EP1156980B1 - Method for accurately filling a container with liquid and implementing device - Google Patents
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- EP1156980B1 EP1156980B1 EP99971782A EP99971782A EP1156980B1 EP 1156980 B1 EP1156980 B1 EP 1156980B1 EP 99971782 A EP99971782 A EP 99971782A EP 99971782 A EP99971782 A EP 99971782A EP 1156980 B1 EP1156980 B1 EP 1156980B1
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- pole
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- B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
- B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
- B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
- B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
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- B67C3/28—Flow-control devices, e.g. using valves
- B67C3/286—Flow-control devices, e.g. using valves related to flow rate control, i.e. controlling slow and fast filling phases
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Definitions
- the invention relates to improvements to the methods of automatic filling, with a determined precision, of containers, such than bottles, with liquids. It also relates to a device for the implementation of the process.
- a first type of problem which arises when filling containers with liquids is that of overflow related to the formation of foam on the surface of the liquid.
- Most liquids have a higher propensity or less important to foam when introduced into a container.
- the extent of the phenomenon depends on the filling rate and the shape of the container.
- the higher the flow the higher the foaming is important.
- a first known solution consists in filling with a low flow rate, so as not to produce foam. This solution is however incompatible with obtaining the desired high rates in the filling facilities.
- a second solution consists in filling with a high flow rate and, for compensate for the production of foam, use containers slightly oversized, so as to contain the foam that forms during filling.
- the volume left free in the container after absorption of the foam contains air, therefore oxygen, which can affect the good conservation of the liquid: the smaller the volume, the better the conservation.
- the liquid may tend to absorb the oxygen contained in the air of the free volume: a vacuum is created, therefore a depression in the container. If the container is plastic, it can deform or collapse.
- a second type of problem that arises is that of the accuracy of the dosage.
- This second type of problem can be added to that linked to the formation of foam or be independent of it: in general, the filling means are controlled by a control circuit comprising means for measuring the volume of liquid introduced into the container. The precision of the means of measurement and speed of reaction of the control and closing means depends on the filling accuracy.
- a first solution is to fill at low flow, to mitigate the effects of possible aforementioned drift.
- This solution has the same disadvantages as the first solution envisaged to remedy the training problems of foam.
- a second solution consists in ignoring the drift and in accept a variation in volume from one container to another. It is therefore advisable to oversize the containers to account for this possible variation. This solution has the same disadvantages as the second solution envisaged to remedy the foaming problems.
- the object of the invention is therefore to remedy the drawbacks of the art prior, by proposing a device with means for actuating the sealing means allowing rapid and precise filling, that is to say allowing to reach the desired volume with an acceptable margin of error, avoiding having to use oversized containers and employing costly means of filling and / or measuring and / or controlling.
- the subject of the invention is a device which enables rapid filling and precisely a container with a liquid in at least two phases: a main phase, during which the liquid is introduced with at least one first discrete flow; a terminal phase, during which the complement liquid, to complete the filling, is introduced into the container with a second discrete flow.
- a container filling device comprising a valve with at least two discrete flows arranged in a supply circuit liquid upstream of the container and means for measuring the amount of liquid in the container connected to a control circuit, in order to give a flow change order, or stop filling order, depending on the quantity of liquid measured, the valve comprising closure means and passage from one flow to another such as a shutter moving in a tube, and means for actuating the shutter means, to arrange them either in a closed position or in a position causing a flow discrete given, is characterized in that the actuation means of the shutter are arranged outside the tube and are magnetic, and in this that the control of the actuators is electromagnetic and the magnetic circuit is arranged so that the shutter, after being put in a determined position corresponding to the shutter or an opening under a given flow, under the action of an electric control, remains in this position after releasing the electric control, until a new electric control to put it in another position is not applied.
- the device of the invention makes it possible to achieve filling. much faster than those of the prior art, without presenting the disadvantages.
- the valve since the means of shutter and passage from a flow to the other, after having been placed in a determined position corresponding to the shutter or an opening under a given flow, under the action of a electric control, remain in this position after releasing the order, until one order to put them in another position is not applied, the valve is energy efficient; she can by elsewhere to be held in a given position for a period of time important, without the control circuits unnecessarily heating up. This is particularly advantageous during cleaning operations as long as of the valve than of the liquid supply circuit.
- the main phase can be carried out with a very high flow rate, and it is enough to adjust the parameters of the terminal phase to obtain the precision filling level.
- the terminal phase must be such that it does not does not cause disturbance likely to thwart the desired result.
- the first speed can therefore be unlimited: just choose, on the one hand, the moment of the transition from the main phase to the terminal phase and, on the other hand, the second flow, so that the disturbing phenomena likely to affect the filling accuracy have no influence undesirable.
- the determination of the quantity of liquid in order to give an order to change the flow is carried out using means of weight measurement.
- the determination of the quantity of liquid in order to give an order to change the flow is carried out using volumetric measurement means.
- weight measurement is preferred.
- the shutter and passage means from one flow to another move in a tube and are arranged so as to move from one position to another, without rubbing against the tube; they are in contact with part of the tube only in the closed position.
- valve can be easily cleaned. Just put it in one position such that a liquid flow is possible and to circulate a liquid cleaning, even sterilization: due to the absence of friction, therefore notable contact, the cleaning fluid circulates everywhere around said means and the entire circuit is thus cleaned.
- the valve for implementing the invention comprises a shutter 1 sliding in a tube 2 of cylindrical shape intended to be connected by its upper end 3 to a supply circuit of liquid communicating for example with a liquid reservoir not shown.
- the lower end 4 of the tube 2 is placed in communication with the container to be completed, preferably not directly, but through a other conduct, not shown.
- the shutter 1 is a plunger core having an elongated shape.
- the tube 2 has two separate parts 5.6 of internal diameter different: in the example illustrated, a first part 5, upper, has an inner diameter greater than that of the lower part 6.
- transition between these two parts is effected by a portion 7 of inner section preferably tapered or, alternatively hemispherical, or any other form which may constitute a seat shutter.
- the shutter 1 also has two separate parts: a first part 8, upper, forming a cylindrical body whose outer diameter is smaller than the inside diameter of the upper part 5 of the tube 2, so that an annular space 9 exists between the upper parts 5 of the tube 2 and 8 shutter 1, respectively; a second part 10, lower, forming a cylindrical end piece whose outside diameter is less than inner diameter of the lower part 6 of the tube, so that when the nozzle is engaged in the lower part 6 of the tube, an annular space 11 exists between the lower parts 6 and 10 of the tube and the obturator.
- section of the annular space 9 around the part upper 8 of the shutter is greater than that of the annular space 11 around the nozzle 10.
- the annular section 9 around the part upper shutter is greater than the total section of the part lower 6 of tube 2.
- the transition between the upper 8 and lower 10 parts of the shutter has a part 12 with a termination, here hemispherical, ensuring the shutter function when it is supported on the seat 7, as shown in Figure 1.
- means 13 for centering the shutter 1 in the tube 2 are provided, such as lugs projecting radially from the upper part 8 of shutter 1 and regularly distributed around its periphery, this to compensate for the causes the outer diameter of the shutter to be smaller than that in all respects of the tube, with the exception of the part 12 for bearing on the seat 7.
- lugs projecting radially from the upper part 8 of shutter 1 and regularly distributed around its periphery
- FIG. 2 represents the valve according to the invention in which the shutter part 12 is released from seat 7 and the nozzle 10 remains partially engaged in the lower part 6, of small diameter, of the tube 2.
- the valve lets liquid pass on the one hand through the annular space 9 between the upper parts 5 of the tube 8 and the shutter, on the other hand, through the annular space 11 between the lower parts 6 and 10 of the tube and the obturator.
- the flow rate depends on part, of the pressure at which the liquid is introduced into the valve by its upper end 3 and, on the other hand, the minimum passage section which is offered to him, that is to say the section of the annular space 11 around end piece 10, since the latter is less than that of the annular space 9 between the upper part 8 of the shutter and the upper part 5 of the tube.
- the liquid can pass on the one hand through the annular space 9 between the upper parts of the tube 2 and of the shutter 1, on the other hand through the lower part 6 of the tube, completely free.
- valve shown in Figures 1 to 3 therefore allows, in addition to a shutter function, to obtain two discrete flows: a higher flow in the configuration of FIG. 3 and a lower flow rate in that of FIG. 2, and is therefore perfectly suited to the implementation of the method of the invention.
- tube 2 would not only have two parts of different diameter, but as much as necessary ; the shutter, on the other hand, would release displacement, increasingly large passage sections.
