Brevet FR3101074A1 — publié le 20210326

Procédé et machi ne pour remplir un récipient à un niveau précis de liquide Contenu de l’abrégé L’invention concerne une machine de remplissage comportant : - un tube de remplissage (11) traversant un embout de bec (8) pour délimiter avec l’embout de bec, une partie (12a) d’un circuit de retour d’air (12), le tube de remplissage (11) étant déplaçable verticalement et délimitant un passage de sortie (11b) pour le liquide ; - un circuit de commande (28) pour : * déplacer le tube de remplissage (11) jusqu’à une position basse et piloter le dispositif d’obturation pour ouvrir le passage de sortie (11b) ; * lorsque le passage de sortie (11b) du tube de remplissage est immergée dans le liquide, mettre le circuit de retour d’air (12) à la pression atmosphérique et déplacer le tube de remplissage (11) en direction de sa position de mise à niveau ; * mettre en communication le circuit de retour d’air (12) avec une chambre sous pression (14) et amener le tube de remplissage (11) à une position de mise à niveau. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Procédé et machine pour remplir un récipient à un niveau souhaité de liquide L’objet de l’invention concerne le domaine technique du remplissage de récipients de tout type connu en soi tels qu’en verre ou en matière plastique, à l’aide d’un liquide de remplissage de toute nature. L’objet de l’invention trouve une application particulièrement avantageuse pour le remplissage de récipients de tous types de formes et de formats par des produits sensibles à l’oxydation tel que le vin. Dans l’état de la technique, il a été proposé de nombreuses solutions pour remplir et mettre à niveau un liquide à l’intérieur de récipients. Par exemple, le brevet US 1 978 002 décrit, une machine de remplissage comportant une cuve de stockage d’un liquide de remplissage. Cette cuve de stockage est reliée à une et de manière générale, à une série de têtes de remplissage à chacune desquelles les récipients sont successivement amenés puis enlevés après remplissage. Chaque tête de remplissage comporte un tube de remplissage traversant un siège d’appui pour le goulot du récipient. Le tube est destiné à pénétrer à l’intérieur du récipient et comporte intérieurement une canule de décharge permettant de récupérer l’air chassé de l’intérieur du récipient par le liquide de remplissage. Le vide est maintenu à l’intérieur de la cuve de stockage pour assurer l’écoulement du liquide à partir de l’extrémité du tube de remplissage. Lorsque le liquide atteint l’extrémité inférieure du tube de remplissage, le liquide passe par la canule de décharge pour être amené jusqu’à la cuve ou à un récipient de stockage. Le niveau du liquide à l’intérieur du récipient est déterminé par l’extrémité inférieure du tube de remplissage. Il doit tout d’abord être considéré que le remplissage de récipients utilisant le vide est susceptible d’affecter la qualité du liquide de remplissage en raison de l’aération du liquide. En effet, le vide modifie les équilibres gazeux de certains liquides et conduit à une perte des arômes. De plus, la qualité du liquide est aussi affectée par la recirculation du liquide qui se produit en présence du récipient sur le siège de réception et même en l’absence du récipient, avec un débit de recirculation plus faible. Par ailleurs, il apparaît que l’opération de remplissage s’avère en pratique notamment en fin d’opération de remplissage, relativement longue compte tenu de la création de bulles ou de mousse rendant difficile la mise à niveau du liquide. Le document DE 11 85 497 décrit une technique de remplissage de récipients à l’aide d’un liquide de remplissage stocké dans une cuve régulée en pression et délivré à l’aide d’au moins une tête de remplissage comportant un tube de remplissage traversant un siège d’appui pour le récipient et muni d’un obturateur principal pour autoriser ou interrompre le passage du liquide de remplissage. Le tube de remplissage comporte intérieurement une canule de décharge et délimite extérieurement avec le siège d’appui, un passage de communication avec un circuit pour une fuite régulée pour le récipient équipé d’un obturateur commandé en ouverture et fermeture. La canule de décharge est reliée par des obturateurs commandés soit à un circuit de fuite régulé pour la canule, soit à un circuit de communication avec la cuve permettant le remplissage du récipient en mode gravitaire. L’obturateur du tube de remplissage est piloté par un actionneur commandé. La mise en œuvre de la technique décrite par ce document conduit à une opération de remplissage relativement longue compte tenu notamment de la création de bulles ou de mousse en fin d’opération de remplissage. Dans le secteur de la mise en bouteille du vin, il est connu que l’absorption d’oxygène par le vin doit être réduite autant que possible au cours