EP1022250A1 - Volumetric filling device - Google Patents
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- EP1022250A1 EP1022250A1 EP00420010A EP00420010A EP1022250A1 EP 1022250 A1 EP1022250 A1 EP 1022250A1 EP 00420010 A EP00420010 A EP 00420010A EP 00420010 A EP00420010 A EP 00420010A EP 1022250 A1 EP1022250 A1 EP 1022250A1
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- B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B67C2003/2688—Means for filling containers in defined atmospheric conditions
- B67C2003/2691—Means for filling containers in defined atmospheric conditions by enclosing one container in a chamber
Definitions
- the present invention relates to a filling device volumetric of flasks, bottles or other similar containers, to be filled with a liquid product, whether or not containing gas.
- the bottle to be filled comes into contact with a filling valve, the seal between the bottle and the valve being ensured by a seal.
- a filling valve For certain products, it is necessary to create a vacuum before filling; but, he is impossible, in the case of plastic bottles of a certain flexibility, to create a vacuum during this phase without deformation of the bottle.
- the bottle When filling bottles with a gaseous product, the bottle may burst or break under pressure.
- level In known filling installations known as "level", the degree of filling is defined only by the level of product reached in the vial. The actual amount of product introduced into each bottle therefore varies, depending on the deformation of the bottle or according to dimensional tolerances of glassware. It cannot therefore be guaranteed that the each bottle is filled with a quantity of product constant and precise.
- the opening of the filling is carried out by a mechanical valve controlled from the outside by a controlled key or a cam, which involves numerous seals and other mechanical components, such as springs, which make the disinfection of the difficult and imperfect filling valve.
- the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks current filling facilities, by providing a device for volumetric filling which mainly allows filling under pressure or with a vacuum phase, this device also ensuring filling each container with a constant and precise dose, and can be easily cleaned.
- the invention essentially relates to a device volumetric filling of flasks, bottles and other containers, comprising a metering device, a filling spout connected to the device dispenser, and a support device located under the filling spout and receiving a container to be filled, characterized in that the device for support is completed by a vertically movable sheath or "bell", under the action of control means, and able to come into tight contact, by its free upper or lower part, with a complementary part belonging to the filling spout or the support device, so to delimit a closed enclosure trapping the container to be filled placed on the support device.
- a vertically movable sheath or "bell” under the action of control means
- the sheath has a free upper edge, cooperating with a peripheral flange formed at the base of the filling spout, especially around a filling, an annular seal being inserted under the flange.
- the sleeve is slidably mounted in the direction vertical in a cylindrical jacket of the support device, the part lower of the sleeve being provided with a piston and the support device being thus shaped as a jack, to control the vertical movement of the scabbard.
- Other control means notably mechanical, such as cam and / or spring, are also possible to move vertically said sheath.
- This sheath or bell which in particular in the high position comes in tight contact with the periphery of the filling valve, delimits an enclosure or chamber in which the container to be filled is trapped and can thus be filled, under gas pressure or not, without contact with the filling spout.
- This device can also be used for sterilizing the container to be filled, as well as the filling member, providing that associated, to the support device with sheath and / or to the spout filling, means for injecting steam or other sterilizing gas in the enclosure delimited by the sheath held in particular in position high.
- the device doser comprises on the one hand a buffer tank, intended to be filled in liquid to be dosed up to an intermediate level, the interior volume located above of this level being filled with air or gas, and on the other hand a metering device cylindrical, open at its upper part and communicating through its part lower with a flow channel formed inside the spout filling, the cylindrical metering device being housed at least partially in the buffer tank, and mounted sliding in a vertical direction, means for control being provided for moving said metering device between a position low, in which its open upper part is immersed in the liquid contained in the buffer tank, and a high position in which its upper part enters the volume of air or gas present above of the liquid level, so as to isolate a dose of liquid.
- the upper edge of the dispenser ensures the separation of the liquid contained in the dispenser (and reaching said upper edge), relative to the rest of the liquid contained in the tank.
- the amount of liquid thus isolated in the doser can then flow by gravity, through the filling spout (the valve is then open), up to the container to be filled.
- the bottom of the cylindrical dispenser consists by an internal piston whose position is vertically adjustable, so as to allow selection or adjustment of the volume of liquid can be isolated, at each operating cycle, by said metering device.
- the cylindrical metering device is guided in vertical translation through a circular opening formed in the lower wall of the buffer tank.
- the control means vertically moving the metering device, may be in the form of a self-contained actuator, such as a cylinder.
- a self-contained actuator such as a cylinder.
- the spout filling is fixed by its upper part to the lower part of the cylindrical dispenser, and the vertical displacement of this cylindrical dispenser is controlled from the vertical displacement of the sheath associated with support device, this via the filling spout.
- the filling spout carries, at its lower end, a filling valve including a shutter valve made by a membrane in particular in the shape of a body hollow, of elastically deformable material, means being provided for the admission of compressed air or other gas under swelling pressure said shutter valve so as to apply it against an internal wall of the filling valve and thereby seal the outlet of the channel liquid flow.
- a filling valve including a shutter valve made by a membrane in particular in the shape of a body hollow, of elastically deformable material, means being provided for the admission of compressed air or other gas under swelling pressure said shutter valve so as to apply it against an internal wall of the filling valve and thereby seal the outlet of the channel liquid flow.
