EP0350369A1 - Dispositif pour introduire industriellement dans un récipient obturé par une valve un volume prédéterminé d'un fluide à une pression prédéterminée - Google Patents

Dispositif pour introduire industriellement dans un récipient obturé par une valve un volume prédéterminé d'un fluide à une pression prédéterminée Download PDF

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Publication number
EP0350369A1
EP0350369A1 EP89401829A EP89401829A EP0350369A1 EP 0350369 A1 EP0350369 A1 EP 0350369A1 EP 89401829 A EP89401829 A EP 89401829A EP 89401829 A EP89401829 A EP 89401829A EP 0350369 A1 EP0350369 A1 EP 0350369A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
valve
volume
pressure
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP89401829A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Varlet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aptar France SAS
Original Assignee
Valois SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valois SAS filed Critical Valois SAS
Publication of EP0350369A1 publication Critical patent/EP0350369A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/04Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles
    • B65B3/10Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles by application of pressure to material
    • B65B3/12Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles by application of pressure to material mechanically, e.g. by pistons or pumps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D83/00Containers or packages with special means for dispensing contents
    • B65D83/14Containers or packages with special means for dispensing contents for delivery of liquid or semi-liquid contents by internal gaseous pressure, i.e. aerosol containers comprising propellant for a product delivered by a propellant
    • B65D83/42Filling or charging means

Definitions

  • the present invention relates to a device for introducing a propellant gas inside a container closed by a valve so that these conditions of volume and pressure are met.
  • this device must operate very quickly within the framework of an industrial implementation while thousands of aerosol containers leave the factory every hour.
  • German patent application 2,052,684 filed in 1970 by the company SEYMOUR OF SYCAMORE teaches a device allowing the introduction of an additional liquid inside a pressure container closed by a valve.
  • This device of the prior art comprises a chamber whose volume can be modified by a piston collaborating with a return spring and which is designed to communicate, upstream, with a reservoir of liquid complementary to atmospheric pressure and, at downstream, with the container to be filled via its closure valve.
  • Upstream communication between the chamber and the complementary liquid tank is provided with a non-return valve so that, when the chamber contains its maximum volume of liquid, its reduction in volume imposed by an external compression exerted on the piston leads to an increase in its pressure ensuring the closing of this valve. Entrance.
  • the liquid under pressure is then discharged inside the container while its valve is kept open by the pressure of the liquid.
  • the return spring causes the volume of the chamber which has been emptied to increase, while in the absence of pressure on the valve of the container, it remains closed .
  • a vacuum was soon created in the room, so that the inlet valve opened. This allows the filling of the chamber with a new quantity of additional liquid which will in turn be introduced into the container by the subsequent application of compression on the piston.
  • This device of the prior art suffers from three drawbacks which prevent its use in the context referred to here. First of all, it can only be used with receptacles, the closure valve of which can open under the effect of an external pressure of a hydraulic nature. The other consequence of this specificity is that the device must be tightly secured to the container and its valve. And the fact is that the German request provides for snap-fastening and screwing. It follows that the device of the prior art cannot be implemented in a cost-effective manner under industrial conditions, its subjection to the various containers requiring handling that is too time-consuming.
  • the second drawback of the device of the prior art is also linked to the closure valve of the container, but considered this time in its function of outlet valve of the chamber. Indeed, this valve determines, by its greater or lesser difficulty of opening, the pressure of the additional liquid introduced into the container. The fact that it is independent of the introduction device therefore prohibits the control of this pressure.
  • the device of the prior art is incapable of lending itself to the introduction of a gas at a predetermined pressure into a container closed by a valve opening mechanically.
  • the present invention aims instead all of these results.
  • a device comprising a chamber sealed against the atmosphere and communicating with an inlet channel of said fluid by an upstream non-return valve and with an outlet channel as well as means for modifying the volume of said chamber adapted in particular to reduce the volume of said chamber when external mechanical compression is applied to them, characterized in that - Said valve of said container comprises a hollow valve stem, said means for modifying the volume of said chamber being further adapted to put said rod in sealed communication with said outlet channel and to keep said valve open at the same time as they reduce the volume of said chamber; in that - Said chamber communicates with said outlet channel by a downstream valve calibrated so as to open only when the pressure in said chamber is greater than or equal to said predetermined pressure; and in that - said inlet channel is permanently supplied with said fluid at a pressure lower than said predetermined pressure, but sufficient so that, when said upstream non-return valve is open, said fluid entering said chamber brings said means to modify the volume of said chamber to increase the volume of said chamber.
  • the present device is none other than a metering cylinder which can be incorporated into a filling head and disposed on any type of fluid filling machine without any modification thereof. It is then able to introduce volumes as small as 1 to 2 ml of liquefied gas for example or even to fill small bottles with between 0.1 and 1 ml of liquid, the precision then being of the order of 5%. This is particularly interesting in pharmacy and cosmetology.
  • the dosing cylinder is generally very large (on average 200 cc) and very far from the filling head (on average 50 cm of piping). The smallest are 10 cc and are located at a distance of 100 mm from the valve valve stem.