- the movement of the shutter can be ensured by a device mechanical, not shown, or preferably using a device electromagnetic such as that shown in Figures 1 to 3, or one of variants shown in Figures 4 to 7.
- a mechanical device requires a connection between the shutter and the exterior, hence the need for seals and the risk of poor sealing. Furthermore, a valve with such a device would be more difficult to clean.
- valve illustrated in FIGS. 1 to 3
- the valve is driven by an electromagnetic device adapted to place the shutter in any of the positions shown and keep it there without energy consumption.
- the upper part 8 of the shutter 1 has a housing in which is maintained a permanent magnet 14, preferably having a strong coercive field, that is to say having properties of weak demagnetization.
- Such a type of magnet can be subjected to opposite fluxes without risk demagnetization: it will be explained later that, in a mode of preferred operation, the magnet will be subjected to opposite fields (attractive and repellent).
- the north pole PN of the magnet is close to the upper end of the shutter 1; it will be assumed that its south pole PS is approximately in a median zone of the shutter, the north-south axis of the magnet being oriented along the longitudinal axis of the shutter 1.
- the shutter is, in turn, made of magnetic material.
- the movement of the shutter 1 is ensured by a device magnetic drive acting on the magnet 14 associated with the shutter 1 and preferably arranged as follows.
- the magnetic drive device has two generators 15, 16 of magnetic fluxes which can be selectively activated, and each generator is arranged to, when it is put into operation, produce simultaneously an attractive flux and a repulsive flux on the magnet, in order to move.
- the two generators 15,16 have the same architecture and each include three pole pieces 17,18,19 and 20.21.22 respectively.
- the pole pieces are bars or plates whose polar end of each is pierced with a hole whose inner diameter corresponds to the outer diameter of tube 2, and each of pole pieces is arranged so that the tube passes through each of the holes.
- each of the pole pieces of a generator is fixed to a respective core, 23 for the first generator 15, and 24 for the second 16.
- the pole pieces of a generator are uniformly distributed over the length of the respective core, and the distance between two adjacent pole pieces corresponds substantially to the one between the two ends of the magnet 14.
- each core has several portions, here two, located each between two adjacent pole pieces.
- Each core portion is also surrounded by a solenoid respective.
- four solenoids are therefore present, two 25.26 associated with the first generator 15, and two 27.28 associated with the second 16.
- the set of solenoids is connected to a control unit 29, being able to deliver direct currents in the solenoids, to cause the appearance of magnetic fluxes circulating in the nuclei and in the parts polar, as will be explained later.
- the control unit is by elsewhere arranged so that the direction of the current flowing in each solenoid can, if necessary, be reversed.
- the control unit is arranged in such a way that each generator 15,16 can be activated selectively and separately.
- the direction of winding of the solenoids of the same generator and / or the arrangement of their connections is such that, on the one hand, the solenoids of a same generator are supplied simultaneously and, on the other hand, when current flows there, it causes the appearance of two magnetic fluxes of meaning opposite from the pole end of the center piece towards each of the pole ends of the two end pieces, so that if a north pole appears on the polar end of the central part, it appears a south pole on the polar ends of two other pieces of the same generator.
- the polarities are reversed.
- the two generators are nested one inside the other: here, the lower pole piece 20 of the second generator 16 is located between the lower pole pieces 17 and central 18 of the first generator; the central pole piece 21 of the second generator 16 is located between the central pole 18 and upper pole pieces 19 of the first 15 and, finally, the upper pole piece 19 of the first generator 15 is located between the central 21 and upper 22 pole pieces of the second 16.
- each generator 15,16 compared to tube 2 are provided: they are for example constituted by two screws 30,31 passing through a plate 32 fixed to the tube and each fixed to a respective generator, so that the rotation of a screw one way or the other causes the generator to go up or down corresponding.
- a preset can indeed prove useful, for example to properly adjust the closed position and avoid any leakage: in this case, act on the screw 31 connected to the second generator 16; it may still prove useful to adjust the end of filling flow: in this case, act on the position of the first 15 generator by turning the respective screw 30. Indeed, as will be explained further on, it is the first generator 15 which makes it possible to place and maintain the shutter in the low flow position (terminal phase) and it is the second 16, which allows to place and maintain the shutter 1 in the closed position.
- the lower pole piece 17 of the first generator surrounds the tube near the shutter seat 7, and the shutter 1 is arranged so that, when it is in the closed position, that is to say when the shutter part 12 is in contact with the seat 7, the lower pole of the magnet 14 which it contains (south by convention) is located slightly above the pole end of the lower pole piece 20 of the second generator , as illustrated in FIG. 1.
- the south pole PS of the magnet must be distant from part 12, and there is provided a connecting piece such as a rod 33 connecting the housing of the magnet to the terminal 12.
- the north pole PN of the magnet is located slightly above the pole end of the central pole piece 21 of the second generator.
- the magnetic flux has a longitudinal component which causes the appearance of a force tending to align the poles of the magnet with the pole ends. But, since the part 12 abuts on seat 7, the force thus generated causes a keeping the shutter in contact with the seat 7, which ensures sealing.
- the preset is further useful so that the shock between the shutter part 12 and the seat 7, at when closing the valve, does not damage seat 7 or the part 12 shutter.
- the shutter is in the low flow position, that is to say the flow in the terminal phase: the upper pole PN of the magnet 14 is aligned with the pole end of the upper pole piece 19 of the first generator, and the lower pole PS of the magnet is aligned with the pole end of the central pole piece of the same generator.
- the shutter keeps itself in this position, even in the absence current in the solenoids 25,26 of the first generator; indeed in this case, a flux due to the presence of the magnet 14 circulates in the latter, in the upper pole piece 19, in the core part 23 between the latter and the part central polar 18 and finally in this central room.
- the shutter is in the high flow position: the upper pole PN of the magnet is aligned with the pole end of the upper pole piece 22 of the second generator 16; its lower pole PS is aligned with the pole end of the central pole piece 21 of the second generator.
- the shutter self-maintains due to the magnetic flux in the magnet 14, the upper pole pieces 22 and central 21 and the part of the core 24 between these pole pieces.
- the current in the solenoids 27,28 of said generator must be such that the upper pole of the magnet is attracted by the upper pole piece 22, while by being pushed back by the central part 21, and the lower pole of the magnet, is attracted by the central part, while being repelled by the lower part.
- a first advantage appears when the shutter is placed from the position of figure 3 (high flow) to that of figure 2 (small flow) at the time the transition to the terminal phase.
- the repulsion phenomenon avoids that the shutter, under the effect of the pressure of the liquid circulating in the valve, is not driven in the closed position.
- Another advantage is that the movement of the shutter is more easily amortized: it stabilizes more quickly.
- valve is weak energy consuming. It only requires current when passing from one position to another. This is particularly interesting when appropriate to maintain it for a long time in a determined position, for example in the closed position when equipment incorporating such a valve is in stop, or in an open position (small or large flow) during the equipment cleaning. This is of course usable during the phases filling.
- the valve is controlled using the control unit 29, which is associated with means 34 for measuring the amount of liquid found in the container 35 being filled.
- These means allow the control unit 29 to correctly position the shutter, and to pass from the position of figure 3 which corresponds to the large flow used during all or part of the main phase at the position of Figure 2 which corresponds to the small flow used during the terminal phase, to avoid problems mentioned in the preamble (foam overflow and / or dosage inaccuracy if the high flow rate was maintained until the end) on the one hand, and move it from the low flow position to the closed position of the Figure 1, on the other hand.
- the measurement means 34 associated with the control unit 29 can be chosen from flowmeter, volumetric or weight. The last mentioned, namely the means of measurement are preferred by weight due to their lower complexity of implementation.
- the control unit 29 is associated with programming means 36 to allow its configuration so that the various movement orders shutter are given at the appropriate times.
- the valve of the invention also makes it possible to vary the flow rate during the main phase. In particular, it is possible to start filling with a small flow (position in Figure 2), in particular to avoid phenomena splash.
- a first generator 37 is shown with four pole pieces 38,39,40,41 connected by a core 42. Each part of core separating two adjacent pole pieces is surrounded by a solenoid 43,44,45.
- a second generator 46 comprises, as in the in FIGS. 1 to 3, three pole pieces 47, 48, 49 connected by a core 50, and each core part separating two adjacent parts is surrounded by a solenoid 51.52.
- the shutter can take a position additional to Figures 1 to 3.
- each set 43.44; 44.45 of two neighboring solenoids contained in the first generator can be excited selectively by the control unit 53, so that the pole pieces central and immediately external of each of said sets take the required polarities.
- generators can be envisaged for the production of magnetic flux allowing the movement of the shutter.
- a first mode implements a single generator having a number pole pieces at least one unit greater than the number of positions must take the shutter.
