Brevet FR3010400A1 — publié le 20150313

1. Domaine de l'invention La présente invention se situe dans le domaine du dosage de produits. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de remplissage de récipients par un produit, par exemple de produits liquides à visqueux contenant ou non des morceaux souples de fruits ou légumes. 2. Art antérieur Il est connu de l'Homme du métier des machines pour le remplissage de récipients par un ou plusieurs produits. De telles machines comprennent classiquement un système de dosage volumétrique, au moins une cuve de stockage, ainsi qu'une buse de remplissage des produits. L'opération de remplissage comporte deux phases successives : aspiration d'une quantité déterminée de produit dans le doseur puis refoulement de la dose de produit dans le récipient à remplir. Le doseur volumétrique (autrement appelé système de dosage volumétrique) comprend de manière classique un cylindre, définissant une chambre de dosage, équipée d'un piston de même diamètre dont la course définit le volume à remplir. Cette chambre de dosage est munie d'un premier orifice raccordé par un conduit d'aspiration à une cuve de stockage, et d'un deuxième orifice raccordé par un conduit de refoulement à la buse de remplissage. Ces deux orifices peuvent être communs ou non. Pour gérer les phases successives d'aspiration et de refoulement du ou des produits, il est également mis en oeuvre des clapets qui permettent d'obturer alternativement les orifices d'aspiration et de refoulement afin de permettre les entrées et sorties de produit dans le doseur. Ces clapets sont généralement implantés autour du piston et sont mis en mouvement par un ou plusieurs systèmes d'actionnement ménagés dans le prolongement des clapets de manière à fournir l'effort directement sur la tige du clapet. En effet, respectifs 10 et leur Toutefois, un inconvénient d'une telle machine de est que l'encombrement (largeur du doseur s'avère relativement important. les clapets et leurs systèmes d'actionnement présentent une hauteur relativement importante implantation autour du piston engendre un remplissage principalement) encombrement également important ce qui limite le nombre de systèmes de dosage que l'on peut monter sur une même machine. En outre, un autre inconvénient d'une telle 15 machine de remplissage est que sa section d'aspiration est relativement faible du fait de l'implantation des clapets autour du piston ce qui occupe un certain espace qui aurait pu être utilisé pour l'aspiration de produit et son refoulement vers le récipient. La taille des morceaux dans 20 les produits à doser s'en trouve ainsi limitée. Un autre inconvénient d'une telle machine de remplissage de produits est que la maintenance s'avère relativement compliquée du fait de la difficulté d'accès aux différents organes du système de dosage. 25 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de résoudre au moins en partie les inconvénients de l'art antérieur, tout en conservant la nettoyabilité en place des différents éléments en contact avec le produit. 30 Plus précisément, un objectif d'au moins un mode de réalisation est de fournir une technique permettant de réduire l'encombrement de tels dispositifs, notamment la largeur, tout en augmentant la section des conduits d'aspiration et de refoulement. Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation est de limiter la hauteur du système de 5 dosage. Encore un objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une technique qui soit simple d'utilisation et de maintenance. 4. Résumé de l'invention 10 Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints à l'aide d'un dispositif de remplissage de récipients par un produit, le dispositif comprenant : - une cuve de stockage pouvant contenir le produit ; 15 - une buse de remplissage (située au dessus du récipient) présentant une ouverture face à laquelle le récipient est à disposer ; - un doseur volumétrique comprenant : o un cylindre s'étendant suivant un axe longitudinal et où 20 peut coulisser un piston, le cylindre comprenant un premier orifice ; o un premier conduit d'aspiration relié au cylindre par le premier orifice et à la cuve de stockage par un deuxième orifice ; 25o un deuxième conduit de refoulement relié au conduit d'aspiration et débouchant sur la buse de remplissage ; o un premier clapet d'aspiration dans le conduit d'aspiration ; et o un deuxième clapet de refoulement dans la buse de 30 remplissage, le premier clapet étant mobile entre au