  • the present device is also remarkable in that it makes it possible to adjust, before and during its use, the maximum volume of the chamber as well as the difficulty of opening the outlet valve of this chamber. In other words, it is capable of filling different kinds of containers which each demand a different fluid pressure and volume of this fluid.
  • the device of the present invention adapts to containers closed by a valve similar to that shown in FIG. 1.
  • This type of valve is very well known. It consists of at least three cylindrical parts: an often metallic envelope 10 which can be adapted in a leaktight manner to the neck of the container, a tight and somewhat elastic washer 11 which fills the top of the envelope with the exception of 'a small central cylinder, a valve 12 made of hard plastic, the hollow rod of which engages in this small central cylinder. Elastic means, not shown, tend to keep the valve 12 in the high position of FIG. 1b. Then, no exchange of fluid is possible between the interior of the envelope 10 (the container) and the exterior (the atmosphere). Valve 1 is closed.
  • the valve 1 opens.
  • the stem of the valve 12 has a small horizontal hole 13. This is then released from the washer 11 and a fluid can circulate from the outside towards the inside of the container or vice versa by passing through the hollow stem of the valve and through the horizontal hole 13.
  • the device which is described below and which constitutes exclusively the object of the present invention, is intended to introduce a pressurized fluid into a container closed by the preceding valve.
  • Figure 2 shows the upper part of such a container with its valve 1. It also has the vertical section of the device of the invention when the latter is at rest, that is to say does not deliver fluid to the inside a container.
  • Two main elements make up this system. They are both cylindrical and have a common axis of revolution advantageously arranged vertically. They can then move vertically relative to each other as will be explained below. Furthermore, the elements are preferably made of stainless steel.
  • the lower element 2 has at its base a recess 210, the hollow shape of which is complementary to the relief shape of the valve 1.
  • the latter easily fits therein while it is automatically guided and centered.
  • the lower element 2 actually consists of two parts: the part 20 -or centering- having the recess 210 mentioned above and the part 28 which can be screwed onto the upper face of the part 20 at the level of a threaded cylinder 24 of the same axis as the entire device.
  • the part 20 Before they are assembled to form the lower element 2, it is thus possible, on one side to have on the part 20, at the bottom of the threaded cylinder 24, a metal shim 22 pierced in its center, but able to maintain the seal 21 above and, on the other hand, to adapt an O-ring 23 on a vertical shoulder to the lower part of the part 28. It is also necessary to introduce a ball 26, a spring 25 and a drilled screw 19 in the hollow cylinder located in the center of the lower part of the part 28. After the screwing, the latter thus rests on the wedge 22.
  • the cylinder containing the spring 25, of common axis with the general vertical axis of the device communicates, at the heart of the part 28, with a cylindrical chamber 211.
  • the part 28 of the lower element 2 comprises in the upper part an O-ring 44 disposed in a notch formed on the inner wall of the chamber 211 as well as a shoulder 27 projecting from its outer vertical wall.
  • the upper element 3 is made integral therewith by a ring 31 whose inner diameter is less than that of the shoulder 27.
  • the ring 31 is fixed on the element upper 3 by means, for example, of screws 32. Its diameter is moreover preferably close to the outside diameter of the part 28 with a view to vertical sliding of the elements with suitable guidance.
  • the shoulder 27 has a diameter close to that of a guide cylinder 37 hollowed out at the base of the upper element 3.
  • the upper element 3 has a second guide cylinder 38. This is intended to allow the sliding of a piston 4 which passes right through the upper element 3.
  • the piston 4 has in fact a shoulder 46 of diameter very close to the diameter of guide cylinder 38.
  • the vertical wall 47 of piston 4, which is located above shoulder 46, is threaded.
  • a flange 33 can then be screwed onto the piston.
  • it is fixed to the upper element 3 for example using screws. Consequently, a counter-flange 35, screwed onto the piston above the preceding flange 33, makes it possible to vertically move the piston.
  • a screw 36 is able to secure the upper element 3 and the piston 4 which, therefore, can no longer move relative to each other. This is how the size of the room 211 already mentioned can be adjusted beforehand.
  • a vertical channel 45 occupies the central axis of the piston 4. It opens into a slightly larger cylinder in which is housed a second ball 41 held by a spring 42. The latter is supported on a small part 43 having a central vertical hole. This has a thread on its outer wall which allows it to be screwed to the base of the piston 4.
  • the device of the present invention is mounted on a support 5 which gives it an alternating movement of vertical translation.
  • the container O is, in turn, placed on a support 6, such as a carousel, capable of rotating around a vertical axis.
  • This axis is located relative to the support 5 so that its rotation by a suitable angle results in the positioning of the valve 1 of the container in the axis of revolution of the device of the invention.
  • the support 6 is able to carry several containers arranged at equal distance from its axis and which will be completely filled.
  • the support 5 of the device of the invention is raised to the high position h chosen so that the valve 1 is not hampered in its movement by the lower edge of the element 2 of the device.
  • the channel 45 of the piston 4 is, for its part, connected for example by a flexible tube 7 to the supply of fluid at the pressure P0.
