Brevet FR2866705A1 — publié le 20050826

Dispositif de dosage d'un liquide à l'intérieur d'un contenant et procédé associé. La présente invention concerne un dispositif de dosage en continu d'au moins un liquide pouvant être notamment de type peinture, vernis, confiture, crème, yaourt, à l'intérieur d'au moins un contenant et un procédé associé. Les installations de dosage et de conditionnement de produits liquides, notamment les installations robotisées, travaillent par cycles et comprennent une pluralité de contenants montée sur un convoyeur mobile par rapport à un doseur, généralement du type volumétrique. Le convoyeur s'arrête lorsqu'un contenant est situé en regard du doseur. Le doseur descend au voisinage de l'extrémité supérieure du contenant afin de réaliser son remplissage, puis le convoyeur redémarre pour effectuer l'évacuation du contenant à la fin du remplissage et après la remontée du doseur. De telles installations présentent l'inconvénient de nécessiter un dispositif d'entraînement du convoyeur de contenants relativement complexe afin de permettre une phase de décélération du convoyeur lorsque qu'un contenant arrive à proximité du doseur, suivie d'une phase d'arrêt pour effectuer le remplissage et d'une phase d'accélération. On connaît également des installations automatiques de dosage de produits liquides comprenant un doseur mobile par rapport à une pluralité de contenants, le dosage du liquide s'effectuant lorsque que le doseur se déplace en face d'un contenant, puis à l'issue du remplissage le doseur effectue un cycle retour. Pour de telles installations, les cadences sont limitées par les temps morts existants entre les différents cycles de dosage mais également par la masse des pièces en mouvement, notamment dans le cas d'un doseur mobile. En outre, l'utilisation de doseurs de type volumétrique comprenant un ensemble de clapets et de pistons ne permet pas d'obtenir des cadences de dosage élevées. Dans les installations de ce type, l'on cherche à augmenter la productivité et réduire les temps morts. Comme on le conçoit, la cadence de production est égale à celle des phases de dosage. Il devient alors important de réduire au maximum le temps entre le remplissage des différents contenants. Aussi, le but de l'invention est de fournir un dispositif de dosage permettant de remplir d'une façon continue des contenants, sans temps mort. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de dosage d'au moins un liquide à l'intérieur d'au moins un contenant déplaçable en translation, comprenant au moins un organe de dosage mobile en synchronisme avec le ou chaque contenant et un moyen d'alimentation de l'organe de dosage, ledit organe de dosage comprenant au moins un canal d'écoulement du liquide dans le contenant. Le canal d'écoulement est entraîné dans un mouvement d'avance continu entre une première position linéaire de début de remplissage et une seconde position linéaire de fin de remplissage. Le dispositif permet d'effectuer un remplissage de contenants d'une manière particulièrement efficace. En effet, le dispositif permet, grâce au mouvement d'avance continu des canaux d'écoulement, de réaliser le dosage du liquide à l'intérieur de plusieurs contenants animés d'un mouvement de translation synchronisé sur le mouvement de l'organe de dosage. Avec un tel dispositif, il devient ainsi possible de doser dans des contenants, animés d'un mouvement d'avance continu, le liquide en supprimant les temps morts. Le dispositif de dosage permet ainsi d'augmenter sensiblement la cadence de production de contenants comprenant le liquide dosé grâce à un dosage continu du liquide. En outre avec un tel dispositif, il n'est plus nécessaire de prévoir des moyens relativement onéreux pour assurer un arrêt momentané des contenants, les contenants étant animés d'un mouvement d'avance continu. Avec un tel dispositif de dosage, il devient également possible de prévoir un remplissage simultanée d'un grand nombre de contenants au moyen d'un seul organe de dosage. Le dispositif de dosage comprend avantageusement un organe de dosage comprenant une vis munie d'au moins un filet, montée à l'intérieur d'un corps et entraînée en rotation par un moteur; le canal d'écoulement étant formé par un pas de la vis, et une portion du corps qui s'étend radialement en saillie par rapport à un axe de la vis, et qui comprend au moins une fente radiale s'étendant de façon sensiblement parallèle par rapport audit axe. Avec un tel dispositif, il est possible de disposer, en regard de chaque pas de la vis, un contenant déplaçable en translation de façon synchronisée avec la vitesse de rotation de la vis et d'obtenir ainsi un mouvement continu de contenants. Il est également possible d'effectuer le dosage simultanément dans autant de contenant que la vis possède de pas. Le dispositif comprend une vis animée d'un mouvement de rotation continu permettant ainsi d'augmenter sensiblement les cadences de production. Un tel dispositif présente également l'avantage d'être de construction particulièrement simple et relativement économique. Avantageusement, la fente est disposée dans un plan médian de la vis. