La présente invention a pour objet un appareil pour remplir des tubes d'un liquide.
Dans plusieurs domaines, notamment dans les centres vétérinaires d'insémination artificielle, on utilise des tubes en matière plastique contenant un produit biologique, par exemple une semence animale. Les tubes, appelés paillettes, sont destinés à être congelés et décongelés et doivent pouvoir supporter des tensions internes et superficielles considérables tout en restant étanches.
L'appareil selon l'invention a pour but de permettre le remplissage des tubes de façon stérile. rapidement et automatiquement, en laissant subsister une chambre d'air à une extrémité des tubes pour faciliter leur fermeture ultérieure et permettre ensuite aux tubes de résister à des variations de pression assez considérables dues aux variations de température qu'ils doivent subir.
L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une station de remplissage comportant un réservoir pour le liquide, au moins une aiguille de remplissage destinée à pénétrer dans une extrémité d'un tube, un conduit reliant le réservoir à l'aiguille, et une vanne de remplissage qui, dans une première position, ferme le conduit et, dans une seconde position, ouvre le conduit, une station d'aspiration comportant une source de vide, au moins une aiguille d'aspiration destinée à pénétrer dans l'autre extrémité du tube, un conduit reliant la source de vide à l'aiguille et une vanne d'aspiration qui, dans une première position, ferme le conduit, et dans une seconde position, ouvre le conduit, un dispositif donnant un mouvement alternatif aux aiguilles pour les faire pénétrer dans les extrémités respectives du tube et les retirer ensuite,
et un dispositif de commande des vannes agencé pour maintenir les vannes dans leur première position de fermeture quand les aiguilles sont en dehors des tubes et dans leur seconde position d'ouverture quand les aiguilles sont introduites dans les tubes, les conduits étant agencés pour fermer les extrémités respectives des tubes de façon étanche quand les aiguilles sont introduites dans les tubes, de manière que l'air emprisonné entre la pointe de l'aiguille de remplissage et l'extrémité voisine du tube constitue une chambre d'air.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention.
La fig. 1 est une vue partielle en perspective de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue schématique de stations de remplissage et d'aspiration que comprend cette forme d'exécution, représentées dans une première position, et
la fig. 3 est une vue semblable à celle de la fig. 2, les stations étant représentées dans une seconde position.
L'appareil représenté (fig. 1) comprend un bâti 1 portant une trémie inclinée 2. une station de remplissage 3 et une station d'aspiration 4 coopérant pour le remplissage de tubes 5 en matière plastique. Le bâti porte également une matrice 6 génératrice d'ultra-sons et des cylindres 7 et 8. Les cylindres 7 et 8 portent quatre bandes 9 en matière élastique, du caoutchouc par exemple, qui sont entraînées sur les cylindres 7 et 8 mobiles ou non dans le sens de la flèche 10, sous l'action d'un moteur non représenté. Les bandes 9 sont crénelées, comportant des gorges 11 et des nervures 12.
Les stations de remplissage 3 et d'aspiration 4 sont représentées schématiquement aux fig. 2 et 3. La station de remplissage 3 comprend deux chariots 13 (dont un seul est représenté) pouvant prendre un mouvement alternatif horizontal indiqué par les flèches 14 contre un ressort 15 pour placer chaque chariot 13 dans une position extérieure, les chariots étant plus à l'extérieur que représenté à la fig. 2. Chaque chariot 13 porte une aiguille de remplissage 16 montée à l'extrémité d'un conduit souple 17 relié à un réservoir non représenté contenant le liquide qui doit remplir les tubes 5. Une vanne commandée mécaniquement est constituée par un doigt 18 qui peut prendre un mouvement alternatif indiqué par les flèches 19.
Cette vanne est destinée à fermer ou ouvrir les deux conduits 17 et à déplacer les chariots tout en assurant la retenue du liquide pendant que les paillettes viennent se placer face aux aiguilles.
La station d'aspiration 4 comprend de même deux chariots 20 pouvant prendre chacun un mouvement alternatif indiqué par les flèches 21 contre un ressort 22. Chaque chariot 20 porte une aiguille d'aspiration 23 montée à l'extrémité d'un conduit souple 24 relié à son autre extrémité à une source de vide non représentée.
Une vanne d'aspiration est constituée par un doigt 25 pouvant prendre un mouvement alternatif indiqué par les flèches 26. Cette vanne est destinée à fermer ou ouvrir les deux conduits 24 et à déplacer les chariots.
L'appareil fonctionne comme suit. Quand les bandes 9 (fig. 1) sont en mouvement, les tubes 5 placés sur la trémie 2 pénètrent successivement dans une gorge 11 de chacune des bandes 9, ces gorges étant exactement alignées dans les quatre bandes. A l'endroit où les bandes 9 sont courbées sur le cylindre 7. les gorges 11 s'écartent les unes des autres par suite de cette courbure d'une distance légèrement supérieure au diamètre externe des tubes 5.