moins une position fermée dans laquelle il obture le deuxième orifice et une position ouverte dans laquelle le deuxième orifice est dégagé, le deuxième clapet étant mobile entre au moins une position fermée dans laquelle il obture l'ouverture de la 5 buse et une position ouverte dans laquelle l'ouverture de la buse est dégagée. Selon l'invention, le deuxième clapet est mobile entre la position fermée et la position ouverte par un mouvement coaxial au premier piston, dans la direction de l'axe longitudinal du cylindre. En outre, la 10 buse de remplissage est montée fixe sur le doseur volumétrique. Ainsi, l'invention propose une approche nouvelle et inventive permettant de résoudre au moins en partie les inconvénients de l'art antérieur. Notamment, la solution 15 proposée permet de diminuer l'encombrement (largeur principalement) d'une telle machine de remplissage du fait que les clapets ne sont plus implantés autour du piston mais disposés dans l'axe du piston. En outre, les sections des conduits d'aspiration et de refoulement de produits 20 pour remplir les récipients se trouvent relativement augmentées, augmentant ainsi la taille des morceaux de fruits ou légumes dosables, limitant les risques de dénaturation ou déstructuration par cisaillement de produits fragiles, ou encore autorisant le dosage de 25 produits plus visqueux. Selon au moins un mode de réalisation de l'invention, le premier clapet est ménagé suivant une direction orthogonale à l'axe longitudinal du cylindre. Dans une variante de l'invention, le premier clapet 30 (autrement appelé clapet d'aspiration) est mis en mouvement par un premier système d'actionnement coaxial audit premier clapet. De ce fait, cela permet d'optimiser l'encombrement du dispositif en disposant le premier clapet ainsi que son système d'actionnement selon le même axe. Dans un mode de réalisation de l'invention, le 5 deuxième clapet (autrement appelé clapet de refoulement) est mis en mouvement par un deuxième système d'actionnement, indépendant du premier système d'actionnement. Ainsi, cela permet de rendre indépendant les 10 mouvements des deux clapets qui sont gérés chacun par leur propre système d'actionnement. Selon une variante, le deuxième système d'actionnement est guidé au moyen d'un rail de guidage s'étendant suivant une direction parallèle à l'axe 15 longitudinal. En d'autres termes, le deuxième système d'actionnement est implanté suivant une direction parallèle à l'axe longitudinal du clapet de refoulement et transmet via un rail de guidage dont la fonction est de 20 reprendre intégralement les moments des forces d'actionnement. Un tel rail de guidage permet de guider le mouvement du deuxième clapet par des moyens simples à mettre en oeuvre, fiables, et peu coûteux. 25 Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le deuxième système d'actionnement comprend en outre : un coulisseau mobile coulissant sur le rail de guidage et mettant en mouvement le deuxième clapet ; et 30 - un deuxième vérin d'actionnement du deuxième clapet et relié au coulisseau. Ainsi, cela permet de mettre en oeuvre des moyens simples et peu coûteux pour réaliser le guidage du deuxième clapet. En outre, la mise en mouvement du deuxième clapet par le coulisseau qui est lui même entraîné par le vérin a pour fonction de reprendre intégralement le couple créé par la non coaxialité de ce deuxième clapet et de son système d'entraînement. De plus, cela permet de réduire la hauteur de l'ensemble du système de dosage en mettant en oeuvre un clapet de refoulement dont le système d'actionnement est 10 placé à côté et non dans l'alignement. Selon une variante, le deuxième vérin met en mouvement le coulisseau suivant une direction parallèle non coaxiale à l'axe longitudinal du cylindre,. Le fait de placer le vérin en parallèle et à 15 proximité du deuxième clapet permet de réduire l'encombrement du dispositif de refoulement tout en assurant un guidage optimal. Selon les cas de figure, les premier et deuxième systèmes d'actionnement peuvent être de type pneumatique, 20 électrique, ou magnétique. Ainsi, cela permet de mettre en oeuvre la plupart des systèmes d'actionnement sur le dispositif de dosage. Dans des variantes, au moins une partie du deuxième conduit de refoulement reliée au premier conduit 25 d'aspiration forme un angle compris entre 30° et 90° avec ledit conduit d'aspiration. De ce fait, l'écoulement du produit est facilité par des pertes de charge limitées, présentant l'intérêt de mieux respecter