Brevet FR2929703A1 — publié le 20091009

La présente invention concerne une doseuse à vis-poussoir multifilets utilisable sur des lignes d'emballage ou de conditionnement, pour le remplissage, dans diverses formes de récipients, de produits minéraux ou alimentaires consistants tels que de la boue thermale, des viandes hachées ou 5 en morceaux, produits en grains, légumes, agglomérés de légumes, et des produits pâteux de types salades traiteurs avec des vinaigrettes ou des mayonnaises. Une doseuse comprend généralement un bâti sur lequel sont montés : une cuve trémie destinée à recevoir des produits en vrac à mettre dans des 10 récipients ; un conduit débouchant dans la trémie à proximité d'un fond de celle- ci et recevant une partie d'une vis de transfert monofilet s'étendant le long du fond de la trémie ; et un cylindre de dosage qui reçoit par coulissement un piston d'aspiration et de refoulement. Le cylindre de dosage peut être disposé suivant un axe vertical ou horizontal sous la cuve trémie. La connection entre le cylindre 15 et le conduit du fond de la cuve trémie se fait par une vanne à boisseau tournant qui sépare la dose fournie par une double coupe lors de la rotation du boisseau : une coupe à l'ouverture et une autre à la fermeture. Ce boisseau par lequel transite le produit forme un angle aigu, entre le conduit et le cylindre. Ce type de machine n'est pas adapté à tous les produits à doser car l'angle de transit peut 20 former des bouchons, et la double coupe lors de la séparation de la dose dénature certains produits tendres comme la viande barattée et les féculents composants les salades traiteurs. De plus en fonction de la position d'arrêt en rotation de la vis de transfert, la précision de la dose de produit délivrée est contrariée par la position d'arrêt du filet de vis en sortie de vis. Suivant la 25 quantité de produit désirée, la vis-poussoir s'arrête dans diverses positions. Avec un système traditionnel de vis-poussoir à un seul filet montée horizontalement, un effet � pulsatoire � important se crée et le produit sort en bout de vis avec plus ou moins de régularité en fonction de l'homogénéité du produit et de la position d'arrêt de la vis. Dans ce type de machine de dosage, le système 30 d'aspiration et de refoulement utilisé pour parfaire la précision de la dose, est composé d'ensembles de pièces mécaniques complexes qui apportent un surcoût non négligeable et compliquent l'utilisation à cause de la quantité de réglages à effectuer. Il existe déjà des dispositifs analogues dans les demandes de brevets suivants : Selon l'invention, la doseuse se compose d'un châssis porteur d'un bâti, généralement monté sur roulettes freinées pour le déplacement aisé sur divers postes de travail, et de vérins de stabilisation. Sur le bâti est fixé une auge inclinée entre 5° et 15° par rapport à l'horizontale vers le récipient pour faciliter le transfert des produits pouvant contenir des éléments liquides. Dans cette auge simple ou double, une ou plusieurs vis-poussoir multifilets sont installées enclenchées et maintenues par un système de baïonnette dans des fourreaux. Ces vis-poussoir traversent de part en part par leurs extrémités sur environ 1/3 de leur longueur, un nez d'auge comportant un ou plusieurs alésages cylindro-conique rainurés, fixé dans le prolongement de l'auge. Ce nez d'auge généralement conçu en matière plastique, est la pièce de jonction enveloppant une partie de la ou des vis-poussoir, par lequel transite le produit à traiter, et est ajusté sur le profil extérieur de la ou des vis-poussoir de façon à emprisonner le produit et à le maintenir à une certaine pression lors du transfert. Il est démontable manuellement pour permettre l'accès et le démontage également manuel, de la ou des vis-poussoir, et est sécurisé par capteur. Les produits secs ou en grain peuvent être traités dans les récipients directement en sortie du nez d'auge ; pour les produits visqueux ou aérés on installe en sortie du nez d'auge, un système de clapet de séparation de dose adapté au produit, par l'intermédiaire de tuyauterie. La ou les vis-poussoir sont entraînées, via des moyeux et une courroie synchrone à double denture, par un servomoteur, et tournent d'une valeur angulaire contrôlée numériquement pour apporter, grâce aux multifilets, une grande précision dans la dose voulue. Selon l'invention, l'utilisation de vis-poussoir multifilets accroît sensiblement la précision du volume de produit transféré : plus il y a de filets plus l'alimentation en produit est précise car la quantité de dose voulue est - FR 2 843 798 (TREMARK TECHNOLOGIES INC), US 5 088 517 A (BERSCH FRIEDRICH) - US 4 399 932 A (Z-IMMERMAN GUENTER) partagée entre le nombre de filets. Ainsi la hauteur des courbes des ondes de l'effet � pulsatoire � est divisée et atténuée d'autant qu'il y a de filets, et la régularité de sortie du produit en bout de vis est accrût. La ou les vis-poussoir comportent au minimum deux filets à pas dégressif. L'orientation des pales formant les filets, sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation de la vis, peut variée angulairement par rapport à cet axe en formant un angle incliné partant de la base de la pale vers son tranchant, compris entre 90° et 