Brevet FR2822147A1 — publié le 20020920

BEC DE REMPLISSAGE A JET EN PARAPLUIE L'invention concerne des perfectionnements apportés aux becs de remplissage pour distribuer un liquide dans un récipient, du type dans lequel le bec comporte un passage de distribution du liquide de section annulaire ou quasi annulaire qui conditionne, à l'orifice de sortie, un jet liquide en parapluie, ledit passage étant défini par deux parois en vis-à-vis sensiblement parallèles et sensiblement tronconiques, l'une extérieure appartenant à un corps de bec et l'autre intérieure appartenant à un noyau central. Il est connu de réaliser des becs de remplissage agencés pour conditionner un jet de liquide de forme conique, dit"en parapluie". Utilisés pour le remplissage de bouteilles, ils permettent notamment que le liquide soit projeté, très rapidement après la sortie du bec, contre la paroi interne de la bouteille. Le liquide est alors introduit dans la bouteille en s'écoulant le long de la paroi, et non pas sous forme d'un jet central projeté directement vers le fond de la bouteille. On parvient ainsi à remplir la bouteille avec une formation minimale de mousse, ce qui permet d'augmenter le débit de remplissage et donc de diminuer le temps nécessaire au remplissage de la bouteille. Toutefois, les becs de remplissage à jet en parapluie actuellement connus présentent des inconvénients inhérents au mode de support du noyau central. Dans certains becs, le noyau central est fixé en arrière de l'orifice de distribution. Si la fixation est située trop loin en amont, la partie inférieure du noyau central qui définit l'orifice de distribution manque de stabilité, ce qui influe défavorablement sur la continuité et l'homogénéité du rideau liquide. Si la fixation est située peu en amont de l'orifice, le liquide ne peut plus être amené axialement et doit être amené radialement dans le conduit, ce qui perturbe l'homogénéité de l'écoulement au niveau de l'orifice et, là encore, influe défavorablement sur la continuité du rideau liquide. Dans d'autres becs, le noyau central est fixé par des rais radiaux. Outre le fait que ces rais perturbent l'écoulement liquide et réduisent sensiblement, de façon locale, la section libre pour cet écoulement, les rais peuvent retenir des parties solides susceptibles d'être présentes dans le liquide (jus de fruit avec pulpe par exemple) et il en résulte à la longue une obstruction qui nécessite un arrêt de la remplisseuse aux fins de nettoyage. Il existe donc, de la part des utilisateurs, une demande pressante pour un bec de remplissage à jet en parapluie qui écarte les inconvénients des dispositifs antérieurs. A ces fins, un bec de remplissage à jet en parapluie tel que mentionné au préambule se caractérise, étant agencé conformément à l'invention, en ce que le noyau central est de forme conique s'élargissant en direction du susdit orifice et disposé sensiblement coaxialement dans un conduit sensiblement cylindrique défini dans le corps de bec et se terminant par la susdite paroi tronconique extérieure et en ce qu'il comporte un pied de support du noyau central interposé entre ledit noyau conique et la paroi du conduit cylindrique, ce pied étant propre à supporter le noyau conique central en position de coaxialité par rapport au conduit cylindrique. Dans un mode de réalisation préféré, le pied s'étend au moins depuis la pointe du noyau central conique en direction de l'orifice, et avantageusement ce pied s'étend jusqu'à l'extrémité inférieure du noyau conique et l'orifice de distribution possède une conformation en haricot. Toutefois, il est possible d'envisager, à titre de variante, que le pied ne s'étende pas jusqu'à l'extrémité inférieure du noyau conique et que l'orifice de distribution possède une conformation annulaire complète ; dans ce cas, la continuité du rideau liquide peut se reconstituer au niveau de l'orifice malgré la présence du pied situé sensiblement en amont et le liquide s'écoule sous forme d'un rideau annulaire fermé. Toujours selon un mode de réalisation préféré, le pied est en forme de dièdre qui repose par sa partie élargie sur la paroi du conduit et qui comporte une arête coïncidant avec