Machine à postes multiples pour la mise en conserve
La présente invention a pour objet une machine à postes multiples pour la mise en conserve, et notamment pour une mise en conserve devant être effectuée dans un environnement différent de l'atmosphère ambiante de l'atelier. Une telle machine est d'un intérêt tout particulier pour la mise en conserve de façon aseptique et sous une pression gazeuse d'une crème fouettée stérile et pré-gazéifiée.
Dans des procédés classiques de mise en conserve aseptique, on stérilise des récipients et des couvercles et on les achemine à partir du stérilisateur à l'installation de remplissage des boîtes par des passages protégés. On introduit alors ces boîtes et ces couvercles dans l'appareil de remplissage, qui est lui aussi protégé par des portes qui sont protégées de la contamination par le maintien d'une pression positive d'un gaz stérile qui s'infiltre constamment vers l'extérieur à travers ces portes. Toutes les opérations sont soumises à des précautions du même genre. Ce processus est tellement complexe qu'il ne convient que pour des opérations de mise en conserve d'un caractère relativement simple.
Toute fausse manceu- vre au cours de la production, par exemple un défaut d'alignement entre les boîtes et leurs couvercles, le fait de ne pas appliquer le couvercle au moment voulu, etc., peut obliger à arrêter toute la chaîne de production, à ouvrir les capots de protection des appareils et à restériliser l'installation entière avant de pouvoir poursuivre la fabrication.
Par opposition aux appareils antérieurement connus, la machine selon l'invention comprend une série de postes de traitement similaires et fixes disposés selon un cercle, des moyens de commande des opérations de traitement de façon consécutive suivant la disposition des postes sur ce cercle et un transporteur desservant la machine, caractérisée en ce que le transporteur est une crémaillère circulaire tournant concentriquement au cercle sur lequel sont disposés les postes de traitements, et comportant des portions distinctes desservant chacun desdits postes.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine objet de l'invention, cette machine étant destinée à la mise en conserve aseptique dans des récipients de crème fouettée pré-stérilisée et pré-gazéifiée.
Sur les dessins annexés
La fig. 1 est une vue radiale, avec coupe partielle, représentant la construction générale de ladite forme d'exécution de la machine montrant, en élévation radiale, un des vingt et un postes de traitement que comprend cette forme d'exécution et représentant, en coupe, des portions d'un lit rotatif à cames, une crémaillère rotative d'alimentation et de décharge et diverses installations pour l'alimentation en fluides.
Les fig. 2A, 2B, 2C, 2D et 2E sont une suite de vues partielles en plan, en grande partie en coupes, prises par les lignes 2A-2A, 2B-2B, 2C-2C, 2D-2D et 2E-2E respectivement, de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue partielle à plus grande échelle par la ligne 3-3 de la fig. 2A, un détail étant représenté en coupe.
La fig. 4 est une vue en coupe d'une chambre de remplissage comprenant en surplomb l'appareil à mesurer le produit, et représentant en trait plein un récipient élevé au niveau permettant d'enlever son couvercle et de sertir un couvercle sur celui-ci, et, en trait mixte, un récipient abaissé dans la position dans laquelle son couvercle est enlevé avant le remplissage et remis en place après le remplissage; et montrant également en tirets le récipient élevé à un niveau supérieur pour le remplissage.
La fig. 5 est une vue partielle en plan par la ligne 5-5 de la fig. 3.
La fig. 6 est une vue partielle en plan par la ligne 6-6 de la fig. 3.
La fig. 7 est une vue partielle en coupe montrant le mécanisme de sertissage, par la ligne 7-7 de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue partielle en perspective par la ligne 8-8 de la fig. 2C.
La fig. 9 est un diagramme s'étendant sur 3600 du fonctionnement des cames rotatives, montrant notamment la séquence et le minutage relatifs des opérations commandées par ces cames.
La fig. 10 est une vue schématique en plan re présentant les chambres de remplissage numérotées de I à XXI, par rapport à la crémaillère d'alimentation et de décharge tournant en sens inverse, et dont les portions sont numérotées de 1 à 21, ces chambres de remplissage étant desservies par lesdites portions, le schéma représentant également le lobe dé charge-alimentation des cames rotatives, et
la fig. 1 1 est une vue schématique d'une machine qui est différente de celle représentée sur la fig. 10 en ce que la crémaillère d'alimentation et de décharge tourne dans le même sens que les cames.
La structure fixe
L'organe structurel central de la machine qui va être décrite est constitué par une colonne creuse en acier de construction cylindrique massive 21, cette colonne s'élevant du centre d'une base d'acier 22 qui est renforcée et présente la forme d'une assiette renversée. Cette base est supportée sur son pourtour par un nombre approprié de pieds verticaux 23 qui s'étendent vers le haut largement au-delà de la base 22 pour supporter une structure annulaire extérieure 24. Cette structure annulaire 24 est représentée sous la forme d'une cornière cintrée dirigée vers l'extérieur et à la portion angulaire dirigée vers le haut 25 de laquelle est soudée une plaque de guidage inférieure 26 de forme massive annulaire et s'étendant horizontalement vers l'intérieur.
Sur la zone marginale extérieure de la plaque de guidage 26 et en saillie vers l'extérieur au-dessous de la portion en cornière dirigée vers l'extérieur 25 est disposé un support 27 pour un chemin de roulement, ce support étant représenté sur la fig. 8 et servant à supporter un chemin de roulement horizontal 28 ayant une surface lisse et présentant une portion externe surélevées 29 formant un rail de guidage extérieur pour les réci- pients.
Une plaque circulaire 30 est fixée sur le haut de la colonne 21, par exemple par soudage, de façon à faire saillie vers l'extérieur. Sur la portion centrale de cette plaque sont montés une série de réservoirs collecteurs qui apparaissent quelque peu schématique ment sur la fig. 1. Dans la forme d'exécution représentée, le réservoir inférieur est un réservoir métallique circulaire 31 à vide, comportant un seul raccord de vide 32 formé dans sa surface latérale, ce raccord étant relié de façon étanche à une source de vide (non représentée), et le réservoir présente sur la périphérie de sa paroi latérale une série d'entrées 33 pour des collecteurs de vide, chaque entrée correspondant à un des cylindres de traitement qui seront décrits par la suite.
Au-dessus du réservoir à vide 31, une paroi cylindrique verticale et creuse, 34, contient de la matière isolante 35. La paroi 34 a de préférence le même diamètre que le réservoir 31. Un réservoir de vapeur 36 est supporté sur le bord supérieur de la paroi 34 et sa construction est similaire à celle du réservoir à vide 31, comportant une seule entrée de vapeur 57 reliée à une source de vapeur (non représentée) et une série de sorties de vapeur 38 réparties sur le pourtour de cette paroi et débouchant chacune dans un des cylindres de traitement. Au-dessus du réservoir 36, une seconde paroi cylindrique 34 contient de la matière isolante 35.
Au-dessus de cette paroi est monté un réservoir pour le produit gazeux qui est similaire aux réservoirs de vide et de vapeur 31 et 36 et qui comporte une seule entrée pour le produit gazeux 40 formée dans sa paroi latérale et une série de sorties périphériques 41, une pour chaque chambre de remplissage, disposées dans la portion inférieure de sa paroi extérieure. Au-dessus du réservoir 39 est monté un réservoir pour le produit 42, qui peut s'étendre à une hauteur suffisante pour avoir la capacité désirée. Le réservoir 42 comporte une entrée supérieure centrale 43 reliée à une source de produit fluide stérilisé, pouvant être de la crème fouettée, pré-gazéifiée et sous pression. L'entrée 43 est formée dans une paroi supérieure 44 pouvant être serrée par des moyens classiques sur la paroi latérale cylindrique circulaire 45.
Immédiatement audessus de la jonction entre la paroi latérale 45 et la base du réservoir 46, la paroi latérale présente une série de sorties 47 pour le produit, à raison d'une sortie pour chacune des chambres de remplissage.
On voit donc que l'ensemble des réservoirs pour le vide 31, pour la vapeur 36, pour le produit gazeux 39 et pour le produit 42, constitue un agencement commode de collecteurs d'alimentation centraux.
Des bras rigides de support 48 s'étendent radialement vers l'extérieur, comme on le voit sur les fig.
1 et 2B. Eventuellement, un tel bras 48 peut être prévu pour chaque chambre de remplissage. Les bras 48 recouvrent la plaque centrale supérieure 30 et comportent des âmes de support 49 soudées à la portion supérieure de la colonne 21, comme on le voit sur la fig. 1. Sur leurs extrémités extérieures, les bras 48 supportent une plaque annulaire horizontale supérieure 50, représentée en détail sur la fig. 2B.
Cette plaque annulaire 50, outre qu'elle sert à guider les divers mécanismes, comme il sera décrit, est percée de vingt et un alésages circulaires 51 de grande dimension et régulièrement répartis sur un cercle, chaque alésage coopérant avec l'un de vingt et un cylindres de traitement qui sont, collectivement, désignés par la rérérence 52.
Au-dessous de chaque cylindre 52, la plaque inférieure de guidage 26 est alésée dans l'axe 58 du
cylindre de traitement, et dans cet alésage est monté un palier vertical 53 servant de guide à un piston
et dans lequel coulisse une tige de piston 83. La
portion intérieure du chemin de roulement 28 est
alésée suivant les mêmes axes pour définir des cavités
circulaires 54 recevant les têtes 81 des pistons de levage 79, la surface supérieure de chaque tête 81
de piston affleurant la surface du chemin de roule
ment 28.
Des segments 55 du rail de guidage inté
rieur, qui s'élèvent au-dessus de la surface du chemin
de roulement 28, réduisent la largeur de ce chemin
28 de telle sorte qu'entre les évidements circulaires
54, les boîtes progressant le long du chemin 28
soient confinées à la portion externe de ce chemin
de roulement, cependant, à proximité de chaque évi
dement 54, les segments du rail s'incurvent vers l'intérieur en direction des évidements pour faire avancer
les boîtes vides vers le tampon de levage 79 et pour
décharger les boîtes pleines amenées par ce tampon.
Les cylindres de traitement et éléments associés
Chacun des ensembles de traitement désignés
par 52 et représentés en détail sur les fig. 3 et 4 est essentiellement constitué d'un cylindre creux ouvert dans le bas pour recevoir un tampon ou piston de levage, en réalisant ainsi une chambre de remplissage entourant complètement un récipient mais comportant en outre un prolongement latéral dans lequel le couvercle du récipient est enlevé et retenu pendant le remplissage, pour être ultérieurement remis en place.