- a controlled valve connected to an external source compressed air or other pressurized gas, the same valve ensuring the admission of air or gas to the upper volume of the buffer tank, as well as, by at least one vertical tube passing through the filling spout, towards the inflatable shutter valve.
- this inflatable valve closing the flow channel, automatically deflates when the equilibrium is reached between the buffer tank and the inside of the sleeve.
- the same controlled valve can also be used to set up communication with the open air the enclosure delimited by the sheath, this by through channels passing through the spout and the filling valve.
- the volumetric filling device shown in its together in FIG. 1, comprises three main parts from top to bottom, namely a metering device 1, a filling spout 2 with valve shutter, and a support device with bell 3, the latter receiving a bottle 4 (or other container) to be filled with a liquid.
- the metering device 1 comprises a shaped buffer tank 5 cylindrical, and of vertical axis 6, delimited by a horizontal wall upper 7, a lower horizontal wall 8 and a side wall 9.
- the buffer tank 5 has at its top a valve 10 controlled by a rotary cam 11 and connected to a compressed air supply.
- This buffer tank 5 also includes, at its upper part, orifices 12 for the supply of the product to be dosed. In use, the buffer tank 5 thus contains a certain amount of liquid 13 to be dosed, and above the level 14 of this liquid, an air volume 15.
- the bottom wall 8 of the buffer tank 5 is pierced with a wide circular opening, in which is slidably mounted, along the axis vertical 6, a generally cylindrical dispenser 16, open at its part superior.
- the lower part of the metering device 16 is shaped externally in annular piston 17, slidably mounted in a cylindrical jacket 18 fixed coaxially under the bottom wall 8 of the buffer tank 5 - see also figure 6.
- the filling spout 2 comprises a vertical tube 19, mounted along the aforementioned vertical axis 6 and fixed, by its upper end, under the metering device 16. At its lower end, the tube 19 carries a valve filling 20, the active element of which is a shutter valve 21, produced like an inflatable membrane, made of elastically deformable material, forming a kind of hollow body. In the inflated state, the shutter valve 21 cooperates with the internal wall of the filling valve 20, to close the outlet of the liquid flow channel 22 delimited by the tube 19.
- FIG. 7 shows, in more detail, the shutter valve 21 in the state inflated
- FIG. 8 shows the same shutter valve 21 in the state deflated, allowing the liquid to flow through the valve filling 20.
- the shutter valve 21 is connected to the upper valve 10 by two coaxial tubes 23 and 24, with telescopic structure, arranged according to vertical axis 6.
- the support 3 is located under the filling valve 20, along the vertical axis 6. It has a base 25, a vertical rod 26 fixed to the center of the base 25, and an upper circular plate 27, mounted at the top of the rod 26 and serving as a support surface for the bottle 4 to be completed.
- the base 25 still supports a cylindrical jacket outer 28, coaxial with the central rod 26.
- a cylindrical sleeve 29, also called “bell” is slidably mounted, guided vertically by the shirt 28 and passing around the plate higher 27.
- the lower part of the sleeve 29 is integral with a piston annular 30, slidably mounted around the central rod 26.
- the support with bell 3 is cylindrical, with two chambers 31 and 32 delimited respectively above and below the piston 30, and with control fluid arrivals / departures 33 and 34 for the supply and the purge of the two chambers 31 and 32, the supply of the upper chamber 31 carried out via a channel 35 formed in the central rod 26.
- the filling valve 20 has a flange peripheral 36, located opposite the free upper edge 37 of the sleeve 29, an annular seal 38 being inserted under the flange 36.
- these arrangements allow interaction of the sheath 29, the beak of filling 2 and doser 1-16, thus avoiding, in particular, the installation an additional cylinder to control the raising and lowering of the dispenser cylindrical 16.
- the valve 20 of the nozzle 2 is closed by the pressure of the admitted air in the shutter valve 21, and the metering device 16 occupies a low position and is immersed in the liquid 13 contained in the buffer tank 5, partially filled, the liquid level 14 being controlled and maintained in permanence, in a known manner.
- the bottle 4 to be filled is deposited, by a gripping device (not shown), on the upper plate 27 of the support 3, the sheath 29 of which initially occupies a low position, retracted into the folder 28.
- the metering device 16 When rising, the metering device 16 manages to protrude above the level 14 of the liquid 13, in the air volume 15.
- the liquid 39, contained in the metering device 16, is then isolated from the remainder of the liquid 13 of the buffer tank 5.
- the upper valve 10 is then actuated, to send part of the air 15 from the tank to the sheath 29, through the tube 23 that extends a channel formed in the body of the valve 20.
- This valve 10 at the same time evacuates (via the tube 24) the compressed air contained in the shutter valve 21, so that the latter returns to its original shape and frees the passage of the liquid through the filling valve 20.
- the liquid 39, isolated in the metering device 16, can then flow through the channel 22, escape from the spout 2 through the open filling valve 20, and pour into the bottle 4, the opening of which is located under the outlet orifice of said valve 20 - see Figure 3.
- the sheath 29 is kept lifted and applied against valve 20, with interposition of the seal 38, and it traps the bottle 4 tightly between the plate 27 and said valve 20.