70°, en direction de l'entrée de la vis vers sa sortie. Toujours selon l'invention, la distance entre les pas de vis-poussoir est variable et calculée en fonction de la contre-pression exercée par le transit du produit dans la ou les tuyauteries, pour garantir un effet anti-retour suffisant du produit engagé avec la vis dans le nez d'auge. En général les pas de vis sont dégressifs vers la sortie de vis, ce qui a pour effet de diminuer le volume entre deux pales et d'accroître la vitesse de transit du produit pour augmenter la pression afin de garantir le bon remplissage entre les filets dans la partie de la vis-poussoir engagée dans le nez d'auge. Ce principe se limitant uniquement à l'utilisation de vis-poussoir et de clapets coupe-goutte, réduit les actions mécaniques et conserve au maximum l'intégrité du produit traité. En partie supérieure de l'auge sur une ceinture mécanique, est fixée par charnières et par un support, une cuve trémie en forme de virole conique à contenance variable de réception de produits en vrac, dont l'axe central, dans une position active, est perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'auge. Sur cette même ceinture mécanique de l'auge est fixé en sandwich entre la partie supérieure de l'auge et la base de la virole conique de la cuve trémie, un système agitateur-dévouteur-racleur de cuve piloté par motoréducteur et travaillant en rotation va-et-vient à angles décalés. Ce système agitateurdévouteur-racleur est composé d'une couronne dentée en inox maintenue concentrique et guidée par une couronne en plastique elle-même concentrique à la base de la cuve trémie, et d'un anneau inséré et indexé dans cette couronne plastique ; l'ensemble est entraîné par un motoréducteur par l'intermédiaire d'un pignon module. Sur l'anneau sont rapportés par soudage trois éléments mécaniques : - Un triangle et un doigt, élaborés en ronds soudés dont la pointe du triangle dirigée vers le haut est décalée de l'axe de rotation pour secouer le produit. - Un plat avec patin de frottement remontant en contact avec la virole de cuve pour décoller le produit de la paroi. - Un plat en forme de L descendant au ras de la ou des vis-poussoir pour répartir le produit. Cet agitateur-dévouteur-racleur par sa cinématique et sa géométrie garantit que tous les produits à traiter ne forment pas de bouchon à la base conique de la cuve trémie et descendent avec une bonne répartition entre les filets de la ou des vis-poussoir dans l'auge de la cuve. Pour accéder à ces éléments mécaniques pour le nettoyage, la virole de cuve trémie pivote de sa position active et bascule sur ses charnières vers une position inactive dégageant ainsi un espace suffisant pour un accès aisé. A chaque rotation de vis-poussoir le produit avance dans une tuyauterie souple, suivant les produits à traiter jusqu'à différents systèmes de clapets coupe-goutte, pilotés par vérin pneumatique ou servomoteur suivant les cadences, et synchronisés en ouverture et fermeture sur le mouvement de la ou des vis-poussoir. Par rapport aux autres systèmes de dosage existants, ce système 20 comporte beaucoup d'avantages tant en simplicité d'utilisation quand coût d'entretien. Plus besoin de changer d'outillage pour augmenter la plage de volume à doser. Il suffit de préciser par l'intermédiaire du pupitre de commande la dose voulue, et la ou les vis-poussoir tournent plus ou moins pour délivrer cette dose. 25 En rotation continue la dose délivrée devient illimitée. Les cadences de dosage dépendent principalement de la rotation de la ou des vis, car il n'y a aucun ensemble mécanique intermédiaire pour parfaire la dose et augmenter le temps de dosage. Le produit traité n'est affecté en intégrité que par l'action mécanique 30 contrôlée de la ou des vis-poussoir. Dans certains cas le produit n'est coupé qu'une seule fois par le clapet coupe-goutte lors de la dépose dans le récipient. Le nombre de pièces à démonter pour le nettoyage se limite aux éléments de l'agitateur, de la ou des vis-poussoir et des organes de clapet coupe-goutte. Ce nombre réduit de pièces en mouvement limite l'usure et le 5 remplacement de pièces onéreuses. Le faible encombrement et le faible poids de la machine, par rapport aux machines existantes, permettent à un utilisateur seul de déplacer et d'adapter la doseuse pour venir coiffer toutes sortes de convoyeurs ou de machines de thermosoudages. 10 D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture des descriptions suivantes. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - Les figures 1 et 5 sont des vues schématiques intégrales de la machine doseuse selon l'invention, à l'exception des éléments de commandes 15 électriques. - La figure 2 est une vue partielle de la machine doseuse montrant le système d'entraînement des vis-poussoir. - La figure 3 est une vue en coupe longitudinale de l'ensemble auge de cuve, agitateur-dévouteur-racleur, vis-poussoir multifilets et cuve trémie. 