Ces diverses parties sont très clairement représentées en coupe transversale sur la fig. 4, que l'on peut comparer pour une meilleure compréhension avec les fig. 3 et 6. L'ensemble de traitement comprend un cylindre moulé 56 présentant une portion inférieure cylindrique, creuse et ouverte dans le bas 57, l'axe du cylindre étant indiqué par 58 ; en outre, le cylindre comporte un logement 59 constituant un prolongement latéral et permettant de disposer d'une partie plus large 60 dans la portion supérieure creuse du corps 56. Cette portion de plus grand diamètre 60 sert à recevoir un mécanisme de sertissage, pouvant retenir le couvercle du récipient avec l'isolement désiré mais hors de l'alésage du cylindre de traitement 52, pendant l'opération de remplissage qui va être décrite ci-après.
La portion supérieure 61 du corps moulé 56 est épaissie sur son côté radial interne et est alésée pour former des sièges de soupapes 62, 64, 66, ces sièges recevant respectivement une soupape à clapet s'ouvrant vers l'intérieur 63 pour le vide (que l'on voit sur la ligne de coupe transversale de la fig. 4), et deux soupapes à clapet s'ouvrant vers l'extérieur 65 et 67 pour la vapeur et pour le produit gazeux respectivement, ces deux soupapes étant déportées de part et d'autre de la coupe transversale précitée. Chacune des soupapes 63, 65, 67 comporte une queue 68, et un ressort de compression 69 porte contre un curseur 70 rigidement fixé à la queue 68.
Chaque curseur 70 est disposé à l'intérieur d'un boîtier cylindrique creux 71 de la soupape associée, ce boîtier étant de préférence venu de fonderie avec le corps principal 56 du cylindre et étant concentrique aux
sièges 62, 64, 66. Les queues des soupapes 68 sont supportées de façon à avoir un mouvement alternatif à travers les calottes alésées 72 fermant les boîtiers correspondants.
La boîtier 71 de la soupape à vide 63 comporte une entrée de vide 73, disposée à l'intérieur du curseur 70 et reliée à une conduite 74 débouchant dans une des entrées 33 d'alimentation en vide. Des entrées latérales 75 sont formées dans les boîtiers 71 de la soupape à vapeur 65 et de la soupape pour le gaz 67; l'entrée 75 pour la soupape à vapeur est reliée par un conduit 76 au réservoir de vapeur 36, et la soupape 67 pour le gaz est alimentée à travers un conduit 77 à partir du réservoir de gaz 39. Des joints du type à soufflet 78 sont disposés entre les calottes 62 des boîtiers et la queue 68, pour les soupapes à vide 63 et du produit gazeux 67, pour les mettre à l'abri des risques de contamination.
A l'intérieur de la portion inférieure ouverte 57 du corps moulé 56 et le long de son axe 58, un piston de levage à mouvement alternatif ou un tampon de levage du type à piston est désigné par la référence 79 ; son diamètre est suffisant pour recevoir un récipient, comme par exemple la boîte 80 à couvercle bombé, pouvant être introduit par en dessous en portant un couvercle non scellé sur son embouchure. Le tampon de levage 79 comporte une tête de piston 81 présentant une gorge et portant une bague torique d'étanchéité 82 à l'extrémité supérieure de la tige de piston 83. Sur la surface supérieure de la tête 81 du piston et le long de son côté radial interne est disposé un mince patin vertical 84 présentant une gorge 85 qui est formée immédiatement au-dessus de son intersection avec la tête 81 pour recevoir le bourrelet protubérant 86 formé à la base du récipient 80.
Dans sa partie marginale supérieure, le corps 56 s'évase pour prendre la forme circulaire qu'on voit sur la fig. 6, qui est une vue en plan prise à ce niveau, l'épanouissement circulaire étant désigné par 87 et se terminant en une lèvre 88 à rebord dirigé vers l'extérieur, cette lèvre recevant une portion inférieure circulaire et également épanouie 89 d'un dispositif superposé de mesure du produit, désigné par la référence 90 et fixé par une bague de serrage 91.
La portion inférieure évasée 89 du dispositif de mesure 90 constitue la paroi supérieure du cylindre de traitement 56. Elle couvre non seulement la partie creuse du cylindre mais aussi la partie de plus grand diamètre 60 dans la surface inférieure du dispositif 90.
Un alésage ou une ouverture formée dans la portion inférieure 89 du corps 90 s'étend vers le haut le long de l'axe 58 du cylindre 56 et sert à l'alimentation du produit. Comme on le voit sur la fig. 4, cet alésage présente dans sa surface inférieure un grand contre-alésage 93 suffisamment profond et d'un diamètre suffisamment grand pour recevoir facilement l'embouchure 94 d'un récipient vertical et assurer son remplissage sans risque d'éclaboussures.
Au-dessus de l'alésage d'alimentation en produit 82, le corps du dispositif mesureur présente un alésage latéral conique 95, s'étendant vers un sommet radial excité rieur, comme on le voit sur la fig. 4 ; au-dessus, le corps 90 porte les autres éléments d'un mécanisme à cylindre 96, connu sous le nom de doseur de
Dickerson, destiné à mesurer le produit et du type à double effet, servant à remplir les récipients, ce mécanisme comportant une soupape conique 97.
La soupape conique 97 est retenue en position de fermeture étanche par un ressort de compression 98 agissant contre une plaque de guidage 99 de la soupape conique. A l'extrémité extérieure de l'arbre de la soupape conique 97 est prévue une roue à rochet 100. Un ressort combiné de compression et de torsion 101 disposé sur l'arbre de la soupape 97 vient porter contre la surface d'extrémité du collier 102 faisant partie d'un carter flottant 103 pour la roue à rochet. L'extrémité extérieure du ressort de torsion 101 presse, pour effectuer la torsion, contre un épaulement saillant 104 formé sur le collier 102 l'extrémité intérieure vient porter contre un épaulement saillant similaire 105 formé sur la surface externe de la plaque de guidage 99.
Le carter 103 comporte un tronçon d'arbre creux 106 s'étendant radialement vers l'extérieur et débouchant dans une portion élargie 106 du carter contenant un électro-aimant, cette portion 106 comportant une console 108 à laquelle est articulée une bielle supérieure de commande 109, reliée à une bielle inférieure de commande 110, cette dernière étant à son tour reliée à une tige de commande 111 commandant le remplissage et s'étendant vers le bas en traversant un alésage 112 formé dans la plaque annulaire supérieure 50.
A l'intérieur de la portion 107 du carter contenant l'électro-aimant est disposé un mécanisme d'électro-aimant 113 qui est normalement en position de retrait et qui, lorsqu'il est excité, projette un plongeur creux 114 vers l'intérieur. A l'intérieur du plongeur 114, un arbre 115 d'un mécanisme à rochet effectue un mouvement de va-et-vient, en étant sollicité vers l'intérieur par le ressort de compression à boudin 116, mais un ressort coaxial 117 rappelle le plongeur 114 vers l'extérieur lorsque l'électro-aimant n'est pas excité. En conséquence, ce n'est que lorsque l'électro-aimant 113 est sous tension électrique que l'arbre 115 peut venir en prise avec la roue à rochet 100 au cours de sa course descendante, comme on le voit sur la fig. 3.
Le ressort 116 permet à l'arbre 115 de remonter à partir de la position représentée en trait mixte à la position représentée en trait plein.
L'excitation de l'électro-aimant 113 s'effectue au moyen de l'énergie électrique fournie par des conducteurs (non représentés), à partir d'une source d'énergie (également non représentée), par l'intermédiaire d'un micro-interrupteur 118 que l'on voit sur la fig.
7 et qui comporte un palpeur monté dans la portion 59 du carter et détectant la présence d'un couvercle de récipient. Ce commutateur 118 est normalement non excité, et n'est excité que lorsqu'un couvercle en acier 119 pour un récipient (le couvercle représenté ici portant la soupape à queue 120 étant du type utilisé pour conserver de la crème fouettée), a été transporté dans la portion 59 du boîtier par le mécanisme de sertissage qui sera ultérieurement décrit.
Un manchon de guidage 121 pour l'arbre de sertissage est venu de fonderie dans la portion évasée inférieure 89 du corps 90 de l'appareil de mesure du produit et espacé vers l'extérieur à partir du mécanisme de mesure 96, en étant écarté de l'intérieur de la partie cylindrique creuse du corps 56 mais adjacent à la partie supérieure du prolongement 60 de celui-ci, ce manchon s'étendant verticalement et définissant un axe 122 (parallèle à l'axe du cylindre 58 mais déporté par rapport à celui-ci) et destiné à faire tourner et imprimer un mouvement alternatif au mécanisme de sertissage du couvercle, qui va maintenant être décrit. Sur l'axe 122 est monté un arbre de sertissage 123, rendu étanche au niveau du corps 89 au moyen d'une bague torique 124.
L'arbre 123 présente une extrémité supérieure pleine et un creux axial ouvert dans le bas 125, se terminant à sa partie supérieure par une face intérieure d'extrémité 131.
Un arbre intérieur 126 est reçu dans le creux 125; entre son extrémité supérieure et la face d'extrémité inférieure 131 est disposé un premier ressort de sertissage 130. Au-dessous de la surface de la portion évasée 89, qui sert de couvercle au boîtier représenté sur la fig. 7, l'arbre de sertissage 123 comporte une portion de bras 127 faisant un angle de 900 et s'étendant sur une longueur plus grande que la distance entre l'axe 58 du cylindre et l'axe 122 de l'arbre de sertissage. Cette portion de bras 127 porte une partie du mécanisme d'étanchéité pour les couvercles, à savoir, un plongeur de sertissage creux 128 s'étendant vers le bas et présentant une extrémité inférieure 129 convergeant vers le bas et vers l'intérieur. Dans le creux du plongeur de sertissage est introduite la queue d'une soupape 120.
L'arbre de sertissage 123 présente une extrémité supérieure carrée 132 sur laquelle est monté un secteur denté vertical 133, venant en prise de rotation avec un second secteur denté 134 monté sur un arbre de commande vertical 135 assurant l'enlèvement des couvercles. La rotation de l'arbre 135 entraîne en rotation l'arbre de sertissage 123 et fait pivoter son bras 127 de façon que le plongeur 128 et le mécanisme associé soient tournés en s'écartant de la ligne centrale de l'axe du cylindre 58, comme on le voit en tirets sur la fig. 4, ce mécanisme étant entièrement engagé dans l'élargissement latéral du carter 60, comme on le voit sur la fig. 7.