l'intégrité des produits fragiles et des 30 morceaux. Un autre intérêt est de permettre le drainage naturel des conduits après le lavage notamment. Selon un mode de réalisation particulier, au moins une partie du deuxième conduit de refoulement reliée au premier conduit d'aspiration forme un angle sensiblement égal à 60 degrés avec ledit conduit d'aspiration. Il est à noter que, dans un mode de réalisation, le piston peut se déboiter en partie haute du cylindre dans une chambre de diamètre plus important, en vue de son nettoyage en place. Bien évidemment, ce doseur volumétrique est 10 applicable aussi bien à une machine rotative que linéaire. Par ailleurs, dans certains modes de réalisation, les tiges respectives du clapet d'aspiration ou du clapet de refoulement peuvent être communes ou distinctes des systèmes d'actionnement. 15 On peut en outre noter que, dans des variantes, les clapets sont nettoyables en place dans leur position ouverte. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de 20 l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description d'un mode de réalisation, et des figures annexées parmi lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe et perspective d'une machine (ou système) de remplissage de 25 produits monté sur une cuve, en phase d'aspiration de produit, selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe et perspective d'une machine de remplissage de produits en phase 30 de refoulement de produit, selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 est une vue partielle en coupe d'un doseur volumétrique selon le mode de réalisation des figures 1 et 2, en phase de refoulement ; et - la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un doseur volumétrique selon le mode de réalisation particulier des figures 1 à 3, illustrant la coaxialité du deuxième clapet et du premier piston d'aspiration 6. Description d'un mode de réalisation Il est à noter, dans la suite de la présente 10 demande, que le premier clapet sera également appelé clapet d'aspiration ou premier clapet mobile d'aspiration. En outre, le deuxième clapet sera également appelé clapet de refoulement ou deuxième clapet mobile de refoulement. On présente par la suite, en relation avec les 15 figures 1 à 4, un mode de réalisation préférentiel de l'invention. Comme illustré sur ces figures, le dispositif de remplissage de récipients (non illustrés sur ces figures) comprend : 20 - une cuve 1 de stockage de produit, présentant dans ce mode de réalisation un profil sensiblement cylindrique (du fait que la machine est rotative) et contenant le produit à mettre dans les récipients par l'intermédiaire du 25 dispositif de remplissage ; - une buse 2 de remplissage présentant une ouverture 21 en dessous de laquelle on place le récipient à remplir ; et - un doseur volumétrique présentant un corps 9 30 extérieur. Le doseur volumétrique permet de doser la quantité de produit à insérer dans chaque récipient. Le corps 9 du doseur volumétrique comprend, dans ce mode de réalisation, un cylindre 3 s'étendant suivant un axe longitudinal A, que l'on pourra qualifier dans la suite de la demande d'axe vertical, ce cylindre 3 définissant donc une chambre de dosage. A l'intérieur de ce cylindre coulisse un piston 31 permettant d'aspirer le produit provenant de la cuve 1 de stockage dans le cylindre 3. Le produit arrive dans le cylindre 3 par un premier conduit 4 d'aspiration relié au cylindre 3 par un premier orifice 34 et à la cuve 1 de stockage par un deuxième orifice 14. Ainsi, le produit est aspiré de la cuve et passe dans le conduit 4 d'aspiration par le deuxième orifice 14, puis arrive à l'intérieur de la chambre de dosage, définie par le cylindre 3 et le piston 31, par le biais du premier orifice 34. Il est à noter que l'orifice reliant la cuve 1 de stockage au conduit d'aspiration est ménagé de préférence sur le côté de la cuve 1. Cela permet, notamment dans le cas de produits hétérogènes présentant différentes phases, d'aspirer plus facilement l'ensemble des phases et non pas de privilégier l'aspiration d'une seule phase si d'aventure l'orifice était placé en fond de cuve. Le contrôle du flux de produit qui arrive de la cuve 1 de stockage est également assuré par un premier clapet 6 monté mobile en translation suivant une direction sensiblement orthogonale à la direction longitudinale A du cylindre 3 dans le premier conduit 4 d'aspiration. Le premier clapet 6 dit d'aspiration est mis en mouvement, par l'intermédiaire d'un premier