- the sealed enclosure 40 thus delimited, it is possible to execute operations such as vacuum or pressure, sterilization, etc ... (see also below).
- valve 10 When the metering device 16 has emptied its entire volume of liquid 39 into the bottle 4, the valve 10 is again actuated to send air compressed in the shutter valve 21, which inflates and closes thus the filling valve 20 - see figure 4. Using the same valve 10, the enclosure 40 delimited by the sheath 29 is also placed communication with the open air, so that it regains pressure atmospheric.
- the upper chamber 31 of the jack formed by the support 3 is then supplied, to allow the sheath 29 to descend into the interior of shirt 28 - see figure 5.
- the upper edge 37 of the sleeve 29 separates from the valve filling 20 integral with the metering device 16, this occurring when the piston 17 comes into abutment at the base of the shirt 18.
- the dispenser 16 thus resumes its position immersed in the liquid 13 of the buffer tank 5, and it fills again of this liquid.
- each bottle 4 receives a constant quantity of liquid and precise, determined by the characteristics of the metering device 16. Nevertheless, this quantity is adjustable, providing that the bottom of the useful volume of the dispenser consists of an annular piston 41, of adjustable position vertically, from the outside, relative to the cylindrical body of said metering device 16. As shown in FIG. 6, the annular piston 41 is integral from the upper end of the tube 19 of the filling spout 2, this tube 19 being linked, via an internally threaded ring 42, to a externally threaded flange secured to the doser base 16. Rotation of the ring 42 thus makes it possible to control the raising or lowering of the piston 41 relative to the metering device 16.
- the ring 42 can be positioned at different levels, relative to the tube 19, thanks to multiple annular grooves 43 formed on the tube 19.
- the rise of the piston 41, for the passage from one adjustment position to another, can be controlled by compressed air, injected through an orifice 44, in the manner a jack. This allows fine and coarse adjustment.
- Figure 9 illustrates a variant of the filling device previously described, specially equipped for carrying out a phase sterilization of the bottle 4 to be filled, when it is isolated in the sealed enclosure 40 delimited by the sheath 29 in the high position.
- a 45 superheated steam inlet is provided on the filling valve 20, and allows this vapor to be injected into the enclosure 40.
- a tube 46 starting from the plate 27 and directed downwards, through the piston 30 and the base 25 of the support 3, ensures the outlet of the condensed steam.
- FIG. 10 shows the detail of the controlled valve 10, usable in the case of the two embodiments previously described.
- the body 47 of the valve 10 has internal channels 48 and 49, which are related to the arrival of compressed air, with the interior of the buffer tank 5, and with the upper parts of the vertical tubes 23 and 24.
- the rotating part 50 of the valve 10, linked to the control cam 11, includes other channels such as those 51 and 52, which depending on the position angular of this rotating part 50 allow various combinations, necessary for the execution of the operating cycle previously described.
Landscapes
- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
- Basic Packing Technique (AREA)
Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de remplissage volumétrique de flacons, bouteilles ou autres récipients analogues, à remplir avec un produit liquide, contenant ou non du gaz.The present invention relates to a filling device volumetric of flasks, bottles or other similar containers, to be filled with a liquid product, whether or not containing gas.
Dans les installations de remplissage volumétrique connues, le flacon à remplir vient au contact d'une soupape de remplissage, l'étanchéité entre le flacon et la soupape étant assurée par un joint. Pour certains produits, il faut créer le vide avant le remplissage ; or il est impossible, dans le cas de flacons en matière plastique d'une certaine souplesse, de créer le vide lors de cette phase sans déformation du flacon. Dans le cas du remplissage de flacons avec un produit gazeux, le flacon peut éclater ou se briser sous l'effet de la pression.In known volumetric filling installations, the bottle to be filled comes into contact with a filling valve, the seal between the bottle and the valve being ensured by a seal. For certain products, it is necessary to create a vacuum before filling; but, he is impossible, in the case of plastic bottles of a certain flexibility, to create a vacuum during this phase without deformation of the bottle. When filling bottles with a gaseous product, the bottle may burst or break under pressure.
Dans les installations de remplissage connues dites "à niveau", le degré de remplissage est défini uniquement par le niveau de produit atteint dans le flacon. La quantité réelle de produit introduite dans chaque flacon varie donc, suivant la déformation du flacon ou en fonction des tolérances dimensionnelles de la verrerie. Il ne peut donc être garanti que le remplissage de chaque flacon soit effectué avec une quantité de produit constante et précise.In known filling installations known as "level", the degree of filling is defined only by the level of product reached in the vial. The actual amount of product introduced into each bottle therefore varies, depending on the deformation of the bottle or according to dimensional tolerances of glassware. It cannot therefore be guaranteed that the each bottle is filled with a quantity of product constant and precise.
Par ailleurs, dans de nombreux cas, l'ouverture de la soupape de remplissage est réalisée par un clapet mécanique commandé de l'extérieur par une clé commandée ou une came, ce qui implique de nombreux joints et autres composants mécaniques, tels que ressorts, qui rendent la désinfection de la soupape de remplissage difficile et imparfaite.In addition, in many cases, the opening of the filling is carried out by a mechanical valve controlled from the outside by a controlled key or a cam, which involves numerous seals and other mechanical components, such as springs, which make the disinfection of the difficult and imperfect filling valve.