L'arbre intérieur 126 tourne avec l'arbre 123, étant donné qu'à l'extrémité inférieure 136 de l'arbre intérieur un second bras inférieur 137 porte un mécanisme coopérant avec le plongeur 128 pour réaliser un sertissage, à savoir, des segments de sertissage 138 qui sont susceptibles d'être inclinés et d'être étendus vers l'extérieur grâce à l'action de came exercée par la partie convergeant sur l'extrémité inférieure 129 du plongeur 128. Un second ressort de compression 130 entoure le plongeur 128 et porte contre les segments 138 et le bras supérieur 127. Une bague magnétique 139 disposée dans la surface inférieure du bras 137 à l'extérieur par rapport aux segments de sertissage, attire et maintient solidement le couvercle 119 du récipient, lequel couvercle est en acier.
L'extrémité inférieure 136 de l'arbre intérieur reste en contact avec le fond du carter 60 et n'effectue pas de mouvement alternatif.
Lit rotatif à cames et mécanisme associé
Sur la portion inférieure de la colonne centrale 21 est monté un lit rotatif à cames, désigné dans son ensemble par la référence 145, et dont le montage est assuré par des paliers à rouleaux coniques supérieur et inférieur 144, représentés schématiquement.
Ce lit est constitué d'un plateau horizontal 146 supporté sur un corps cylindrique creux 147 et s'étendant vers l'extérieur à partir de celui-ci, ce corps supportant également les paliers 144. Une série de nervures de support radiales et verticales 148 sont disposées avec des espacements angulaires et servent à donner de la rigidité aux portions extérieures du plateau 146, en compensant également les variations du niveau auquel les cames concentriques sur 3600 peuvent être portées et solidement supportées par ce plateau. Ces cames concentriques sont de deux types: des cames à actionnement vertical qui commandent des tiges de traction ou de poussée, et des cames à fonctionnement horizontal qui commandent des tiges de torsion.
Ces cames sont désignées par les lettres a à 1l, et seront examinées dans cet ordre en commençant à la périphérie extérieure du plateau rotatif 145.
La came extérieure a assure le levage du piston porte-récipients que l'on voit sur la fig. 1 dans sa position basse. LaÇame a est constituée par une bague rigide en acier supportée par les nervures radiales 148.
Sa surface supérieure constitue la surface de came et elle porte contre les galets suiveurs sur l'extrémité inférieure de chacune des tiges 83 des pistons de levage. La course de la came a est représentée schématiquement sur le graphique de la fig. 9. La position sur la fig. 1 pour 00 correspond au niveau d'alimentation et de décharge. Après cela, la came a s'élève par stades successifs, représentés sur la fig. 9, pour atteindre finalement sa hauteur maximum qui est voisine du niveau du plateau 146, correspondant à la position de remplissage du récipient. Les variations dans la came a sont expliquées dans le chapitre intitulé Succession des opérations de traitement .
La came b est la came suivante qui est disposée radialement vers l'intérieur par rapport à la came a d'une petite distance (pratiquement au-dessus de la came a) et elle sert à commander le mécanisme d'enlèvement des couvercles, lorsqu'elle est au niveau du plateau 146. Cette came b est formée sur le bord externe d'un anneau plat supporté sur la partie marginale extérieure du plateau 145. Elle effectue une course horizontale qui fait tourner les tiges de torsion 135 assurant l'enlèvement du couvercle à chaque poste de remplissage, cette action s'exerçant par l'intermédiaire des galets suiveurs montés sur leurs bras de levier 145. Ce mouvement est schématisé sur la figure 9.
La came c, qu'on voit sur la fig. 8 et sur le graphique 9, est du type à actionnement vertical, en étant formée sur la surface saillante inférieure d'une nervure circulaire 153 réalisée dans la position radiale la plus extérieure du plateau 145. Son dépla cement ne s'effectue que sur une petite distance, suivant un mouvement descendant, immédiatement avant d'atteindre la position de rotation de 3000 sur la fig.
9, auquel moment cette came tire vers le bas chacune des tiges de sertissage 150. Si l'on se réfère aux fig. 1, 3 et 5, on voit un marteau sertisseur 151 qui est fixé à l'extrémité supérieure de chacune des tiges 150. Quand on tire la tige 150 vers le bas, le marteau 151 frappe l'extrémité supérieure de l'arbre 123, en déplaçant cet arbre vers le bas et en lui faisant prendre la position indiquée en trait mixte sur la fig.
7, à l'encontre de la résistance des ressorts 130, 130'.
Ce mouvement descendant devient possible par suite du glissement des dents verticales du secteur 133 entre les dents du second secteur 134. L'épaisseur de ces secteurs étant suffisante pour permettre un tel glissement vers le bas sans désengrènement.
Les tiges 111 commandant le remplissage et ayant un mouvement de haut en bas ont une plus grande latitude de course. Pour permettre cette plus grande course, le plateau 146 présente à un emplacement situé radialement vers l'intérieur de la nervure 153 une dépression ou gorge circulaire 152, délimitée sur son côté intérieur par une seconde nervure concentrique 154, au-dessous de la surface saillante extérieure de laquelle est formée la came d.
La gorge 152 a une largeur suffisante pour recevoir l'extrémité inférieure de la tige de commande 111 et le galet suiveur solidaire de cette tige. Cette tige 111 est tirée à partir de sa position élevée (représentée en coupe transversale sur la fig. 1) par la course de la came d assurant le remplissage des récipients, à partir de sa position libre supérieure (représentée sur la fig. 1 et correspondant à la portion plate de la conformation de la came qu'on voit sur la fig. 9) vers le bas, sous forme de deux courses séparées qui sont schématisées sur la fig. 9 approximativement en 2000 et 2600.
La soupape conique 97 de l'appareil de remplissage 96 coopérant avec chaque poste de remplissage, s'ouvre à une course de 900, comme on le voit sur la fig. 3, en permettant au piston flottant d'effectuer une course sur toute la longueur du cylindre sur un côté du piston, sous l'action de la pression exercée par le produit s'écoulant du réservoir 42 sur l'autre côté du piston, ce qui a pour effet de refouler la totalité du produit fluide à travers l'alésage 92 d'alimentation de ce fluide. Une seconde course descendante de la tige de commande 111 ramène la soupape conique 97 vers sa position de fermeture. Pour le cycle de remplissage suivant, la première course ouvre la soupape conique 97 pour un écoulement en sens inverse, en rappelant le piston libre à sa position initiale, tout en débitant la quantité dosée du produit. La course suivante ferme de nouveau la soupape 97.
Le fonctionnement de la came d consiste donc en deux courses de descente et de rappel, comme on le voit sur la fig. 9, le remplissage s'effectuant dans l'intervalle de temps s'écoulant après l'achèvement de la première course afin de permettre le vidage du doseur 96.
Une troisième nervure circulaire 155, disposée radialement à l'intérieur des autres nervures et s'élevant à une hauteur plus grande que celles-ci, est supportée sur son côté intérieur par une série de voiles soudés 156 et elle présente un bord supérieur saillant vers l'extérieur et similaire à celui des autres nervures, la surface radiale externe duquel constitue la came tt, qui est la came de la barre-poussoir.
Entre les nervures 154 et 155, le plateau 146 supporte trois plaques de came, de forme annulaire 157,
158 et 159 pour les cames e, f et g commandant les soupapes respectives. Le fonctionnement des bords extérieurs de ces cames est schématisé sur la fig. 9; la relation entre ces cames et les bras de manivelle
160, 161 et 162 respectivement est représentée sur les fig. 2, 5 et 6. Ces bras de ma
Crémaillère d'alimentation tournant en sens inverse
et appareillage associé
La crémaillère est essentiellement constituée par un transporteur circulaire rotatif, qui fait avancer de façon coulissante les récipients vides et pleins, lesquels récipients sont disposés dans des alvéoles séparés ou poches formés sur la surface lisse du chemin de roulement 28. Chaque poche constitue une portion séparée du transporteur, desservant un cylindre de remplissage séparé. La disposition est réalisée en alternance par rapport aux cylindres de remplissage eux-mêmes ; cette disposition sera expliquée plus en détail à propos de la fig. 10.
Si l'on donne aux cylindres successifs les références I à XXI, à leurs poches de décharge les références id, 2d, etc., à leurs poches de chargement les références lf, 2f, etc., l'ordre suivant lequel ces poches sont disposées est: id, if, 12d, 12f, 2d, 2f, 13d, 13f, etc. Sur la fig. 2C, on voit ces poches telles que disposées sur une partie de la périphérie de la machine. Les cercles hachurés représentent les récipients ; tous les récipients dans les poches de décharge sont remplis et scellés, tandis que les récipients dans les poches de chargement sont vides et portent des couvercles non fixés sur leurs embouchures.
A l'extrémité supérieure de l'arbre d'entraînement 179 de la crémaillère est clavetée une roue dentée droite 181 qui vient en prise avec les dents extérieures de la couronne dentée périphérique 181 montée sur la crémaillère annulaire 182, cette crémaillère présentant une surface inférieure horizontale et une surface intérieure cylindrique, toutes deux supportées par des bagues de support 183 en nylon, ou autre moyen de support, sur la portion de cornière fixe 24.
La surface extérieure de la crémaillère 182 s'étend à l'extérieur du rail de guidage 29 pour procurer un jeu suffisant. Sur la surface extérieure de la crémaillère annulaire 182 sont fixés, en quarante-deux emplacements régulièrement espacés les pieds verticaux 184, 185 de deux types alternatifs d'éléments d'entretoisement, les entretoises 186 étant destinées aux poches de décharge et les entretoises 187 étant destinées aux poches de chargement, 21 entretoises de chaque type étant prévues. Ces quarante-deux entretoises, ensemble avec le corps annulaire 182 dont elles sont solidaires, forment une crémaillère de chargement et de déchargement, sans fond, qui fait glisser les récipients sur le chemin de roulement 28.
Comme on le voit sur la fig. 8, les entretoises 186 et les entretoises 187 sont disposées en alternance.
En plus des pieds verticaux 184, 185, chaque entretoise comporte deux palettes horizontales dirigées vers l'intérieur, identiques en plan et verticalement espacées, la palette inférieure étant située immédiatement au-dessus du rail 29 et la palette supérieure étant à une certaine distance au-dessus, par exemple à une distance égale à la moitié de la hauteur d'un récipient. La largeur de ces palettes est telle qu'elles ménagent entre elles des poches suffisamment grandes pour recevoir un récipient 80 du diamètre désiré.
