Brevet FR2832467A1 — publié le 20030523

POMPE DOSEUSE A BOISSEAU La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux pompes doseuses à boisseau tournant comprenant une chambre dont une paroi est constituée par un piston mobile d'aspiration et de refoulement et dont une paroi opposée à la précédente est conique et comporte des orifices circulaires respectivement d'aspiration et de refoulement et appartient à un boisseau rotatif lui-même de forme conique, ce boisseau étant muni d'au moins une lumière positionnable sélectivement, par rotation du boisseau, coaxialement aux susdits orifices d'aspiration et de refoulement. De telles pompes sont couramment utilisées dans de nombreux domaines techniques-chimie, pharmacie, agroalimentaire, etc.-pour le remplissage de récipients divers tels qu'ampoules, flacons, pots,.... Les pompes visées par l'invention sont capables de traiter des produits de consistances très diverses, allant du liquide fluide jusqu'au produit épais tel que le yaourt ou la crème, de tels produits pouvant contenir des phases solides (par exemple yaourts aux fruits) et parfois des parties dures (par exemple présence accidentelle de noyaux ou fragments de noyaux). Un agencement de pompe visé par l'invention est déjà connu notamment d'après le document FR 2 613 782 au nom de la Déposante, dont le mode de réalisation de la figure 5 est repris à la figure 1 des dessins annexés. Cette pompe doseuse connue comprend un corps tubulaire 1, de forme générale cylindrique de révolution, abritant une chemise 2 définissant un logement intérieur cylindrique 3 ou cylindre dans lequel est logé un piston 4 muni de joints d'étanchéité 5 et 6. Le piston 4 est relié, par sa queue 7, à des moyens moteurs (non montrés) propres à lui imprimer un mouvement axial de va et vient (flèche 16). La partie supérieure du corps 1 peut être agencée sous forme d'une pièce distincte ou culasse 8, assemblée au corps 1 au moyen d'une bride périphérique 9, dans laquelle est usiné un évidement conique 10 coaxial au cylindre 3 et formant un siège pour un boisseau 11 luimême conique, avec une conicité complémentaire de celle du siège. Le boisseau 11 est évidé intérieurement pour former une portée conique 12 avec laquelle peut coopérer la tête 13 du piston 4 elle aussi réalisée sous forme conique. Le boisseau 11 est un boisseau tournant qui est solidaire d'une tige d'entraînement 14 traversant un alésage 15 de la culasse et raccordée à des moyens moteurs (non montrés) propres à lui imprimer un mouvement de rotation (flèche 17) autour de l'axe 18 de la pompe. La culasse 8 est percée de deux conduits respectivement d'aspiration 19 et de refoulement 20, qui, dans l'exemple illustré, sont diamétralement opposés et coaxiaux sur un axe 21 sensiblement perpendiculaire à l'axe 18 précité de la pompe. De façon complémentaire, le boisseau 11 est percé d'une lumière 22 qui est de même diamètre que les conduits 19 et 20 et qui est située au même niveau que ces conduits lorsque le boisseau 11 est en appui contre son siège 10, de sorte que par rotation du boisseau 11 la lumière 22 peut être amenée sélectivement en alignement coaxial avec le conduit d'aspiration 19 ou le conduit de refoulement 20 (la figure 1 illustre cette dernière position). Le fonctionnement de la pompe est le suivant. A partir de la position illustrée à la figure 1 (position de fin de refoulement), le boisseau 11 est tourné pour amener la lumière 22 en regard du conduit d'aspiration 19, puis le piston 4 est descendu dans le cylindre 9 : le volume de la chambre 23 augmente et du produit y est aspiré. En fin de course d'aspiration du piston 4, le boisseau 11 est tourné pour amener la lumière en regard du conduit de refoulement 20, puis le piston 4 est remonté dans le cylindre 3, ce qui a pour résultat de réduire le volume de la chambre 23 et de refouler le produit dans le conduit de refoulement 20. Une description détaillée de la structure et du fonctionnement de cette pompe est donnée dans le document FR 2 613 782. Une pompe ainsi agencée donne entière satisfaction et est largement utilisée dans de nombreux domaines techniques. Toutefois, la présence de corps durs dans le produit à pomper (par exemple noyaux ou fragments de noyaux de fruit dans des yaourts) peut entraîner un endommagement grave susceptible de nécessiter le remplacement de certaines pièces. Cet inconvénient est inhérent à la structure actuelle de la pompe. En effet, les conduits d'aspiration 19 et de refoulement 20 étant de section ronde, on a donné à la lumière 22 du boisseau le même diamètre et la même forme ronde afin d'éviter les pertes de charge hors de l'écoulement du produit. Si un corps solide reste présent dans la lumière 22 lorsque le boisseau 11 est tourné, ce corps solide 24 va se trouver coincé entre le bord