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend, en outre, un organe de réglage de l'ouverture de la fente, monté dans le corps. Avec un tel dispositif, il devient ainsi possible d'arrêter, d'une manière relativement rapide et efficace, l'écoulement du fluide notamment dans le cas d'un dysfonctionnement de l'alimentation des contenants, sans avoir une perte importante du liquide à doser et sans avoir besoin nécessairement d'arrêter le mouvement de l'organe et du dispositif de dosage. L'organe de réglage permet également de guider le liquide lors de l'écoulement du fluide. En outre, avec un tel dispositif, il est possible de doser différentes quantités de liquide en contrôlant le débit d'écoulement par l'ajustage de l'ouverture de la fente suivant la capacité du contenant à remplir avec une même vitesse de rotation de la vis. Le moyen d'alimentation du dispositif peut comprendre un réservoir. Le moyen d'alimentation peut également comprendre des zones séparées comportant des liquides de natures différentes. Avec un tel dispositif, il devient ainsi possible de remplir des contenants avec des liquides de natures différentes, pouvant par exemple être non miscibles, de façon à obtenir une superposition desdits liquides. Cet agencement de liquides est obtenu, grâce au dispositif, d'une manière relativement aisée en nécessitant un seul organe de dosage. Dans un mode de réalisation, le moyen d'alimentation est avantageusement disposé à l'intérieur de la vis. Un tel dispositif présente l'avantage d'être d'encombrement particulièrement réduit. Dans un autre mode de réalisation, la vis comprend avantageusement au moins deux filets indépendants. Il devient ainsi possible de doser des liquides, pouvant être de nature différente, dans des contenants pouvant comprendre différents compartiments. Le filet de la vis peut avantageusement comprendre un profil constant ou un profil variable comportant des portions à section relativement rétrécie au voisinage des première et seconde positions de remplissage. Avec une vis comprenant un profil variable, il devient ainsi possible d'obtenir un début et une fin de dosage à faible débit. En d'autres termes, le dispositif de dosage d'au moins un liquide à l'intérieur d'une pluralité de contenants déplaçables suivant un mouvement d'avance continu comprend au moins une vis de dosage synchronisée avec le mouvement d'avance des contenants et un moyen d'alimentation de la vis, ladite vis de dosage comprenant au moins un filet définissant une pluralité de rainures. Chacune desdits rainures permet l'écoulement d'un liquide à l'intérieur d'un contenant, les contenant étant agencés de façon que leur entraxe soit égal au pas du filet de la vis de dosage. L'invention concerne également un procédé de dosage d'au moins un liquide à l'intérieur d'au moins un contenant se déplaçant en translation, dans lequel on alimente un organe de dosage comprenant au moins un canal d'écoulement du liquide dans le contenant, et on entraîne le canal dans un mouvement d'avance continu entre une première position linéaire de début de remplissage et une seconde position linéaire de fin de remplissage, de façon synchronisée par rapport au déplacement du contenant. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titres d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de dosage selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2a est une vue de coupe du dispositif de dosage de la figure 1 selon l'axe II-II, - la figure 2b est un agrandissement partiel du dispositif de dosage de la figure 2a, - la figure 3 est une vue de côté du dispositif de dosage de la figure 1, - la figure 4 est une vue de face du dispositif de dosage selon un second mode de réalisation de l'invention, et - la figure 5 est une vue de face du dispositif de dosage selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1 est représenté un dispositif de dosage, référencé 1 dans son ensemble, et une pluralité de contenants, réalisés ici sous forme de pots 2, alignés longitudinalement et par exemple liés entre eux. L'ensemble est représenté en fonctionnement dans une position verticale. Les pots 2, par exemple réalisés par thermoformage, sont décalés vers le bas par rapport