Les entretoises respectives 186 et 187 s'étendent radialement vers l'intérieur à partir des pieds 184 ou 185 en traversant la portion extérieure du chemin de roulement 84, à proximité des bords extérieurs des évidements circulaires 54 dans lesquels coulissent les pistons de levage 79. Chacune des entretoises de décharge comporte un bord d'attaque 188 qui est radial, et un bord arrière 189 qui s'incline tout d'abord vers l'arrière, ensuite vers l'intérieur et devient finalement radial. Chacune des entretoises d'alimentation présente un bord d'attaque 190 et un bord arrière 191, les deux bords ayant des portions radiales extérieures, mais s'inclinant vers l'intérieur pour se rapprocher l'un de l'autre, comme des fers à repasser.
Des barres 194 assurant la déviation des récipients à l'entrée sont fixées aux rails intérieurs 55 avec une obliquité déterminée, pour assurer lue déchargement des récipients pleins et le chargement des récipients vides sur la crémaillère. Les barres de déviation 194 sont horizontales et s'étendent en travers du chemin de roulement 28, vers l'extérieur et vers l'avant dans le sens de rotation du corps annulaire 182, avec une inclinaison qui correspond à celle des portions extérieures des bords arrière 189 des entretoises de décharge 186.
Un transporteur radial d'alimentation 192 et un transporteur radial de déchargement 193 s'étendent radialement vers l'extérieur à proximité de la crémaillère, dans la position voulue pour pouvoir coopérer avec les barres 194, ces deux transporteurs pouvant être par exemple du type à courroie, comme il est schématiquement représenté. Ces transporteurs comportent une cloison centrale 195, une paroi extérieure de chargement 196 et une paroi extérieure de déchargement 197, les deux dernières parois s'évasant légèrement vers l'extérieur à proximité de la crémaillère. La paroi extérieure 196 est perforée à proximité du chemin de roulement pour permettre le passage de rayons horizontaux d'une roue en étoile 198, actionnée par intermittence et dont l'arbre vertical 199 est entraîné suivant un minutage conforme aux phases de rotation de l'arbre d'entraînement 176.
Cette roue en étoile 198 enlève les récipients vides se déplaçant sur le transporteur 192 suivant une séquence minutée pour permettre de charger les poches successives if, 12f, 2f, 13f, etc., qui sont disposées en alternance avec les poches de déchargement respectives, comme on le voit sur la fig. 10. La commande de l'arbre de cette roue en étoile peut être assurée par un mécanisme quelconque à fonctionnement intermittent, par exemple un mécanisme d'échappement, ce mécanisme étant suffisamment connu pour ne pas être représenté sur le dessin.
Sur la fig. 2, on voit que la roue en étoile 198 est actionnée pour pousser un récipient vide dans la poche de chargement à chaque fois qu'un bord arrière 189 convergeant vers l'arrière et vers l'intérieur d'une des entretoises 186 atteint la position qu'on voit sur la fig. 2C, suffisamment loin derrière les barres déviatrices 194 pour permettre à un récipient vide d'être enserré entre elles.
Sur cette même fig. 2, on voit que lorsque le bord avant 188 de l'entretoise de décharge suivante 186 s'approche des barres 194, le récipient dans la poche de déchargement 4d est éjecté vers l'extérieur par une action de came, pour aboutir sur la courroie du transporteur de déchargement 193. Les inclinaisons vers l'intérieur des bords avant et arrière 190, 191 des entretoises 187 facilitent le mouvement des récipients vers l'intérieur hors d'atteinte de ces bords, pour les envoyer aux pistons de levage 79, et facilitent aussi le retour des récipients des pistons de levage dans les poches de déchargement.
Le transporteur de déchargement 193 et le transporteur de chargement 192 sont représentés sur la fig. 2C entre les chambres de remplissage III et IV.
Ils peuvent être placés en tout point approprié sur le pourtour de l'installation. Dans la position représentée, un récipient vide destiné à pénétrer dans la chambre de remplissage III doit passer presque directement du transporteur 192 dans la poche de la crémaillère 3d et, de là, après un déplacement de quelques degrés, vers l'intérieur dans la chambre de remplissage III. Cependant, les récipients déchargés de la chambre III dans la poche associée de la crémaillère 3d doivent parcourir presque 3600 avant d'aboutir au transporteur de décharge 192.
Succession de chargement et de déchargement
des récipients
Dans la forme d'exécution décrite, on utilise une série de postes de traitement formant un nombre impair et disposés suivant un cercle, sous la commande des moyens rotatifs destinés à programmer et à minuter les opérations des postes, de façon consécutive sur la périphérie de la machine; les articles à traiter sont déchargés des postes et chargés à ces postes à l'aide d'un transporteur circulaire rotatif tournant en sens inverse et à la même vitesse angulaire, les portions distinctes du transporteur assurant l'alimentation et la décharge de chaque poste de traitement.
Cette construction permet de satisfaire à l'exigence suivant laquelle les vitesses et les sens de rotation des moyens rotatifs de commande et du transporteur rotatif doivent être déterminés de façon que pour chaque 3600 de rotation des moyens de commande, la portion de chargement particulière du transporteur desservant un poste particulier vienne en position d'alimentation du moyen de commande rotatif lorsque les deux rotations amènent ladite portion du transporteur en regard d'un poste particulier, mais non d'un autre poste. Un récipient vide sera disponible dans une poche particulière du transporteur à chaque fois que la portion correspondante du lobe 173 demandera un récipient; et une poche vide doit être disponible à chaque fois que la portion de décharge du lobe 173 demande une poche vide pour y décharger un récipient plein.
Dans la forme d'exécution décrite, la vitesse angulaire du transporteur circulaire est égale à la vitesse angulaire du moyen de commande rotatif. Cette caractéristique est très avantageuse du fait qu'elle permet à la crémaillère de progresser à une vitesse relativement lente, et les problèmes qui se posent pour le minutage des opérations de chargement et de déchargement sont ainsi minimisés.
Sur la fig. 10, on voit schématiquement la succession des opérations de chargement et de déchargement de la machine représentée. Le plateau à cames tourne dans le sens dextrorsum, comme il est indiqué par les flèches, et le lobe assurant le chargement et le déchargement 173 est représenté schématiquement en face du cylindre de remplissage
XXI. La rotation de la crémaillère s'effectue dans le sens sinistrorsum et à la même vitesse angulaire.
Les portions différentes de la crémaillère qui coopèrent avec les cylindres de remplissage I, II et III sont désignées par des parenthèses et par des numéros 1, 2, 3, etc. Chacune de ces portions distinctes est constituée par deux poches consécutives dans la crémaillère, la poche de déchargement id étant en avant de la poche d'alimentation if, etc. Sur la fig. 10, les poches id, if desservant le cylindre I sont représentées en regard du cylindre II. Lorsque le plateau a tourné d'une distance angulaire égale à t/21 de 3600, pour amener le lobe 173 en face du cylindre I, ces poches id, if sont également en face de ce cylindre.
Lorsque le lobe 173 a parcouru 2/yS du cercle, les poches de déchargement 2d, 2f seront déplacées de 2/21 d'un cercle complet, mais en sens inverse et se trouvent en conséquence en regard du cylindre de remplissage considéré.
A la différence de la succession consécutive des cylindres de remplissage numérotés en ordre, la succession des portions de la crémaillère est une succession alternée: 1, 12, 2, 13, 3, 14, 4, 15, 5, 16, 6, 17, 7, 18, 8, 19, 9, 20, 10, 21, 11. Chacune de ces parties distinctes contient une poche de déchargement et une poche d'alimentation: id, if, 12d, 12f, etc.
Sur la fig. 10, le lobe de décharge et d'alimentation qui demande des récipients vides et dirige les récipients pleins sur les crémaillères rotatives, est représenté en concordance angulaire avec le cylindre
XXI. En même temps, les portions de la crémaillère associée à ce cylindre passent en regard de celui-ci.
Sur la fig. 10, on voit qu'après avoir parcouru 1800 à partir de sa position illustrée, le lobe 173 repasse sur les mêmes portions de la crémaillère, mais cette fois-ci en un point situé à mi-chemin entre les cylindres X et XI. Entre les cylindres, il ne peut évidemment se produire aucune opération de chargement ou de déchargement. C'est pourquoi il suffit d'avoir un nombre impair de cylindres.
I1 n'en est pas de même dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 11 où la crémaillère tourne dans le même sens que le plateau à cames, mais à une vitesse angulaire double de celui-ci. Dans ce cas, on peut utiliser un nombre pair de cylindres, en l'oc currence, vingt, numérotés I' à XX'. Le lobe de décharge et d'alimentation est représenté schématiquement en regard du cylindre XX'. 'lo de la rotation complète du plateau (c'est-à-dire 180) amène le lobe en face du cylindre I'; après un autre angle de rotation de même valeur, le lobe vient en face du cylindre II', etc.
La crémaillère tourne à une vitesse angulaire double de celle du plateau, de façon que les portions coopérant avec les divers cylindres de remplissage puissent venir concorder avec ce cylindre au moment voulu.
L'inconvénient de cette disposition par rapport à celle de la fig. 10 est qu'on est obligé de faire tourner la crémaillère à une vitesse double de celle du plateau. A cause de cela, la force d'inertie des récipients et leur vitesse au moment du passage par le mécanisme magnétique des tiges-poussoirs ne doivent pas être tellement élevées que la machine ne puisse fonctionner de façon normale. Cet agencement ne peut donc s'appliquer qu'à des opérations relativement lentes.
Succession des opérations de traitement
La meilleure façon de comprendre la succession des opérations de traitement est d'effectuer une comparaison entre les divers fonctionnements des cames, comme on le voit sur la fig. 9, dans leur rapport avec le mécanisme décrit, et notamment avec la fig.
4. En commençant sur la gauche de la fig. 9, l'étrier magnétique 172 s'étend radialement vers l'extérieur sous l'action de la came a et décharge un récipient rempli et scellé. li attire magnétiquement un récipient vide dont l'embouchure porte un couvercle non fixé; après cela, le récipient est attiré vers l'intérieur par le ressort de rappel (non représenté) pour suivre le lobe 173 ; un récipient vide est tiré sur le piston de levage 79 jusqu'au moment où le patin 84 arrête ce récipient et dégage le récipient de l'étrier 172. La came a élève ensuite le piston 83 pour ramener le récipient au niveau représenté en trait plein sur la fig. 4. A ce niveau, le bord supérieur du couvercle vient en contact avec la bague magnétique 139 autour des segments de sertissage.