  • P0 is for example close to 15 bars.
  • the chamber 211 is therefore filled with fluid at the pressure P0, the O-ring 44 preventing leaks.
  • the spring 25 is, in turn, dimensioned and calibrated so that the detachment of the ball 26 occurs only for a pressure P1 greater than P0. For example, P1 is worth 50 bars.
  • the valve of the upper element 2, formed by the spring 25 and the ball 26, remains, in this phase, closed.
  • the filling of the chamber 211 therefore forces the lower element 2 to abut on the ring 31 of the upper element 3.
  • the support 5 still continues its vertical downward movement. It therefore drives the upper element 3 until its ring 31 applies to the part 20 of the lower element 2 (position b). This results in a significant reduction in volume of the chamber 211 as indicated in FIG. 3.
  • the pressure of the fluid increases therein accordingly. This has the effect of applying the ball 41 of the piston 4 against the inlet of the channel 45.
  • the fluid cannot be discharged into the supply tube 7 despite a pressure P2 greater than P0.
  • P2 becomes equal to P1
  • the ball 26 of the lower element 2 comes off on the contrary.
  • the fluid at pressure P1 can therefore flow to container 0, leaks being avoided thanks to the seals 21 and 23. This flow ceases, after the relative immobilization of the piston 4, as soon as the pressure upstream of the ball 26 becomes equal to, or even less than P1. Due to its size, the spring 25 then closes the lower valve.
  • This device offers great freedom in the choice of the quantity of fluid to be introduced into a container as well as in that of the corresponding pressure.
  • For the first size it suffices to vary the initial volume of the chamber 211. This is easily achieved thanks to the system of flanges 33 and 35.
  • the shoulder 46 is useful during such adjustment in order to avoid that the piston 4 does not rise too high and does not disengage from the O-ring 44.
  • For the second quantity it is only necessary to have a spring 25 dimensioned accordingly. The possibility of separating the parts 20 and 28 also facilitates the exchange of the springs.
  • the lower element 2 could comprise the piston 4, the chamber 211 being provided in the upper element 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Containers And Packaging Bodies Having A Special Means To Remove Contents (AREA)
  • Vacuum Packaging (AREA)

Abstract

Afin de produire des aérosols, une solution consiste à utiliser un gaz dit propulseur placé sous pression dans le récipient (0) d'un vaporisateur. Lorsque la valve (1) du vaporisateur comporte une tige de soupape (12) creuse, un dispositif est proposé pour introduire un volume prédéterminé de gaz à une pression prédéterminée (P1) au travers de la valve (1). Pour cela, ce dispositif comporte une chambre (211) communiquant, en amont, avec une alimentation continue en gaz à une pression (P0) inférieure à la pression prédéterminée (P1) grâce à un clapet anti-retour (41,42,43) et, en aval, avec un canal de sortie par l'intermédiaire d'un clapet taré (26,25,22) s'ouvrant uniquement lorsque la pression (P2) dans ladite chambre est supérieure ou égale à ladite pression prédéterminée (P1). Il comporte également des moyens (2,3,4) pour modifier le volume de ladite chambre (211) permettant de réduire ce volume lorsqu'une compression mécanique extérieure leur est appliquée et de l'augmenter lorsque ledit clapet anti-retour (41, 42, 43) d'amont est ouvert et laisse pénétrer du gaz à l'intérieur de la chambre (211). Ces moyens (2,3,4) sont également adaptés à ouvrir la valve (1) du récipient (0) et à mettre sa tige de soupape (12) creuse en communication étanche avec ledit canal de sortie en même temps qu'ils réduisent le volume de ladite chambre (211).

Description

  • De nos jours, on utilise de plus en plus des récipients-aérosols pour pulvériser différentes sortes de produits liquides, tels que des solutions désinfectantes pour la gorge, les narines, les plaies..., de la laque ou du parfum. Pour permettre l'éjection rapide d'un de ces liquides hor du récipient, bidon ou flacon, qui le renferme, plusieurs solutions techniques ont été envisagées. Certaines ont recours à la présence, à l'intérieur du récipient, d'un gaz à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Ce dernier, souvent appelé gaz propulseur, est selon les cas au-dessus du liquide ou en solution dans le liquide. Tant que le récipient reste fermé, le gaz transmet intégralement sa pression au liquide à pulvériser. Lorsque le récipient est brusquement mis en communication avec l'extérieur grâce à l'ouverture d'une valve, cette pression entraîne l'émission d'un jet de produit par un petit tube plongeant dans le liquide. Pour que ce principe de fonctionnement puisse s'appliquer d'un bout à l'autre de la durée d'utilisation des récipients-aérosols, la quantité initiale de gaz et sa pression initiale doivent être convenablement choisies. C'est ainsi que la présente invention a trait à un dispositif permettant d'introduire un gaz propulseur à l'intérieur d'un récipient obturé par une valve de sorte que ces conditions de volume et de pression soient respectées. Par ailleurs, ce dispositif doit opérer très rapidement dans le cadre d'une mise en oeuvre industrielle alors que des milliers de récipients-aérosols sortent de l'usine chaque heure.
