Brevet FR3028057A1 — publié le 20160506

La présente invention concerne la régulation des fluides dans un circuit tel qu'un circuit de distribution de fluide. Un tel circuit de distribution est par exemple utilisé dans les installations de remplissage de récipients pour alimenter en liquide la machine de remplissage agencée pour remplir les récipients avec ledit liquide. La machine de remplissage est reliée à un réservoir de stockage du liquide par une ligne de distribution sur laquelle est montée une pompe à débit variable. La machine devant être alimentée en liquide à pression sensiblement constante, le fonctionnement de la pompe est généralement asservi en fonction de la pression détectée en aval de la pompe par un capteur de pression monté sur la ligne ou sur la machine de remplissage : dès que la pression baisse, la pompe est commandée pour accélérer. Cependant, il arrive que la pression varie de manière relativement importante en fonction de la cadence de fonctionnement de la machine de remplissage, notamment lors des phases transitoires, au démarrage et à l'arrêt de la machine. Compte tenu des différences existant entre la dynamique du capteur de pression et le temps de la réponse de la pompe, la pression de liquide peut fluctuer entre des valeurs inférieure et supérieure à la pression de consigne, et des phénomènes de coup de bélier peuvent se produire. Pour remédier à cette inconvénient, il est connu de relier un accumulateur tampon en parallèle de la ligne pour amortir les variations de pression. Cette solution est cependant pénalisante en particulier dans les installations de remplissage de liquides alimentaires. Ces installations doivent être périodiquement nettoyées et ce nettoyage est réalisé en faisant circuler un produit de nettoyage dans le circuit de l'installation. Si le circuit va correctement circuler dans la ligne de distribution et la nettoyer efficacement, il est difficile de contraindre le produit de nettoyage à circuler dans l'accumulateur sauf à prévoir des vannes à cette fin, ce qui complique le circuit de l'installation. Un but de l'invention est de fournir un moyen permettant d'améliorer le maintien d'une pression sensiblement constante dans une ligne de distribution de produit. A cet effet, on prévoit, un dispositif de régulation de débit dans une ligne de fluide à réguler équipée d'une source à débit variable, comprenant une enveloppe externe rigide entourant un tube interne et définissant avec celui-ci une chambre annulaire. Le dispositif a des extrémités pourvues de moyens de leur raccordement étanche à la ligne de fluide de telle manière que le tube interne soit relié en série à la ligne de fluide à réguler. La chambre comporte des moyens pour y introduire sous pression un fluide de régulation et le tube interne est agencé pour se dilater sous la pression du fluide à réguler lorsque la pression du fluide à réguler dépasse un seuil dépendant de la pression du fluide de régulation. Le dispositif comporte en outre un détecteur de dilatation du tube interne et des moyens de liaison du détecteur à une unité de commande de la source. Dans le cas d'un tube interne élastiquement deformable, on comprend que le seuil dépend de la pression du fluide de régulation qui va être réglée en fonction d'une pression de consigne du fluide à réguler. Lorsque la pression du fluide à réguler augmente au point de dépasser le seuil, le tube interne se dilate et la source est commandée en fonction de la dilatation du tube interne pour limiter l'augmentation de la pression en aval du dispositif et ramener la pression en aval du dispositif vers la pression de consigne. L'invention concerne également une ligne de distribution d'un fluide à pression prédéterminée, comprenant en série une source à débit variable et un dispositif de régulation du type ci-dessus, la source et le détecteur de dilatation étant reliés à une unité de commande programmée pour piloter la source en fonction du signal proportionnel fourni par le détecteur de dilatation de manière à maintenir la pression du fluide à réguler à la valeur prédéterminée. L'invention a aussi pour objet une installation de remplissage comprenant un réservoir de liquide relié à une machine de remplissage de récipients par cette ligne de distribution. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de remplissage conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective et en transparence d'un dispositif de régulation conforme à l'invention ; - la figure 3 est une vue partielle en perspective et en coupe longitudinale de ce dispositif ; la figure 4 est une vue de détail de la figure 3. L'invention est ici décrite en application à une installation de remplissage de récipients. En référence aux figures, l'installation de remplissage comprend une machine de remplissage 100 relié 35 un réservoir de liquide 200 par une ligne de distribution. La ligne de distribution comprend en série une pompe 300 à débit variable et un dispositif de régulation, généralement désigné en 400, en aval de la pompe 300. La pompe 300 et le dispositif de régulation sont reliés à une unité de commande 500 programmée pour piloter la pompe 300 à partir d'un signal provenant du dispositif de régulation 400. La machine de remplissage 100, le