de la phase de remplissage. Les machines d'embouteillage connues utilisent actuellement un procédé de remplissage qui prévoit essentiellement une étape préliminaire au cours de laquelle un gaz inerte tel que de l'azote est injecté à l'intérieur du récipient pour en chasser l’oxygène à l’aide d'un injecteur à tubes inséré partiellement dans le goulot du récipient. Le goulot du récipient est ensuite scellé au moyen d'un robinet de remplissage qui comprend de manière coaxiale, la buse d'injection d'azote susmentionnée. Le vide est alors créé à l'intérieur du récipient et le vin est ensuite versé dans le récipient qui coule sur les surfaces des parois internes du récipient, de son goulot à son fond. Le niveau de remplissage correct est obtenu en aspirant la quantité de vin excédant du récipient. Ce procédé classique ci-dessus a été décrit par exemple dans la demande de brevet WO 2016/030786 dans lequel le remplissage du récipient est réalisé à l’aide d'un tube coulissant à l'intérieur du récipient avec le liquide sortant du tube au fond de la bouteille et puis le niveau du liquide monte jusqu'au col, réduisant ainsi les turbulences qui classiquement, favorisent l'absorption de l'oxygène. Un tel procédé conduit à une mise en œuvre délicate pour gérer l’injection de l’azote. Par ailleurs, ce procédé ne permet pas de garantir un niveau précis pour le niveau final de liquide à l’intérieur du récipient en raison de la gestion de la régularité du vide et du temps d’aspiration. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de l’état de la technique en proposant une nouvelle technique de remplissage n’ayant pas recours à l’injection d’azote tout en limitant l’absorption d’oxygène par le liquide, ce procédé permettant un remplissage des récipients à un niveau souhaité et reproductible. Un autre objet de l’invention vise à permettre de remplir des récipients de toutes formes et de tous formats. Pour atteindre un tel objectif, l’objet de l’invention concerne un procédé de remplissage de récipients à l’aide d’un liquide de remplissage stocké dans une cuve et délivré à l’aide d’au moins une tête de remplissage comportant un embout de bec pourvu d’un siège d’appui pour un goulot d’un récipient, l’embout de bec étant traversé par un tube de remplissage raccordé à la cuve et délimitant avec l’embout de bec, au moins une partie d’un circuit de retour d’air, le tube de remplissage délimitant un passage de sortie pour le liquide ouvert ou fermé à l’aide d’un dispositif d’obturation, le procédé comportant les étapes suivantes pour le remplissage d’un récipient : - amener le goulot du récipient en appui sur le siège en engageant l’embout de bec à l’intérieur du récipient ; - translater le tube de remplissage à l’intérieur du récipient d’une position haute à une position basse à proximité du fond du récipient ; - mettre en communication avec l’intérieur du récipient, le circuit de retour d’air mis à la pression atmosphérique pour qu’il se vide de son liquide ; - ouvrir, lorsque le tube de remplissage occupe sa position basse, le passage de sortie du tube de remplissage en vue d’assurer la sortie du liquide et mettre en communication le circuit de retour d’air avec une chambre sous pression pour assurer un écoulement lent du liquide ; - lorsque le passage de sortie du tube de remplissage est immergée dans le liquide, mettre le circuit de retour d’air à la pression atmosphérique pour augmenter l’écoulement du liquide ; - déplacer le tube de remplissage en conservant immergé le passage de sortie du liquide, en direction d’une position de mise à niveau pour laquelle le tube de remplissage est engagé à l’intérieur du récipient selon une profondeur correspondant au niveau du liquide à l’intérieur du récipient ; - lors de la phase de fin du remplissage, mettre en communication le circuit de retour d’air avec la chambre sous pression pour ralentir l’écoulement du liquide et déplacer le tube de remplissage jusqu’à sa position de mise à niveau ; - attendre la stabilisation du niveau de liquide avec un retour de liquide dans le circuit de retour d’air avant de fermer le circuit de retour d’air ; - et fermer le passage de sortie du tube de remplissage pour arrêter la sortie du liquide. De plus, le procédé selon l’invention comporte en outre en combinaison au moins l’une et/ou l’autre des caractéristiques additionnelles suivantes : - le récipient est dégagé de l’embout de bec après son remplissage avant l’engagement d’un nouveau récipient à remplir ; - le tube de remplissage est déplacé afin qu’en position de mise à niveau, l’extrémité inférieure du tube de remplissage se trouve au niveau de l’extrémité inférieure de l’embout de bec ; - le siège d’appui est monté en position réglable par rapport à l’extrémité inférieure de l’embout de bec pour régler le niveau du liquide à l’intérieur du récipient ; - le tube de remplissage