Machine pour la fabrication d'emballages simultanément à leur remplissage, à partir de matériaux extrudables
L'invention a pour objet une machine pour la fabrication d'emballages simultanément à leur remplissage, à partir de matériaux extrudables.
La machine conforme à l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un moyen pour extruder la matière constitutive de l'emballage par une filière annulaire, un moyen pour admettre un fluide dans le tronçon extrudé pendant l'opération d'extrusion, un moyen pour supporter et réfrigérer la partie inférieure du tronçon extrudé pendant son extrusion, un moyen pour introduire le produit à emballer dans le fond du tronçon extrudé, un moyen pour assurer pendant ladite opération de chargement, l'évacuation du fluide contenu dans ledit tronçon extrudé et un moyen pour sceller, respectivement couper, I'emballage ainsi chargé.
Dans une forme d'exécution particulière de la machine, au centre d'une tête d'extrusion servant de réservoir pour la matière extrudable, sont disposés deux tubes verticaux concentriques, débouchant dans le tronçon en formation, le tube extérieur, fixe, étant en relation avec une source de fluide, tandis que le tube central, en communication avec la source de la matière à emballer, est capable de se déplacer axialement suivant une amplitude déterminée par la longueur de l'emballage à réaliser, de telle sorte que ce tube central plonge dans le tronçon extrudé terminé jusqu'à proximité de son fond et y déverse en remontant la matière à emballer, laquelle expulse le fluide précédemment admis pour la formation dudit tronçon.
De plus, à un niveau réglable prédéterminé par le bord inférieur de l'élément extrudé peuvent être disposés d'une part une cellule photo-électrique commandant un relais de commande de la tête d'extrusion en relation avec une valve électromagnétique contrôlant l'admission du produit à empaqueter, et d'autre part une lampe excitatrice.
Enfin chaque tronçon extrudé peut être, dès le début de sa formation, soutenu dans un bain à niveau constant, dans lequel il est également refroidi et durci, puis après scellage et coupage, immergé dans le bain de réfrigération pour être enlevé par un organe de transport partant du fond dudit bain.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine objet de l'invention.
Les fig. 1 à 4 schématisent sommairement quatre phases caractéristiques du fonctionnement d'une machine conforme à l'invention.
La fig. 5 schématise en coupe verticale les éléments essentiels de ladite forme d'exécution de la machine.
La fig. 6 schématise les différentes parties d'une installation assurant le fonctionnement automatique de la machine représentée en fig. 5 depuis l'extrusion jusqu'à l'emmagasinage des emballages chargés.
Dans les schémas des fig. 1 à 4, illustrant le fonctionnement d'une machine conforme à l'invention, on a représenté sommairement une tête d'extrusion 1 dans l'axe de laquelle sont disposés deux tubes concentriques 2-3 ; le premier est fixe et le second peut être animé d'un mouvement de translation axial alternatif.
Entre le fond 4 de la tête d'extrusion 1 et le bout inférieur du tube 2 est délimitée une filière annulaire 5. Le tube 2 est soit en relation permanente avec l'air atmosphérique, soit en communication avec une source d'un fluide sous pression. Le tube central 3 est en communication avec la source ou magasin de la matière à emballer (non repré senté); il est capable de se déplacer axialement, alternativement de haut en bas et de bas en haut, selon une amplitude dûment prédéterminée. Sous le fond 4 et à une distance convenable de celui-ci est placé un dispositif de scellage et de coupage représenté par les mâchoires 6-7. Enfin, sous lesdites mâchoires de scellage, également à distance convenable, est placé un réceptacle 8 contenant un liquide de réfrigération et de support pour l'emballage en fabrication.
Dans ses phases essentielles, le fonctionnement peut donc, à l'aide de ces schémas, se comprendre comme suit: la matière constitutive de l'emballage est extrudée au travers de la filière 5 pour former un tronçon tubulaire 9 dont la forme et les dimensions de la section droite sont essentiellement variables. Ce tronçon est prolongé sur une hauteur H dûment déterminée au prorata de la longueur de l'emballage à réaliser et de la position relative entre le fond 4 de la tête d'extrusion, les mâchoires 6-7 et le niveau du fluide de réfrigération et de support dans le réservoir 8.
Pendant cette première phase d'extrusion, un fluide, généralement de l'air, est admis, généralement à la pression atmosphérique, par succion au travers de l'espace annulaire délimité par les deux tubes concentriques 2-3. Pendant cette opération d'extrusion, le tube axial 3 est dans sa position la plus élevée ou bien suit, progressivement, le mouvement descendant du fond du tronçon extrudé 9. La partie inférieure du tronçon 9 est dûment soulevée et refroidie dans le réservoir 8 par tout moyen approprié, par exemple par trempage, aspersion, soufflage, arrosage, aspiration ou autre, respectivement durcie, cependant que la zone, au droit des mâchoires de scellage 6-7, reste encore relativement chaude. On atteint ainsi le stade schématisé à la fig. 1.
Le conduit axial 3 est amené, pendant l'extrusion, progressivement, dans sa position la plus basse, en sorte que son bout inféneur s'immobilise à proximité du fond du tronçon extrudé 9 (fig. 2). La matière à emballer est ainsi amenée dans ledit tronçon 9 et le chargement s'effectue de bas en haut, ledit tube axial 3 s'élevant progressivement.
Comme plus spécialement schématisé dans la fig. 2, pendant ce chargement progressif, le fluide, respectivement l'air contenu dans le tronçon 9, s'évacue par le même espace annulaire délimité par les tubes concentriques 2-3.