Ceux-ci pénètrent ainsi facilement dans les gorges. Ils sont ensuite serrés par ces dernières dans la partie rectiligne des bandes 9 entre les cylindres 7 et 8. Pour simplifier le dessin. les tubes 5 ont été représentés à la fig. I seulement entre les stations 3 et 4 d'une part et la matrice 6 d'autre part.
Le mouvement des bandes est interrompu quand deux tubes 5 se trouvent en regard des stations 3 et 4. Les bandes avancent ainsi de façon intermittente, les tubes 5 restant en repos pendant 57 100" de seconde par exemple en regard des stations 3 et 4, et se déplaçant ensuite dans le sens de la flèche 10 pendant 43; 100" de seconde par exemple avant un nouvel arrêt, deux nouveaux tubes ayant remplacé les anciens en regard des stations 3 et 4.
Quand deux tubes 5 sont arrêtés en regard de ces stations (fig. 2) les cames commandant les chariots 13 et 20 permettent à ceux-ci de se rapprocher l'un de l'autre sous l'action des ressorts 15 à 22. Les aiguilles 16 et 23 pénètrent chacune dans une extrémité des tubes jusqu'à ce que les conduits souples 17 et 24 viennent buter contre les tubes 5 et les fermer de façon étanche. A ce moment, les doigts de vanne 18 et 25 sont à distance des conduits souples 17 et 24, respectivement, de sorte que le liquide du réservoir de la station 3 peut s'écouler dans les conduits 17 et à travers les aiguilles 16, alors que la source de vide de la station 4 produit à travers les conduits 24 et les aiguilles 23 une aspiration qui assure le remplissage des deux tubes 5.
Chaque tube présente près de son extrémité d'aspiration un bouchon 27 constitué par deux tampons d'ouate séparés par une couche d'une poudre capable de s'agglomérer au contact du liquide et de durcir au contact de l'air, de l'alcool polyvinylique par exemple (voir brevet français N" 995 878). Ce bouchon est initialement poreux et n'empêche pas l'aspiration par la station 4. Quand le liquide est venu mouiller la couche d'alcool polyvinylique, celle-ci s'agglomère et se durcit, fermant hermétiquement le tube 5 à cette extrémité et coupant l'aspiration par la station 4.
Le liquide injecté dans chaque tube ne dépasse pas la pointe de l'aiguille 16 car l'écoulement est interrompu par l'air emprisonné dans l'espace étanche délimité par la pointe de l'aiguille 16 et l'extrémité voisine du tube 5, constituant une chambre d'air 28 (fig. 2) à l'extrémité de remplissage du tube.
Les doigts de vanne 18 et 25 s'éloignent alors l'un de l'autre pour venir serrer les conduits souples 17 et 24 afin de couper respectivement l'alimentation du liquide et le vide et pousser les chariots pour les écarter l'un de l'autre afin que les aiguilles 16 et 23 se retirent hors des tubes.
Les bandes 9 se déplacent alors de manière que deux nouveaux tubes viennent en regard des stations 3 et 4, le cycle de remplissage et d'aspiration se répétant.
Si pour une raison quelconque un tube 5 ne se trouve pas en regard des stations 3 et 4 quand l'appareil fonctionne (fig. 3) les ressorts 15 et 22 maintiennent respectivement les chariots 13 et 20 associés à ce tube l'un vers l'autre, de sorte que ces chariots restent en pression sur les tubes souples 17 et 24 correspondants contre les doigts de vanne 18 et 25, I'alimentation et l'aspiration pour ce tube restant ainsi fermées. Il ne se produit ainsi aucune perte de liquide et l'unique tube en regard des stations 3 et 4 se remplit normalement car la butée des conduits 17 et 24 contre ce tube stoppe le mouvement des chariots pendant que les doigts 18 et 25 poursuivent leur mouvement l'un vers l'autre, ce qui a pour effet de libérer les tubes souples 17 et 24.
Pendant que deux tubes 5 sont arrêtés en regard des stations 3 et 4, deux tubes déjà remplis sont arrêtés en regard de la matrice 6 (fig. 1). Celle-ci s'abaisse sur ces tubes et les soude par ultra-sons.
Les nervures 12 serrent les tubes et amortissent les vibrations afin qu'elles ne se propagent pas le long des tubes où elles risqueraient d'endommager le liquide remplissant les tubes. Les tubes remplis et fermés tombent ensuite dans un récipient non représenté quand les bandes 9 passent sur le cylindre 8.