l'axe du noyau central conique ; de plus, la paroi transversale amont du pied, de forme approximativement triangulaire, est inclinée, du bas vers le haut, d'amont vers l'aval. Selon un exemple de réalisation propre à faciliter l'écoulement du flux liquide, on prévoit que le pied a son origine en amont de la pointe du noyau conique et que l'arête du dièdre formé par le pied, entre son origine et la pointe du noyau conique, est inclinée et située sensiblement dans le prolongement de la génératrice supérieure du noyau conique. En pratique, convenant pour les applications les plus courantes, la fabrication du bec se trouve simplifiée si le noyau central est sensiblement conique de révolution, si le canal est sensiblement cylindrique de révolution, et si l'orifice de distribution forme un haricot s'étendant sensiblement en arc de cercle. Dans un exemple de réalisation spécifique qui semble pouvoir convenir pour une majorité de cas d'utilisation, l'orifice de distribution s'étend sur environ 2700 et le pied supportant le noyau conique forme un dièdre ayant un angle d'ouverture d'environ 900. De préférence également, le pied se raccorde respectivement au noyau central conique et à la paroi du conduit cylindrique par des congés arrondis de façon qu'il ne subsiste pas de zone susceptible de freiner, ou de retenir des particules en suspension dans le liquide. Grâce aux dispositions conformes à l'invention, on constitue un bec de remplissage qui présente les avantages inhérents aux becs engendrant un jet de liquide en forme de parapluie, mais qui présente également la caractéristique de réunir les avantages d'une amenée axiale du liquide, de ne présenter aucun obstacle transversal dans la veine liquide (le noyau conique est à proprement parler"suspendu"en position centrale coaxiale) et finalement d'être conformé sans angles vifs et sans angles morts, de sorte qu'un tel bec non seulement engendre un rideau liquide en parapluie fermé sur lui-même ou à tout le moins ayant une étendue angulaire importante (par exemple sur trois quarts de cercle), mais en outre se prête particulièrement bien au traitement de liquide renfermant des parties solides de relativement petites dimensions tels que des liquides (jus de fruits notamment) renfermant de la pulpe. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de côté en coupe diamétrale, selon la ligne I-I de la figure 3, d'un mode de réalisation préféré d'un bec de remplissage agencé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de côté en coupe diamétrale faite perpendiculairement à la coupe de la figure 1, selon la ligne II-II de la figure 3, du bec de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de bout, en coupe selon la ligne III-III de la figure 2, du bec des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale, selon la ligne IV-IV de la figure 2, du bec des figures 1 à 3 ; - la figure 5 est une vue de bout, opposée à celle de la figure 3, en coupe selon la ligne V-V de la figure 2 ; - la figure 6 est une vue, en coupe diamétrale analogue à celle de la figure 2, d'une variante de réalisation du bec de la figure 2 ; - la figure 7 est une vue en coupe diamétrale analogue à celle de la figure 2, d'encore une autre variante de réalisation du bec des figures 1 à 5 ; - la figure 8 est une vue en bout de dessous du bec de la figure 7 ; et - la figure 9 est une vue schématique de côté d'une partie de l'agencement intérieur du bec de la figure 7. Dans la description qui suit, le dispositif est considéré dans sa position verticale de montage tel qu'il est montré sur les figures 1,2, 6 et 7 ; les termes "supérieur"et"inférieur"qui sont utilisés par la suite se réfèrent à cette position verticale de montage, tandis que les termes"amont"et"aval"sont employés en référence au sens d'écoulement du liquide, c'est-à-dire du haut vers le bas dans le dispositif. Comme illustré aux figures 1 et 2, le bec de remplissage, désigné dans son ensemble par la référence numérique 1, comporte un corps 2 traversé axialement par un conduit 3 de forme générale sensiblement cylindrique ; plus précisément, dans l'exemple illustré qui doit convenir pour une majorité d'applications, le