- This mode is illustrated in FIGS. 5A to 5C in the case of a shutter likely to take three positions.
- the generator 54 then comprises four pole pieces, referenced from 55 to 58 starting from the lower pole piece.
- the entire valve has not been shown, but only the parts making it possible to understand its operation, that is to say the circuit magnetic with the generator 54, the pole pieces 55 ... 58, the magnet 59, and the solenoids 60,61,62 (from bottom to top) and the nucleus 63.
- the displacement of the shutter is again obtained by exciting two neighboring solenoids so as to obtain both an attractive and a repulsive flux acting on the magnet 59.
- FIGS. 1 to 4 are preferred for various reasons.
- the longitudinal size of this solution is more important: for a three-position valve (two opening, one of closure), the generator 54 occupies three polar inter-room spaces against two and a half with the solution of figures 1 to 3.
- the amplitude of displacement of the shutter when it goes from one position to another immediately adjacent, corresponds to the distance separating two pole pieces, i.e. substantially to the length of the magnet, whereas with the solution of nested generators, the passage between two adjacent positions implies a displacement of a half length of magnet.
- control of the solenoids is more complex to carry out, because moving to a specific intermediate position may require the excitation of different solenoids depending on whether the passage takes place in the direction of raising or lowering of the shutter.
- the pole end of the upper pole piece 58 has the same polarity as that of the nearest part 57, since the solenoid 62 between these two parts is not excited.
- the magnet could remain in self-maintenance in the position of FIG. 5A, if the flux created by the magnet itself, looping by the lower pole piece 55, the immediately adjacent piece 56 and the part of core 63 between these two parts, was preponderant.
- FIGS. 6 and 7 illustrate, in turn, two alternative embodiments generators that can be used in place of those illustrated in FIGS. 1 to 4, 5A to 5C.
- the generator of FIG. 6 comprises three pole pieces 64, 65, 66 and a core 67.
- a solenoid 68 is wound around the central pole piece 65. By circulating the current in one direction in the solenoid, it appears a polarity given on the pole end 69 of the central pole piece 65, and a opposite polarity on the polar ends of the extreme parts 64 and 66. In reversing the current, the polarities are reversed.
- the generator of figure 7 is an extrapolation of that of figure 6. It has more than three pole pieces. Here five pieces 70, ... 74 have been shown, and each of the parts except those of the lower ends 70 and upper 74 is surrounded by a solenoid 75,76,77. A core 78 connects the pieces between them.
- a generator conforming to that of FIG. 7 can be used instead and instead of that of FIGS. 5A to 5C.
- each pole piece would be surrounded by a solenoid.
- Such layout would be very cumbersome and would require a circuit of relatively complicated control.
- valve can be oriented in a other than the one that was described, which is only the layout preferential, because the circulation of the liquid from the top to the bottom favors the passage in the closed position, therefore reduces the closing time, thus contributing to the desired precision. Indeed, with this provision, the liquid drives the shutter.
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Abstract
Description
L'invention concerne des perfectionnements aux procédés de remplissage automatique, avec une précision déterminée, de récipients, tels que des bouteilles, avec des liquides. Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.The invention relates to improvements to the methods of automatic filling, with a determined precision, of containers, such than bottles, with liquids. It also relates to a device for the implementation of the process.
Un premier type de problème qui se pose lors du remplissage de récipients avec des liquides est celui du débordement lié à la formation de mousse à la surface du liquide. La plupart des liquides ont une propension plus ou moins importante à mousser lors de leur introduction dans un récipient. Pour un liquide donné, l'ampleur du phénomène dépend du débit de remplissage et de la forme du récipient. Pour un même récipient, plus le débit est élevé, plus la formation de mousse est importante.A first type of problem which arises when filling containers with liquids is that of overflow related to the formation of foam on the surface of the liquid. Most liquids have a higher propensity or less important to foam when introduced into a container. For a given liquid, the extent of the phenomenon depends on the filling rate and the shape of the container. For the same container, the higher the flow, the higher the foaming is important.
Ce phénomène doit être pris en compte lors du remplissage à l'aide d'installations automatiques. En effet, si de la mousse déborde, le liquide qu'elle contient est perdu, de sorte que, lorsque la mousse se résorbe, le récipient contient moins de liquide qu'il ne devrait, d'où une imprécision de dosage. Par ailleurs, le débordement implique un nettoyage ultérieur de l'extérieur du récipient et de l'installation de remplissage.This phenomenon must be taken into account when filling with automatic installations. Indeed, if foam overflows, the liquid it contains is lost, so that when the foam is absorbed, the container contains less liquid than it should, resulting in inaccuracy of dosage. Furthermore, the overflow implies a subsequent cleaning of the outside of the container and the filling installation.
Une première solution connue consiste à remplir avec un faible débit, de façon à ne pas produire de mousse. Cette solution est toutefois incompatible avec l'obtention de cadences élevées souhaitées dans les installations de remplissage.A first known solution consists in filling with a low flow rate, so as not to produce foam. This solution is however incompatible with obtaining the desired high rates in the filling facilities.
Une seconde solution consiste à remplir avec un débit élevé et, pour compenser la production de mousse, à utiliser des récipients légèrement surdimensionnés, de façon à contenir la mousse se formant lors du remplissage.A second solution consists in filling with a high flow rate and, for compensate for the production of foam, use containers slightly oversized, so as to contain the foam that forms during filling.
Cette solution n'est pas satisfaisante pour plusieurs raisons.This solution is not satisfactory for several reasons.
D'une part, les récipients utilisés sont plus coûteux, car, en raison de leur surdimensionnement, ils nécessitent plus de matière. On the one hand, the containers used are more expensive because, due to their oversizing, they require more material.
D'autre part, le volume laissé libre dans le récipient après résorption de la mousse contient de l'air, donc de l'oxygène, qui peut nuire à la bonne conservation du liquide : plus le volume est réduit, meilleure est la conservation.On the other hand, the volume left free in the container after absorption of the foam contains air, therefore oxygen, which can affect the good conservation of the liquid: the smaller the volume, the better the conservation.
En outre, dans d'autres cas, il arrive que le liquide ait tendance à absorber l'oxygène contenu dans l'air du volume libre : il se crée alors un vide, donc une dépression, dans le récipient. Si le récipient est en matière plastique, il peut se déformer ou s'affaisser.In addition, in other cases, the liquid may tend to absorb the oxygen contained in the air of the free volume: a vacuum is created, therefore a depression in the container. If the container is plastic, it can deform or collapse.
Enfin, l'existence d'un volume libre a un impact psychologique non négligeable sur le consommateur : à supposer deux récipients contenant exactement le même volume de liquide, l'un étant surdimensionné et l'autre pas, le consommateur choisit celui qui n'est pas surdimensionné, car il lui donne l'impression d'être davantage rempli. Un récipient surdimensionné est donc plus difficile à vendre.Finally, the existence of a free volume has a psychological impact not negligible on the consumer: assuming two containers containing exactly the same volume of liquid, one being oversized and the other not, the consumer chooses the one that is not oversized, because it gives the impression of being more full. An oversized container is therefore more difficult to sell.
D'autres solutions existent, qui permettent un remplissage rapide, sans formation de mousse, évitant de devoir surdimensionner les récipients. Cependant, elles sont coûteuses et complexes, et on les réserve généralement aux liquides à valeur ajoutée notable (bière ou certains liquides gazeux ou gazéifiés, par exemple) : elles consistent à effectuer un remplissage sous vide et/ou un inertage à l'azote, par exemple.Other solutions exist, which allow rapid filling, without foaming, avoiding having to oversize the containers. However, they are expensive and complex, and are usually reserved liquids with significant added value (beer or certain gaseous liquids or carbonated, for example): they consist of filling under vacuum and / or inerting with nitrogen, for example.
Un second type de problème qui survient est celui de la précision du dosage. Ce second type de problème peut s'ajouter à celui lié à la formation de mousse ou en être indépendant : en général, les moyens de remplissage sont pilotés par un circuit de commande comprenant des moyens de mesure du volume de liquide introduit dans le récipient. De la précision des moyens de mesure et de la rapidité de réaction des moyens de commande et de fermeture dépend la précision du remplissage.A second type of problem that arises is that of the accuracy of the dosage. This second type of problem can be added to that linked to the formation of foam or be independent of it: in general, the filling means are controlled by a control circuit comprising means for measuring the volume of liquid introduced into the container. The precision of the means of measurement and speed of reaction of the control and closing means depends on the filling accuracy.