La présente invention vise à pallier aux inconvénients précités des installations de remplissage actuelles, en fournissant un dispositif de remplissage volumétrique qui permet principalement un remplissage sous pression ou avec une phase de mise sous vide, ce dispositif assurant aussi le remplissage de chaque récipient avec une dose constante et précise, et pouvant être facilement nettoyé.The present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks current filling facilities, by providing a device for volumetric filling which mainly allows filling under pressure or with a vacuum phase, this device also ensuring filling each container with a constant and precise dose, and can be easily cleaned.
A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un dispositif de remplissage volumétrique de flacons, bouteilles et autres récipients, comprenant un dispositif doseur, un bec de remplissage relié au dispositif doseur, et un dispositif de support situé sous le bec de remplissage et recevant un récipient à remplir, caractérisé en ce que le dispositif de support est complété par un fourreau ou "cloche" déplaçable verticalement, sous l'action de moyens de commande, et apte à venir en contact étanche, par sa partie supérieure ou inférieure libre, avec une partie complémentaire appartenant au bec de remplissage ou au dispositif de support, de manière à délimiter une enceinte fermée emprisonnant le récipient à remplir posé sur le dispositif de support.To this end, the invention essentially relates to a device volumetric filling of flasks, bottles and other containers, comprising a metering device, a filling spout connected to the device dispenser, and a support device located under the filling spout and receiving a container to be filled, characterized in that the device for support is completed by a vertically movable sheath or "bell", under the action of control means, and able to come into tight contact, by its free upper or lower part, with a complementary part belonging to the filling spout or the support device, so to delimit a closed enclosure trapping the container to be filled placed on the support device.
Dans une forme de réalisation particulière, le fourreau possède un bord supérieur libre, coopérant avec une collerette périphérique formée à la base du bec de remplissage, notamment autour d'une soupape de remplissage, un joint d'étanchéité annulaire étant inséré sous la collerette.In a particular embodiment, the sheath has a free upper edge, cooperating with a peripheral flange formed at the base of the filling spout, especially around a filling, an annular seal being inserted under the flange.
Avantageusement, le fourreau est monté coulissant en direction verticale dans une chemise cylindrique du dispositif de support, la partie inférieure du fourreau étant pourvue d'un piston et le dispositif de support étant conformé ainsi en vérin, pour commander le déplacement vertical du fourreau. D'autres moyens de commande, notamment mécaniques tels que came et/ou ressort, sont aussi envisageables pour déplacer verticalement ledit fourreau.Advantageously, the sleeve is slidably mounted in the direction vertical in a cylindrical jacket of the support device, the part lower of the sleeve being provided with a piston and the support device being thus shaped as a jack, to control the vertical movement of the scabbard. Other control means, notably mechanical, such as cam and / or spring, are also possible to move vertically said sheath.
Ce fourreau ou cloche, qui en position haute notamment vient en contact étanche avec la périphérie de la soupape de remplissage, délimite une enceinte ou chambre dans laquelle le récipient à remplir est emprisonné et peut être ainsi rempli, sous pression gazeuse ou non, sans contact avec le bec de remplissage. Lorsque le fourreau est mis en position basse, on dispose de la place nécessaire pour insérer le récipient encore vide sous la soupape de remplissage, ou pour retirer de là le récipient, une fois celle-ci rempli.This sheath or bell, which in particular in the high position comes in tight contact with the periphery of the filling valve, delimits an enclosure or chamber in which the container to be filled is trapped and can thus be filled, under gas pressure or not, without contact with the filling spout. When the sheath is put in position low, there is room to insert the container again empty under the filling valve, or to remove the container from there, a once it is filled.
Ce dispositif peut, en outre, être utilisé pour la stérilisation du récipient à remplir, ainsi que de l'organe remplisseur, en prévoyant que sont associés, au dispositif de support avec fourreau et/ou au bec de remplissage, des moyens pour l'injection de vapeur ou autre gaz stérilisant dans l'enceinte délimitée par le fourreau maintenu notamment en position haute.This device can also be used for sterilizing the container to be filled, as well as the filling member, providing that associated, to the support device with sheath and / or to the spout filling, means for injecting steam or other sterilizing gas in the enclosure delimited by the sheath held in particular in position high.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif doseur comprend d'une part une cuve-tampon, prévue pour être remplie en liquide à doser jusqu'à un niveau intermédiaire, le volume intérieur situé au-dessus de ce niveau étant rempli d'air ou de gaz, et d'autre part un doseur cylindrique, ouvert à sa partie supérieure et communiquant par sa partie inférieure avec un canal d'écoulement formé à l'intérieur du bec de remplissage, le doseur cylindrique étant logé au moins partiellement dans la cuve-tampon, et monté coulissant en direction verticale, des moyens de commande étant prévus pour déplacer ledit doseur entre une position basse, dans laquelle sa partie supérieure ouverte est immergée dans le liquide contenu dans la cuve-tampon, et une position haute dans laquelle sa partie supérieure pénètre dans le volume d'air ou de gaz présent au-dessus du niveau de liquide, de manière à isoler une dose de liquide.According to another characteristic of the invention, the device doser comprises on the one hand a buffer tank, intended to be filled in liquid to be dosed up to an intermediate level, the interior volume located above of this level being filled with air or gas, and on the other hand a metering device cylindrical, open at its upper part and communicating through its part lower with a flow channel formed inside the spout filling, the cylindrical metering device being housed at least partially in the buffer tank, and mounted sliding in a vertical direction, means for control being provided for moving said metering device between a position low, in which its open upper part is immersed in the liquid contained in the buffer tank, and a high position in which its upper part enters the volume of air or gas present above of the liquid level, so as to isolate a dose of liquid.