au dispositif de dosage 1. Le dispositif de dosage 1 comprend un corps 3 creux fermé à une extrémité supérieure par un couvercle 4, à l'intérieur duquel est montée une vis 5, d'axe 5a. La vis 5 et le couvercle 4 délimitent un réservoir 6. Le corps 3 a une forme générale rectangulaire. Le corps 3 comprend à son extrémité inférieure, en saillie radiale par rapport à l'axe 5a, une fente 7 disposée dans le plan médian de la vis 5. La fente 7 s'étend sensiblement axialement et est délimitée par deux surfaces planes parallèles en regard 7a et 7b (figure 2b). Le corps 3 comprend dans sa partie inférieure une portion de décrochement 8 (figure 2b). En d'autres termes, la partie inférieure du corps 3 comprend deux zones respectivement frontale et postérieure dont l'une à savoir la zone postérieure à une hauteur supérieure à l'autre. Dans cette partie inférieure, le corps 3 adapte ainsi une forme globalement étagée. Un organe d'étanchéité 9, de section constante, est fixé au niveau du décrochement 8. L'organe d'étanchéité 9 comprend un bord intérieur qui affleure avec la surface 7b de la fente 7 de manière à laisser libre le passage de ladite fente 7 afin de permettre le guidage et l'écoulement du liquide à doser. L'organe d'étanchéité 9 peut être réalisé dans un matériau facilitant l'écoulement d'un liquide du type polytétrafluoroéthylène (PTFE). Le corps 3 est réalisé de façon que le réservoir 6 soit isolé de l'environnement ambiant dans lequel est placé le dispositif de dosage 1. La vis 5 est disposée sensiblement horizontalement dans une partie basse du corps 3. Elle comprend une portion centrale 10 de dosage munie d'un filet 10a. La portion centrale 10 se prolonge à chacune de ses extrémités par une première et une seconde portion d'extrémité, référencées respectivement Il et 12, de diamètre sensiblement inférieur à celui de la portion centrale 10. Le filet 10a forme une gorge annulaire s'enroulant ici hélicoïdalement dix fois autour de la portion centrale 10 avec un pas constant. Le sens du filet est ici à gauche. Le profil du filet 10a est variable et comprend, au voisinage des portions d'extrémités Il et 12, des portions à section relativement rétrécie par rapport à la portion située sensiblement au milieu de la portion centrale 10. La vis comprend ici deux enroulements hélicoïdaux présentant des portions à section relativement rétrécie à chaque extrémité de la portion centrale 10. En d'autres termes, le profil du filet 10a est progressivement croissant sur deux pas de la vis 5, sensiblement constant sur six pas et progressivement décroissant sur deux pas. La vis 5 est supportée dans le corps 3 par l'intermédiaire de paliers 13 et 14. Les paliers 13 et 14 sont réalisés ici sous la forme d'un roulement à billes 13, et d'un roulement à rouleaux 14. Un moteur 15 rotatif, par exemple un moteur électrique associé éventuellement à un réducteur (non représenté), est accouplé de façon connue avec la portion d'extrémité 11 de la vis 5. L'axe du moteur 15 est coaxial avec l'axe 5a de la vis 5. Des organes d'étanchéités, référencés respectivement 16 et 17, tels que des garnitures mécaniques, sont disposés à chaque extrémité de la portion centrale 10 entre la vis 5 et le corps 3 afin de réaliser l'étanchéité du réservoir 6. Le réservoir 6 est alimenté par l'intermédiaire d'un conduit d'amenée 18 disposé dans une position verticale au niveau du couvercle 4 et pouvant être relié à une pompe de type volumétrique (non représentée) pouvant comprendre un organe de contrôle de vitesse et contenant le liquide à doser. Le liquide à doser peut avoir une viscosité plus ou mois élevée. Le dispositif de dosage 1 comprend également dans sa partie supérieure et fixés au couvercle 4, de façon étanche, une sonde 19 et un capteur de pression 20. La sonde 19 est apte à contrôler le niveau 22 du liquide présent dans le réservoir 6 afin de déterminer si l'alimentation du réservoir 6 est nécessaire. Le réservoir 6 du dispositif de nettoyage 1 comprend ici dans sa partie supérieure un volume d'air prédéterminé. La présence d'air permet d'obtenir un contrôle de la pression du liquide à doser. A cet effet, le capteur de pression 20 détermine la pression de l'air se trouvant à l'intérieur du réservoir 6. L'orifice 21 permet une admission ou un échappement de l'air, l'admission d'air pouvant être réalisé par l'intermédiaire d'une pompe (non représentée).Il devient ainsi possible de contrôler la pression du fluide à doser lors du remplissage des pots 2 d'une manière relativement aisée. Le dispositif de dosage comprend un organe de réglage 23 (figure 2) de l'ouverture de la fente 7 afin de permettre la régulation de l'écoulement du liquide présent