Plus le débit est élevé, plus la dérive des moyens de mesure, de commande et de fermeture doit être faible, pour éviter des variations non acceptables dans le volume effectivement introduit dans le liquide.The higher the flow, the more the drift of the measuring means, of order and closing must be low, to avoid non variations acceptable in the volume actually introduced into the liquid.
Là encore, à moins d'employer des moyens coûteux, une première solution consiste à remplir à faible débit, pour atténuer les effets de l'éventuelle dérive susmentionnée. Cette solution présente les mêmes inconvénients que la première solution envisagée pour remédier aux problèmes de formation de mousse.Again, unless expensive means are used, a first solution is to fill at low flow, to mitigate the effects of possible aforementioned drift. This solution has the same disadvantages as the first solution envisaged to remedy the training problems of foam.
Une seconde solution consiste à ne pas tenir compte de la dérive et à accepter une variation de volume d'un récipient à l'autre. Il convient donc de surdimensionner les récipients pour tenir compte de cette variation possible. Cette solution présente les mêmes inconvénients que la seconde solution envisagée pour remédier aux problèmes de formation de mousse.A second solution consists in ignoring the drift and in accept a variation in volume from one container to another. It is therefore advisable to oversize the containers to account for this possible variation. This solution has the same disadvantages as the second solution envisaged to remedy the foaming problems.
Elle présente en outre un inconvénient supplémentaire : en raison de la tolérance d'un niveau de dérive, certains récipients peuvent être moins remplis que d'autres, ce qui ajoute encore à l'effet psychologique déjà évoqué.It also has an additional disadvantage: due to the tolerance of a drift level, some containers may be less full than others, which further adds to the psychological effect already mentioned.
On a envisagé, pour remédier à ces inconvénients, des dispositifs de
remplissage dans lesquels le débit de remplissage est variable grâce à une
vanne à au moins deux débits discrets disposée dans un circuit d'amenée de
liquide en amont du récipient, la vanne comportant des moyens d'obturation et
de passage d'un débit à l'autre tels qu'un obturateur se déplaçant dans un tube
et des moyens d'actionnement des moyens d'obturation, pour les disposer soit
dans une position d'obturation soit dans une position provoquant un débit
discret donné. Ainsi, en faisant varier le débit, il devient possible d'optimiser les
conditions de remplissage. Le document DE 2 246 176 A présente un dispositif
de remplissage de récipients de ce type. Toutefois, les moyens d'actionnement
des moyens d'obturation qu'il comporte ne sont pas précisés.To overcome these drawbacks, consideration has been given to
filling in which the filling rate is variable thanks to a
valve with at least two discrete flows arranged in a supply circuit of
liquid upstream of the container, the valve comprising closure means and
passage from one flow to another such as a shutter moving in a tube
and means for actuating the shutter means, to arrange them either
in a closed position or in a position causing a flow
discreet given. Thus, by varying the flow rate, it becomes possible to optimize the
filling conditions.
L'invention a donc pour objet de remédier aux inconvénients de l'art antérieur, en proposant un dispositif avec des moyens d'actionnement des moyens d'obturation permettant un remplissage rapide et précis, c'est-à-dire permettant d'atteindre le volume souhaité avec une marge d'erreur acceptable, évitant d'avoir à utiliser des récipients surdimensionnés et d'employer des moyens de remplissage et/ou de mesure et/ou de commande coûteux.The object of the invention is therefore to remedy the drawbacks of the art prior, by proposing a device with means for actuating the sealing means allowing rapid and precise filling, that is to say allowing to reach the desired volume with an acceptable margin of error, avoiding having to use oversized containers and employing costly means of filling and / or measuring and / or controlling.
L'invention a pour objet un dispositif qui permet de remplir rapidement et précisément un récipient avec un liquide en au moins deux phases : une phase principale, au cours de laquelle le liquide est introduit avec au moins un premier débit discret ; une phase terminale, au cours de laquelle le complément de liquide, pour achever le remplissage, est introduit dans le récipient avec un second débit discret. The subject of the invention is a device which enables rapid filling and precisely a container with a liquid in at least two phases: a main phase, during which the liquid is introduced with at least one first discrete flow; a terminal phase, during which the complement liquid, to complete the filling, is introduced into the container with a second discrete flow.
Selon l'invention, un dispositif de remplissage de récipients comprenant une vanne à au moins deux débits discrets disposée dans un circuit d'amenée de liquide en amont du récipient et des moyens de mesure de la quantité de liquide dans le récipient reliés à un circuit de commande, afin de donner un ordre de changement de débit, ou un ordre d'arrêt du remplissage, selon la quantité de liquide mesurée, la vanne comportant des moyens d'obturation et de passage d'un débit à l'autre tels qu'un obturateur se déplaçant dans un tube, et des moyens d'actionnement des moyens d'obturation, pour les disposer soit dans une position d'obturation soit dans une position provoquant un débit discret donné, est caractérisé en ce que les moyens d'actionnement de l'obturateur sont disposés à l'extérieur du tube et sont magnétiques, et en ce que la commande des organes d'actionnement est électromagnétique et le circuit magnétique est agencé pour que l'obturateur, après avoir été mis dans une position déterminée correspondant à l'obturation ou à une ouverture sous un débit donné, sous l'action d'une commande électrique, reste dans cette position après relâchement de la commande électrique, jusqu'à ce qu'une nouvelle commande électrique pour le mettre dans une autre position ne soit appliquée.According to the invention, a container filling device comprising a valve with at least two discrete flows arranged in a supply circuit liquid upstream of the container and means for measuring the amount of liquid in the container connected to a control circuit, in order to give a flow change order, or stop filling order, depending on the quantity of liquid measured, the valve comprising closure means and passage from one flow to another such as a shutter moving in a tube, and means for actuating the shutter means, to arrange them either in a closed position or in a position causing a flow discrete given, is characterized in that the actuation means of the shutter are arranged outside the tube and are magnetic, and in this that the control of the actuators is electromagnetic and the magnetic circuit is arranged so that the shutter, after being put in a determined position corresponding to the shutter or an opening under a given flow, under the action of an electric control, remains in this position after releasing the electric control, until a new electric control to put it in another position is not applied.
Ainsi, le dispositif de l'invention permet d'aboutir à un remplissage beaucoup plus rapide qu'avec ceux de l'art antérieur, sans en présenter les inconvénients.Thus, the device of the invention makes it possible to achieve filling. much faster than those of the prior art, without presenting the disadvantages.
En outre, puisqu'il n'existe pas de liaison mécanique entre les moyens d'obturation et de passage d'un débit à l'autre, l'étanchéité de la vanne demeure totale ; par ailleurs, pour la même raison, l'usure d'une telle vanne est moindre : elle peut donc être utilisée pour du remplissage dit "propre", c'est-à-dire au cours duquel aucune particule indésirable, résultant d'une usure par frottement, ne se forme.In addition, since there is no mechanical connection between the means shutter and passage from one flow to another, the tightness of the valve remains total; moreover, for the same reason, the wear of such a valve is lesser: it can therefore be used for so-called "clean" filling, ie during which no unwanted particles, resulting from wear by friction, does not form.
De plus, puisque les moyens d'obturation et de passage d'un débit à l'autre, après avoir été mis dans une position déterminée correspondant à l'obturation ou à une ouverture sous un débit donné, sous l'action d'une commande électrique, restent dans cette position après relâchement de la commande, jusqu'à ce qu'une commande pour les mettre dans une autre position ne soit appliquée, la vanne est économe en énergie ; elle peut par ailleurs être maintenue dans une position donnée pendant une durée importante, sans que les circuits de commande ne s'échauffent inutilement. Ceci est tout particulièrement avantageux lors des opérations de nettoyage tant de la vanne que du circuit d'amenée du liquide.In addition, since the means of shutter and passage from a flow to the other, after having been placed in a determined position corresponding to the shutter or an opening under a given flow, under the action of a electric control, remain in this position after releasing the order, until one order to put them in another position is not applied, the valve is energy efficient; she can by elsewhere to be held in a given position for a period of time important, without the control circuits unnecessarily heating up. This is particularly advantageous during cleaning operations as long as of the valve than of the liquid supply circuit.
La phase principale peut être effectuée avec un débit très important, et il suffit de régler les paramètres de la phase terminale pour obtenir la précision de remplissage souhaitée.The main phase can be carried out with a very high flow rate, and it is enough to adjust the parameters of the terminal phase to obtain the precision filling level.
En particulier, il faut que la phase terminale soit telle qu'elle ne provoque pas de perturbation susceptible de contrarier le résultat recherché.In particular, the terminal phase must be such that it does not does not cause disturbance likely to thwart the desired result.