Ainsi, en remontant de quelques centimètres vers le haut de la cuve-tampon, le bord supérieur du doseur, précédemment immergé dans le liquide, assure la séparation du liquide contenu dans le doseur (et atteignant ledit bord supérieur), par rapport au restant du liquide contenu dans la cuve. La quantité de liquide, ainsi isolée dans le doseur, peut ensuite s'écouler par gravité, au travers du bec de remplissage (dont la soupape est alors ouverte), jusque dans le récipient à remplir.So, going up a few centimeters to the top of the buffer tank, the upper edge of the dispenser, previously immersed in the liquid, ensures the separation of the liquid contained in the dispenser (and reaching said upper edge), relative to the rest of the liquid contained in the tank. The amount of liquid thus isolated in the doser can then flow by gravity, through the filling spout (the valve is then open), up to the container to be filled.
Une dose constante et précise de liquide peut ainsi être soutirée dans la cuve-tampon, et délivrée dans chaque récipient. Toutefois, selon une disposition avantageuse, le fond du doseur cylindrique est constitué par un piston intérieur dont la position est réglable verticalement, de manière à permettre une sélection ou un réglage du volume de liquide pouvant être isolé, à chaque cycle de fonctionnement, par ledit doseur.A constant and precise dose of liquid can thus be drawn off in the buffer tank, and delivered to each container. However, according to an advantageous arrangement, the bottom of the cylindrical dispenser consists by an internal piston whose position is vertically adjustable, so as to allow selection or adjustment of the volume of liquid can be isolated, at each operating cycle, by said metering device.
Selon une forme d'exécution particulière, le doseur cylindrique est guidé, en translation verticale au travers d'une ouverture circulaire ménagée dans la paroi inférieure de la cuve-tampon.According to a particular embodiment, the cylindrical metering device is guided in vertical translation through a circular opening formed in the lower wall of the buffer tank.
Les moyens de commande, déplaçant verticalement le doseur, peuvent être constitués sous la forme d'un actionneur autonome, tel qu'un vérin. Toutefois, selon une disposition particulièrement avantageuse, le bec de remplissage est fixé par sa partie supérieure à la partie inférieure du doseur cylindrique, et le déplacement vertical de ce doseur cylindrique est commandé à partir du déplacement vertical du fourreau associé au dispositif de support, ceci par l'intermédiaire du bec de remplissage. On fait ainsi l'économie d'un vérin additionnel, ou d'un autre moyen d'actionnement spécial, pour le doseur.The control means, vertically moving the metering device, may be in the form of a self-contained actuator, such as a cylinder. However, according to a particularly advantageous arrangement, the spout filling is fixed by its upper part to the lower part of the cylindrical dispenser, and the vertical displacement of this cylindrical dispenser is controlled from the vertical displacement of the sheath associated with support device, this via the filling spout. We do thus saving an additional cylinder, or other means special actuation, for the dispenser.
Selon encore une autre caractéristique, le bec de remplissage porte, à son extrémité inférieure, une soupape de remplissage incluant un clapet obturateur réalisé par une membrane notamment en forme de corps creux, en matériau élastiquement déformable, des moyens étant prévus pour l'admission d'air comprimé ou d'un autre gaz sous pression gonflant ledit clapet obturateur de manière à l'appliquer contre une paroi interne de la soupape de remplissage et obturer ainsi le débouché du canal d'écoulement du liquide. En particulier, lorsque le bec de remplissage est disposé coaxialement à la cuve-tampon, il est avantageusement prévu, sur ladite cuve-tampon, une vanne commandée reliée à une source extérieure d'air comprimé ou d'autre gaz sous pression, la même vanne assurant l'admission de l'air ou du gaz vers le volume supérieur de la cuve-tampon, ainsi que, par au moins un tube vertical traversant le bec de remplissage, vers le clapet obturateur gonflable. Il est à noter que ce clapet gonflable, obturant le canal d'écoulement, se dégonfle automatiquement lorsque l'équipression est atteinte entre la cuve-tampon et l'intérieur du fourreau.According to yet another characteristic, the filling spout carries, at its lower end, a filling valve including a shutter valve made by a membrane in particular in the shape of a body hollow, of elastically deformable material, means being provided for the admission of compressed air or other gas under swelling pressure said shutter valve so as to apply it against an internal wall of the filling valve and thereby seal the outlet of the channel liquid flow. In particular, when the filling spout is arranged coaxially with the buffer tank, it is advantageously provided, on said buffer tank, a controlled valve connected to an external source compressed air or other pressurized gas, the same valve ensuring the admission of air or gas to the upper volume of the buffer tank, as well as, by at least one vertical tube passing through the filling spout, towards the inflatable shutter valve. It should be noted that this inflatable valve, closing the flow channel, automatically deflates when the equilibrium is reached between the buffer tank and the inside of the sleeve.