dans le réservoir 6 vers les pots 2 suivant le débit prédéterminé. Les pots 2, en regard du filet 10a, sont agencés de façon que le liquide remplisse de façon uniforme les pots 2. En d'autres termes, le centre d'un écoulement de liquide à la sortie de la vis 5 est sensiblement aligné avec le centre du pot 2 correspondant. L'organe de réglage 23 est mobile radialement par rapport au corps 3. Il comprend une réglette 23a de longueur sensiblement égale à celle de la fente 7 et maintenue contre une extrémité inférieure du corps 3, en regard de la portion de décrochement 8, par l'intermédiaire d'une plaque d'appui 24, fixée sur le corps 3. La réglette 23a est prolongée du côté de la fente 7 par une portion d'extrémité 25. La portion d'extrémité 25 est de préférence réalisée dans un matériau étanche de type silicone (Si). Dans une position de fermeture de l'organe de réglage 23, la portion d'extrémité 25 vient en contact avec l'organe 9 de façon à arrêter l'écoulement du liquide dans les pots 2. L'organe de réglage 23 comprend à chacune de ses extrémités une ouverture 26 (figure 3) apte à coopérer avec un bras 27, formant levier, articulé autour d'un axe 27a du corps 3. Le bras 27 (figure 3) est actionné par l'intermédiaire d'un actionneur linéaire 28 fixé au niveau du corps 3. L'organe de réglage 23 est actionné ici par l'intermédiaire de deux actionneurs linéaires 28 disposés de chaque côté du corps 3. Le fonctionnement du dispositif de dosage est le suivant : le moteur 15 entraîne en rotation la vis 5 et permet ainsi au liquide présent dans le réservoir 6 de s'écouler, par l'intermédiaire des passages délimités par le filet 10a de la vis 5 et par l'ouverture de la fente 7, dans chacun des pots 2. Les pots 2 avancent à une vitesse synchronisée par rapport à la vitesse de rotation de la vis. En d'autres termes, lorsque la vis 5 effectue une rotation, un pot 2 avance de façon à occuper la position du pot 2 qui le précède, avant ladite rotation. A titre indicatif, pour une vitesse d'avance des pots 2 de dix à la seconde, la vitesse de la vis 5 est de 600 tours/minute et assure le remplissage de 36000 pots à l'heure. Le remplissage débute lorsqu'un pot 2 se trouve en regard du premier pas du filet 10 et s'effectue d'une façon continue jusqu'à que le pot 2 soit en regard du dernier enroulement hélicoïdal du filet 10a en considérant le sens de rotation de la vis 5. Grâce au profil du filet 10a, et en particulier à la présence des parties d'extrémités à section relativement rétrécie par rapport à la partie médiane, le début et la fin du dosage s'effectuent ici à faible débit. Il est bien entendu possible de réaliser un dosage avec un débit constant en remplaçant la vis 5 par une vis comprenant un profil de filet constant. Il est également envisageable de prévoir un capteur du niveau du liquide dosé dans un pot 2, à la sortie du dispositif de dosage, permettant de mesurer une distance dudit niveau de liquide par rapport à l'extrémité supérieure du pot 2. Il devient ainsi possible de vérifier qu'un pot 2 est rempli correctement. Si le niveau de liquide est trop haut, la pression de l'air présent dans le réservoir 6 peut être réduite par l'intermédiaire de l'orifice 21 et inversement si le niveau de liquide est trop bas, la pression de l'air peut être augmenter. Dans la variante de réalisation illustrée sur la figure 4, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, le réservoir 6 comprend une séparation 6a radiale délimitant ainsi deux zones 6b et 6c alimentées par des liquides de nature différente. La vis 5 comprend un filet 10a, présentant un profil interrompu au voisinage de la séparation 6a du réservoir. Avec un tel dispositif de dosage 1, il devient ainsi possible de doser un premier liquide, stocké à l'intérieur de la zone 6b du réservoir 6, dans les contenants 2 jusqu'à un niveau de remplissage prédéterminé puis d'effectuer le dosage d'un second liquide, stocké à l'intérieur de la zone 6c, jusqu'au remplissage total des contenants 2. En raison notamment du nombre de pas de la vis 5 dans chaque zone, le dosage est effectué ici de façon à obtenir des contenants 2 remplis à deux cinquième par le premier liquide et à trois cinquième par le second liquide. Il est bien entendu possible de modifier aisément les proportions dans lesquelles sont remplis les contenant 2 par un déplacement de la séparation radiale 6b et l'utilisation d'une vis 5 approprié. Il est également possible de prévoir un réservoir 6 comprenant un nombre supplémentaire de zones séparées et pouvant recevoir des liquides différents afin d'obtenir une superposition de différents liquides. Bien entendu le dispositif de dosage 1 comprend également