En théorie, le premier débit peut donc être illimité : il suffit de choisir, d'une part, l'instant du passage de la phase principale à la phase terminale et, d'autre part, le second débit, pour que les phénomènes perturbateurs susceptibles d'influer sur la précision du remplissage soient sans influence indésirable.In theory, the first speed can therefore be unlimited: just choose, on the one hand, the moment of the transition from the main phase to the terminal phase and, on the other hand, the second flow, so that the disturbing phenomena likely to affect the filling accuracy have no influence undesirable.
Dans la pratique, des essais menés avec des bouteilles d'1,5 litre pour les remplir avec de l'eau ont permis de remplir 80 % de chaque bouteille avec un premier débit (phase principale) d'environ 20 litres/mn et les 20 % restants avec un débit d'environ 7 litres/mn, soit un temps total de remplissage d'environ 6 secondes, avec une précision de l'ordre d'un centilitre, sans jamais provoquer de débordement de mousse, alors que, pour remplir les mêmes bouteilles avec un débit constant, sans provoquer de formation et donc de débordement de mousse, il faut compter environ 8 secondes par bouteille, ce qui correspond à un débit d'environ 11 litres/mn.In practice, tests conducted with 1.5 liter bottles to filling them with water allowed 80% of each bottle to be filled with a first flow (main phase) of around 20 liters / min and the remaining 20% with a flow rate of approximately 7 liters / min, i.e. a total filling time of approximately 6 seconds, with an accuracy of around a centiliter, without ever causing of foam overflow, whereas, to fill the same bottles with a constant flow, without causing formation and therefore overflow of foam, it takes about 8 seconds per bottle, which corresponds to a flow of approximately 11 liters / min.
Selon une autre caractéristique du dispositif, la détermination de la quantité de liquide afin de donner un ordre de changement de débit, de même que celle afin de donner l'ordre d'arrêt de remplissage, est effectuée à l'aide de moyens de mesure pondérale.According to another characteristic of the device, the determination of the quantity of liquid in order to give an order to change the flow, likewise that that in order to give the order to stop filling, is carried out using means of weight measurement.
Selon une autre caractéristique du dispositif, la détermination de la quantité de liquide afin de donner un ordre de changement de débit, de même que celle afin de donner l'ordre d'arrêt de remplissage, est effectuée à l'aide de moyens de mesure volumétrique.According to another characteristic of the device, the determination of the quantity of liquid in order to give an order to change the flow, likewise that that in order to give the order to stop filling, is carried out using volumetric measurement means.
Toutefois, la mesure pondérale est préférée. However, weight measurement is preferred.
Selon une autre caractéristique, les moyens d'obturation et de passage d'un débit à l'autre se déplacent dans un tube et sont agencés de façon à passer d'une position à J'autre, sans frottement contre le tube ; ils sont en contact avec une partie du tube seulement en position d'obturation.According to another characteristic, the shutter and passage means from one flow to another move in a tube and are arranged so as to move from one position to another, without rubbing against the tube; they are in contact with part of the tube only in the closed position.
Ainsi, la vanne peut être aisément nettoyée. Il suffit de la mettre en une position telle qu'un débit de liquide est possible et de faire circuler un liquide de nettoyage, voire de stérilisation : en raison de l'absence de frottement, donc de contact notable, le fluide de nettoyage circule partout autour desdits moyens et l'ensemble du circuit est ainsi nettoyé.Thus, the valve can be easily cleaned. Just put it in one position such that a liquid flow is possible and to circulate a liquid cleaning, even sterilization: due to the absence of friction, therefore notable contact, the cleaning fluid circulates everywhere around said means and the entire circuit is thus cleaned.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description ci-après, faite en regard des figures 1 à 7 annexées sur lesquelles :
- les figures 1 à 3 représentent un mode de réalisation préféré d'une vanne à trois positions pour la mise en oeuvre du procédé, respectivement dans sa position d'obturation, dans sa position de petit débit, utilisé en phase terminale, et dans une position de grand débit, utilisé en phase principale ;
- la figure 4 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un circuit de commande électromagnétique permettant d'obtenir plus de trois positions de l'obturateur ;
- les figures 5A à 5C illustrent un mode de réalisation à un seul circuit électromagnétique ;
- les figures 6 et 7 illustrent des variantes de circuits électromagnétiques.
- Figures 1 to 3 show a preferred embodiment of a three-position valve for implementing the method, respectively in its closed position, in its low flow position, used in the terminal phase, and in a position high flow, used in the main phase;
- FIG. 4 schematically illustrates an embodiment of an electromagnetic control circuit making it possible to obtain more than three positions of the shutter;
- FIGS. 5A to 5C illustrate an embodiment with a single electromagnetic circuit;
- Figures 6 and 7 illustrate variants of electromagnetic circuits.
Sur les figures 1 à 3, la vanne pour la mise en oeuvre de l'invention
comporte un obturateur 1 coulissant dans un tube 2 de forme cylindrique
destiné à être relié par son extrémité supérieure 3 à un circuit d'amenée de
liquide communiquant par exemple avec un réservoir de liquide non représenté.
L'extrémité inférieure 4 du tube 2 est mise en communication avec le récipient
à remplir, de préférence non pas directement, mais par l'intermédiaire d'une
autre conduite, non représentée.In FIGS. 1 to 3, the valve for implementing the invention
comprises a
L'obturateur 1 est un noyau plongeur ayant une forme allongée.The
Le tube 2 présente deux parties distinctes 5,6 de diamètre intérieur
différent : dans l'exemple illustré, une première partie 5, supérieure, possède
un diamètre intérieur supérieur à celui de la partie inférieure 6.The
La transition entre ces deux parties s'effectue par une portion 7 de
section intérieure de préférence tronconique ou, alternativement
hémisphérique, ou de toute autre forme pouvant constituer un siège
d'obturation.The transition between these two parts is effected by a
L'obturateur 1 présente, lui-aussi, deux parties distinctes : une première
partie 8, supérieure, formant un corps cylindrique dont le diamètre extérieur est
inférieur au diamètre intérieur de la partie supérieure 5 du tube 2, de sorte
qu'un espace annulaire 9 existe entre les parties supérieures 5 du tube 2 et 8
de l'obturateur 1, respectivement; une seconde partie 10, inférieure, formant
un embout terminal cylindrique dont le diamètre extérieur est inférieur au
diamètre intérieur de la partie inférieure 6 du tube, de sorte que, lorsque
l'embout est engagé dans la partie inférieure 6 du tube, un espace annulaire 11
existe entre les parties inférieures 6 et 10 du tube et de l'obturateur.The
De plus, la section de l'espace annulaire 9 autour de la partie
supérieure 8 de l'obturateur est supérieure à celle de l'espace annulaire 11
autour de l'embout 10.In addition, the section of the
De préférence, par ailleurs, la section annulaire 9 autour de la partie
supérieure de l'obturateur est supérieure à la section totale de la partie
inférieure 6 du tube 2. La fonction de cet agencement sera expliquée
ultérieurement.Preferably, moreover, the
La transition entre les parties supérieure 8 et inférieure 10 de
l'obturateur présente une partie 12 avec une terminaison, ici hémisphérique,
assurant la fonction d'obturation lorsqu'elle est en appui sur le siège 7, comme
représenté sur la figure 1.The transition between the upper 8 and lower 10 parts of
the shutter has a
Par ailleurs, des moyens 13 de centrage de l'obturateur 1 dans le tube
2 sont prévus, tels des ergots saillant radialement de la partie supérieure 8 de
l'obturateur 1 et régulièrement répartis à sa périphérie, ceci pour compenser le
fait que le diamètre extérieur de l'obturateur est en tous points inférieur à celui
du tube, à l'exception de la partie 12 d'appui sur le siège 7. Ainsi, lorsque
l'obturateur est déplacé dans le tube, comme il sera décrit ultérieurement, il
reste centré.Furthermore, means 13 for centering the
Toutefois, un jeu suffisant est laissé entre la périphérie des moyens 13
de centrage et le tube 2, pour permettre d'une part un déplacement sans
blocage de l'obturateur dans le tube, et surtout, son nettoyage (ou sa
stérilisation) complet (complète) lors des phases de nettoyage (ou de
stérilisation) de la vanne et des conduites associées, en amont et en aval.However, sufficient play is left between the periphery of the
La figure 2 représente la vanne conforme à l'invention dans laquelle la
partie 12 d'obturation est dégagée du siège 7 et l'embout 10 demeure