  • La demande de brevet allemande 2 052 684 déposée en 1970 par la société SEYMOUR OF SYCAMORE enseigne un dispositif permettant d'introduire un liquide complémentaire à l'intérieur d'un récipient sous pression obturé par une valve. Ce dispositif de l'art antérieur comporte une chambre dont le volume peut être modifié par un piston collaborant avec un ressort de rappel et qui est prévue pour communiquer, à l'amont, avec un réservoir de liquide complémentaire à la pression atmosphérique et, à l'aval, avec le récipient à remplir par l'intermédiaire de sa valve d'obturation. La communication amont entre la chambre et le réservoir de liquide complémentaire est munie d'un clapet anti-retour de sorte que, lorsque la chambre contient son volume maximal de liquide, sa réduction de volume imposée par une compression extérieure exercée sur le piston conduit à une augmentation de sa pression garantissant la fermeture de ce clapet d'entrée. Le liquide sous pression est alors refoulé à l'intérieur du récipient tandis que sa valve est maintenue ouverte par la pression du liquide. Lorsque la compression extérieure cesse d'être exercée sur le piston, le ressort de rappel entraîne l'accroissement du volume de la chambre qui a été vidée tandis qu'en l'absence de pression sur la valve du récipient, celle-ci reste fermée. Une dépression ne tarde pas à se créer dans la chambre si bien que le clapet d'entrée s'ouvre. Cela autorise le remplissage de la chambre avec une nouvelle quantité de liquide complémentaire qui sera à son tour introduite dans le récipient par l'application ultérieure d'une compression sur le piston.
  • Ce dispositif de l'art antérieur souffre de trois inconvénients qui empêchent son utilisation dans le cadre visé ici. Tout d'abord, il n'est utilisable qu'avec des récipients dont la valve d'obturation peut s'ouvrir sous l'effet d'une pression extérieure de nature hydraulique. Cette spécificité a pour autre conséquence que le dispositif doit être assujetti de façon étanche sur le récipient et sa valve. Et le fait est que la demande allemande prévoit un assujettissement par encliquetage et vissage. Il s'ensuit que le dispositif de l'art antérieur ne peut pas être mis en oeuvre de façon rentable dans des conditions industrielles, son assujettissement aux divers récipients demandant des manipulations par trop gourmandes en temps.
  • Le second inconvénient du dispositif de l'art antérieur est également lié à la valve d'obturation du récipient, mais considérée cette fois dans sa fonction de clapet de sortie de la chambre. En effet, cette valve détermine, par sa plus ou moins grande difficulté d'ouverture, la pression du liquide complémentaire introduit dans le récipient. Le fait qu'elle soit indépendante du dispositif d'introduction interdit donc le contrôle de cette pression.
  • Ce contrôle est en outre d'autant moins possible que le liquide complémentaire est introduit en plusieurs fois, le nombre d'actionnements du piston étant a priori non défini. C'est là que le troisième type d'inconvénients est rejoint dans la mesure où le dispositif de l'art antérieur n'est autre qu'une pompe. Pour fonctionner correctement, il lui faut un liquide sous peine d'une mauvaise mise en pression du contenu de la chambre ne parvenant pas à ouvrir son clapet de sortie. Il lui faut également des moyens élastiques de rappel pas toujours très fiables.
  • Ainsi, outre son inadaptation à des conditions industrielles, le dispositif de l'art antérieur est incapable de se prêter à l'introduction d'un gaz à une pression prédéterminée dans un récipient obturé par une valve s'ouvrant mécaniquement. La présente invention vise au contraire l'ensemble de ces résultats.
  • Elle y parvient grâce à un dispositif comportant une chambre étanche vis-à-vis de l'atmosphère et communiquant avec un canal d'entrée dudit fluide par un clapet amont anti-retour et avec un canal de sortie ainsi que des moyens pour modifier le volume de ladite chambre adaptés en particulier à réduire le volume de ladite chambre lorsqu'une compression mécanique extérieure leur est appliquée, caractérisé en ce que
    - ladite valve dudit récipient comporte une tige de soupape creuse, lesdits moyens pour modifier le volume de ladite chambre étant en outre adaptés à mettre en communication étanche ladite tige avec ledit canal de sortie et à maintenir ouverte ladite valve en même temps qu'ils réduisent le volume de ladite chambre ; en ce que
    - ladite chambre communique avec ledit canal de sortie par un clapet aval taré de façon à s'ouvrir uniquement lorsque la pression dans ladite chambre est supérieure ou égale à ladite pression prédéterminée ; et en ce que
    - ledit canal d'entrée est en permanence alimenté avec ledit fluide à une pression inférieure à ladite pression prédéterminée, mais suffisante pour que, lorsque ledit clapet amont anti-retour est ouvert, ledit fluide pénétrant dans ladite chambre amène lesdits moyens pour modifier le volume de ladite chambre à accroître le volume de ladite chambre.
  • Une description plus structurelle du présent dispositif est développée dans les revendications 2 et suivantes de la présente demande.