des conduits d'amenée (non représentés) du liquide pour chaque zone du réservoir 6 du même type que précédemment décrit dans le mode de réalisation précédent. Le dispositif de dosage peut également comprendre une sonde de niveau, un capteur de pression et un orifice d'admission d'air pour chacune des zones 6a et 6b. Dans la variante de réalisation illustrée sur la figure 5, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, le dispositif de dosage 1 comprend une vis 5 comportant respectivement des premier et un second filets indépendants, 10a et lOb. Ils présentent un profil constant. L'alimentation de la vis 5 s'effectue ici directement en son centre, les premier et second filets 10a et lOb étant respectivement en communication fluidique avec une première et une seconde conduites d'alimentation 29 et 30. Les conduites d'alimentation 29 et 30 sont chacune reliées à une pompe volumétrique (non représentées) pouvant alimenter la vis 5 avec deux liquides différents. Les pots 2 comprennent ici une membrane 2a verticale de séparation, délimitant ainsi deux compartiments 2b et 2c. Les pots sont agencés de façon que le premier filet 10a permette l'écoulement du premier liquide, par l'intermédiaire de la conduite 29, dans le compartiment 2a, le second filet 10b permettant l'écoulement du second liquide, par l'intermédiaire de la conduite 30, dans le compartiment 2b. Dans ce mode de réalisation de l'invention, le réglage de la pression du liquide à doser s'effectue directement par la pression d'alimentation. Avec un tel dispositif, il devient possible avec un seul organe de dosage et de manière particulièrement aisée de remplir des contenants avec des liquides différents de façon séparée. Quelque soit le mode de réalisation de l'invention, le dispositif de dosage permet d'obtenir un dosage d'au moins un liquide à l'intérieur d'un ensemble de contenants de façon simultanément et de manière continue permettant d'obtenir d'importantes cadences de production. REVENDICATIONS 1/Dispositif de dosage d'au moins un liquide à l'intérieur d'au moins un contenant (2) déplaçable en translation, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un organe (5) de dosage mobile en synchronisme avec le ou chaque contenant et un moyen d'alimentation (18) de l'organe de dosage, ledit organe (5) de dosage comprenant au moins un canal d'écoulement du liquide dans le contenant, le canal d'écoulement étant entraîné dans un mouvement d'avance continu entre une première position linéaire de début de remplissage et une seconde position linéaire de fin de remplissage. 2/Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de dosage comprend une vis munie d'au moins un filet (10a), montée à l'intérieur d'un corps (3) et entraînée en rotation par un moteur (15), le canal d'écoulement étant formé par un pas de la vis, et une portion du corps (3) qui s'étend radialement en saillie par rapport à un axe (5a) de la vis, et qui comprend au moins une fente (7) radiale s'étendant de façon sensiblement parallèle par rapport audit axe. 3/Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la fente (7) est disposée dans un plan médian de la vis. 4/Dispositif selon les revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, au moins un organe de réglage (23) de l'ouverture de la fente, monté dans le corps (3). 5/Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen d'alimentation comprend un réservoir (6). 6/Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le moyen d'alimentation comprend au moins deux zones séparées (6b, 6c) comportant des liquides de natures différentes. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que le moyen d'alimentation est disposé à l'intérieur de la vis. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que la vis comprend au moins deux filets indépendants. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que le filet de la vis comprend un profil constant. 10/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que le filet de la vis comprend un profil variable comportant des portions à section relativement rétrécie au voisinage des première et seconde positions de remplissage. 11/ Procédé de dosage d'au moins un liquide à l'intérieur d'au moins un contenant se déplaçant en translation, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes au cours desquelles: - on alimente un organe de dosage comprenant au moins un canal d'écoulement du liquide dans le contenant, et - on entraîne le canal dans un mouvement d'avance continu entre une première position linéaire de début de remplissage et une seconde position linéaire de fin de remplissage, de façon synchronisée par rapport au déplacement du contenant.