partiellement engagé dans la partie inférieure 6, de faible diamètre, du tube 2.FIG. 2 represents the valve according to the invention in which the
Dans cette configuration, la vanne laisse passer du liquide d'une part
au travers de l'espace annulaire 9 entre les parties supérieures 5 du tube 8 et
de l'obturateur, d'autre part, au travers de l'espace annulaire 11 entre les
parties inférieures 6 et 10 du tube et de l'obturateur. Le débit dépend, d'une
part, de la pression à laquelle le liquide est introduit dans la vanne par son
extrémité supérieure 3 et, d'autre part, de la section minimale de passage qui
lui est offerte, c'est-à-dire de la section de l'espace annulaire 11 autour de
l'embout 10, puisque cette dernière est inférieure à celle de l'espace annulaire
9 entre la partie supérieure 8 de l'obturateur et la partie supérieure 5 du tube.In this configuration, the valve lets liquid pass on the one hand
through the
Sur la figure 3, la même vanne est représentée dans une configuration
selon laquelle l'embout 10 est totalement dégagé de la partie 6 inférieure, de
faible diamètre, du tube. In Figure 3, the same valve is shown in a configuration
according to which the
Dans ces conditions, le liquide peut passer d'une part au travers de
l'espace annulaire 9 entre les parties supérieures du tube 2 et de l'obturateur 1,
d'autre part au travers de la partie 6 inférieure du tube, totalement dégagée.Under these conditions, the liquid can pass on the one hand through
the
En outre, une plus grande section de passage que dans le
configuration de la figure 2 est offerte au liquide, puisque tant la section de
l'espace annulaire 9 autour de la partie supérieure 8 de l'obturateur que celle
de la partie inférieure 6 du tube, au travers desquelles le liquide circule, sont
supérieures à celle de l'espace annulaire 11 qui limitait le passage dans la
configuration de la figure 2. En conséquence, un débit supérieur est obtenu.In addition, a larger passage section than in the
Figure 2 configuration is offered to the liquid, since both the section of
the
Dans le mode de réalisation préféré évoqué, selon lequel la section de
l'espace annulaire 9 autour de la partie supérieure de l'obturateur est
supérieure à celle, circulaire, de la partie inférieure 6 du tube, c'est cette
section de la partie inférieure qui détermine le débit maximum du liquide
pouvant passer, lorsque la vanne est dans la configuration de la figure 3, bien
entendu pour une pression d'adduction donnée.In the preferred embodiment discussed, whereby the section of
the
La vanne représentée sur les figures 1 à 3 permet donc, en plus d'une fonction d'obturation, d'obtenir deux débits discrets : un débit plus élevé dans la configuration de la figure 3 et un débit plus faible dans celle de la figure 2, et est donc parfaitement adaptée à la mise en oeuvre du procédé de l'invention.The valve shown in Figures 1 to 3 therefore allows, in addition to a shutter function, to obtain two discrete flows: a higher flow in the configuration of FIG. 3 and a lower flow rate in that of FIG. 2, and is therefore perfectly suited to the implementation of the method of the invention.
Il serait toutefois tout à fait envisageable, pour certaines applications,
de réaliser une vanne avec plus de deux débits discrets. Dans ce cas, le tube 2
n'aurait pas que deux parties de diamètre différent, mais autant que
nécessaire ; l'obturateur, quant à lui, libérerait, au fur et à mesure de son
déplacement, des sections de passage de plus en plus importantes.However, it would be entirely possible, for certain applications,
to make a valve with more than two discrete flows. In this case,
Le déplacement de l'obturateur peut être assuré par un dispositif mécanique, non représenté, ou, de préférence, à l'aide d'un dispositif électromagnétique tel que celui représenté sur les figures 1 à 3, ou de l'une des variantes représentée sur les figures 4 à 7.The movement of the shutter can be ensured by a device mechanical, not shown, or preferably using a device electromagnetic such as that shown in Figures 1 to 3, or one of variants shown in Figures 4 to 7.
Un dispositif mécanique nécessite une liaison entre l'obturateur et l'extérieur, d'où la nécessité de joints et des risques de mauvaise étanchéité. Par ailleurs, une vanne avec un tel dispositif serait plus difficile à nettoyer. A mechanical device requires a connection between the shutter and the exterior, hence the need for seals and the risk of poor sealing. Furthermore, a valve with such a device would be more difficult to clean.
Dans sa réalisation préférée, la vanne, illustrée sur les figures 1 à 3, est pilotée par un dispositif électromagnétique adapté pour placer l'obturateur dans l'une quelconque des positions représentées et l'y maintenir sans consommation d'énergie.In its preferred embodiment, the valve, illustrated in FIGS. 1 to 3, is driven by an electromagnetic device adapted to place the shutter in any of the positions shown and keep it there without energy consumption.
La partie supérieure 8 de l'obturateur 1 comporte un logement dans
lequel est maintenu un aimant permanent 14, présentant de préférence un fort
champ coercitif, c'est-à-dire ayant des propriétés de faible démagnétisation.The
Un tel type d'aimant peut être soumis à des flux opposés sans risque de démagnétisation : il sera expliqué ultérieurement que, dans un mode de fonctionnement préféré, l'aimant se trouvera soumis à des champs opposés (attractif et répulsif).Such a type of magnet can be subjected to opposite fluxes without risk demagnetization: it will be explained later that, in a mode of preferred operation, the magnet will be subjected to opposite fields (attractive and repellent).
Pour la suite de la description, par convention, on supposera que le
pôle nord PN de l'aimant est à proximité de l'extrémité supérieure de
l'obturateur 1 ; on supposera que son pôle sud PS est approximativement dans
une zone médiane de l'obturateur, l'axe nord-sud de l'aimant étant orienté selon
l'axe longitudinal de l'obturateur 1. L'obturateur est, quant à lui, en matériau
magnétique.For the remainder of the description, by convention, it will be assumed that the north pole PN of the magnet is close to the upper end of the
Il convient de remarquer que la disposition relative des deux pôles pourrait être inversée : dans ce cas, il conviendrait de substituer "nord" à "sud" et vice-versa dans la suite de la description pour comprendre le fonctionnement du dispositif.It should be noted that the relative arrangement of the two poles could be reversed: in this case, "north" should be substituted for "south" and vice versa in the following description to understand how it works of the device.
Le déplacement de l'obturateur 1 est assuré par un dispositif
d'entraínement magnétique agissant sur l'aimant 14 associé à l'obturateur 1 et
agencé, de préférence, comme suit.The movement of the
Le dispositif d'entraínement magnétique comporte deux générateurs
15, 16 de flux magnétiques pouvant être sélectivement mis en fonction, et
chaque générateur est agencé pour, lorsqu'il est mis en fonction, produire
simultanément un flux attractif et un flux répulsif sur l'aimant, afin de le
déplacer.The magnetic drive device has two
Dans le cas des figures 1 à 3 où l'obturateur peut prendre trois
positions, pour mémoire une position de fermeture de la vanne, et deux autres
positions correspondant à deux débits différents, les deux générateurs 15,16
ont la même architecture et comprennent chacun trois pièces polaires 17,18,19
et 20,21,22 respectivement.In the case of Figures 1 to 3 where the shutter can take three
positions, for the record a valve closing position, and two others
positions corresponding to two different flow rates, the two
Dans le mode de réalisation, les pièces polaires sont des barreaux ou
des plaques dont l'extrémité polaire de chacun est percée d'un trou dont le
diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur du tube 2, et chacune des
pièces polaires est disposée de façon que le tube passe dans chacun des
trous.In the embodiment, the pole pieces are bars or
plates whose polar end of each is pierced with a hole whose
inner diameter corresponds to the outer diameter of
L'autre extrémité de chacune des pièces polaires d'un générateur est
fixée à un noyau respectif, 23 pour le premier générateur 15, et 24 pour le
second 16.The other end of each of the pole pieces of a generator is
fixed to a respective core, 23 for the
De préférence, comme illustré sur les figures, les pièces polaires d'un
générateur sont uniformément réparties sur la longueur du noyau respectif, et
la distance entre deux pièces polaires adjacentes correspond sensiblement à
celle entre les deux extrémités de l'aimant 14.Preferably, as illustrated in the figures, the pole pieces of a
generator are uniformly distributed over the length of the respective core, and
the distance between two adjacent pole pieces corresponds substantially to
the one between the two ends of the
Ainsi, chaque noyau comporte plusieurs portions, ici deux, situées chacune entre deux pièces polaires adjacentes.Thus, each core has several portions, here two, located each between two adjacent pole pieces.