de la lumière 22 et le bord de l'orifice du conduit 19 ou 20 comme illustré à la figure 2 montrant le boisseau seul à plus grande échelle (sur cette figure 2, le boisseau 11 est supposé être entraîné en rotation vers la droite). La présence du corps dur 24 génère, sur le boisseau, un effort de réaction F dirigé radialement et qui se décompose en une composante d'effort horizontale FH tendant à s'opposer à la rotation du boisseau et une composante d'effort verticale Fv dirigée vers le bas. Pour que la pompe puisse subir un nettoyage complet, il est nécessaire que ce nettoyage porte également sur le boisseau 11 et le siège 10 de celui-ci. A cette fin, la commande du boisseau 11 est agencée non seulement pour lui imprimer le mouvement de rotation 17 requis pour le fonctionnement normal de la pompe, mais aussi un déplacement axial décollant le boisseau 11 de son siège 10 lors des phases de nettoyage. Seul le déplacement du boisseau vers le bas est commandé positivement, et le rappel du boisseau 11 sur son siège 10 est obtenu à l'aide d'un ressort de rappel (non montré) agissant sur la tige 14. Or, en présence d'un corps dur 24 coincé contre le bord de la lumière 22 du boisseau 11, la composante verticale Fv peut être suffisamment élevée pour dépasser l'effort de rappel du ressort destiné à maintenir le boisseau, et alors le boisseau 11 se décolle de son siège 10. Il en résulte plusieurs inconvénients graves. Tout d'abord l'étanchéité entre boisseau et siège n'étant plus assurée, du produit s'écoule par cet intervalle et le dosage requis n'est plus contrôlable. En outre, cette absence d'étanchéité peut perdurer même lorsque le corps dur est évacué, car la présence de produit, et en particulier de phases solides présentes dans le produit, entre le boisseau et le siège empêche le boisseau de revenir en contact étanche sur le siège ; la fuite de produit subsiste et le dosage continue à être incorrect. Enfin et surtout, le corps dur peut s'engager, totalement ou partiellement, dans l'intervalle survenant entre le boisseau et le siège. Or, si le boisseau 11 est réalisé en un matériau dur (typiquement en acier), la culasse 8 est quant à elle réalisée en un matériau synthétique rigide pour des raisons de simplicité de fabrication. Le corps dur 24 peut alors rayer profondément (voire très profondément) la surface du siège et la présence de cette rayure (ou de ces rayures) entraîne une perte sensible d'étanchéité. Il est alors nécessaire de procéder au remplacement de la pièce endommagée, ce qui implique un arrêt coûteux de la machine. L'invention a essentiellement pour but de proposer un agencement perfectionné qui permette de remédier à cet inconvénient et qui évite, dans toute la mesure du possible, que la présence d'un corps dur puisse entraîner un endommagement de la pompe, lesdits perfectionnements devant en outre se révéler aussi simples et peu coûteux que possible et devant ne pas entraîner de modification notable dans la structure de la machine. A ces fins, une pompe doseuse telle que définie au préambule se caractérise, étant agencée conformément à l'invention, en ce que la lumière du boisseau est délimitée supérieurement (c'est-à-dire du côté du sommet du boisseau conique) par un bord arrondi en arc de cercle ayant sensiblement même rayon que les susdits orifices d'aspiration et de refoulement, et latéralement, par des bords divergeant l'un de l'autre et se raccordant sensiblement tangentiellement au susdit bord arrondi. Grâce à cet agencement, l'inclinaison donnée au bord de la lumière fait que, au contact d'un corps dur, la composante d'effort verticale s'exerçant sur le boisseau est maintenant dirigée vers le sommet dudit boisseau et tend donc à repousser le boisseau contre son siège : on écarte ainsi tout risque de décollement du boisseau susceptible de conduire à une fuite du produit et à un dosage erroné et surtout on empêche que le corps dur puisse s'interposer, en tout ou partie, entre le siège et le boisseau et puisse rayer celui-ci. En outre, en choisissant de donner à la partie supérieure de la lumière un contour arrondi en arc de cercle ayant même rayon que les conduits d'aspiration et de refoulement, on assure une continuité de l'écoulement du produit exempte de pertes de charge puisque la lumière présente alors une section supérieure à celle des conduits. Enfin, et il s'agit là d'un avantage qui est loin d'être négligeable, le perfectionnement conforme à l'invention touche uniquement le boisseau qui par ailleurs peut conserver sa forme et sa structure antérieures. De ce fait, non seulement des machines nouvelles peuvent recevoir le boisseau perfectionné selon l'invention, mais aussi le boisseau des machines actuellement en service peut être remplacé, par simple échange, par un boisseau conforme à