conduit 3 est sensiblement cylindrique de révolution. Vers l'extrémité inférieure (en bas sur les figures 1 et 2) du bec, le conduit 3 s'évase et est défini alors par une paroi tronconique 4 (dénommée plus loin paroi tronconique extérieure 4). A l'intérieur du conduit 3 est disposé un noyau central 5 de forme conique qui, dans l'exemple représenté, possède une forme conique de révolution. Le noyau 5 est disposé coaxialement au conduit 3 et il possède un angle de conicité sensiblement identique à celui de la paroi tronconique 4 précitée tout en ayant une dimension transversale inférieure à celle de la paroi 4. De la sorte, la paroi tronconique extérieure 4 du corps et la paroi conique intérieure du noyau conique 5 définissent un passage 6 annulaire ou quasi annulaire (en forme de haricot) qui, dans l'exemple considéré, est circulaire ou en arc de cercle. Le noyau central conique 5 a sa pointe 9 située en amont, c'est-à-dire tournée vers le haut du corps, à l'intérieur du conduit cylindrique 3 et il s'étend jusqu'à l'extrémité inférieure du corps 2 ; la base du noyau conique est sensiblement coplanaire avec le bord annulaire inférieur du corps 2. Pour soutenir le noyau conique 5 en position centrale, coaxialement au conduit 3, on prévoit un pied de support 7 interposé entre le noyau conique 5 et le corps 2 (figure 2). Le pied 7 doit être conformé pour soutenir fermement le noyau conique 5, de manière à éviter les déformations et/ou vibrations de celui-ci et à maintenir une conformation géométrique stable du passage 6, tout en perturbant au minimum l'écoulement liquide. Dans la configuration illustrée sur la figure 2, le pied 7 s'étend depuis une zone située en amont de la pointe 9 du cône 5 en direction du passage 6. Dans l'exemple illustré, le pied 7 s'étend sur toute la longueur du noyau conique 5, jusqu'à sa base, de sorte que l'orifice 6 n'est pas en forme d'anneau fermé mais en forme d'anneau ouvert ou en haricot comme visible à la figure 3. Le pied 7 peut être conformé en forme de dièdre qui possède une base reposant sur la paroi du conduit 3 et une arête 10 coïncidant avec l'axe du noyau conique 5 en s'étendant dans le prolongement de la génératrice dudit noyau comme visible à la figure 2. Il en résulte que, d'arrière vers l'avant, le pied en forme de dièdre se fond progressivement dans le noyau conique, la forme du dièdre n'apparaissant totalement qu'en amont de la pointe du noyau conique (voir figure 5) et étant totalement disparue, fondue dans la forme conique du noyau, à la partie inférieure du dispositif (figure 3) ; entre les deux extrémités, le dièdre n'est visible qu'en partie (figure 4). A son extrémité supérieure, la face transversale 8 du dièdre est inclinée, de la base vers l'arête, d'amont vers l'aval, comme visible à la figure 2. En outre, comme visible à la figure 4, le pied 7 se raccorde, d'une part, avec le noyau conique 5 et, d'autre part, avec le corps 2 par des congés arrondis, de manière qu'il ne se présente pas de zone morte ou de zone de rétention pour l'écoulement liquide. Dans un bec conformé comme il vient d'être exposé, l'orifice 9 par lequel s'ouvre le passage 7 s'étend en arc de cercle comme illustré à la figure 3. Dans l'exemple de réalisation illustré, l'étendue angulaire de l'orifice 9 est d'environ 2700, tandis que l'étendue angulaire du pied 7 est de l'ordre de 900. Le bec qui vient d'être décrit en regard des figures 1 à 5 peut se révéler difficile à fabriquer sous forme monobloc en raison d'usinages délicats à réaliser (la pièce étant métallique, par exemple en acier) en regard de ses formes intérieures complexes. On peut donc avoir intérêt à la fabriquer sous forme de deux pièces : une pièce 11 est constituée par un tronçon inférieur (englobant une partie du corps 1, une partie du noyau conique 5 et une partie du pied 7) correspondant, axialement, au passage conique divergent 6 ; l'autre pièce 12 est constituée par la portion restant du corps 1, c'est-à-dire celle située au-dessus du passage conique divergent 6. Les deux pièces 11 et 12 sont ensuite réunies bout à bout et solidarisées, par exemple par soudure. Ce mode de réalisation est illustré à la figure 6. Le bec