  • Si le principe d'une chambre comparable à celle du dispositif de l'art antérieur évoqué plus haut est retenu, trois caractéristiques nouvelles l'adaptent au présent but :
    • 1/le dispositif ouvre mécaniquement la valve du récipient grâce à une manoeuvre simple conforme aux exigences d'un mise en oeuvre industrielle ;
    • 2/le clapet de sortie de la chambre fait partie intégrante du dispositif. Il est de surcroît taré de sorte que la pression du fluide introduit dans le récipient est contrôlable;
    • 3/le fluide est amené sous pression à l'entrée de la chambre. La chambre peut dès lors recouvrée sont volume maximal sans le recours à des moyens élastiques de rappel. Le dispositif, qui dès lors se rapproche plus d'un compresseur que d'une pompe, fonctionne avec un gaz.
  • Ces trois caractéristiques se combinent par ailleurs pour permettre au présent dispositif de donner un résultat d'ensemble : l'introduction industrielle d'un gaz propulseur au sein d'un récipient-aérosols.
  • Au-delà de l'intérêt fonctionnel du présent dispositif, d'autres avantages résultent de sa structure. Elle autorise en effet l'introduction d'un très petit volume de fluide en faisant preuve d'une grande précision. Ces performances tiennent tout d'abord à la possibilité d'avoir une chambre de très petit diamètre. Ensuite, la distance séparant la chambre et la valve d'obturation du récipient en cours de remplissage est très faible si bien que les volumes morts sont minimisés.
  • Or, le présent dispositif n'est autre qu'un cylindre doseur qui peut être incorporé à une tête de remplissage et disposé sur n'importe quel type de machine de remplissage de fluide sans aucune modification de celle-ci. Il est alors à même d'introduire des volumes aussi faibles que 1 à 2 ml de gaz liquéfiés par exemple ou encore de remplir de petits flacons avec entre 0,1 et 1 ml environ de liquide, la précision étant alors de l'ordre de 5%. Cela est particulièrement intéressant en pharmacie et en cosmétologie.
  • Les dispositifs comparables qui fonctionnent actuellement sur toutes les lignes de conditionnement-aérosols ne sont pas aussi précis. En effet, le cylindre doseur est généralement très gros (en moyenne 200 cc) et très éloigné de la tête de remplissage (en moyenne 50 cm de tuyauterie). Les plus petits font 10 cc et se trouvent à une distance de 100 mm de la tige de soupage de la valve.
  • Le présent dispositif est également remarquable en ce qu'il permet de régler, avant et pendant son utilisation, le volume maximal de la chambre ainsi que la difficulté d'ouverture du clapet de sortie de cette chambre. Autrement dit, il est capable de remplir différentes sortes de récipients qui réclament chacun une pression de fluide et un volume de ce fluide différents.
  • Afin de mieux faire comprendre comment le dispositif de la présente invention fonctionne, une forme de réalisation est présentée ci-dessous. Elle ne limite en rien les caractéristiques du dispositif pourvu que les pièces décrites soient uniquement remplacées par des équivalents techniques et que la conception de base de l'invention soit respectée. Plusieurs dessins illustrent cet exemple :
    • les figures 1a, b montrent la coupe verticale d'un exemple d'une valve obturant les récipients que la présent invention doit remplir de fluide. Cette valve est ouverte sur la figure 1a et fermée sur la figure 1b ;
    • la figure 2 est une coupe verticale de la présente invention alors qu'elle est au repos ;
    • la figure 3 est la même coupe, mais est présentée en cours de fonctionnement ;
    • la figure 4 replace le dispositif de l'invention avec le récipient qu'il doit remplir, dans le contexte d'une utilisation industrielle.
  • Le dispositif de la présente invention s'adapte à des récipients obturés par une valve semblable à celle montrée sur la figure 1. Ce type de valve est fort bien connu. Elle se compose d'au moins trois pièces cylindriques : une enveloppe 10 souvent métallique que peut s'adapter de façon étanche au goulot du récipient, une rondelle 11 étanche et quelque peu élastique qui remplit le sommet de l'enveloppe à l'exception d'un petit cylindre central, une soupape 12 en matière plastique dure dont la tige creuse s'engage dans ce petit cylindre central. Des moyens élastiques non représentés tendent à maintenir la soupape 12 dans la position haute de la figure 1b. Alors, aucun échange de fluide n'est possible entre l'intérieur de l'enveloppe 10 (le récipient) et l'extérieur (l'atmosphère). La valve 1 est fermée. Si, en revanche, un effort F est exercé sur la tige de la soupape 12 au point de s'opposer suffisamment aux moyens élastiques pour repousser la soupape à l'intérieur de l'enveloppe 10, la valve 1 s'ouvre. En effet, la tige de la soupape 12 possède un petit trou horizontal 13. Celui-ci est alors dégagé de la rondelle 11 et un fluide peut circuler depuis l'extérieur vers l'intérieur du récipient ou inversement en passant par la tige creuse de la soupape et par le trou horizontal 13.