20 - La figure 4 est une vue en coupe transversale de l'ensemble auge de cuve, agitateur-dévouteur-racleur, vis-poussoir multifilets et cuve trémie. - La figure 6 est une vue représentant la cuve trémie dans la position de basculement pour l'accès aux organes. En référence aux figures, la doseuse de l'invention comprend un châssis 25 1 sur lequel est monté un bâti 2 qui supporte une auge 5. Cette auge 5, généralement conçue en inox, reçoit sur une cloison percée en forme de lunettes 34 perpendiculaire à son fond, un nez d'auge 10 indexé par goupilles et fixé par système de bridage non représenté. Cet ensemble auge 5 et nez d'auge 10 ainsi monté, est incliné entre 5° et 15° vers 30 l'avant en direction des récipients, et reçoit une ou plusieurs vis-poussoir multifilets 3 concentriques à la forme arrondie du fond de l'auge 5. Ces vis-poussoir 3 sont enfilées par la queue 32 et maintenues verrouillées par des baïonnettes 31 dans des fourreaux 33 qui traversent de part en part des moyeux 6 de guidage en rotation fixés sur une paroi 35 perpendiculaire au fond de l'auge 5. Les baïonnettes 31 avec détrompeurs permettent une mise en place et un démontage aisé, rapide et sécurisé, des vis-poussoir 3, ainsi que leur entraînement par les fourreaux. Sur la ceinture 30 de l'auge 5 est montée, fixée par la charnière 13 et le support 26, une cuve trémie 4 prévue pour recevoir en vrac du produit à doser, et passant d'une position de travail avec un axe central de la virole conique perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'auge, à une position de nettoyage ou position inactive avec un axe central de la virole conique incliné sur le coté droit ou gauche, selon la position de montage suivant la figure 4, ou une position symétrique possible. Ce basculement assisté par vérin à gaz non représenté, est effectué pour apporter un accès aisé au démontage des organes agitateur 16, 38, dévoûteur 28 racleur 11, montés soudés sur l'anneau 27 positionné et indexé dans une couronne plastique 36, concentrique à la base de la cuve trémie, sur laquelle est fixée aussi concentrique une couronne dentée 25 en inox qui est entraînée par un pignon module 24, lui-même fixé sur l'arbre vertical sortant d'un moto réducteur 29. Cette motorisation crée un mouvement de va-et-vient à angles de rotation décalés de l'agitateur-dévoûteur-racleur afin de secouer le produit pour éviter : le phénomène de bouchon à la base du cône de la cuve trémie 4, et le phénomène de voûte avec le plat en forme de L 28 venant frôler la ou les vis-poussoir. En sortie du nez d'auge 10, dans le prolongement de l'axe incliné entre 5° et 15° de l'auge 5, une ou plusieurs tuyauteries 23, souples ou rigides en fonction des produits à traiter et des mouvements de répartition du produit dans les récipients, sont fixées pour connecter le nez d'auge 10 avec un ou plusieurs clapets coupe-goutte conventionnels 20, 21. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.30 REVENDICATIONS1. Doseuse comportant un châssis 1 et un bâti 2 sur lequel sont montés une auge 5 recevant une ou plusieurs vis-poussoir multifilets 3 installées concentriques à la forme arrondie du fond de l'auge et traversant un nez d'auge 10 fixé et aligné sur l'axe de l'auge , une cuve trémie en forme d'entonnoir 4 surplombant l'auge, un agitateur 16, 38-dévoûteur 28-racleur 11, et au moins une tuyauterie 23 à laquelle est raccordée un clapet de séparation de dose, caractérisée en ce que la ou les vis-poussoir 3 comportent au minimum deux filets à pas dégressifs vers la sortie de vis. 2. Doseuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la distance entre les pas de vis-poussoir est variable et l'orientation des pales 37 formant les filets, sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation de la vis, peut variée angulairement par rapport à cet axe en formant un angle incliné partant de la base de la pale vers son tranchant, compris entre 90° et 70° en direction de l'entrée de la vis vers sa sortie. 3. Doseuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les vis-poussoir multifilets 3 sont installées enclenchées et maintenues par un système de baïonnette 31 dans des fourreaux. 4. Doseuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le nez d'auge 10 comporte un ou plusieurs alésages cylindro-coniques rainurés, fixé dans le prolongement de l'auge, et est ajusté sur le profil extérieur de la ou des vis-poussoir. 5. Doseuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'auge est 25 inclinée entre 5° et 15° par rapport à l'horizontale vers le récipient. 6. Doseuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'agitateurdévouteur-racleur est composé d'une couronne dentée 25 en inox maintenue concentrique et guidée par une couronne en plastique 36 elle-même concentrique à la base de la cuve trémie et d'un anneau 27 inséré et indexé 30 dans cette couronne plastique. 7. Doseuse selon la revendication 6, caractérisée en ce que sur l'anneau 27 sont rapportés par soudage trois éléments mécaniques : - Un triangle 16 avec un doigt 38, élaborés en ronds soudés dont la pointe du triangle dirigée vers le haut est décalée de l'axe de rotation. - Un plat 11 avec patin de frottement remontant en contact avec la virole de cuve. - Un plat en forme de L 28 descendant au ras de la ou des vis-poussoir. 8 . Doseuse selon la revenclication 1, caractérisée en ce que différents systèmes de clapets coupe-goutte 20, 21, pilotés par vérin pneumatique ou servomoteur sont synchronisés en ouverture et fermeture sur le mouvement de la ou des vis-poussoir.