système 60 d'actionnement coaxial au premier clapet 6, entre une position fermée dans laquelle il obture le deuxième orifice 14 menant à la cuve 1 de stockage, et une position ouverte dans laquelle le deuxième orifice 14 est dégagé et laisse passer le produit. Il est à noter que la position ouverte du premier clapet 6 est illustrée en figure 1 tandis que sa position fermée est illustrée en figure 2. Comme illustré en figure 4, le premier système 60 d'actionnement, coaxial au premier clapet 6, comprend un vérin 61 pneumatique. Toutefois, on pourrait imaginer d'autres modes de réalisation dans lesquels le système d'actionnement serait magnétique ou électronique (moteur linéraire, « brush less »). Le vérin 61 est coaxial au premier clapet 6 et exerce donc un effort orthogonalement à l'axe longitudinal A afin de déplacer le premier clapet 6 de manière à obturer ou dégager le deuxième orifice 14. Une fois le volume de produit , déterminé par la course du piston, arrivé dans la chambre de dosage, le premier clapet 6 se translate et se place en position fermée de sorte à bloquer le deuxième orifice 14, comme illustré en figure 2. Le piston 31 est ensuite déplacé pour pousser le volume de produit contenu dans la chambre de dosage et ainsi faire descendre le produit dans un conduit 5 de refoulement relié au conduit 4 d'aspiration par un troisième orifice 45. Dans cet exemple, le conduit 5 de refoulement est divisé en trois portions 51, 52, 53 qui présentent respectivement une inclinaison différente par rapport au conduit 4 d'aspiration (autrement appelé premier conduit dans la présente demande de brevet). Dans ce mode de réalisation, la portion 51 du deuxième conduit 5 (autrement appelé conduit de refoulement dans la présente demande de brevet) qui est au contact du conduit 4 d'aspiration par le troisième orifice forme un angle sensiblement égal à 30 degrés avec le conduit 4 d'aspiration. Toutefois, et selon les variantes de l'invention, on pourrait prévoir une inclinaison qui se situe entre 20 et 45° entre le conduit 4 d'aspiration et la portion 51 du conduit 5 de refoulement en contact avec ledit conduit 4 d'aspiration. Cette inclinaison permet de 5 faciliter l'écoulement du produit à l'intérieur du conduit 5 de refoulement. A l'opposé de la portion 51 reliée au conduit 4 d'aspiration, le conduit 5 de refoulement est monté débouchant à l'intérieur de la buse 2 de remplissage. Il est à noter que la buse 2 est montée fixe 10 sur le doseur volumétrique. Le doseur volumétrique comprend en outre un deuxième clapet 7 dit de refoulement. Ce deuxième clapet 7 est monté mobile entre une position fermée dans laquelle il obture l'ouverture 21 de la buse 2 de remplissage, et 15 une position ouverte dans laquelle l'ouverture 21 est dégagée et laisse passer le produit pour remplir le récipient (non représenté sur les figures) placé en dessous. Ce deuxième clapet 7 est placé suivant un axe coaxial à l'axe longitudinal A du cylindre 3, et donc du 20 premier piston 31. Le deuxième clapet 7 est mis en mouvement par un deuxième système 70 d'actionnement, qui est dans ce mode de réalisation totalement différencié et indépendant du premier système 60 d'actionnement. Dans cet exemple, le deuxième système 70 d'actionnement comprend : 25 - un rail 73 de guidage s'étendant suivant une direction parallèle à l'axe longitudinal A du cylindre 3 ; - un coulisseau 72 mobile sur le rail 73 de guidage et mettant en mouvement le deuxième 30 clapet 7 ; et - un deuxième vérin 71 de guidage (qui peut être un vérin pneumatique) du deuxième clapet 7 et relié au coulisseau 72. Il peut être relié au coulisseau de façon isostatique par sa tige. Le rail 73 de guidage est ménagé dans un logement 74 formé à l'intérieur du corps 9 du doseur volumétrique, à proximité du conduit 5 de refoulement et du conduit 4 d'aspiration, et à hauteur du conduit 5 de refoulement selon l'axe longitudinal A, suivant une direction parallèle. Le coulisseau 72 est monté mobile en translation sur ce rail 73 de guidage suivant la direction de l'axe longitudinal A. Les deuxième clapet 7 et vérin 71 pneumatique sont placés, comme illustré notamment en figure 3, de part et d'autre du rail 73 de guidage en considérant la vue latérale de cette figure 3. La tige du deuxième vérin 71 se déplace en translation et met en mouvement le coulisseau 72 qui coulisse le long du rail 73 de guidage suivant une direction parallèle à l'axe longitudinal A. En se déplaçant, le coulisseau 72 entraine le deuxième