La même vanne commandée est aussi utilisable pour mettre en communication avec l'air libre l'enceinte délimitée par le fourreau, ceci par l'intermédiaire de canaux traversant le bec et la soupape de remplissage.The same controlled valve can also be used to set up communication with the open air the enclosure delimited by the sheath, this by through channels passing through the spout and the filling valve.
Dans l'ensemble, l'on obtient ainsi un dispositif de remplissage qui possède les avantages suivants :
- Le remplissage des récipients s'effectue sans contact avec la soupape de remplissage, et le bec ne comporte aucun joint en contact avec le liquide.
- Le dispositif s'applique à tous liquides, contenant ou non du gaz, et il permet de soutirer, entre autres, des huiles sans basse pression.
- Le remplissage des récipients est réalisable sous atmosphère contrôlée.
- Le fourreau permet de remplir les récipients en "isobarométrique", c'est-à-dire que la pression qui règne à l'intérieur du fourreau devient identique à celle de la cuve-tampon.
- Le remplissage est réalisable, sous vide ou sous pression, sans déformation pour les récipients en matière plastique, et sans risque d'éclatement pour les récipients en verre.
- Le nettoyage du bec est réalisable sans utilisation d'une "fausse bouteille", le fourreau faisant ici office de fausse bouteille.
- Le remplissage est réalisable de façon très précise, en ce qui concerne le volume de liquide introduit dans chaque récipient, ce volume étant néanmoins réglable dans de larges limites (par exemple de 10 à 150 centilitres).
- Le clapet obturateur est réalisé sans organes mécaniques internes, donc de façon simple et facile à nettoyer.
- La structure d'ensemble du dispositif reste simple, du fait qu'il nécessite un seul actionneur du genre vérin, et une seule vanne commandée, pour l'ensemble des fonctions.
- The containers are filled without contact with the filling valve, and the spout has no seal in contact with the liquid.
- The device applies to all liquids, whether or not containing gas, and it makes it possible to withdraw, among other things, oils without low pressure.
- The filling of the containers is possible under a controlled atmosphere.
- The sheath allows the containers to be filled in "isobarometric", that is to say that the pressure which prevails inside the sheath becomes identical to that of the buffer tank.
- Filling is possible, under vacuum or under pressure, without deformation for plastic containers, and without risk of bursting for glass containers.
- The cleaning of the spout is possible without using a "fake bottle", the sheath acting here as a fake bottle.
- The filling can be carried out very precisely, as regards the volume of liquid introduced into each container, this volume being nevertheless adjustable within wide limits (for example from 10 to 150 centiliters).
- The shutter valve is made without internal mechanical parts, therefore in a simple and easy to clean manner.
- The overall structure of the device remains simple, because it requires a single actuator of the jack type, and a single controlled valve, for all of the functions.
De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la
description qui suit, en référence au dessin schématique annexé
représentant, à titre d'exemples, des formes d'exécution de ce dispositif de
remplissage volumétrique :
Le dispositif de remplissage volumétrique, représenté dans son
ensemble sur la figure 1, comprend de haut en bas trois parties principales,
à savoir un dispositif doseur 1, un bec de remplissage 2 avec clapet
obturateur, et un dispositif de support avec cloche 3, ce dernier recevant
un flacon 4 (ou autre récipient) à remplir d'un liquide.The volumetric filling device, shown in its
together in FIG. 1, comprises three main parts from top to bottom,
namely a
Le dispositif doseur 1 comprend une cuve-tampon 5 de forme
cylindrique, et d'axe vertical 6, délimitée par une paroi horizontale
supérieure 7, une paroi horizontale inférieure 8 et une paroi latérale 9. La
cuve-tampon 5 comporte à son sommet une vanne 10 commandée par une
came rotative 11 et raccordée à une arrivée d'air comprimé. Cette cuve-tampon
5 comporte aussi, à sa partie supérieure, des orifices 12 pour
l'amenée du produit à doser. En cours d'utilisation, la cuve-tampon 5
contient ainsi une certaine quantité de liquide 13 à doser, et au-dessus du
niveau 14 de ce liquide, un volume d'air 15.The
La paroi inférieure 8 de la cuve-tampon 5 est percée d'une large
ouverture circulaire, dans laquelle est montée coulissant, suivant l'axe
vertical 6, un doseur de forme générale cylindrique 16, ouvert à sa partie
supérieure. La partie inférieure du doseur 16 est conformée extérieurement
en piston annulaire 17, monté coulissant dans une chemise cylindrique 18
fixée coaxialement sous la paroi inférieure 8 de la cuve-tampon 5 - voir
aussi la figure 6.The
Le bec de remplissage 2 comprend un tube vertical 19, monté
suivant l'axe vertical précité 6 et fixé, par son extrémité supérieure, sous le
doseur 16. A son extrémité inférieure, le tube 19 porte une soupape de
remplissage 20 dont l'élément actif est un clapet obturateur 21, réalisé
comme une membrane gonflable, en matériau élastiquement déformable,