Ce couvercle est retenu sur la bague magnétique 139 par l'attraction de celle-ci et reste dans cette position jusqu'au moment où le piston 79 le fait descendre jusqu'à l'emplacement indiqué en pointillé sur la fig. 4. A ce moment, la came b actionne la tige de torsion 135 et transfère le couvercle (et tout le mécanisme de sertissage) de la portion cylindrique de la chambre de remplissage dans l'épanouissement creux 60. Pendant ce temps, la came g ouvre la soupape à vide 63, en chassant tout l'air de l'intérieur de la chambre de remplissage qui est, ensuite, hermétiquement fermée par l'engagement de la bague torique 82 dans le cylindre inférieur 57.
Lorsque cette opération d'évacuation est terminée, la came f ouvre la soupape de vapeur 65 en permettant une pénétration du fluide stérilisant dans toute la capacité de la chambre de remplissage, de la portion creuse contenant le sertisseur et le couvercle et aussi dans le récipient ouvert. Le récipient et son couvercle ont été pré-stérilisés ; cette stérilisation peut être très rapide et peut donc faire partie d'un cycle d'opérations de la préparation des conserves aseptiques, en restant dans le cadre d'une fabrication à l'échelle industrielle.
Pendant que se poursuit la stérilisation, la came a élève progressivement le piston 79. A l'achèvement de la stérilisation (à peu près au point indiqué par 1500 sur la fig. 9), la vapeur est évacuée en ouvrant la soupape 63 ; au moment d'atteindre le point 1800, le piston de levage a déjà amené un récipient vide dans la position représentée en trait mixte, de façon que l'embouchure de ce récipient soit en regard de l'alésage 92 d'alimentation du produit.
La came e commandant l'alimentation du produit gazeux ouvre alors la soupape 67, si bien qu'un gaz de traitement inerte et stérile, compatible avec le produit, est envoyé dans la chambre de remplissage sous une pression déterminée. Ce gaz peut être simplement un gaz inerte à basse pression destiné à remplir le récipient et empêcher toute infiltration d'air sur le pourtour de la bague torique 82, au cours du remplissage. Cependant, lorsqu'on traite un produit sous pression, tel que la crème fouettée, ce gaz peut être un oxyde nitreux ou l'anhydride carbonique ou une combinaison des deux sous une pression égale à celle à laquelle la crème stérile et pré-gazéifiée est débitée au doseur 96, et suffisante pour que le produit soit distribué sous forme fouettée.
La soupape 67 du produit gazeux reste ouverte pendant que la came d commandant l'alimentation en produit actionne la tige 111 de remplissage, ce qui permet au produit d'être refoulé du doseur 96 sous la pression même à laquelle ce produit est fourni, vers le bas dans la canalisation d'alimentation 92. L'embouchure du récipient est fortement serrée contre le contre-alésage 93 ; ainsi, la pression du produit gazeux est équilibrée à l'encontre du produit alimenté, pour maintenir la pression désirée pendant le remplissage du récipient. Le second lobe ferme la soupape conique 97, bien que le doseur 96 ait parachevé précédemment l'opération de remplissage en fermant son piston flottant contre l'une ou l'autre extrémité du cylindre doseur.
Jusqu'à présent, on a mentionné trois positions différentes du récipient au sein du cylindre de remplissage, comme on le voit sur la fig. 4. La première position intérieure (en trait plein) est celle à laquelle le couvercle vient en prise avec le sertisseur; la seconde position intérieure (plus basse que la précédente et indiquée en tirets) permet l'enlèvement pivotant du couvercle; et la troisième position intérieure (en trait mixte et plus élevée que la première position) est proche de l'ouverture centrale supérieure de remplissage.
Après le remplissage, la came a abaisse le piston 79 en le remenant à sa seconde position intérieure, dans laquelle la came b fait pivoter le couvercle pour le ramener sur l'axe du cylindre. La came a élève en suite le piston 79 à la première position intérieure, en forçant l'embouchure du récipient contre le couvercle, les portions inférieures des segments de sertissage 138 étant à ce moment au-dessous du niveau de l'embouchure du récipient et en position de sertissage, comme on le voit en trait mixte sur la fig. 4.
Le lobe de la came a fait descendre alors le marteau sertisseur 151, si bien que le plongeur de sertissage 128 actionne les segments 138 vers l'extérieur pour sceller le récipient. A ce moment, la soupape du produit gazeux se ferme. Après cela, le piston 79 abaisse le récipient rempli et scellé, le dégage de la chambre de remplissage et l'amène au niveau de déchargegement, comme on le voit sur la fig. 8; la portion de décharge du lobe 173 de la came a entraîne la tige-poussoir 169 vers l'extérieur, en obligeant le récipient rempli d'être emprisonné entre le bord radial avant 188 de l'entretoise 186 à l'arrière de la poche de décharge particulière associée à ce cylindre.
Si le gaz utilisé présente de la valeur, on peut récupérer une portion de ce gaz par le processus suivant: après la fermeture hermétique du récipient et pendant que la soupape 67 est encore ouverte, on fait descendre le récipient suffisamment pour permettre au mécanisme pivotant de fermeture de faire basculer le mécanisme de sertissage dans le creux, comme on le voit sur la fig. 7. On élève le récipient entier aussi haut que possible, en refoulant une portion du produit gazeux dans sa soupape ouverte 67.
Cette soupape se referme ensuite, et le piston est tiré vers le bas en n'occasionnant que la perte de la portion gazeuse restant dans le piston.
Les successions qui viennent d'être décrites concernent bien entendu un cas particulier. D'une façon plus générale, on introduit un article à traiter dans une chambre et on ferme celle-ci, après quoi on met en oeuvre les successions de traitement comportant notamment l'utilisation des substances fluides et des gaz. L'évacuation préliminaire de l'air crée une ambiance désirée pour la stérilisation à la vapeur, cette stérilisation étant à la fois un stade de traitement et une opération de réglage de l'atmosphère; le réglage de l'atmosphère est complété par l'enlèvement de la vapeur ou d'un autre fluide de traitement. L'arrivée du produit gazeux constitue une autre opération de réglage de l'atmosphère, ainsi d'ailleurs que le remplissage proprement dit. Le remplissage, la remise en place du couvercle et son scellement font également partie du traitement.
Le mécanisme particulier comportant la bague magnétique 139 pour l'enlèvement du couvercle et l'ensemble de sertissage 128-138 pour la remise en place et le scellement du couvercle constituent des exemples d'un mécanisme permettant d'introduire une série d'articles simultanément dans une chambre de remplissage, lesquels articles sont ensuite séparés et séparément traités, pour être finalement réunis.
Les trois positions intérieures du piston de levage 79 donnent des exemples de l'utilisation d'un tel piston qui, non seulement amène les articles dans la chambre, mais qui est soumis à un environnement approprié pendant le traitement.
Multiple station machine for canning
The present invention relates to a machine with multiple stations for canning, and in particular for canning to be carried out in an environment different from the ambient atmosphere of the workshop. Such a machine is of particular interest for the aseptic canning and under gas pressure of sterile and pre-carbonated whipped cream.
In conventional aseptic canning processes, containers and lids are sterilized and conveyed from the sterilizer to the can filling facility through protected passages. These boxes and lids are then introduced into the filling apparatus, which is also protected by doors which are protected from contamination by maintaining a positive pressure of a sterile gas which constantly infiltrates towards the. outside through these doors. All operations are subject to similar precautions. This process is so complex that it is only suitable for canning operations of a relatively simple nature.
Any wrong handling during production, for example a misalignment between the boxes and their lids, failure to apply the lid at the desired time, etc., may force the entire production line to be stopped, to open the protective covers of the devices and to re-sterilize the entire installation before being able to continue manufacturing.
As opposed to previously known devices, the machine according to the invention comprises a series of similar and fixed processing stations arranged in a circle, means for controlling the processing operations consecutively according to the arrangement of the stations on this circle and a conveyor. serving the machine, characterized in that the conveyor is a circular rack rotating concentrically with the circle on which the treatment stations are arranged, and comprising separate portions serving each of said stations.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the machine which is the subject of the invention, this machine being intended for aseptic canning in containers of pre-sterilized and pre-carbonated whipped cream.
On the accompanying drawings
Fig. 1 is a radial view, with partial section, showing the general construction of said embodiment of the machine showing, in radial elevation, one of the twenty-one treatment stations that this embodiment comprises and showing, in section, portions of a rotary cam bed, a rotary feed and discharge rack and various installations for supplying fluids.
Figs. 2A, 2B, 2C, 2D and 2E are a series of partial plan views, mostly in sections, taken by lines 2A-2A, 2B-2B, 2C-2C, 2D-2D and 2E-2E respectively, of fig. 1.
Fig. 3 is a partial view on a larger scale taken through line 3-3 of FIG. 2A, a detail being shown in section.
Fig. 4 is a sectional view of a filling chamber comprising an overhanging device for measuring the product, and showing in solid lines a container raised to the level allowing its lid to be removed and a lid to be crimped thereon, and , in phantom, a container lowered to the position in which its cover is removed before filling and replaced after filling; and also showing in dashes the container raised to a higher level for filling.
Fig. 5 is a partial plan view taken along line 5-5 of FIG. 3.
Fig. 6 is a partial plan view taken along line 6-6 of FIG. 3.
Fig. 7 is a partial sectional view showing the crimping mechanism, taken through line 7-7 of FIG. 6.
Fig. 8 is a partial perspective view taken along line 8-8 of FIG. 2C.
Fig. 9 is a diagram spanning 3600 of the operation of the rotary cams, showing in particular the relative sequence and timing of the operations controlled by these cams.
Fig. 10 is a schematic plan view showing the filling chambers numbered I to XXI, with respect to the supply and discharge rack rotating in the opposite direction, and the portions of which are numbered from 1 to 21, these filling chambers being served by said portions, the diagram also showing the load-feed lobe of the rotary cams, and
fig. January 1 is a schematic view of a machine which is different from that shown in FIG. 10 in that the supply and discharge rack rotates in the same direction as the cams.
Fixed structure
The central structural member of the machine which will be described is constituted by a hollow steel column of massive cylindrical construction 21, this column rising from the center of a steel base 22 which is reinforced and has the shape of an overturned plate. This base is supported on its periphery by an appropriate number of vertical legs 23 which extend upwardly far beyond the base 22 to support an outer annular structure 24. This annular structure 24 is shown in the form of a Curved angle iron directed towards the outside and to the angular portion 25 directed upwards of which is welded a lower guide plate 26 of massive annular shape and extending horizontally inwards.
On the outer marginal region of the guide plate 26 and projecting outwardly below the outwardly directed angle portion 25 is arranged a support 27 for a raceway, this support being shown in FIG. . 8 and for supporting a horizontal raceway 28 having a smooth surface and having a raised outer portion 29 forming an outer guide rail for the containers.