Comme schématisé à la fig. 3, qui représente la phase successive du fonctionnement, le chargement est arrêté à un niveau inférieur à celui des mâchoires de scellage 6-7 et le tube axial 3 est vide de la matière qu'il contenait, soit parce que le produit emballé a été initialement dosé, soit parce qu'on a produit dans ledit tube axial 3 un effet de succion dûment réglé pour en obtenir la vidange totale sans influence sur le produit contenu dans le tronçon extrudé 9.
Comme schématisé à la fig. 4, il suffit alors de rapprocher les mâchoires de scellage 6-7 afin de produire sur la partie correspondante du tronçon extrudé 9 un effet de coupage tel que, non seulement l'emballage 10 dûment rempli ainsi conditionné est entièrement fermé, mais est aussi séparé du tronçon extrudé 9.
Les différentes phases peuvent ainsi être répétées continûment et à vitesse relativement élevée, cela évidemment au prorata des applications à réaliser.
Dans la fig. 5, on a représenté partiellement, en coupe verticale, une forme d'exécution de la machine, objet de l'invention. On y retrouve tous les éléments mentionnés dans la description du fonctionnement de la machine et notamment la tête d'extrusion 1, les tubes concentriques 2-3, le fond 4 de la tête d'extrusion, la filière annulaire 5 pour le passage de la matière extrudée, les mâchoires de scellage, respectivement de coupage, 6-7, et le réceptacle de réfrigération.
Par ailleurs, on pourra faire entrer la machine qui vient d'être décrite dans des installations entièrement automatiques, dont les parties constitutives sont à adapter à chaque application particulière.
Dans la fig. 6, on a schématisé les parties essentielles d'une installation industrielle automatique susceptible de réaliser, en quantités considérables, et à vitesse élevée, une production d'emballages susceptibles de contenir tout produit évidemment neutre par rapport à la matière d'extrusion. Dans cette installation, on retrouve la forme d'exécution de la machine représentée en fig. 5.
La tête d'extrusion 1 est mise en relation avec une presse à extruder 11 et le tube 2 est, par une dérivation 12, maintenu en contact permanent avec l'air atmosphérique de manière à en assurer l'entrée, respectivement la sortie. On pourrait, évidemment, dans certains cas, envisager une pression ou une dépression mécanique de l'air au prorata des phases opérationnelles. Le tube axial 3 verticalement dépla çable d'un mouvement alternatif est, par un conduit approprié 13, mis en relation avec le réservoir, respectivement la source, du produit à emballer, via une valve électromagnétique 14, contrôlant l'admission du produit à emballer. Cette valve est commandée par un relais de commande 15 et une cellule photo-électrique 16 de hauteur réglable.
Celle-ci est disposée en regard d'une ouverture 17 pratiquée dans le réservoir 8 à fluide réfrigérant à un niveau qui correspond à celui coupé par le bord inférieur de l'emballage lors de la phase de scellage, respectivement de coupage, de l'emballage terminé, respectivement chargé. Ledit orifice 17 est disposé en regard d'un second orifice 18 pratiqué dans la face opposée dudit réservoir 8. Les orifices 17-18 sont recouverts d'une paroi transparente, respectivement 19-20 et, en regard de l'orifice 18, c'est-à-dire dans l'axe de la cellule photo-électrique 16, est placée une lampe excitatrice 21 dont la hauteur sera, de préférence, réglable en même temps que la hauteur de ladite cellule photo-électrique 17.
Dans le réservoir 8 débouche un conduit 22 capable de mettre ledit réservoir 8 en relation permanente avec un moyen capable de produire, dans ledit réservoir, une circulation d'eau en vue d'en entretenir la température dans des limites prédéterminées. Ledit réservoir 8 se prolonge dans le carter 23 d'un transporteur à raclette 24. Celui-ci est pourvu d'un conduit de départ 25 permettant de fermer le susdit circuit de réfrigération. Le transporteur 24 débouche en amont d'un second transporteur 26 dont le brin supérieur se déplace en regard d'une rampe de séchage 27, par exemple d'un alignement de lampes à infrarouge. Le transporteur 26 débouche lui-même en amont d'un autre transporteur 28 dont le brin supérieur se déplace en regard d'une imprimeuse 29.
Enfin, ledit transporteur 28 est, à son tour, disposé en amont d'un magasin 30 ou bien en présence de caisses, boîtes ou autres emballages adéquats des emballages chargés produits par l'installation.
Dans toute celle-ci, I'eau de réfrigération est maintenue au niveau constant A-A par tout moyen connu en soi. L'automaticité est assurée d'une manière systématique, attendu que, lorsque le bord inférieur du tronçon extrudé atteint le niveau de la lampe excitatrice 21, respectivement de la cellule photo-électrique 16, le relais 5 et la valve électromagnétique 14 commandent l'admission du produit à emballer en même temps que le mouvement montant du tube axial 3. Automatiquement, le tronçon extrudé se refroidit, respectivemcnt se fige, par immersion dans le liquide de réfrigération.
Le fonctionnement se développe comme exposé précédemment. L'emballage chargé, détaché du tron çon extrudé, tombe en chute amortie dans le liquide de réfrigération, atteint le transporteur 24, est amené dans la phase de séchage pendant son déplacement par le transporteur 26, reçoit une impression lors de son passage sur le transporteur 28 et, ainsi, aboutit il l'emmagasinage, respectivement à l'emballage.