est déplacé de sa position de mise à niveau jusqu’à la position haute pour assurer la fermeture du circuit de retour d’air intervenant automatiquement lorsque le tube de remplissage passe de sa position de mise à niveau à la position haute ; - le tube de remplissage est déplacé de manière que la position haute correspond à la position de mise à niveau ; - la translation du tube de remplissage à l’intérieur du récipient de la position haute à la position basse assure la mise en communication du circuit de retour d’air avec l’intérieur du récipient ; - le récipient est en appui étanche sur le siège au moins tant que le passage de sortie du tube de remplissage est ouvert ; - le passage de sortie du tube de remplissage est ouvert ou fermé par un obturateur porté par une tige déplaçable en translation par rapport au tube afin d’ouvrir ou de fermer le passage de sortie en fonction de la position la tige par rapport au tube de remplissage. Un autre objet de l’invention est de proposer une machine de remplissage de récipients à l’aide d’un liquide de remplissage stocké dans une cuve, comportant au moins une tête de remplissage, chaque tête de remplissage comportant : - un embout de bec pourvu d’un siège d’appui pour un goulot d’un récipient ; - un tube de remplissage raccordé à la cuve et traversant l’embout de bec pour délimiter avec l’embout de bec, une partie d’un circuit de retour d’air connecté soit à la pression atmosphérique via un obturateur de cuve, soit à une chambre sous pression via un obturateur de chambre, le tube de remplissage étant déplaçable verticalement à l’aide d’un actionneur de déplacement entre d’une part, une position haute et d’autre part, une position basse à proximité du fond du récipient, le tube de remplissage délimitant un passage de sortie pour le liquide ouvert ou fermé à l’aide d’un dispositif d’obturation ; - un système d’étanchéité assurant la fermeture du circuit de retour d’air lorsque le tube de remplissage occupe la position haute de fermeture ; - un circuit de commande relié à l’obturateur de chambre, à l’obturateur de cuve, à l’actionneur de déplacement, au dispositif d’obturation et au système d’étanchéité pour : * lors d’une phase de remplissage initiale, déplacer le tube de remplissage de sa position haute de fermeture à sa position basse et piloter le dispositif d’obturation pour ouvrir le passage de sortie du tube de remplissage, et mettre en communication le circuit de retour d’air avec la chambre sous pression ; * lorsque le passage de sortie du tube de remplissage est immergée dans le liquide, mettre le circuit de retour d’air à la pression atmosphérique et déplacer le tube de remplissage en direction de sa position de mise à niveau en conservant immergée le passage de sortie du liquide ; * lors de la phase de fin du remplissage, mettre en communication le circuit de retour d’air avec la chambre sous pression et amener le tube de remplissage à une position de mise à niveau du liquide à l’intérieur du récipient, avec un retour de liquide dans le circuit de retour d’air, piloter le système d’étanchéité pour fermer du circuit de retour d’air et piloter le dispositif d’obturation pour fermer le passage de sortie du liquide. De plus, la machine selon l’invention peut présenter en outre en combinaison au moins l’une et/ou l’autre des caractéristiques additionnelles suivantes : - le dispositif d’obturation comporte une tige montée à l’intérieur du tube de remplissage et équipée à sa partie inférieure, d’un obturateur et déplaçable en translation par rapport au tube de remplissage à l’aide d’un actionneur de remplissage afin que l’obturateur puisse ouvrir ou fermer le passage de sortie du tube de remplissage en fonction de la position de la tige ; - le système d’étanchéité comporte un joint d’étanchéité porté par la tige pour venir fermer le circuit de retour d’air lorsque le tube de remplissage passe de sa position de mise à niveau à sa position haute de fermeture ; - le siège d’appui est monté avec une possibilité de réglage par rapport à l’extrémité inférieure de l’embout de bec pour permettre de régler le niveau du liquide dans le récipient ; - le tube de remplissage est pourvu d’un support pour la tige et pour l’actionneur de remplissage ; - la machine comporte un système de manipulation des récipients permettant d’engager chaque récipient dans l’embout de bec et de dégager chacun des récipients après leur remplissage. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue schématique de la machine de remplissage conforme à l’invention avant engagement du récipient sur la tête de remplissage. La Figure 2 est une vue partielle à grande échelle, de la tête de remplissage, avec le tube de remplissage en position fermée et avec le circuit de retour d’air en position d’ouverture. La Figure 3 est une vue partielle à grande échelle, de la tête de remplissage, avec le tube de remplissage en position fermée et avec le circuit de retour d’air en position fermée. La Figure 4 illustre la machine de remplissage au début de la phase de remplissage montrant le tube de remplissage en position basse. La Figure 5 illustre la machine de remplissage dans une phase de début de remplissage pour laquelle le liquide s’écoule en mode lent. La Figure 6 est une vue de la machine de remplissage lors d’une phase de remplissage pour laquelle le liquide s’écoule en mode accéléré. La Figure 7 est une vue de la machine de remplissage analogue à la Fig. 6 montrant l’évolution du remplissage. La Figure 8 illustre la machine de remplissage en fin de la phase de remplissage pour laquelle le liquide s’écoule en mode lent. La Figure 9 est une vue partielle à grande échelle, de la tête de remplissage, montrant le tube de remplissage à sa position de mise à niveau. La Figure 10 est une vue partielle à grande échelle, de la tête de remplissage, montrant le cheminement du liquide dans le circuit de retour d’air. La Figure 11 est une vue schématique de la machine de remplissage après remplissage d’un récipient, avec le circuit de retour d’air en position fermée et le tube de remplissage en position fermée. Procédé de remplissage de récipients (2) à l’aide d’un liquide de remplissage (1) stocké dans une cuve (3) et délivré à l’aide d’au moins une tête de remplissage (6) comportant un embout de bec (8) pourvu d’un siège d’appui (9) pour un goulot d’un récipient, l’embout de bec (8) étant traversé par un tube de remplissage (11) raccordé à la cuve et délimitant avec l’embout de bec, au moins une partie d’un circuit de retour d’air (12), le tube de remplissage délimitant un passage de sortie (11b) pour le liquide ouvert ou fermé à l’aide d’un dispositif d’obturation (21), le procédé comportant les étapes suivantes pour le remplissage d’un récipient : - amener le goulot du récipient en appui sur le siège (9) en engageant l’embout de bec (8) à l’intérieur du récipient (2) ; - translater le tube de remplissage (11) à l’intérieur du récipient d’une position haute à une position basse à proximité du fond (2a) du récipient ; - mettre en communication avec l’intérieur du récipient, le circuit de retour d’air (12) mis à la pression atmosphérique pour qu’il se vide de son liquide ; - ouvrir, lorsque le tube de remplissage (11) occupe sa position basse, le passage de sortie (11b) du tube de remplissage en vue d’assurer la sortie du liquide et mettre en communication le circuit de retour d’air (12) avec une chambre sous pression (14) pour assurer un écoulement lent du liquide ; - lorsque le passage de sortie (11b) du tube de remplissage (11) est immergée dans le liquide, mettre le circuit de retour d’air (12) à la pression atmosphérique pour augmenter l’écoulement du liquide ; - déplacer le tube de remplissage (11) en conservant immergé le passage de sortie (11b) du liquide, en direction d’une position de mise à niveau pour laquelle le tube de remplissage est engagé à l’intérieur du récipient selon une profondeur correspondant au niveau du liquide à l’intérieur du récipient ; - lors de la phase de fin du remplissage, mettre en communication le circuit de retour d’air (12) avec la chambre sous pression (14) pour ralentir l’écoulement du liquide et déplacer le tube de remplissage (11) jusqu’à sa position de mise à niveau ; - attendre la stabilisation du niveau de liquide avec un retour de liquide dans le circuit de retour d’air (12) avant de fermer le circuit de retour d’air ; - et fermer le passage de sortie (11b) du tube de remplissage pour arrêter la sortie du liquide. Procédé de remplissage selon la revendication 1, selon lequel le récipient (2) est dégagé de l’embout de bec (8) après son remplissage avant l’engagement d’un nouveau récipient à remplir. Procédé de remplissage selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le tube de remplissage (11) est déplacé afin qu’en position de mise à niveau, l’extrémité inférieure (11a) du tube de remplissage se trouve au niveau de l’extrémité inférieure (8a) de l’embout de bec (8). Procédé de remplissage selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le siège d’appui (9) est monté en position réglable par rapport à l’extrémité inférieure (8a) de l’embout de bec (8) pour régler le niveau du liquide à l’intérieur du récipient. Procédé de remplissage selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le tube de remplissage (11) est déplacé de sa position de mise à niveau jusqu’à la position haute pour assurer la fermeture du circuit de retour d’air (12) intervenant automatiquement lorsque le tube de remplissage passe de sa position de mise à niveau à la position haute. Procédé de remplissage selon l’une des revendications 1 à 5, selon lequel le tube de remplissage (11) est déplacé de manière que la position haute correspond à la position de