Chaque portion de noyau est par ailleurs entourée par un solénoïde
respectif. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, quatre solénoïdes sont
donc présents, deux 25,26 associés au premier générateur 15, et deux 27,28
associés au second 16.Each core portion is also surrounded by a solenoid
respective. In the embodiment of Figures 1 to 3, four solenoids are
therefore present, two 25.26 associated with the
L'ensemble des solénoïdes est connecté à une unité de commande 29,
pouvant délivrer des courants continus dans les solénoïdes, pour provoquer
l'apparition de flux magnétiques circulant dans les noyaux et dans les pièces
polaires, comme il sera expliqué ultérieurement. L'unité de commande est par
ailleurs agencée pour que le sens du courant circulant dans chaque solénoïde
puisse être, le cas échéant, inversé. Enfin, l'unité de commande est agencée
de façon telle que chaque générateur 15,16 puisse être activé sélectivement et
séparément.The set of solenoids is connected to a
Le sens de l'enroulement des solénoïdes d'un même générateur et/ou la disposition de leur connexions est telle que, d'une part, les solénoïdes d'un même générateur sont alimentés simultanément et, d'autre part, lorsque du courant y circule, il provoque l'apparition de deux flux magnétiques de sens opposés à partir de l'extrémité polaire de la pièce centrale en direction de chacune des extrémités polaires des deux pièces extrêmes, de sorte que, si un pôle nord apparaít sur l'extrémité polaire de la pièce centrale, il apparaít un pôle sud sur les extrémités polaires des deux autres pièces du même générateur. En inversant le sens du courant, on inverse les polarités.The direction of winding of the solenoids of the same generator and / or the arrangement of their connections is such that, on the one hand, the solenoids of a same generator are supplied simultaneously and, on the other hand, when current flows there, it causes the appearance of two magnetic fluxes of meaning opposite from the pole end of the center piece towards each of the pole ends of the two end pieces, so that if a north pole appears on the polar end of the central part, it appears a south pole on the polar ends of two other pieces of the same generator. By reversing the direction of the current, the polarities are reversed.
Ainsi, selon le sens des flux ainsi créés, lorsque l'aimant se trouve entre les deux pièces polaires d'un même générateur, il est soumis à un flux attractif et à un flux répulsif.Thus, according to the direction of the fluxes thus created, when the magnet is between the two pole pieces of the same generator, it is subjected to a flux attractive and repulsive.
Par ailleurs, comme représenté sur les figures 1 à 3, les deux
générateurs sont imbriqués l'un dans l'autre : ici, la pièce polaire inférieure 20
du second générateur 16 est située entre les pièces polaires inférieure 17 et
centrale 18 du premier générateur ; la pièce polaire centrale 21 du second
générateur 16 est située entre les pièces polaires centrale 18 et supérieure 19
du premier 15 et, enfin, la pièce polaire supérieure 19 du premier générateur 15
est située entre les pièces polaires centrale 21 et supérieure 22 du second 16.Furthermore, as shown in Figures 1 to 3, the two
generators are nested one inside the other: here, the
Enfin, des moyens de préréglage de la position longitudinale de chaque
générateur 15,16 par rapport au tube 2 sont prévus : ils sont par exemple
constitués par deux vis 30,31 passant au travers d'une plaque 32 fixée au tube
et fixées chacune à un générateur respectif, de sorte que la rotation d'une vis
dans un sens ou dans l'autre provoque la montée ou la descente du générateur
correspondant.Finally, means for presetting the longitudinal position of each
Un préréglage peut en effet s'avérer utile par exemple pour bien ajuster
la position d'obturation et éviter toute fuite : dans ce cas, il faut agir sur la vis 31
reliée au second générateur 16 ; il peut encore s'avérer utile pour ajuster le
débit de fin de remplissage : dans ce cas, il faut agir sur la position du premier
15 générateur en tournant la vis 30 respective. En effet, comme il sera expliqué
plus loin, c'est le premier générateur 15 qui permet de placer et maintenir
l'obturateur en position de petit débit (phase terminale) et c'est le second 16,
qui permet de placer et maintenir l'obturateur 1 en position de fermeture.A preset can indeed prove useful, for example to properly adjust
the closed position and avoid any leakage: in this case, act on the
De plus, la pièce polaire inférieure 17 du premier générateur entoure le
tube à proximité du siège 7 d'obturation, et l'obturateur 1 est agencé pour que,
lorsqu'il est en position de fermeture, c'est-à-dire lorsque la partie 12
d'obturation est au contact du siège 7, le pôle inférieur de l'aimant 14 qu'il
contient (sud par convention) se trouve légèrement au-dessus de l'extrémité
polaire de la pièce polaire inférieure 20 du second générateur, comme illustré
sur la figure 1. Pour cela, le pôle sud PS de l'aimant doit être éloigné de la
partie 12, et il est prévu une pièce de raccord telle qu'une tige 33 reliant le
logement de l'aimant à la partie terminale 12.In addition, the
Dans cette position, le pôle nord PN de l'aimant se trouve légèrement
au-dessus de l'extrémité polaire de la pièce polaire centrale 21 du second
générateur.In this position, the north pole PN of the magnet is located slightly above the pole end of the
En conséquence, en l'absence de courant dans les solénoïdes 27,28
du second générateur 15, un flux magnétique apparaít, qui circule dans
l'aimant, dans les pièces polaires inférieure 20 et centrale 21 de ce générateur
et dans la partie du noyau 24 reliant lesdites pièces polaires.Consequently, in the absence of current in the solenoids 27.28
of the
Cependant, étant donné que les pôles de l'aimant sont décalés par
rapport aux extrémités polaires mentionnées, le flux magnétique présente une
composante longitudinale qui provoque l'apparition d'une force tendant à
aligner les pôles de l'aimant avec les extrémités polaires. Mais, puisque la
partie 12 est en butée sur le siège 7, la force ainsi générée provoque un
maintien en appui de l'obturateur sur le siège 7, ce qui assure l'étanchéité.However, since the poles of the magnet are offset by
compared to the polar ends mentioned, the magnetic flux has a
longitudinal component which causes the appearance of a force tending to
align the poles of the magnet with the pole ends. But, since the
Il y a donc un auto-maintien de l'obturateur 1 en position de fermeture.There is therefore a self-maintenance of the
En agissant sur la vis 30 de préréglage de la position du second
générateur 16, de sorte que le générateur remonte le long du tube, la force
d'appui diminue ; à l'inverse, en faisant descendre ce générateur 16 le long du
tube, la force d'appui augmente.By acting on the
Indépendamment du paramétrage de la force d'appui, le préréglage est
en outre utile pour que le choc entre la partie 12 d'obturation et le siège 7, au
moment de la fermeture de la vanne, n'endommage pas le siège 7 ou la partie
12 d'obturation.Regardless of the setting of the contact force, the preset is
further useful so that the shock between the
Sur la figure 2, l'obturateur est en position de petit débit, c'est-à-dire le
débit dans la phase terminale : le pôle supérieur PN de l'aimant 14 est aligné
avec l'extrémité polaire de la pièce polaire supérieure 19 du premier
générateur, et le pôle inférieur PS de l'aimant est aligné avec l'extrémité polaire
de la pièce polaire centrale du même générateur. In FIG. 2, the shutter is in the low flow position, that is to say the flow in the terminal phase: the upper pole PN of the
L'obturateur s'auto-maintient dans cette position, même en l'absence
de courant dans les solénoïdes 25,26 du premier générateur ; en effet, dans ce
cas, un flux dû à la présence de l'aimant 14 circule dans ce dernier, dans la
pièce polaire 19 supérieure, dans la partie de noyau 23 entre celle-ci et la pièce
polaire centale 18 et enfin dans cette pièce centrale.The shutter keeps itself in this position, even in the absence
current in the
Sur la figure 3, l'obturateur est en position de grand débit : le pôle
supérieur PN de l'aimant est aligné avec l'extrémité polaire de la pièce polaire
supérieure 22 du second générateur 16 ; son pôle inférieur PS est aligné avec
l'extrémité polaire de la pièce polaire centrale 21 du second générateur. Là
encore, en l'absence de courant dans les solénoïdes 27,28 du second
générateur 16, l'obturateur s'auto-maintient en raison du flux magnétique dans
l'aimant 14, les pièces polaires supérieure 22 et centrale 21 et la partie du
noyau 24 entre ces pièces polaires.In FIG. 3, the shutter is in the high flow position: the upper pole PN of the magnet is aligned with the pole end of the
Le passage de l'obturateur 1 dans chacune des positions illustrées sur
les figures 1 à 3, à partir de l'une quelconque des autres est assuré comme suit
Le courant dans les solénoïdes 27,28 dudit générateur doit être tel que
le pôle supérieur de l'aimant est attiré par la pièce polaire supérieure 22, tout
en étant repoussé par la pièce centrale 21, et le pôle inférieur de l'aimant, est
attiré par la pièce centrale, tout en étant repoussé par la pièce inférieure.The current in the
Ainsi, avec la convention adoptée, il faudrait faire apparaítre un pôle sud sur les pièces polaires supérieure et inférieure du second générateur et un pôle nord sur sa pièce centrale.Thus, with the convention adopted, it would appear a pole south on the upper and lower pole pieces of the second generator and a north pole on its central part.