réservoir de liquide 200 et la pompe 300 sont connus en eux-mêmes et ne seront pas plus détaillés ici. Le dispositif de régulation 400 comprenant une enveloppe externe 1, ici de forme tubulaire et rigide, entourant un tube interne 3 et un tube intermédiaire 5 disposé entre le tube interne 3 et l'enveloppe externe 1, à distance de ceux-ci. L'enveloppe externe 1, le tube interne 3 et le tube intermédiaire 5 sont coaxiaux. Le tube interne 3 dépasse de part et d'autre du tube intermédiaire 5 et de l'enveloppe externe 1 qui sont eux de mêmes longueurs. Un couvercle amont 6.1 et un couvercle aval 6.2, de forme annulaire, sont montés sur les extrémités du tube interne 3, du tube intermédiaire 5 et de l'enveloppe externe 1.1. Chaque couvercle 6.1, 6.2 comporte deux logements circulaires dans lesquels sont engagées et fixées de manière étanche les extrémités du tube intermédiaire 5 et de l'enveloppe externe 1 et un alésage central dans lequel est engagée et fixée de manière étanche l'extrémité du tube interne 3. On comprend que les couvercles 6.1, 6.2 forment des entretoises maintenant en position le tube interne 3, le tube intermédiaire 5 et l'enveloppe externe 1.1 les uns par rapport aux autres. Une chambre 4 de forme annulaire est ainsi formée entre le tube interne 3 et l'enveloppe externe 1 et séparée en deux compartiments par le tube intermédiaire 5. Le tube intermédiaire 4 est percé de trous pour mettre en communication les deux compartiments. Le tube interne 3 comprend une paroi tubulaire en matériau élastomère ayant des extrémités engagées et fixées respectivement à un embout tubulaire amont 2.1 et à un embout tubulaire aval 2.2. Les embouts tubulaires 2.1, 2.2 sont tous deux rigides et permettent la fixation de la paroi en élastomère aux couvercles 6.1, 6.2. Les extrémités de la paroi en élastomère du tube interne 3 comportent chacune un rebord en saillie latérale externe (seul le rebord 30.2 de l'extrémité aval est visible sur la figure 4) recouvrant une face d'une collerette externe de l'embout tubulaire correspondant (seule la collerette de l'embout tubulaire aval 2.2 est visible). Un bourrelet annulaire (seul le bourrelet annulaire 31.2 du rebord 30.2 de l'extrémité aval est visible sur la figure 4) s'étend en saillie axiale en avant et en arrière du rebord pour former un joint d'étanchéité. Le bourrelet annulaire est obtenu par moulage d'une seule pièce avec le rebord. Les embouts tubulaires 2.1, 2.2, les rebords (notamment 30.2) et les bourrelets annulaires (notamment 31.2) forment des moyens de raccordement étanche du dispositif de régulation 400 à la ligne de distribution de telle manière que le tube interne 3 soit relié en série à la ligne de distribution. La ligne de distribution comprend à cette fin des extrémités pourvues de collets qui seront appliquées contre les bourrelets annulaires de manière connue en soi par exemple par des brides, des colliers ou un ensemble vis/écrou. La chambre 4 comporte des moyens pour y introduire sous pression un fluide de régulation, ici de l'air. Les moyens d'introduction sous pression du fluide de régulation comprennent un régulateur détendeur de pression 7 relié à une source de pression d'air 600 et fixé au couvercle 6.2 pour déboucher dans la chambre 4 entre le tube intermédiaire 5 et l'enveloppe externe 1. Le dispositif de régulation 400 comporte un détecteur 8 de dilatation du tube interne 3. Le détecteur 8 est agencé pour fournir un signal proportionnel à la dilatation du tube interne 3 et est pourvu d'un câble électrique 9 de liaison à l'unité de commande 500 pour fournir à cette dernière ledit signal proportionnel. Le détecteur 8 est monté entre le tube intermédiaire 5 et l'enveloppe externe 1 et a un palpeur 10 s'étendant entre le tube intermédiaire 5 et le tube interne 3. En fonctionnement, la pompe 300 est pilotée par l'unité de commande 500 pour maintenir le liquide à distribuer à une pression de consigne prédéterminée. De l'air est introduit sous pression dans la chambre 4 via le régulateur détendeur de pression 7. La pression d'air est déterminée en fonction de la pression de consigne pour définir un seuil dont l'utilisation est expliquée ci-après. Le tube interne 3 est parcouru par le liquide à distribuer et se dilate sous la pression du liquide à distribuer lorsque la pression du liquide à distribuer dépasse le seuil dépendant de la pression du fluide de régulation. Le tube interne 3 se dilatant rencontre le palpeur 10 et déplace celui-ci. Le détecteur 8 fournit alors à l'unité de commande 500 un signal et l'unité de commande 500 va exploiter ce signal pour piloter la pompe 3 de manière à maintenir constante la pression du liquide à distribuer circulant dans la ligne en aval de la pompe 300. Dans le mode de réalisation décrit, l'unité de commande interrompt la pompe dès réception du signal du détecteur 8. Le tube interne 3 est donc agencé pour pouvoir se dilater à partir d'une pression de liquide à distribuer située à la limite inférieure de la plage des pressions du liquide à distribuer usuellement utilisées dans une telle installation. La paroi en élastomère du tube interne 3 est ici en un élastomère silicone et a une épaisseur de 0,5 mm environ. Le tube interne peut se dilater sans détérioration, c'est-à-dire