clapet 7. Comme illustré sur les différentes figures, lorsque la tige du deuxième vérin 71 se déplace dans la direction de l'axe longitudinal vers le conduit 4 d'aspiration, le deuxième clapet 7 dégage l'ouverture de la buse 2. A l'inverse, lorsque la tige du vérin 71 pneumatique se déplace dans la direction de l'axe longitudinal A, parallèlement à celui-ci, en s'éloignant du conduit 4 d'aspiration, le deuxième clapet 7 se déplace vers l'ouverture 21 de la buse 2 afin d'obturer cette ouverture 21. Par ce déplacement, le deuxième clapet 7 contrôle ainsi le flux de produit qui sort du doseur volumétrique. Il est à noter que, de même que pour le premier système 60 d'actionnement, le deuxième système 70 d'actionnement peut être de type pneumatique, électrique ou magnétique. Selon un mode de réalisation particulier illustré en figure 4, le deuxième vérin (ou vérin pneumatique) 71 du clapet 7 de refoulement pourrait être coaxial et dans le prolongement de ce dernier. Cela engendrerait toutefois une augmentation de l'encombrement en hauteur de ce doseur volumétrique. REVENDICATIONS1. Dispositif de remplissage de récipients par un produit, le dispositif comprenant : une cuve (1) de stockage pouvant contenir le produit ; une buse (2) de remplissage présentant une ouverture (21) face à laquelle le récipient est à disposer ; un doseur volumétrique comprenant : o un cylindre (3) s'étendant suivant un axe longitudinal (A) 10 et où peut coulisser un piston (31), le cylindre comprenant un premier orifice (34) ; o un premier conduit (4) d'aspiration relié au cylindre (3) par le premier orifice (34) et à la cuve (1) de stockage par un deuxième orifice (14) ; 15o un deuxième conduit (5) de refoulement relié au conduit (4) d'aspiration et débouchant sur la buse (2) de remplissage ; o un premier clapet (6) d'aspiration dans le conduit (4) d'aspiration, et 20o un deuxième clapet (7) de refoulement dans la buse de remplissage, le premier clapet (6) étant mobile entre au moins une position fermée dans laquelle il obture le deuxième orifice (14) et une position ouverte dans laquelle le 25 deuxième orifice (14) est dégagé, le deuxième clapet (7) étant mobile entre au moins une position fermée dans laquelle il obture l'ouverture (21) de la buse (2) et une position ouverte dans laquelle l'ouverture (21) de la buse (2) est dégagée, 30 caractérisé en ce que le deuxième clapet (7) est mobile entre la position fermée et la position ouverte par unmouvement coaxial au premier piston (31), dans la direction de l'axe longitudinal (A) du cylindre (3), et en ce que la buse (2) de remplissage est montée fixe sur le doseur volumétrique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier clapet (6) est ménagé suivant une direction orthogonale à l'axe longitudinal (A) du cylindre (3). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier clapet (6) est mis en mouvement par un premier système (60) d'actionnement coaxial audit premier clapet (6). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le deuxième clapet (7) est mis en mouvement par un deuxième système (70) d'actionnement, indépendant du premier système (60) d'actionnement. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième système (70) d'actionnement est guidé au moyen d'un rail (73) de guidage s'étendant suivant une direction parallèle à l'axe longitudinal (A). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième système (70) d'actionnement comprend en outre : - un coulisseau (72) mobile coulissant sur le rail (73) de guidage et mettant en mouvement le deuxième clapet 30 (7) ; - un deuxième vérin (71) du deuxième clapet (7) et relié au coulisseau (72). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le deuxième vérin (71) placé au voisinage de la buse met en mouvement le coulisseau (72) suivant une direction 5 parallèle non coaxiale à l'axe longitudinal (A) du cylindre (3). 8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les premier (60) et deuxième (70) 10 systèmes d'actionnement sont de type pneumatique, électrique, ou magnétique. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie du deuxième 15 conduit (5) de refoulement reliée au premier conduit (4) d'aspiration forme un angle compris entre 30° et 90° avec ledit conduit d'aspiration. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce 20 qu'au moins une partie du deuxième conduit (5) de refoulement reliée au premier conduit (4) d'aspiration forme un angle sensiblement égal à 60 degrés avec ledit conduit d'aspiration.