l'invention. Au surplus, on peut encore accroître l'efficacité de la disposition précitée conforme à l'invention en donnant au bord de la lumière du boisseau une conformation biseautée qui, bien que n'étant pas à angle vif, est cependant propre à sectionner ou à faire éclater le corps dur (bois d'un noyau ou d'un fragment de noyau par exemple). On écarte ainsi de façon accrue le risque d'un coincement du boisseau. Certes, ce biseau est déjà présent naturellement dans la mesure où la paroi externe du boisseau est inclinée (conicité du boisseau) tandis que la lumière est percée perpendiculairement à l'axe du boisseau. Mais ce biseau peut encore être accentué pour améliorer l'effet recherché et accroître l'efficacité des dispositions conformes à l'invention. On peut prévoir que la lumière soit ouverte vers le bas du boisseau et débouche à la base du boisseau ; mais il est également possible de prévoir que la lumière soit fermée et délimitée inférieurement par un bord sensiblement parallèle à la base du boisseau et joignant lesdits bords latéraux divergents. Dans un mode de réalisation compatible avec la structure actuelle des machines, les deux orifices d'aspiration et de refoulement ont sensiblement la même position axiale en étant décalés angulairement, notamment en étant diamétralement opposés, et le boisseau comporte une lumière unique positionnable sélectivement en regard de l'un des orifices d'aspiration et de refoulement par rotation du boisseau. Un tel boisseau peut donc, notamment, être substitué à celui des machines actuelles en vue d'améliorer le fonctionnement de celles-ci. Mais il est également possible de prévoir un agencement différent selon lequel les orifices d'aspiration et de refoulement ont sensiblement la même position angulaire, mais sont décalés axialement l'un par rapport à l'autre et selon lequel aussi le boisseau comporte deux lumières décalées l'une par rapport à l'autre à la fois angulairement et axialement. Un tel agencement permet donc de réaliser des machines ayant les conduits d'aspiration et de refoulement situés du même côté, l'un au-dessus de l'autre. De telles machines sont moins encombrantes et répondent aux aspirations de certains utilisateurs. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 3 et 4 illustrent respectivement, en vue de dessus, deux agencements possibles d'un boisseau tournant conformément à l'invention ; - la figure 5 est une vue partielle, en coupe transversale selon la ligne V-V des figures 3 et 4, d'un mode de réalisation préféré conforme à l'invention ; et - les figures 6A et 6B illustrent, en vue de côté, respectivement deux variantes de réalisation des dispositions de l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 3, il y est représenté, en vue de côté, un boisseau 11 montré dans les mêmes conditions que le boisseau antérieur de la figure 2, à ceci près que le boisseau 11 de la figure 3 est pourvu d'une lumière 25 réalisée conformément à l'invention. La lumière 25 est délimitée - supérieurement (c 1 est-à-dire du côté du sommet du boisseau conique), par un bord 26 arrondi en arc de cercle ayant sensiblement même rayon que les conduits d'aspiration 19 et de refoulement 20 précités, et - latéralement, par des bords 27 divergeant l'un de l'autre et se raccordant sensiblement tangentiellement au susdit bord 26 arrondi en arc de cercle. Grâce à cet agencement, en raison de l'inclinaison des bords latéraux 27, un corps dur 24 coincé contre l'un de ceux-ci engendre un effort de réaction F dont la composante verticale Fv est dirigée, maintenant, vers le haut comme illustré à la figure 3. De ce fait, le boisseau 11 est sollicité en direction de son siège et est appliqué fermement contre celui-ci. On écarte ainsi tout risque de soulèvement du boisseau vis à vis de son siège et on évite les inconvénients résultant d'un tel soulèvement. On peut encore améliorer les résultats procurés par l'agencement de la lumière conforme à l'invention en prévoyant, comme illustré à la figure 5, que le bord de la lumière soit biseauté, au moins pour ce qui est des bords latéraux 27. Le bord de la lumière, bien que n'étant pas acéré et donc n'étant pas coupant à proprement parler, est cependant apte à sectionner ou à faire éclater un corps dur notamment en bois, tel qu'un noyau ou un morceau de noyau de fruit. Certes, un chant parallèle à l'axe de la lumière (schématisé par les traits mixtes 28 sur la figure 5) tel qu'existant déjà dans les pompes connues définit un bord à angle aigu. Mais un chant 29 encore plus incliné comme illustré à la figure 5 définit un bord à angle aigu plus fermé qui est susceptible de procurer une efficacité accrue. Dans un mode de réalisation possible illustré à la figure 3, la lumière 25 est ouverte vers le bas du boisseau et débouche à la base du