A circular plate 30 is fixed to the top of the column 21, for example by welding, so as to project outwards. On the central portion of this plate are mounted a series of collecting reservoirs which appear somewhat schematically in fig. 1. In the embodiment shown, the lower reservoir is a circular metal vacuum reservoir 31, comprising a single vacuum connector 32 formed in its side surface, this connector being connected in a sealed manner to a vacuum source (not shown). ), and the reservoir has on the periphery of its side wall a series of inlets 33 for vacuum collectors, each inlet corresponding to one of the treatment cylinders which will be described later.
Above the vacuum tank 31, a vertical, hollow cylindrical wall, 34, contains insulating material 35. The wall 34 preferably has the same diameter as the tank 31. A steam tank 36 is supported on the upper edge. of the wall 34 and its construction is similar to that of the vacuum tank 31, comprising a single steam inlet 57 connected to a steam source (not shown) and a series of steam outlets 38 distributed around the perimeter of this wall and each opening into one of the treatment cylinders. Above the reservoir 36, a second cylindrical wall 34 contains insulating material 35.
Above this wall is mounted a reservoir for the gaseous product which is similar to the vacuum and vapor reservoirs 31 and 36 and which has a single inlet for the gaseous product 40 formed in its side wall and a series of peripheral outlets 41 , one for each filling chamber, arranged in the lower portion of its outer wall. Above the reservoir 39 is mounted a reservoir for the product 42, which can extend to a sufficient height to have the desired capacity. The reservoir 42 has a central upper inlet 43 connected to a source of sterilized fluid, which may be whipped cream, pre-carbonated and under pressure. The entrance 43 is formed in a top wall 44 which can be clamped by conventional means on the circular cylindrical side wall 45.
Immediately above the junction between the side wall 45 and the base of the reservoir 46, the side wall has a series of outlets 47 for the product, at the rate of one outlet for each of the filling chambers.
It can therefore be seen that the set of reservoirs for the vacuum 31, for the steam 36, for the gaseous product 39 and for the product 42, constitutes a convenient arrangement of central feed manifolds.
Rigid support arms 48 extend radially outwardly, as seen in FIGS.
1 and 2B. Optionally, such an arm 48 can be provided for each filling chamber. The arms 48 cover the upper central plate 30 and comprise support cores 49 welded to the upper portion of the column 21, as seen in FIG. 1. At their outer ends, the arms 48 support an upper horizontal annular plate 50, shown in detail in FIG. 2B.
This annular plate 50, besides being used to guide the various mechanisms, as will be described, is pierced with twenty-one circular bores 51 of large size and regularly distributed over a circle, each bore cooperating with one of twenty-one. a treatment cylinders which are, collectively, designated by the reference 52.
Below each cylinder 52, the lower guide plate 26 is bored along the axis 58 of the
treatment cylinder, and in this bore is mounted a vertical bearing 53 serving as a guide for a piston
and in which slides a piston rod 83. The
inner portion of the raceway 28 is
bored along the same axes to define cavities
circular 54 receiving the heads 81 of the lifting pistons 79, the upper surface of each head 81
piston flush with the surface of the track
ment 28.
Segments 55 of the internal guide rail
laughing, which rise above the surface of the path
bearing 28, reduce the width of this path
28 so that between the circular recesses
54, boxes progressing along path 28
are confined to the outer portion of this path
bearing, however, close to each evi
54, the segments of the rail curve inward towards the recesses to advance
empty boxes to the lifting buffer 79 and for
unload the full boxes brought by this buffer.
Treatment cylinders and associated elements
Each of the designated treatment sets
by 52 and shown in detail in FIGS. 3 and 4 consists essentially of a hollow cylinder open at the bottom to receive a lifting plug or piston, thereby providing a filling chamber completely surrounding a container but further comprising a lateral extension in which the container cover is removed and retained during filling, to be subsequently replaced.
These various parts are very clearly shown in cross section in FIG. 4, which can be compared for a better understanding with FIGS. 3 and 6. The processing assembly comprises a molded cylinder 56 having a cylindrical lower portion, hollow and open at the bottom 57, the axis of the cylinder being indicated by 58; in addition, the cylinder comprises a housing 59 constituting a lateral extension and making it possible to have a wider part 60 in the hollow upper portion of the body 56. This portion of larger diameter 60 serves to receive a crimping mechanism, able to retain the container cover with the desired isolation but outside the bore of the treatment cylinder 52, during the filling operation which will be described below.
The upper portion 61 of the molded body 56 is thickened on its inner radial side and is bored to form valve seats 62, 64, 66, which seats respectively receive an inwardly opening flap valve 63 for vacuum ( shown on the cross-sectional line in fig. 4), and two flap valves opening outwards 65 and 67 for the steam and for the gaseous product respectively, these two valves being offset on either side on the other side of the aforementioned cross section. Each of the valves 63, 65, 67 has a tail 68, and a compression spring 69 bears against a slider 70 rigidly fixed to the tail 68.
Each slider 70 is disposed inside a hollow cylindrical housing 71 of the associated valve, this housing preferably being cast with the main body 56 of the cylinder and being concentric with the
seats 62, 64, 66. The valve stems 68 are supported to reciprocate through the bore caps 72 closing the corresponding housings.
The housing 71 of the vacuum valve 63 comprises a vacuum inlet 73, arranged inside the slider 70 and connected to a pipe 74 opening into one of the vacuum supply inlets 33. Side inlets 75 are formed in the housings 71 of the steam valve 65 and the gas valve 67; the inlet 75 for the steam valve is connected by a conduit 76 to the steam tank 36, and the gas valve 67 is supplied through a conduit 77 from the gas tank 39. Bellows type seals 78 are arranged between the caps 62 of the housings and the tail 68, for the vacuum valves 63 and the gaseous product 67, to protect them from the risk of contamination.
Within the open lower portion 57 of the molded body 56 and along its axis 58, a reciprocating lifting piston or a piston-type lifting pad is designated 79; its diameter is sufficient to receive a container, such as for example the box 80 with a domed cover, which can be introduced from below by carrying an unsealed cover on its mouth. The lifting buffer 79 has a piston head 81 having a groove and carrying a sealing O-ring 82 at the upper end of the piston rod 83. On the upper surface of the piston head 81 and along its length. On the inner radial side is disposed a thin vertical pad 84 having a groove 85 which is formed immediately above its intersection with the head 81 to receive the protruding bead 86 formed at the base of the container 80.
In its upper marginal part, the body 56 flares out to take the circular shape seen in FIG. 6, which is a plan view taken at this level, the circular opening being designated by 87 and ending in a lip 88 with an outward rim, this lip receiving a circular lower portion and also open 89 of a superimposed device for measuring the product, designated by the reference 90 and fixed by a clamping ring 91.
The flared lower portion 89 of the measuring device 90 constitutes the upper wall of the treatment cylinder 56. It covers not only the hollow part of the cylinder but also the part of larger diameter 60 in the lower surface of the device 90.
A bore or opening formed in the lower portion 89 of the body 90 extends upwardly along the axis 58 of the cylinder 56 and serves to feed the product. As seen in fig. 4, this bore has in its lower surface a large counter-bore 93 which is sufficiently deep and of a sufficiently large diameter to easily receive the mouth 94 of a vertical container and to ensure its filling without risk of splashing.
Above the product supply bore 82, the body of the measuring device has a tapered side bore 95, extending towards a radially excited apex, as seen in FIG. 4; above, the body 90 carries the other elements of a cylinder mechanism 96, known as the metering device.
Dickerson, intended for measuring the product and of the double-acting type, used to fill the containers, this mechanism having a conical valve 97.
The conical valve 97 is retained in the sealed closed position by a compression spring 98 acting against a guide plate 99 of the conical valve. At the outer end of the conical valve shaft 97 is provided a ratchet wheel 100. A combined compression and torsion spring 101 disposed on the valve shaft 97 bears against the end surface of the collar. 102 forming part of a floating housing 103 for the ratchet wheel. The outer end of the torsion spring 101 presses, to effect the torsion, against a protruding shoulder 104 formed on the collar 102, the inner end bears against a similar protruding shoulder 105 formed on the outer surface of the guide plate 99.
The casing 103 comprises a hollow shaft section 106 extending radially outwards and opening into an enlarged portion 106 of the casing containing an electromagnet, this portion 106 comprising a bracket 108 to which an upper control rod is articulated. 109, connected to a lower control rod 110, the latter in turn being connected to a control rod 111 controlling the filling and extending downwards through a bore 112 formed in the upper annular plate 50.
Within the portion 107 of the housing containing the electromagnet is disposed an electromagnet mechanism 113 which is normally in the retracted position and which, when energized, projects a hollow plunger 114 toward the back. interior. Inside the plunger 114, a shaft 115 of a ratchet mechanism performs a reciprocating movement, being biased inwardly by the coil compression spring 116, but a coaxial spring 117 recalls the plunger 114 outwards when the electromagnet is not energized. Consequently, it is only when the electromagnet 113 is energized that the shaft 115 can engage with the ratchet wheel 100 during its downward stroke, as seen in FIG. 3.
The spring 116 allows the shaft 115 to go up from the position shown in phantom to the position shown in solid lines.
The excitation of the electromagnet 113 is effected by means of the electrical energy supplied by conductors (not shown), from an energy source (also not shown), through the intermediary of a microswitch 118 which can be seen in FIG.
7 and which comprises a sensor mounted in the portion 59 of the housing and detecting the presence of a container cover. This switch 118 is normally non-energized, and is energized only when a steel cover 119 for a container (the cover shown here carrying the tail valve 120 being of the type used for storing whipped cream), has been transported. in the portion 59 of the housing by the crimping mechanism which will be described later.
A guide sleeve 121 for the crimping shaft is cast into the lower flared portion 89 of the body 90 of the product meter and spaced outwardly from the measurement mechanism 96, being spaced apart. inside the hollow cylindrical part of the body 56 but adjacent to the upper part of the extension 60 thereof, this sleeve extending vertically and defining an axis 122 (parallel to the axis of the cylinder 58 but offset with respect to the latter) and intended to rotate and give an alternating movement to the crimping mechanism of the cover, which will now be described. On the axis 122 is mounted a crimping shaft 123, sealed at the level of the body 89 by means of an O-ring 124.
The shaft 123 has a solid upper end and an axial hollow open at the bottom 125, terminating at its upper part with an inner end face 131.