de remplissage qui est décrit ci-dessus et représenté aux figures 1 à 7 comporte un orifice 6 de jet de liquide qui s'étend selon un contour en arc de cercle (sur environ 2700 dans les exemples illustrés). Il en résulte, cet orifice ne s'étendant pas sur un tour complet (360 ), une réduction du débit du liquide, et donc une vitesse moindre de remplissage des récipients. Il est possible, en ayant recours à un aménagement du pied 7, de réaliser un orifice 6 entièrement circulaire, avec toutefois en contrepartie, une moindre section de liaison entre le pied 7 et le noyau central conique 5 et un porte-à-faux inférieur de ce dernier. Pour ce faire, le pied 7 ne s'étend pas jusqu'à l'extrémité inférieure du noyau conique 5, mais s'interrompt en amont de cette extrémité inférieure, voire de préférence s'interrompt en amont du début du passage tronconique divergent 6 comme illustré à la figure 9 qui montre, seuls, en vue de dessus, le noyau conique 5 et, sous lui, le pied 7. En donnant au pied 7 une extrémité inférieure profilée, il est possible de faire en sorte que les veines liquides s'écoulant de part et d'autre dudit pied 7 se rejoignent en aval, avec formation d'un rideau de liquide entièrement circulaire s'écoulant par l'orifice 6, lui aussi, entièrement circulaire (voir figures 7 et 8). REVENDICATIONS 1. Bec de remplissage (1) pour distribuer un liquide dans un récipient, du type dans lequel le bec comporte un passage (6) de distribution du liquide de section au moins quasi annulaire qui conditionne, à l'orifice de sortie, un jet liquide en parapluie, ledit passage étant défini par deux parois en vis-à-vis sensiblement parallèles et sensiblement tronconiques, l'une extérieure appartenant à un corps (1) de bec et l'autre intérieure appartenant à un noyau central (5), caractérisé en ce que le noyau central (5) est de forme conique s'élargissant en direction du susdit orifice et disposé sensiblement coaxialement dans un conduit (3) sensiblement cylindrique défini dans le corps de bec (1) et se terminant par la susdite paroi tronconique extérieure (4), et en ce qu'il comporte un pied (7) de support du noyau central (5) interposé entre ledit noyau conique (5) et la paroi du conduit cylindrique (3), ce pied étant propre à supporter le noyau conique central en position de coaxialité par rapport au conduit cylindrique. 2. Bec de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pied (7) s'étend au moins depuis la pointe (9) du noyau central (5) conique en direction de l'orifice. 3. Bec de remplissage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le pied (7) s'étend jusqu'à l'extrémité inférieure du noyau conique et en ce que l'orifice de distribution (6) possède une conformation en haricot. 4. Bec de remplissage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le pied (7) ne s'étend pas jusqu'à l'extrémité inférieure du noyau conique et en ce que l'orifice de distribution (6) possède une conformation annulaire complète. 5. Bec de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pied (7) est en forme de dièdre qui repose sur la paroi du conduit (3) et qui comporte une arête coïncidant avec l'axe du noyau central conique et en ce que la paroi (8) transversale amont du pied, de forme approximativement triangulaire, est inclinée, du bas vers le haut, d'amont vers l'aval. 6. Bec de remplissage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pied (7) a son origine en amont de la pointe (9) du noyau conique (5) et en ce que l'arête (10) du dièdre formé par le pied, entre son origine et la pointe du noyau conique, est inclinée et située sensiblement dans le prolongement de la génératrice supérieure du noyau conique. 7. Bec de remplissage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le noyau central (5) est sensiblement conique de révolution, en ce que le canal (3) est sensiblement cylindrique de révolution, et en ce que l'orifice (6) de distribution forme un haricot s'étendant sensiblement en arc de cercle. 8. Bec de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pied (7) se raccorde respectivement au noyau central conique (5) et à la paroi du conduit cylindrique (3) par des congés arrondis.