mise à niveau. Procédé de remplissage selon l’une des revendications précédentes, selon lequel la translation du tube de remplissage (11) à l’intérieur du récipient de la position haute à la position basse assure la mise en communication du circuit de retour d’air (12) avec l’intérieur du récipient. Procédé de remplissage selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le récipient (2) est en appui étanche sur le siège (9) au moins tant que le passage de sortie (11b) du tube de remplissage (11) est ouvert. Procédé de remplissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, selon lequel le passage de sortie (11b) du tube de remplissage est ouvert ou fermé par un obturateur (23) porté par une tige (22) déplaçable en translation par rapport au tube afin d’ouvrir ou de fermer le passage de sortie en fonction de la position la tige (22) par rapport au tube de remplissage (11). Machine de remplissage de récipients (2) à l’aide d’un liquide de remplissage (1) stocké dans une cuve (3), comportant au moins une tête de remplissage (6), chaque tête de remplissage comportant : - un embout de bec (8) pourvu d’un siège d’appui (9) pour un goulot d’un récipient ; - un tube de remplissage (11) raccordé à la cuve et traversant l’embout de bec (8) pour délimiter avec l’embout de bec, une partie (12a) d’un circuit de retour d’air (12) connecté soit à la pression atmosphérique via un obturateur de cuve (16), soit à une chambre sous pression (14) via un obturateur de chambre (15), le tube de remplissage (11) étant déplaçable verticalement à l’aide d’un actionneur de déplacement (18) entre d’une part, une position haute et d’autre part, une position basse à proximité du fond du récipient, le tube de remplissage (11) délimitant un passage de sortie (11b) pour le liquide ouvert ou fermé à l’aide d’un dispositif d’obturation (21) ; - un système d’étanchéité (17) assurant la fermeture du circuit de retour d’air (12) lorsque le tube de remplissage (11) occupe la position haute de fermeture ; - un circuit de commande (28) relié à l’obturateur de chambre (15), à l’obturateur de cuve (16), à l’actionneur de déplacement (18), au dispositif d’obturation (21) et au système d’étanchéité (17) pour : * lors d’une phase de remplissage initiale, déplacer le tube de remplissage (11) de sa position haute de fermeture à sa position basse et piloter le dispositif d’obturation (21) pour ouvrir le passage de sortie (11b) du tube de remplissage (11), et mettre en communication le circuit de retour d’air (12) avec la chambre sous pression (14) ; * lorsque le passage de sortie (11b) du tube de remplissage est immergée dans le liquide, mettre le circuit de retour d’air (12) à la pression atmosphérique et déplacer le tube de remplissage (11) en direction de sa position de mise à niveau en conservant immergée le passage de sortie (11b) du liquide ; * lors de la phase de fin du remplissage, mettre en communication le circuit de retour d’air (12) avec la chambre sous pression (14) et amener le tube de remplissage (11) à une position de mise à niveau du liquide à l’intérieur du récipient, avec un retour de liquide dans le circuit de retour d’air (12), piloter le système d’étanchéité (17) pour fermer du circuit de retour d’air et piloter le dispositif d’obturation (21) pour fermer le passage de sortie du liquide. Machine de remplissage selon la revendication précédente, selon laquelle le dispositif d’obturation (21) comporte une tige (22) montée à l’intérieur du tube de remplissage (11) et équipée à sa partie inférieure, d’un obturateur (23) et déplaçable en translation par rapport au tube de remplissage (11) à l’aide d’un actionneur de remplissage (25) afin que l’obturateur (23) puisse ouvrir ou fermer le passage de sortie (11b) du tube de remplissage (11) en fonction de la position de la tige. Machine de remplissage selon l’une des revendications 10 ou 11, selon laquelle le système d’étanchéité (17) comporte un joint d’étanchéité (17a) porté par la tige (22) pour venir fermer le circuit de retour d’air (12) lorsque le tube de remplissage (11) passe de sa position de mise à niveau à sa position haute de fermeture. Machine de remplissage selon l’une des revendications 10 à 12, selon laquelle le siège d’appui (9) est monté avec une possibilité de réglage par rapport à l’extrémité inférieure (8a) de l’embout de bec (8) pour permettre de régler le niveau du liquide dans le récipient. Machine de remplissage selon l’une des revendications 11 à 13, selon laquelle le tube de remplissage (11) est pourvu d’un support (20) pour la tige (22) et pour l’actionneur de remplissage (25). Machine de remplissage selon l’une des revendications 10 à 14, selon laquelle elle comporte un système de manipulation (7) des récipients permettant d’engager chaque récipient (2) dans l’embout de bec (8) et de dégager chacun des récipients après leur remplissage.