An inner shaft 126 is received in the hollow 125; between its upper end and the lower end face 131 is disposed a first crimping spring 130. Below the surface of the flared portion 89, which serves as a cover for the housing shown in FIG. 7, the crimping shaft 123 has an arm portion 127 forming an angle of 900 and extending over a length greater than the distance between the axis 58 of the cylinder and the axis 122 of the crimping shaft. This arm portion 127 carries a portion of the sealing mechanism for the lids, i.e., a hollow crimp plunger 128 extending downward and having a lower end 129 converging downward and inward. In the hollow of the crimping plunger is introduced the stem of a valve 120.
The crimping shaft 123 has a square upper end 132 on which is mounted a vertical toothed sector 133, engaging in rotation with a second toothed sector 134 mounted on a vertical control shaft 135 ensuring the removal of the covers. The rotation of the shaft 135 rotates the crimping shaft 123 and rotates its arm 127 so that the plunger 128 and the associated mechanism are rotated away from the center line of the axis of the cylinder 58, as seen in dashed lines in fig. 4, this mechanism being fully engaged in the lateral widening of the casing 60, as seen in FIG. 7.
The inner shaft 126 rotates with the shaft 123, since at the lower end 136 of the inner shaft a second lower arm 137 carries a mechanism cooperating with the plunger 128 to effect a crimping, namely, segments. crimp 138 which are capable of being inclined and of being extended outwards by the cam action exerted by the converging part on the lower end 129 of the plunger 128. A second compression spring 130 surrounds the plunger 128 and bears against the segments 138 and the upper arm 127. A magnetic ring 139 disposed in the lower surface of the arm 137 outwardly from the crimp segments, attracts and securely holds the lid 119 of the container, which lid is made of. steel.
The lower end 136 of the inner shaft remains in contact with the bottom of the housing 60 and does not perform a reciprocating movement.
Rotary cam bed and associated mechanism
On the lower portion of the central column 21 is mounted a rotary cam bed, designated as a whole by the reference 145, and the mounting of which is provided by upper and lower tapered roller bearings 144, shown schematically.
This bed consists of a horizontal plate 146 supported on a hollow cylindrical body 147 and extending outwardly from it, this body also supporting the bearings 144. A series of radial and vertical support ribs 148 are arranged with angular spacings and serve to give rigidity to the outer portions of the plate 146, also compensating for variations in the level at which the concentric cams on 3600 can be carried and securely supported by this plate. These concentric cams are of two types: vertically actuated cams which control pull or push rods, and horizontally operated cams which control torsion rods.
These cams are designated by the letters a through 11, and will be examined in that order starting at the outer periphery of the turntable 145.
The outer cam a ensures the lifting of the container-holder piston shown in fig. 1 in its low position. The blade a is constituted by a rigid steel ring supported by the radial ribs 148.
Its upper surface constitutes the cam surface and it bears against the follower rollers on the lower end of each of the rods 83 of the lifting pistons. The stroke of the cam a is shown schematically in the graph of FIG. 9. The position in fig. 1 to 00 corresponds to the supply and discharge level. After that, the cam a rises in successive stages, shown in fig. 9, to finally reach its maximum height which is close to the level of the plate 146, corresponding to the filling position of the container. The variations in the cam a are explained in the chapter entitled Sequence of processing operations.
Cam b is the next cam which is disposed radially inward of cam a a small distance (almost above cam a) and is used to control the cover removal mechanism, when 'it is at the level of the plate 146. This cam b is formed on the outer edge of a flat ring supported on the outer marginal part of the plate 145. It performs a horizontal stroke which rotates the torsion rods 135 ensuring removal. of the cover at each filling station, this action being exerted by means of the follower rollers mounted on their lever arms 145. This movement is shown diagrammatically in FIG. 9.
Cam c, which can be seen in fig. 8 and in graph 9, is of the vertically actuated type, being formed on the lower protruding surface of a circular rib 153 made in the outermost radial position of the plate 145. Its displacement is effected only over one short distance, following a downward movement, immediately before reaching the rotational position of 3000 in fig.
9, at which time this cam pulls down each of the crimping rods 150. Referring to FIGS. 1, 3 and 5, a crimping hammer 151 is seen which is attached to the upper end of each of the rods 150. When the rod 150 is pulled down, the hammer 151 hits the upper end of the shaft 123, by moving this shaft downwards and making it assume the position shown in phantom in fig.
7, against the resistance of the springs 130, 130 '.
This downward movement becomes possible as a result of the sliding of the vertical teeth of the sector 133 between the teeth of the second sector 134. The thickness of these sectors being sufficient to allow such a downward sliding without disengagement.
The rods 111 controlling the filling and having an up and down movement have a greater latitude of travel. To allow this greater stroke, the plate 146 has at a location located radially inwardly of the rib 153 a circular depression or groove 152, delimited on its inner side by a second concentric rib 154, below the projecting surface. outside which is formed the cam d.
The groove 152 has a sufficient width to receive the lower end of the control rod 111 and the follower roller integral with this rod. This rod 111 is pulled from its elevated position (shown in cross section in Fig. 1) by the stroke of the cam d ensuring the filling of the containers, from its upper free position (shown in Fig. 1 and corresponding to the flat portion of the conformation of the cam seen in Fig. 9) downwards, in the form of two separate strokes which are shown schematically in Fig. 9 approximately in 2000 and 2600.
The conical valve 97 of the filling apparatus 96 cooperating with each filling station opens to a stroke of 900, as seen in FIG. 3, by allowing the floating piston to perform a stroke over the entire length of the cylinder on one side of the piston, under the action of the pressure exerted by the product flowing from the reservoir 42 on the other side of the piston, this which has the effect of pushing all of the fluid through the bore 92 for supplying this fluid. A second downward stroke of the control rod 111 returns the conical valve 97 to its closed position. For the next fill cycle, the first stroke opens the conical valve 97 for reverse flow, returning the free piston to its initial position, while delivering the metered amount of product. The next stroke closes valve 97 again.
The operation of the cam d therefore consists of two downward and return strokes, as can be seen in FIG. 9, the filling taking place in the time interval elapsing after the completion of the first stroke in order to allow emptying of the metering device 96.
A third circular rib 155, disposed radially inside the other ribs and rising to a greater height than them, is supported on its inner side by a series of welded webs 156 and has an upper edge projecting towards the outside and similar to that of the other ribs, the outer radial surface of which constitutes the cam tt, which is the cam of the push bar.
Between the ribs 154 and 155, the plate 146 supports three cam plates, of annular shape 157,
158 and 159 for the cams e, f and g controlling the respective valves. The operation of the outer edges of these cams is shown schematically in FIG. 9; the relationship between these cams and the crank arms
160, 161 and 162 respectively is shown in figs. 2, 5 and 6. These arms of my
Supply rack rotating in opposite direction
and associated equipment
The rack is essentially constituted by a rotating circular conveyor, which slidably advances the empty and full containers, which containers are arranged in separate cells or pockets formed on the smooth surface of the raceway 28. Each pocket constitutes a separate portion. from the conveyor, serving a separate filling cylinder. The arrangement is carried out alternately with respect to the filling cylinders themselves; this arrangement will be explained in more detail with reference to FIG. 10.
If we give the successive cylinders the references I to XXI, their discharge pockets the references id, 2d, etc., to their loading pockets the references lf, 2f, etc., the order in which these pockets are arranged is: id, if, 12d, 12f, 2d, 2f, 13d, 13f, etc. In fig. 2C, we see these pockets as arranged on part of the periphery of the machine. The hatched circles represent the containers; all containers in discharge pockets are filled and sealed, while containers in loading pockets are empty and have loose lids over their mouths.
At the upper end of the drive shaft 179 of the rack is keyed a straight toothed wheel 181 which engages with the outer teeth of the peripheral ring gear 181 mounted on the annular rack 182, this rack having a lower surface horizontal and a cylindrical interior surface, both supported by nylon support rings 183, or other support means, on the fixed angle portion 24.
The outer surface of the rack 182 extends outside of the guide rail 29 to provide sufficient clearance. On the outer surface of the annular rack 182 are fixed, in forty-two evenly spaced locations the vertical feet 184, 185 of two alternative types of spacer elements, the spacers 186 being intended for the discharge pockets and the spacers 187 being for loading pockets, 21 spacers of each type being provided. These forty-two spacers, together with the annular body 182 to which they are integral, form a bottomless loading and unloading rack which slides the containers on the raceway 28.
As seen in fig. 8, the spacers 186 and the spacers 187 are arranged alternately.
In addition to the vertical legs 184, 185, each spacer comprises two horizontal pallets directed inwards, identical in plan and vertically spaced, the lower pallet being located immediately above the rail 29 and the upper pallet being at a certain distance from the above, for example at a distance equal to half the height of a container. The width of these pallets is such that they leave between them pockets large enough to receive a container 80 of the desired diameter.
Respective struts 186 and 187 extend radially inward from feet 184 or 185 through the outer portion of raceway 84 near the outer edges of circular recesses 54 in which lift pistons 79 slide. Each of the relief struts has a leading edge 188 which is radial, and a trailing edge 189 which tilts first rearward, then inward, and eventually becomes radial. Each of the feed struts has a leading edge 190 and a trailing edge 191, the two edges having outer radial portions, but tilting inwardly to approach each other, like irons. to redo.
Bars 194 ensuring the deflection of the receptacles at the entrance are fixed to the interior rails 55 with a determined obliquity, to ensure the unloading of the full receptacles and the loading of the empty receptacles on the rack. The deflection bars 194 are horizontal and extend across the raceway 28, outwardly and forwardly in the direction of rotation of the annular body 182, with an inclination which corresponds to that of the outer portions of the edges. back 189 of the discharge spacers 186.
A radial feed conveyor 192 and a radial unloading conveyor 193 extend radially outwardly near the rack, in the desired position to be able to cooperate with the bars 194, these two conveyors possibly being for example of the type with belt, as shown diagrammatically. These carriers have a central partition 195, an outer loading wall 196 and an outer unloading wall 197, the last two walls flaring slightly outwardly near the rack. The outer wall 196 is perforated near the raceway to allow the passage of horizontal spokes of a star wheel 198, operated intermittently and whose vertical shaft 199 is driven according to a timing in accordance with the phases of rotation of the drive shaft 176.
This star wheel 198 removes empty containers moving on the conveyor 192 in a timed sequence to enable the successive pockets if, 12f, 2f, 13f, etc., which are arranged alternately with the respective discharge pockets, as it can be seen in fig. 10. The shaft of this star wheel can be controlled by any intermittent operating mechanism, for example an escape mechanism, this mechanism being sufficiently known not to be shown in the drawing.
In fig. 2, it is seen that the star wheel 198 is actuated to push an empty container into the loading pocket whenever a trailing edge 189 converging rearwardly and inwardly of one of the struts 186 reaches the position seen in fig. 2C, far enough behind the deflector bars 194 to allow an empty container to be clamped between them.