  • Le dispostif, qui est décrit ci-dessous et qui constitue exclusivement l'objet de la présente invention, est destiné à introduire un fluide sous pression dans un récipient obturé par la valve précédente. La figure 2 montre la partie supérieure d'un tel récipient avec sa valve 1. Elle présente également la coupe verticale du dispositif de l'invention lorsque ce dernier est au repos, c'est-à-dire ne débite pas de fluide à l'intérieur d'un récipient. Deux éléments principaux composent ce dispositif. Ils sont tous deux cylindriques et présentent un axe de révolution commun disposé avantageusement verticalement. Ils peuvent alors se déplacer verticalement l'un par rapport à l'autre comme il sera précisé plus loin. Par ailleurs, les éléments sont de préférence réalisés en acier inoxydable.
  • L'élément inférieur 2 comporte à sa base un évidement 210 dont la forme en creux est complémentaire de la forme en relief de la valve 1. Cette dernière s'y emboîte aisément tandis qu'elle est automatiquement guidée et centrée. Le cylindre creux 29 dans lequel la tige de la soupape 12 s'engage alors, admet toutefois une hauteur quelque peu inférieure à la tige de la valve 1. Ainsi, lorsque l'enveloppe 10 prend appui dans l'évidement 210, la tige est repoussée, maintenant la valve 1 ouverte. Cela peut être réalisé sans dommage pour la tige relativement fragile grâce au joint élastique 21 qui sert de butée à son extrémité supérieure. Ce joint présente toutefois un canal central afin de permettre le passage d'un fluide.
  • En vue de faciliter la mise en place du joint 21, l'élément inférieur 2 se compose en réalité de deux pièces: la pièce 20 -ou centreur- présentant l'évidement 210 évoqué ci-dessus et la pièce 28 qui peut être vissée sur la face supérieure de la pièce 20 au niveau d'un cylindre fileté 24 de même axe que l'ensemble du dispositif. Avant qu'elles ne soient assemblées pour former l'élément inférieur 2, il est ainsi possible, d'un côté de disposer sur la pièce 20, au fond du cylindre fileté 24, une cale métallique 22 percée en son centre, mais pouvant maintenir le joint 21 précédent et, d'un autre côté, d'adapter un joint torique 23 sur un épaulement vertical à la partie inférieure de la pièce 28. Il convient aussi d'introduire une bille 26, un ressort 25 et une vis percée 19 dans le cylindre creux se trouvant au centre de la partie basse de la pièce 28. Après le vissage cette dernière prend ainsi appui sur la cale 22.
  • Le cylindre contenant le ressort 25, d'axe commun avec l'axe vertical général du dispositif, communique, au coeur de la pièce 28, avec une chambre cylindrique 211. Enfin, la pièce 28 de l'élément inférieur 2 comporte en partie haute un joint torique 44 disposé dans une encoche pratiquée sur la paroi intérieure de la chambre 211 ainsi qu'un épaulement 27 faisant saillie à sa paroi verticale extérieure.
  • Venant coiffer la pièce 28 de l'élément inférieur 2, l'élément supérieur 3 en est rendu solidaire grâce à un anneau 31 dont le diamètre intérieur est inférieur à celui de l'épaulement 27. L'anneau 31 est fixé sur l'élément supérieur 3 au moyen, par exemple, de vis 32. Son diamètre est par ailleurs de préférence proche du diamètre extérieur de la pièce 28 en vue d'un coulissement vertical des éléments avec un guidage adapté. Dans le même but, l'épaulement 27 admet, quant à lui, un diamètre proche de celui d'un cylindre de guidage 37 évidé à la base de l'élément supérieur 3.
  • A son extrémité supérieure, l'élément supérieur 3 présente un second cylindre de guidage 38. Celui-ci est destiné à permettre le coulissement d'un piston 4 qui traverse de part en part l'élément supérieur 3. A sa partie supérieure, le piston 4 présente en effet un épaulement 46 de diamètre très proche du diamètre du cylindre de guidage 38. La paroi verticale 47 du piston 4, qui est située au-dessus de l'épaulement 46, est filetée. Une bride 33 peut alors être vissée sur le piston. Puis, elle est fixée à l'élément supérieur 3 par exemple à l'aide de vis. Dès lors, une contre-bride 35, vissée sur le piston au-dessus de la bride 33 précédente, permet de déplacer verticalement le piston. Une fois que ce dernier est positionné convenablement, une vis 36 est à même de solidariser l'élément supérieur 3 et le piston 4 qui, dès lors, ne peuvent plus se déplacer l'un par rapport à l'autre. C'est ainsi que la taille de la chambre 211 déjà évoquée peut être réglée au préalable.
  • En effet, le piston 4 s'engage à sa base dans la pièce 28 précédemment décrite. Un canal 45 vertical occupe l'axe central du piston 4. Il débouche dans un cylindre un peu plus large où est logée une seconde bille 41 maintenue par un ressort 42. Ce dernier prend appui sur une petite pièce 43 comportant un trou vertical central. Celle-ci présente un filetage sur sa paroi extérieure qui permet son vissage à la base du piston 4.
  • A présent que les différents éléments du dispositif ont été décrits, son mode de fonctionnement est envisagé à l'aide des figures 2, 3 et 4.