en restant dans sa limite élastique, jusqu'à un diamètre maximal ici égal à deux fois environ son diamètre au repos. Le tube intermédiaire 5 est positionné pour limiter la dilatation du tube interne 3 à ce diamètre maximal. Le choix du matériau et des dimensions du tube interne 3 est effectué de manière à limiter la résistance que le matériau oppose à la dilatation de manière à avoir un lien le plus direct possible entre la valeur de la pression d'air dans la chambre 4 et la valeur de la pression du liquide à distribuer. La pression d'air dans la chambre 4 peut alors être sensiblement égale à la pression de consigne car on néglige la résistance du matériau à la dilatation. La chambre 4 a un volume suffisant pour amortir une rapide dilatation du tube interne 3 en limitant les variations relatives du volume d'air contenu dans la chambre 4 (en cas d'utilisation d'une chambre de faible volume, on prévoira de préférence un clapet de sécurité permettant d'évacuer l'excédent de pression). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, le dispositif peut avoir une autre structure que celle décrite. Le dispositif peut notamment être dépourvu de tube intermédiaire, l'enveloppe externe définissant une chambre unique. Pour conserver un volume suffisant de fluide de régulation, il peut être prévu de raccorder cette chambre à un réservoir externe de fluide de régulation. La définition de l'invention doit être interprétée comme couvrant également une inversion des composants du dispositif de régulation. D'autres modes de raccordement du dispositif de régulation à la ligne sont envisageables. D'autres modes de détection de la dilation sont envisageables. Par exemple, le détecteur comprend en variante un capteur de proximité monté sur l'enveloppe externe en regard d'une pastille métallique fixé sur le tube interne 3. Le détecteur peut fournir un signal proportionnel à la dilatation du tube interne 3. Il est possible de prévoir deux seuils pour piloter la pompe de manière à maintenir la dilatation du tube interne entre ces deux seuils. Le dispositif de régulation peut être monté sur la ligne alimentant la machine de remplissage ou sur la ligne ramenant vers le réservoir le produit à distribuer non utilisé par la machine de remplissage. L'invention est applicable à tout type d'installation comportant un circuit de fluide à réguler, que ce soit dans le domaine de l'emballage ou ailleurs. REVENDICATIONS1. Dispositif (400) de régulation de débit dans une ligne de fluide à réguler équipée d'une source à débit variable, comprenant une enveloppe externe (1) rigide entourant un tube interne (3) et définissant avec annulaire, le dispositif ayant des de leur de telle celui-ci une chambre extrémités pourvues de moyens raccordement étanche à la 10 manière que le tube interne ligne de fluide à réguler, moyens (7) pour y introduire (2.1, 2.2) de fluide relié en série à la comportant des ligne soit la chambre sous pression un fluide de régulation, le tube interne étant agencé pour se dilater sous la pression du fluide à réguler lorsque la pression 15 du fluide à réguler dépasse un seuil dépendant de la pression du fluide de régulation et le dispositif comportant un détecteur (8) de dilatation du tube interne et des moyens de liaison (9) du détecteur à une unité de commande (500) de la source. 20 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel un tube intermédiaire (5) percé s'étend coaxialement dans la chambre annulaire (4) pour limiter la dilatation du tube interne (3). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans 25 lequel le détecteur de dilatation (8) est monté entre le tube intermédiaire (5) et l'enveloppe externe (1). 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'introduction sous pression du fluide de régulation comprennent un régulateur détendeur de 30 pression (8). 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le détecteur (8) comprend un capteur de proximité monté sur l'enveloppe externe (1) en regard d'une pastille métallique fixé sur le tube interne (3). 35 6. Dispositif selon la revendication 1, danslequel le tube interne (3) comprend une paroi tubulaire en élastomère ayant des extrémités fixées à des embouts tubulaires rigides (2.1, 2.2) engagés dans des extrémités de l'enveloppe externe. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les extrémités du tube interne (3) comportent chacun un rebord (30.2) en saillie latérale externe recouvrant une face d'une collerette de l'embout (22) correspondant, un bourrelet annulaire (31.2) s'étendant 10 en saillie axiale du rebord pour former un joint d'étanchéité. 8. Ligne de distribution d'un fluide à pression prédéterminée, comprenant en série une source à débit variable et un dispositif selon l'une quelconque des 15 revendications précédentes, la source et le détecteur de dilatation (8) étant reliés à une unité de commande (500) programmée pour piloter la source en fonction d'un signal fourni par le détecteur de dilatation de manière à maintenir la pression du fluide à réguler à la valeur de 20 pression prédéterminée. 9. Installation de remplissage comprenant un réservoir de liquide (200) relié à une machine de remplissage de récipients par une ligne de distribution selon la revendication précédente.