On this same fig. 2, it is seen that when the leading edge 188 of the next discharge spacer 186 approaches the bars 194, the container in the discharge pocket 4d is ejected outwards by a cam action, to end up on the belt of the unloading conveyor 193. The inward tilts of the front and rear edges 190, 191 of the struts 187 facilitate movement of the containers inwardly out of reach of these edges, to send them to the lifting pistons 79, and also facilitate the return of the containers from the lifting pistons to the discharge pockets.
The unloading conveyor 193 and the loading conveyor 192 are shown in FIG. 2C between filling chambers III and IV.
They can be placed at any suitable point around the perimeter of the installation. In the position shown, an empty container intended to enter the filling chamber III must pass almost directly from the conveyor 192 into the pocket of the rack 3d and, from there, after a displacement of a few degrees, inwardly into the chamber. filling III. However, the containers discharged from chamber III into the associated rack 3d pocket must travel almost 3600 before reaching the discharge conveyor 192.
Sequence of loading and unloading
containers
In the embodiment described, use is made of a series of processing stations forming an odd number and arranged in a circle, under the control of the rotary means intended to program and time the operations of the stations, consecutively on the periphery of the machine. the machine; the articles to be treated are unloaded from the stations and loaded at these stations using a rotary circular conveyor rotating in the opposite direction and at the same angular speed, the separate portions of the conveyor ensuring the supply and unloading of each station. treatment.
This construction satisfies the requirement that the speeds and directions of rotation of the rotary control means and the rotary conveyor must be determined so that for every 3600 rotation of the control means, the particular loading portion of the conveyor serving a particular station comes in position for feeding the rotary control means when the two rotations bring said portion of the conveyor opposite a particular station, but not another station. An empty container will be available in a particular pocket of the conveyor whenever the corresponding portion of lobe 173 requests a container; and an empty bag must be available whenever the discharge portion of lobe 173 requests an empty bag to discharge a full container therein.
In the embodiment described, the angular speed of the circular conveyor is equal to the angular speed of the rotary control means. This feature is very advantageous in that it allows the rack to advance at a relatively slow speed, and the problems which arise for the timing of loading and unloading operations are thus minimized.
In fig. 10 schematically shows the succession of the loading and unloading operations of the machine shown. The cam plate rotates in the dextrorsum direction, as indicated by the arrows, and the lobe ensuring the loading and unloading 173 is shown schematically in front of the filling cylinder
XXI. The rack is rotated in the sinistrorsum direction and at the same angular speed.
The different portions of the rack which cooperate with the filling cylinders I, II and III are designated by parentheses and by numbers 1, 2, 3, etc. Each of these distinct portions is constituted by two consecutive pockets in the rack, the unloading pocket id being in front of the feeding pocket if, etc. In fig. 10, the pockets id, if serving the cylinder I are shown facing the cylinder II. When the plate has rotated by an angular distance equal to t / 21 of 3600, to bring the lobe 173 in front of the cylinder I, these pockets id, if are also in front of this cylinder.
When the lobe 173 has traveled 2 / yS of the circle, the unloading pockets 2d, 2f will be displaced by 2/21 of a complete circle, but in the opposite direction and are therefore located opposite the filling cylinder in question.
Unlike the consecutive succession of filling cylinders numbered in order, the succession of the portions of the rack is an alternating succession: 1, 12, 2, 13, 3, 14, 4, 15, 5, 16, 6, 17 , 7, 18, 8, 19, 9, 20, 10, 21, 11. Each of these separate parts contains an unloading bag and a feeding bag: id, if, 12d, 12f, etc.
In fig. 10, the discharge and feed lobe which requests empty containers and directs the full containers onto the rotating racks, is shown in angular correspondence with the cylinder
XXI. At the same time, the portions of the rack associated with this cylinder pass opposite the latter.
In fig. 10, we see that after having traveled 1800 from its illustrated position, the lobe 173 passes over the same portions of the rack, but this time at a point located halfway between the cylinders X and XI. Between the cylinders, obviously there can be no loading or unloading operation. This is why it suffices to have an odd number of cylinders.
I1 is not the same in the embodiment shown in FIG. 11 where the rack rotates in the same direction as the cam plate, but at an angular speed twice the latter. In this case, it is possible to use an even number of cylinders, in this case twenty, numbered I 'to XX'. The discharge and supply lobe is shown schematically opposite the cylinder XX '. 'lo of the complete rotation of the plate (that is to say 180) brings the lobe in front of the cylinder I'; after another angle of rotation of the same value, the lobe comes in front of cylinder II ', etc.
The rack rotates at an angular speed double that of the plate, so that the portions cooperating with the various filling cylinders can come into line with this cylinder at the desired time.
The disadvantage of this arrangement compared to that of FIG. 10 is that one is obliged to rotate the rack at a speed double that of the plate. Because of this, the force of inertia of the containers and their speed when passing through the magnetic mechanism of the push rods should not be so high that the machine cannot operate normally. This arrangement can therefore only be applied to relatively slow operations.
Sequence of processing operations
The best way to understand the succession of processing operations is to make a comparison between the various cam operations, as seen in fig. 9, in their relationship with the mechanism described, and in particular with FIG.
4. Starting on the left of fig. 9, the magnetic stirrup 172 extends radially outward under the action of the cam a and discharges a filled and sealed container. li magnetically attracts an empty container whose mouth has an unfixed lid; thereafter, the container is drawn inward by the return spring (not shown) to follow lobe 173; an empty container is pulled on the lifting piston 79 until the shoe 84 stops this container and disengages the container from the yoke 172. The cam then raises the piston 83 to bring the container back to the level shown in solid lines. in fig. 4. At this point, the top edge of the cover contacts the magnetic ring 139 around the crimp segments.
This cover is retained on the magnetic ring 139 by the attraction thereof and remains in this position until the moment when the piston 79 causes it to descend to the location indicated in dotted lines in FIG. 4. At this time, the cam b actuates the torsion rod 135 and transfers the cover (and all of the crimping mechanism) from the cylindrical portion of the filling chamber into the hollow outlet 60. Meanwhile, the cam g opens the vacuum valve 63, expelling all the air from inside the filling chamber which is then hermetically sealed by the engagement of the O-ring 82 in the lower cylinder 57.
When this evacuation operation is completed, the cam f opens the steam valve 65 allowing penetration of the sterilizing fluid into the entire capacity of the filling chamber, of the hollow portion containing the crimper and the cover and also into the container. open. The container and its cover have been pre-sterilized; this sterilization can be very rapid and can therefore be part of a cycle of operations for the preparation of aseptic cans, while remaining within the framework of manufacturing on an industrial scale.
While the sterilization is continuing, the cam gradually lifts the piston 79. On completion of sterilization (approximately at the point indicated by 1500 in Fig. 9), the steam is released by opening the valve 63; when reaching point 1800, the lifting piston has already brought an empty container to the position shown in phantom, so that the mouth of this container is opposite the bore 92 for supplying the product.
The cam e controlling the supply of the gaseous product then opens the valve 67, so that an inert and sterile treatment gas, compatible with the product, is sent into the filling chamber under a determined pressure. This gas can simply be an inert gas at low pressure intended to fill the container and prevent any infiltration of air around the periphery of the O-ring 82 during filling. However, when processing a product under pressure, such as whipped cream, this gas may be nitrous oxide or carbon dioxide or a combination of the two at a pressure equal to that at which the sterile and pre-carbonated cream is. delivered to the doser 96, and sufficient for the product to be dispensed in whipped form.
The gaseous product valve 67 remains open while the cam d controlling the product supply actuates the filling rod 111, which allows the product to be discharged from the metering device 96 at the same pressure at which this product is supplied, towards down into the supply line 92. The mouth of the container is tight against the counterbore 93; thus, the pressure of the gaseous product is balanced against the supplied product, to maintain the desired pressure during the filling of the container. The second lobe closes the conical valve 97, although the metering device 96 has previously completed the filling operation by closing its floating piston against either end of the metering cylinder.
So far, three different positions of the container within the filling cylinder have been mentioned, as seen in FIG. 4. The first inside position (in solid line) is that at which the cover engages the crimper; the second internal position (lower than the previous one and indicated in dashes) allows the pivoting removal of the cover; and the third interior position (in phantom and higher than the first position) is close to the upper central filling opening.
After filling, the cam a lowers the piston 79 by returning it to its second internal position, in which the cam b rotates the cover to bring it back on the axis of the cylinder. The cam subsequently raises the piston 79 to the first inner position, forcing the mouth of the container against the lid, the lower portions of the crimping rings 138 being at this time below the level of the mouth of the container and in the crimping position, as seen in phantom in FIG. 4.
The lobe of the cam then lowered the crimping hammer 151, so that the crimping plunger 128 actuates the segments 138 outwardly to seal the container. At this time, the gas product valve closes. After that, the piston 79 lowers the filled and sealed container, disengages it from the filling chamber and brings it to the discharge level, as seen in fig. 8; the discharge portion of the lobe 173 of the cam a drives the push rod 169 outward, causing the filled container to be trapped between the front radial edge 188 of the spacer 186 at the rear of the pocket. particular discharge associated with this cylinder.
If the gas used is of value, a portion of this gas can be recovered by the following process: after the container is hermetically sealed and while the valve 67 is still open, the container is lowered enough to allow the pivoting mechanism to lift. closure to tilt the crimping mechanism into the hollow, as seen in fig. 7. The entire vessel is raised as high as possible, discharging a portion of the product gas into its open valve 67.
This valve then closes, and the piston is pulled down, causing only the loss of the gas portion remaining in the piston.
The successions which have just been described relate of course to a particular case. More generally, an article to be treated is introduced into a chamber and the latter is closed, after which the successions of treatment comprising in particular the use of fluid substances and gases are carried out. The preliminary evacuation of the air creates a desired environment for the steam sterilization, this sterilization being both a stage of treatment and an operation for adjusting the atmosphere; the adjustment of the atmosphere is completed by the removal of steam or other process fluid. The arrival of the gaseous product constitutes another operation for regulating the atmosphere, as well as the actual filling. Filling, replacing the cover and sealing it is also part of the treatment.
The particular mechanism comprising the magnetic ring 139 for removing the cover and the crimping assembly 128-138 for replacing and sealing the cover are examples of a mechanism for introducing a series of articles simultaneously. in a filling chamber, which articles are then separated and separately processed, to be finally reunited.
The three interior positions of the lifting piston 79 give examples of the use of such a piston which not only brings the articles into the chamber, but which is subjected to a suitable environment during processing.