La chambre d'air 28 est indispensable dans le cas d'une semence vivante (voir brevet suisse N" 509194). Elle constitue une chambre de décompression qui permet des dilatations et contractions successives de la colonne de liquide pendant les opérations de congélation et de décongélation de la semence. La chambre 28 favorise aussi les opérations de soudage sous la matrice 6 et cons- titue un premier obstacle à la transmission des ultra-sons dans la colonne de semence.
L'appareil décrit permet un remplissage stérile sans perte de liquide et évitant tout laminage de la semence. L'ensemble constitué par les conduits 17 et les aiguilles 16 de la station de remplissage peut être jeté après chaque opération, évitant la nécessité d'un nettoyage.
Il est évident que les mécanismes commandant le mouvement des chariots 13 et 20, le mouvement des vannes 18 et 25 et le mouvement des cylindres 7 et 8 et des bandes 9 sont synchronisés pour assurer le cycle décrit: arrêt des bandes 9, pénétration des aiguilles 16 et 23 dans les tubes 5 des stations 3 et 4, ouverture des vannes 18 et 25 pour permettre le remplissage des tubes, fermeture des vannes, retrait des aiguilles hors des tubes, et mouvement des bandes pour amener deux autres tubes dans les stations 3 et 4. Le mécanisme commandant l'abaissement de la matrice à ultrasons 6 est également synchronisé afin que la fermeture des tubes se fasse pendant l'arrêt des bandes.
The present invention relates to an apparatus for filling tubes with a liquid.
In several fields, in particular in veterinary artificial insemination centers, plastic tubes containing a biological product, for example animal semen, are used. The tubes, called flakes, are intended to be frozen and thawed and must be able to withstand considerable internal and surface tensions while remaining tight.
The object of the apparatus according to the invention is to allow the tubes to be filled in a sterile manner. quickly and automatically, leaving an air chamber at one end of the tubes to facilitate their subsequent closing and then allow the tubes to withstand fairly considerable pressure variations due to the temperature variations they must undergo.
The apparatus according to the invention is characterized in that it comprises a filling station comprising a reservoir for the liquid, at least one filling needle intended to penetrate into one end of a tube, a duct connecting the reservoir to the needle, and a filling valve which, in a first position, closes the conduit and, in a second position, opens the conduit, a suction station comprising a vacuum source, at least one suction needle intended to penetrate in the other end of the tube, a duct connecting the vacuum source to the needle and a suction valve which, in a first position, closes the duct, and in a second position, opens the duct, a device giving a reciprocating movement with the needles to make them penetrate into the respective ends of the tube and then withdraw them,
and a valve control device arranged to maintain the valves in their first closed position when the needles are outside the tubes and in their second open position when the needles are introduced into the tubes, the conduits being arranged to close the tubes. respective ends of the tubes in a sealed manner when the needles are introduced into the tubes, so that the air trapped between the tip of the filling needle and the neighboring end of the tube constitutes an air chamber.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 1 is a partial perspective view of this embodiment.
Fig. 2 is a schematic view of filling and suction stations that this embodiment comprises, shown in a first position, and
fig. 3 is a view similar to that of FIG. 2, the stations being represented in a second position.
The apparatus shown (FIG. 1) comprises a frame 1 carrying an inclined hopper 2. a filling station 3 and a suction station 4 cooperating for the filling of plastic tubes 5. The frame also carries a matrix 6 generating ultrasound and cylinders 7 and 8. The cylinders 7 and 8 carry four bands 9 of elastic material, rubber for example, which are driven on the cylinders 7 and 8, mobile or not. in the direction of arrow 10, under the action of a motor, not shown. The bands 9 are crenellated, comprising grooves 11 and ribs 12.
The filling 3 and suction 4 stations are shown schematically in FIGS. 2 and 3. The filling station 3 comprises two carriages 13 (only one of which is shown) which can take a horizontal reciprocating movement indicated by arrows 14 against a spring 15 to place each carriage 13 in an external position, the carriages being more apart. the exterior as shown in FIG. 2. Each carriage 13 carries a filling needle 16 mounted at the end of a flexible conduit 17 connected to a reservoir, not shown, containing the liquid which is to fill the tubes 5. A mechanically controlled valve consists of a finger 18 which can take a reciprocating movement indicated by arrows 19.
This valve is intended to close or open the two conduits 17 and to move the carriages while ensuring the retention of the liquid while the straws come to be placed in front of the needles.
The suction station 4 also comprises two carriages 20 which can each take a reciprocating movement indicated by the arrows 21 against a spring 22. Each carriage 20 carries a suction needle 23 mounted at the end of a flexible duct 24 connected. at its other end to a vacuum source, not shown.
A suction valve is constituted by a finger 25 which can take a reciprocating movement indicated by the arrows 26. This valve is intended to close or open the two conduits 24 and to move the carriages.