boisseau. Dans un autre mode de réalisation illustré à la figure 4, la lumière 25 possède un contour fermé et est délimitée inférieurement par un bord 30 sensiblement parallèle à la base du boisseau 11, le bord 30 joignant les deux bords latéraux divergents 27. La lumière 25 possède alors une forme générale approximativement triangulaire à angles arrondis avec l'angle supérieur largement arrondi en 26. Dans les deux modes de réalisation de la lumière 25 qui viennent d'être décrits en regard des figures 3 et 4, la lumière 25 est illustrée en position centrale sur le boisseau 11, c'est-à-dire que le boisseau est destiné à être incorporé dans une culasse dont les conduits d'aspiration 19 et de refoulement 20 sont situés au même niveau et notamment, bien que non obligatoirement, sont diamétralement opposés l'un à l'autre en étant coaxiaux (cas illustré à la figure 1). Autrement dit, les deux orifices d'aspiration et de refoulement ont sensiblement la même position axiale en étant décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, notamment en étant diamétralement opposés, et le boisseau comporte une lumière unique positionnable sélectivement, par rotation du boisseau, en regard de l'un de ces orifices d'aspiration et de refoulement. Toutefois, il est possible de concevoir également un autre agencement selon lequel les orifices d'aspiration et de refoulement prévus dans la culasse ont sensiblement la même position angulaire, mais sont décalés axialement l'un par rapport à l'autre. De son côté, le boisseau 11 comporte alors deux lumières 25'et 25"qui sont décalées l'une par rapport à l'autre à la fois angulairement et axialement comme illustré aux figures 6A et 6B. Dans l'exemple de réalisation de la figure 6A, la lumière 25' située en haut (c'est-à-dire la plus proche du sommet du boisseau conique) est une lumière fermée du type de celle montrée à la figure 4, tandis que la lumière 25"décalée vers le bas est une lumière ouverte vers le bas du boisseau selon le type montré à la figure 3. Il serait également envisageable de concevoir la lumière 25'sous forme ouverte vers le bas, comme la lumière 25", à condition que les deux lumières 25'et 25" soient suffisamment écartées angulairement l'une de l'autre, par exemple soient diamétralement opposées, afin que le boisseau présente une rigidité suffisante. Il est également possible que, comme illustré à la figure 6B, les deux lumières 25'et 25" soient du type fermé. REVENDICATIONS 1. Pompe doseuse à boisseau tournant (11) comprenant une chambre (23) dont une paroi est constituée par un piston mobile d'aspiration et de refoulement (4, 13) et dont une paroi (12) opposée à la précédente est conique et comporte des orifices circulaires respectivement d'aspiration (19) et de refoulement (20) et appartient à un boisseau rotatif (11) lui-même de forme conique, ce boisseau étant muni d'au moins une lumière (25) positionnable sélectivement, par rotation du boisseau, coaxialement aux susdits orifices d'aspiration (19) et de refoulement (20), caractérisée en ce que la lumière (25) du boisseau est délimitée supérieurement (c'est-à-dire du côté du sommet du boisseau conique) par un bord arrondi en arc de cercle (26) ayant sensiblement même rayon que les susdits orifices d'aspiration (19) et de refoulement (20), et latéralement, par des bords (27) divergeant l'un de l'autre et se raccordant sensiblement tangentiellement au susdit bord arrondi (26). 2. Pompe doseuse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins les bords latéraux (27) de la lumière (25) du boisseau (11) sont définis par un chant biseauté (29). 3. Pompe doseuse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la lumière (25) est ouverte vers le bas du boisseau (11) et débouche à la base du boisseau. 4. Pompe doseuse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la lumière (25) est fermée et délimitée inférieurement par un bord (30) sensiblement parallèle à la base du boisseau (11) et joignant lesdits bords latéraux divergents (27). 5. Pompe doseuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les deux orifices d'aspiration (19) et de refoulement (20) ont sensiblement la même position axiale en étant décalés angulairement, notamment en étant diamétralement opposés, et en ce que le boisseau (11) comporte une lumière (25) unique positionnable sélectivement en regard de l'un des orifices d'aspiration et de refoulement par rotation du boisseau (11). 6. Pompe doseuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les orifices d'aspiration (19) et de refoulement (20) ont sensiblement la même position angulaire, mais sont décalés axialement l'un par rapport à l'autre et en ce que le boisseau (11) comporte deux lumières (25', 25") décalées l'une par rapport à l'autre à la fois angulairement et axialement.