formant un genre de corps creux. A l'état gonflé, le clapet obturateur 21
coopère avec la paroi interne de la soupape de remplissage 20, pour
obturer le débouché du canal d'écoulement de liquide 22 délimité par le
tube 19. La figure 7 montre, plus en détail, le clapet obturateur 21 à l'état
gonflé, tandis que la figure 8 montre le même clapet obturateur 21 à l'état
dégonflé, autorisant alors l'écoulement du liquide au travers de la soupape
de remplissage 20.The filling
Le clapet obturateur 21 est relié à la vanne supérieure 10 par
deux tubes coaxiaux 23 et 24, à structure télescopique, disposés suivant
l'axe vertical 6.The
Le support 3 se situe sous la soupape de remplissage 20,
suivant l'axe vertical 6. Il comporte une embase 25, une tige verticale 26
fixée au centre de l'embase 25, et un plateau circulaire supérieur 27,
monté au sommet de la tige 26 et servant de surface d'appui pour le flacon
4 à remplir. L'embase 25 supporte encore une chemise cylindrique
extérieure 28, coaxiale à la tige centrale 26. Dans la chemise extérieure 28
est monté coulissant un fourreau cylindrique 29, appelé aussi "cloche",
guidé verticalement par la chemise 28 et passant autour du plateau
supérieur 27. The
La partie inférieure du fourreau 29 est solidaire d'un piston
annulaire 30, monté coulissant autour de la tige centrale 26. Ainsi, le
support avec cloche 3 est conformé en vérin, avec deux chambres 31 et
32 délimitées respectivement au-dessus et au-dessous du piston 30, et
avec des arrivées/départs de fluide de commande 33 et 34 pour
l'alimentation et la purge des deux chambres 31 et 32, l'alimentation de la
chambre supérieure 31 s'effectuant par l'intermédiaire d'un canal 35
ménagé dans la tige centrale 26.The lower part of the
La soupape de remplissage 20 possède une collerette
périphérique 36, située en regard du bord supérieur libre 37 du fourreau 29,
un joint annulaire 38 étant inséré sous la collerette 36. Comme précisé plus
bas, ces dispositions permettent une interaction du fourreau 29, du bec de
remplissage 2 et du doseur 1-16, évitant ainsi, en particulier, l'installation
d'un vérin additionnel pour commander la montée et la descente du doseur
cylindrique 16.The filling
Au départ d'un cycle de fonctionnement, comme l'illustre la
figure 1, la soupape 20 du bec 2 est fermée par la pression de l'air admis
dans le clapet obturateur 21, et le doseur 16 occupe une position basse et
est immergé dans le liquide 13 contenu dans la cuve-tampon 5,
partiellement remplie, le niveau de liquide 14 étant contrôlé et maintenu en
permanence, de façon connue. Le flacon 4 à remplir est déposé, par un
dispositif de préhension (non représenté), sur le plateau supérieur 27 du
support 3 dont le fourreau 29 occupe initialement une position basse,
rétractée dans la chemise 28.At the start of an operating cycle, as illustrated in
Figure 1, the
Ensuite, en alimentant la chambre inférieure 32 du vérin formé
par le support 3, et comme le montre la figure 2, le fourreau 29 est déplacé
vers le haut, en direction de la soupape de remplissage 20, et il entoure
alors le flacon 4. A un moment donné, le bord supérieur 37 du fourreau 29
vient en butée contre la collerette 36 de la soupape 20. Sous la poussée
verticale du fourreau 29, qui poursuit sa montée, tout le bec de
remplissage 2 s'élève, entraínant avec lui vers le haut le doseur 16.Then, by supplying the
En s'élevant, le doseur 16 parvient à dépasser au-dessus du
niveau 14 du liquide 13, dans le volume d'air 15. Le liquide 39, contenu
dans le doseur 16, est alors isolé du restant du liquide 13 de la cuve-tampon
5. La vanne supérieure 10 est à ce moment actionnée, pour
envoyer une partie de l'air 15 de la cuve vers le fourreau 29, par le tube 23
que prolonge un canal ménagé dans le corps de la soupape 20. Cette vanne
10 évacue en même temps (par le tube 24) l'air comprimé contenu dans le
clapet obturateur 21, pour que ce dernier reprenne sa forme originelle et
libère le passage du liquide au travers de la soupape de remplissage 20.When rising, the
Le liquide 39, isolé dans le doseur 16, peut alors s'écouler par le
canal 22, s'échapper du bec 2 par la soupape de remplissage 20 ouverte,
et couler dans le flacon 4 dont l'ouverture se situe sous l'orifice de sortie
de ladite soupape 20 - voir figure 3.The liquid 39, isolated in the
Au cours de cette phase de remplissage, le fourreau 29 est
maintenu levé et appliqué contre la soupape 20, avec interposition du joint
38, et il emprisonne d'une façon étanche le flacon 4 entre le plateau 27 et
ladite soupape 20. Dans l'enceinte étanche 40 ainsi délimitée, il est
possible d'exécuter des opérations telles que mises sous vide ou sous
pression, stérilisation, etc... (voir aussi plus bas).During this filling phase, the
Lorsque le doseur 16 a vidé tout son volume de liquide 39 dans
le flacon 4, la vanne 10 est de nouveau actionnée pour envoyer de l'air
comprimé dans le clapet obturateur 21, lequel se gonfle et vient refermer
ainsi la soupape de remplissage 20 - voir figure 4. A l'aide de la même
vanne 10, l'enceinte 40 délimitée par le fourreau 29 est aussi mise en
communication avec l'air libre, de sorte qu'elle retrouve la pression
atmosphérique.When the