The device operates as follows. When the bands 9 (FIG. 1) are in motion, the tubes 5 placed on the hopper 2 successively enter a groove 11 of each of the bands 9, these grooves being exactly aligned in the four bands. At the place where the bands 9 are curved on the cylinder 7. the grooves 11 move away from each other as a result of this curvature by a distance slightly greater than the external diameter of the tubes 5.
These thus easily penetrate into the gorges. They are then clamped by the latter in the rectilinear part of the bands 9 between the cylinders 7 and 8. To simplify the drawing. the tubes 5 have been shown in FIG. I only between stations 3 and 4 on the one hand and matrix 6 on the other hand.
The movement of the bands is interrupted when two tubes 5 are located opposite stations 3 and 4. The bands thus advance intermittently, the tubes 5 remaining at rest for 57,100 "of a second for example opposite stations 3 and 4, and then moving in the direction of arrow 10 for 43; 100 "of a second for example before a new stop, two new tubes having replaced the old ones facing stations 3 and 4.
When two tubes 5 are stopped opposite these stations (fig. 2) the cams controlling the carriages 13 and 20 allow them to come closer to one another under the action of the springs 15 to 22. The needles 16 and 23 each penetrate one end of the tubes until the flexible conduits 17 and 24 abut against the tubes 5 and close them tightly. At this time, the valve fingers 18 and 25 are spaced from the flexible conduits 17 and 24, respectively, so that the liquid from the reservoir of the station 3 can flow into the conduits 17 and through the needles 16, then that the vacuum source of the station 4 produces through the conduits 24 and the needles 23 a suction which ensures the filling of the two tubes 5.
Each tube has, near its suction end, a stopper 27 consisting of two cotton balls separated by a layer of a powder capable of agglomerating in contact with the liquid and of hardening in contact with air, water. polyvinyl alcohol for example (see French patent No. 995 878). This stopper is initially porous and does not prevent suction by station 4. When the liquid has come to wet the polyvinyl alcohol layer, the latter s' agglomerates and hardens, sealing tube 5 at this end and shutting off suction at station 4.
The liquid injected into each tube does not exceed the tip of the needle 16 because the flow is interrupted by the air trapped in the sealed space delimited by the tip of the needle 16 and the neighboring end of the tube 5, constituting an air chamber 28 (FIG. 2) at the filling end of the tube.
The valve fingers 18 and 25 then move away from each other to tighten the flexible conduits 17 and 24 in order to cut off the supply of liquid and the vacuum respectively and push the carriages to move them apart. the other so that the needles 16 and 23 withdraw from the tubes.
The bands 9 then move so that two new tubes come opposite stations 3 and 4, the filling and suction cycle repeating itself.
If for some reason a tube 5 is not located opposite stations 3 and 4 when the appliance is in operation (fig. 3) the springs 15 and 22 respectively maintain the carriages 13 and 20 associated with this tube towards the end. 'other, so that these carriages remain in pressure on the corresponding flexible tubes 17 and 24 against the valve fingers 18 and 25, the supply and suction for this tube thus remaining closed. There is thus no loss of liquid and the single tube opposite stations 3 and 4 fills normally because the stop of the conduits 17 and 24 against this tube stops the movement of the carriages while the fingers 18 and 25 continue their movement. towards each other, which has the effect of releasing the flexible tubes 17 and 24.
While two tubes 5 are stopped facing stations 3 and 4, two already filled tubes are stopped facing matrix 6 (fig. 1). This is lowered on these tubes and welds them by ultrasound.
The ribs 12 clamp the tubes and dampen the vibrations so that they do not propagate along the tubes where they could damage the liquid filling the tubes. The filled and closed tubes then fall into a container not shown when the bands 9 pass over the cylinder 8.
The air chamber 28 is essential in the case of a living semen (see Swiss patent N "509194). It constitutes a decompression chamber which allows successive dilations and contractions of the liquid column during freezing and freezing operations. Thawing of the Semen The chamber 28 also promotes the welding operations under the die 6 and constitutes a first obstacle to the transmission of ultrasound in the seed column.
The apparatus described allows sterile filling without loss of liquid and avoiding any rolling of the semen. The assembly formed by the conduits 17 and the needles 16 of the filling station can be discarded after each operation, avoiding the need for cleaning.
It is obvious that the mechanisms controlling the movement of the carriages 13 and 20, the movement of the valves 18 and 25 and the movement of the cylinders 7 and 8 and the bands 9 are synchronized to ensure the cycle described: stopping the bands 9, penetrating the needles 16 and 23 in tubes 5 of stations 3 and 4, opening valves 18 and 25 to allow the tubes to be filled, closing the valves, removing the needles from the tubes, and moving the bands to bring two more tubes to stations 3 and 4. The mechanism controlling the lowering of the ultrasonic die 6 is also synchronized so that the tubes are closed while the bands are stopped.