  • Comme cela est schématisé sur la figure 4, le dispositif de la présente invention est monté sur un support 5 qui lui imprime un mouvement alternatif de translation verticale. Le récipient O est, quant à lui, placé sur un support 6, tel qu'un carrousel, capable de tourner autour d'un axe vertical. Cet axe est situé par rapport au support 5 de sorte que sa rotation d'un angle convenable aboutit au positionnement de la valve 1 du récipient dans l'axe de révolution du dispositif de l'invention. C'est ainsi que le support 6 est à même de porter plusieurs récipients disposés à égale distance de son axe et qui seront tout à tour remplis. Lors du positionnement d'un récipient, le support 5 du dispositif de l'invention est relevé en position haute h choisie pour que la valve 1 ne soit pas gênée dans son mouvement par le bord inférieur de l'élément 2 du dispositif.
  • Le canal 45 du piston 4 est, de son côté, relié par exemple par un tube flexible 7 à l'alimentation en fluide à la pression P₀. P₀ est par exemple proche de 15 bars. Dans cette position haute h du support 5, cette pression occasionne le décollement de la bille 41 et donc l'ouverture du clapet anti-retour correspondant. La chambre 211 se remplit par conséquent de fluide à la pression P₀, le joint torique 44 empêchant les fuites. Le ressort 25 est, quant à lui, dimensionné et taré de telle sorte que le décollement de la bille 26 se produit seulement pour une pression P₁ supérieure à P₀. Par exemple, P₁ vaut 50 bars. Ainsi, la valve de l'élément supérieur 2, formée par le ressort 25 et la bille 26, reste, dans cette phase, fermée. Le remplissage de la chambre 211 contraint donc l'élément inférieur 2 à venir buter sur l'anneau 31 de l'élément supérieur 3. Cette disposition relative des éléments du dispositif de l'invention est représentée sur la figure 2.
  • Lors de la descente du support 5 du dispositif sur le récipient, les divers éléments gardent encore la même disposition jusqu'à ce que la tige de soupape 12 de la valve 1 entre en contact avec le joint élastique 21. A ce moment en effet, le dispositif continuant à descendre repousse la tige dans la valve 1 et occasionne ainsi son ouverture. Pratiquement au même instant, l'enveloppe 10 de la valve 1 bute contre l'évidement 210 de l'élément inférieur 2 qui ne peut donc pas descendre davantage.
  • Or, le support 5 poursuit encore son mouvement vertical vers le bas. Il entraîne dès lors l'élément supérieur 3 jusqu'à ce que son anneau 31 s'applique à la pièce 20 de l'élément inférieur 2 (position b). Il s'ensuit une réduction de volume importante de la chambre 211 comme l'indique la figure 3. La pression du fluide y augmente en conséquence. Cela a pour effet d'appliquer la bille 41 du piston 4 contre l'entrée du canal 45. Le fluide ne peut être refoulé dans le tube 7 d'alimentation en dépit d'une pression P₂ supérieure à P₀. Dès que P₂ devient égale à P₁, la bille 26 de l'élément inférieur 2 se décolle au contraire. Le fluide à la pression P₁ peut donc s'écouler jusqu'au récipient 0, les fuites étant évitées grâce aux joints 21 et 23. Cet écoulement cesse, après l'immobilisation relative du piston 4, dès que la pression en amont de la bille 26 redevient égale, voire inférieure à P₁. En raison de son dimensionnement, le ressort 25 referme alors la valve inférieure.
  • C'est alors que le support 5 du dispositif de l'invention est ramené en position h. La tige de soupape 12 de la valve 1 est libérée permettant ainsi la fermeture du récipient. Elle est désormais remplie et peut être éloignée du dispositif par rotation du support 6. De son côté, la pression maintenue dans la chambre 211 est proche de P₁ au moment où le support 5 commence sa remontée. Une fois libéré de son étreinte, le fluide correspondant peut se détendre en repoussant l'élément inférieur 2 vers le bas. Il arrive nécessairement un moment où sa pression atteint la valeur de P₀ puisque P₀ était la pression initiale et qu'une partie du fluide a été évacuée. Dès lors, la bille 41 se décolle de nouveau permettant à du fluide frais d'entrer dans la chambre 211 depuis le tube 7 d'alimentation. Cela achève le desserrement des éléments 2 et 3 du dispositif de l'invention ; il est prêt pour le remplissage d'un nouveau récipient.
  • Ce dispositif offre une grande liberté dans le choix de la quantité de fluide à introduire dans un récipient ainsi que dans celui de la pression correspondante. Pour la première grandeur, il suffit en effet de faire varier le volume initial de la chambre 211. Cela est aisément réalisé grâce au système de brides 33 et 35. L'épaulement 46 est utile lors d'un tel régalge afin d'éviter que le piston 4 ne remonte trop haut et ne se dégage du joint torique 44. Pour la seconde grandeur, il est seulement nécessaire de disposer d'un ressort 25 dimensionné en conséquence. La possibilité de désolidariser les pièces 20 et 28 facilite par ailleurs l'échange des ressorts.