La chambre supérieure 31 du vérin formé par le support 3 est
alors alimentée, pour permettre la descente du fourreau 29 à l'intérieur de
la chemise 28 - voir figure 5. A un certain moment de ce mouvement de
descente, le bord supérieur 37 du fourreau 29 se sépare de la soupape de
remplissage 20 solidaire du doseur 16, ceci intervenant lorsque le piston 17
vient en butée à la base de la chemise 18. Le doseur 16 reprend ainsi sa
position immergée dans le liquide 13 de la cuve-tampon 5, et il se remplit
de nouveau de ce liquide.The
Lorsque le fourreau 29 atteint sa position de fin de course
inférieure, le flacon 4 rempli est évacué, et un nouveau flacon à remplir est
amené sur le plateau 27, le même cycle de remplissage pouvant alors se
répéter de façon identique.When the
Ainsi, chaque flacon 4 reçoit une quantité de liquide constante
et précise, déterminée par les caractéristiques du doseur 16. Néanmoins,
cette quantité est réglable, en prévoyant que le fond du volume utile du
doseur est constitué par un piston annulaire 41, de position réglable
verticalement, depuis l'extérieur, par rapport au corps cylindrique dudit
doseur 16. Comme le montre la figure 6, le piston annulaire 41 est solidaire
de l'extrémité supérieure du tube 19 du bec de remplissage 2, ce tube 19
étant lié, par l'intermédiaire d'une bague 42 filetée intérieurement, à une
bride filetée extérieurement et solidaire de la base du doseur 16. La rotation
de la bague 42 permet ainsi de commander la montée ou la descente du
piston 41 relativement au doseur 16. De plus, la bague 42 peut être
positionnée à différents niveaux, relativement au tube 19, grâce à des
gorges annulaires multiples 43 formées sur le tube 19. La montée du piston
41, pour le passage d'une position de réglage à une autre, peut être
commandée par de l'air comprimé, injecté par un orifice 44, à la manière
d'un vérin. Ainsi sont permis un réglage fin et un réglage grossier.Thus, each
La figure 9 illustre une variante du dispositif de remplissage
précédemment décrit, spécialement équipée pour la réalisation d'une phase
de stérilisation du flacon 4 à remplir, lorsque celui-ci est isolé dans
l'enceinte étanche 40 délimitée par le fourreau 29 en position haute. Une
entrée de vapeur surchauffée 45 est prévue sur la soupape de remplissage
20, et permet d'injecter cette vapeur dans l'enceinte 40. Un tube 46,
partant du plateau 27 et dirigé vers le bas, au travers du piston 30 et de
l'embase 25 du support 3, assure la sortie de la vapeur condensée.Figure 9 illustrates a variant of the filling device
previously described, specially equipped for carrying out a phase
sterilization of the
La figure 10 montre le détail de la vanne commandée 10,
utilisable dans le cas des deux formes de réalisation précédemment
décrites. Le corps 47 de la vanne 10 possède des canaux internes 48 et
49, qui sont en relation avec l'arrivée d'air comprimé, avec l'intérieur de la
cuve-tampon 5, et avec les parties supérieures des tubes verticaux 23 et
24. La partie tournante 50 de la vanne 10, liée à la came de commande
11, comporte d'autres canaux tels que ceux 51 et 52, qui selon la position
angulaire de cette partie tournante 50 permettent diverses combinaisons,
nécessaires à l'exécution du cycle de fonctionnement précédemment
décrit.FIG. 10 shows the detail of the controlled
L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que définie dans les revendications annexées :
- en utilisant tous moyens d'actionnement pour déplacer verticalement le fourreau associé au dispositif de support ;
- en déplaçant ce fourreau de haut en bas, et non pas de bas en haut, pour emprisonner le récipient à remplir ;
- en disposant le dispositif doseur ailleurs qu'au-dessus du dispositif de support et du bec de remplissage, auquel cas le dispositif doseur est relié au bec de remplissage par une tuyauterie rigide et souple, et possède ses propres moyens d'actionnement ;
- en remplaçant, dans le dispositif doseur, l'air par un autre gaz, tel que du gaz carbonique ;
- en utilisant ensemble ou séparément les divers constituants précédemment décrits, par exemple en associant le dispositif doseur et/ou le dispositif de support avec cloche à une soupape de remplissage classique ;
- en montant le dispositif de remplissage volumétrique, objet de l'invention, sur des machines de tous types, notamment rotatives ou linéaires.
- using any actuation means to vertically move the sleeve associated with the support device;
- by moving this sheath from top to bottom, and not from bottom to top, to trap the container to be filled;
- by placing the metering device elsewhere than above the support device and the filling spout, in which case the metering device is connected to the filling spout by a rigid and flexible pipe, and has its own actuation means;
- by replacing the air in the metering device with another gas, such as carbon dioxide;
- using together or separately the various components described above, for example by combining the metering device and / or the support device with bell with a conventional filling valve;
- by mounting the volumetric filling device, object of the invention, on machines of all types, in particular rotary or linear.
Claims (11)
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