  • A titre de variante, l'élément inférieur 2 pourrait comporter le piston 4, la chambre 211 étant prévue dans l'élément supérieure 1.

Claims (7)

1. Dispositif pour introduire industriellement dans un récipient (0) obturé par une valve (1) un volume prédéterminé d'un fluide à une pression prédéterminée (P₁) tel qu'un gaz propulseur, ledit dispositif comportant une chambre (211) étanche vis-à-vis de l'atmosphère et communiquant avec un canal (45) d'entrée dudit fluide par un clapet amont (41,42,43) anti-retour et avec un canal de sortie ainsi que des moyens(2,3,4) pour modifier le volume de ladite chambre (211) adaptés en particulier à réduire le volume de ladite chambre (211) lorsqu'une compression mécanique extérieure leur est appliquée, caractérisé en ce que
- ladite valve (1) dudit récipient (0) comporte une tige de soupape (12) creuse, lesdits moyens (2,3,4) pour modifier le volume de ladite chambre (211) étant en outre adaptés à mettre en communication étanche ladite tige avec ledit canal de sortie et à maintenir ouverte ladite valve (1) en même temps qu'ils réduisent le volume de ladite chambre (211) ; en ce que
- ladite chambre (211) communique avec ledit canal de sortie par un clapet aval (26, 25, 22) taré de façon à s'ouvrir uniquement lorsque la pression dans ladite chambre (211) est supérieure ou égale à ladite pression prédéterminée (P₁) ; et en ce que
- ledit canal (45) d'entrée est en permanence alimenté avec ledit fluide à une pression (P₀) inférieure à ladite pression prédéterminée (P₁), mais suffisante pour que, lorsque ledit clapet amont (41, 42, 43) anti-retour est ouvert, ledit fluide pénétrant dans ladite chambre (211) amène lesdits moyens (2,3,4) pour modifier le volume de ladite chambre (211) à accroître le volume de ladite chambre (211).
2. Dispositif selon la revendication 1, ladite chambre (211) étant limitée par un cylindre creux (28) d'axe vertical, ouvert à une de ses extrémités, et par un piston (4) cylindrique, de même axe que ledit cylindre creux (28), engagé par cette extrémité ouverte dans ledit cylindre creux (28) pour y circuler de façon étanche, caractérisé en ce que lesdits moyens (2, 3, 4) pour modifier le volume de ladite chambre (211) se composent de deux éléments cylindriques de même axe que ledit cylindre creux (28), à savoir :
- un élément inférieur (2) comportant, centrés sur ledit axe, un évidement (210) dans lequel ladite valve (1) dudit récipient (0) est à même de s'emboîter, un joint élastique (21) annulaire servant de butée à ladite tige de soupape (12) dudit récipient (0), ledit canal de sortie de ladite chambre (211), ledit clapet aval (26,25,22) taré ainsi qu'une pièce choisie dans l'ensemble formé par ledit cylindre creux (28) et ledit piston (4),
- un élément supérieur (3,4) comportant, centrés sur ledit axe, ledit canal (45) d'entrée de ladite chambre (211), ledit clapet amont (41, 42, 43) anti-retour ainsi que l'autre pièce choisie dans l'ensemble formé par ledit cylindre creux (28) et ledit piston (4),
l'élément inférieur et l'élément supérieur pouvant coulisser verticalement l'un sur l'autre entre deux positions extrêmes définies par des moyens de butée (27, 31).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément inférieur (2) et l'élément supérieur (3, 4) se composent pour l'essentiel de pièces en acier inoxydable.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'un des éléments inférieur (2) ou supérieur (3,4) comporte une paroi extérieure de faible diamètre extérieur comprise entre deux épaulements (27) faisant saillie tandis que l'autre comporte un cylindre creux de guidage (37) dont le diamètre intérieur est proche de celui du plus petit des deux épaulements et qui est muni à sa base d'un anneau (31) de diamètre intérieur proche dudit diamètre extérieur de ladite paroi entre les deux épaulements (27).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit élément supérieur (3) se compose de deux pièces fixées l'une à l'autre par un système de bride (33) et de contre-bride (35) et dont la position relative règle la taille maximale de ladite chambre (211).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit clapet taré aval se compose d'un ressort taré (25) prenant appui sur une vis percée (19) ainsi qu'une cale annulaire (22) et maintenant une bille (26) au fond d'un étranglement dudit canal de sortie de ladite chambre (211) aussi longtemps que la pression différentielle appliquée sur la bille ne dépasse pas, en valeur absolue, ladite pression prédéterminée (P₁).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit élément inférieur (2) se compose de deux pièces vissées l'une sur l'autre au niveau d'un filetage (24) cylindrique de même axe que celui dudit cylindre creux et comprenant chacune une partie dudit canal de sortie de ladite chambre (211), les faces horizontales le long desquelles les deux pièces s'appliquent l'une sur l'autre, comportant des réserves pour recevoir ladite vis percée (19), ladite cale annulaire (22), ledit joint élastique (21) ainsi qu'un joint torique (23) complémentaire assurant l'étanchéité dudit canal de sortie de ladite chambre (211).
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