L'utilisation de la répulsion magnétique en même temps que l'attraction présente divers avantages.The use of magnetic repulsion at the same time as attraction has various advantages.
Un premier avantage apparaít lorsque l'obturateur est placé de la position de la figure 3 (gros débit) à celle de la figure 2 (petit débit) au moment du passage en phase terminale. Dans ce cas, le phénomène de répulsion évite que l'obturateur, sous l'effet de la pression du liquide circulant dans la vanne, ne soit entraíné en position de fermeture.A first advantage appears when the shutter is placed from the position of figure 3 (high flow) to that of figure 2 (small flow) at the time the transition to the terminal phase. In this case, the repulsion phenomenon avoids that the shutter, under the effect of the pressure of the liquid circulating in the valve, is not driven in the closed position.
Un autre avantage est que le mouvement de l'obturateur est plus aisément amorti : il se stabilise plus rapidement.Another advantage is that the movement of the shutter is more easily amortized: it stabilizes more quickly.
Par ailleurs, cette utilisation favorise le décrochage de l'aimant, donc de l'obturateur, de la position d'auto-maintien dans laquelle il se trouve.Furthermore, this use promotes the detachment of the magnet, therefore the shutter, from the self-maintaining position in which it is located.
Un avantage de l'auto-maintien est que la vanne est faible consommatrice d'énergie. Elle ne nécessite du courant que lors du passage d'une position à l'autre. Ceci est particulièrement intéressant lorsqu'il convient de la maintenir longtemps dans une position déterminée, par exemple dans la position de fermeture lorsqu'un équipement incorporant une telle vanne est en arrêt, ou dans une position d'ouverture (petit ou gros débit) lors des phases de nettoyage de l'équipement. Ceci est bien entendu exploitable lors des phases de remplissage.An advantage of self-maintenance is that the valve is weak energy consuming. It only requires current when passing from one position to another. This is particularly interesting when appropriate to maintain it for a long time in a determined position, for example in the closed position when equipment incorporating such a valve is in stop, or in an open position (small or large flow) during the equipment cleaning. This is of course usable during the phases filling.
La commande de la vanne s'effectue à l'aide de l'unité de commande
29, qui est associée à des moyens de mesure 34 de la quantité de liquide se
trouvant dans le récipient 35 en cours de remplissage. Ces moyens permettent
à l'unité de commande 29 de positionner correctement l'obturateur, et de le
faire passer de la position de la figure 3 qui correspond au gros débit employé
pendant tout ou partie de la phase principale à la position de la figure 2 qui
correspond au petit débit employé lors de la phase terminale, pour éviter les
problèmes mentionnés au préambule (débordement de mousse et/ou
imprécision de dosage si le gros débit était maintenu jusqu'à la fin) d'une part,
et de le faire passer de la position de petit débit à la position de fermeture de la
figure 1, d'autre part.The valve is controlled using the
Les moyens de mesure 34 associés à l'unité de commande 29 peuvent
être choisis parmi les moyens de mesure débitmétrique, volumétrique ou
pondérale. Les derniers mentionnés, à savoir les moyens de mesure
pondérale, sont cependant préférés en raison de leur moins grande complexité
de mise en oeuvre.The measurement means 34 associated with the
L'unité de commande 29 est associée à des moyens de programmation
36 pour permettre son paramétrage afin que les divers ordres de déplacement
de l'obturateur soient donnés aux instants appropriés.The
Il convient en effet de personnaliser l'équipement comportant la vanne de l'invention en fonction de la nature du liquide à introduire dans le récipient, et de la forme même du récipient, ce dernier point étant notamment important dans le cas où le problème à régler est celui des conséquences d'une formation de mousse, dont l'ampleur dépend à la fois du débit lors de la phase principale et de la forme du récipient.It is indeed necessary to personalize the equipment comprising the valve of the invention depending on the nature of the liquid to be introduced into the container, and the very shape of the container, this last point being particularly important if the problem to be resolved is that of the consequences of a foaming, the extent of which depends on both the flow during the phase main and container shape.
En d'autres termes, si on considère deux récipients ayant le même volume, mais des formes différentes, il est possible que, pour des mêmes débits en phase principale et en phase terminale, il faille programmer le passage d'une phase à l'autre à des moments différents, c'est-à-dire alors que la quantité de liquide n'est pas la même.In other words, if we consider two containers having the same volume, but of different shapes, it is possible that, for the same flow rates in the main phase and in the terminal phase, it is necessary to program the transition from one phase to another at different times, i.e. when the amount of liquid is not the same.
La vanne de l'invention permet aussi de faire varier le débit lors de la phase principale. En particulier, il est possible d'amorcer le remplissage avec un petit débit (position de la figure 2), notamment pour éviter des phénomènes d'éclaboussement.The valve of the invention also makes it possible to vary the flow rate during the main phase. In particular, it is possible to start filling with a small flow (position in Figure 2), in particular to avoid phenomena splash.
Il est possible d'augmenter le nombre de positions que peut prendre l'obturateur, en ajoutant des pièces polaires supplémentaires à l'un et/ou à l'autre des générateurs, et, bien entendu, en ajoutant une ou des parties de noyau, de même qu'un nombre approprié de solénoïdes. Il convient alors de relier les solénoïdes à l'unité de commande de façon à obtenir un pôle magnétique de polarité donnée sur une pièce polaire d'un générateur et une polarité opposée sur les deux pièces polaires adjacentes du même générateur.It is possible to increase the number of positions that can take the shutter, adding additional pole pieces to one and / or to the other generators, and, of course, adding one or more parts of nucleus, as well as an appropriate number of solenoids. It is therefore advisable to connect the solenoids to the control unit so as to obtain a pole magnetic polarity given on a pole piece of a generator and a opposite polarity on the two adjacent pole pieces of the same generator.
Ainsi, sur la figure 4, un premier générateur 37 est représenté avec
quatre pièces polaires 38,39,40,41 reliées par un noyau 42. Chaque partie de
noyau séparant deux pièces polaires adjacentes est entourée par un solénoïde
43,44,45.Thus, in Figure 4, a
Dans l'exemple, un second générateur 46 comporte, comme dans le
cas des figures 1 à 3, trois pièces polaires 47,48,49 reliées par un noyau 50, et
chaque partie de noyau séparant deux pièces adjacentes est entourée par un
solénoïde 51,52. Dans ce cas, l'obturateur peut prendre une position
supplémentaire par rapport aux figures 1 à 3.In the example, a
Pour cela, il suffit que chaque ensemble 43,44 ;44,45 de deux
solénoïdes voisins contenu dans le premier générateur puisse être excité
sélectivement par l'unité de commande 53, pour que les pièces polaires
centrale et immédiatement extérieures de chacun desdits ensembles prenne
les polarités requises.For this, it is sufficient that each set 43.44; 44.45 of two
neighboring solenoids contained in the first generator can be excited
selectively by the
En ajoutant une pièce polaire au second générateur, on obtiendrait une possibilité supplémentaire et ainsi de suite.By adding a pole piece to the second generator, we would obtain a additional possibility and so on.
D'autres modes de réalisation de générateurs sont envisageables pour la production des flux magnétiques permettant le déplacement de l'obturateur. Other embodiments of generators can be envisaged for the production of magnetic flux allowing the movement of the shutter.
Un premier mode met en oeuvre un seul générateur ayant un nombre de pièces polaires supérieur d'au moins une unité au nombre de positions que doit prendre l'obturateur.A first mode implements a single generator having a number pole pieces at least one unit greater than the number of positions must take the shutter.
Ce mode est illustré sur les figures 5A à 5C dans le cas d'un obturateur susceptible de prendre trois positions.This mode is illustrated in FIGS. 5A to 5C in the case of a shutter likely to take three positions.
Dans ce cas, le générateur 54 comporte alors quatre pièces polaires,
référencées de 55 à 58 en partant de la pièce polaire inférieure. Par souci de
simplification, la totalité de la vanne n'a pas été représentée, mais seulement
les parties permettant de comprendre son fonctionnement, c'est-à-dire le circuit
magnétique avec le générateur 54, les pièces polaires 55 ... 58, l'aimant 59, et
les solénoïdes 60,61,62 (de bas en haut) et le noyau 63.In this case, the
Le déplacement de l'obturateur est, là encore, obtenu en excitant deux
solénoïdes voisins de façon à obtenir à la fois un flux attractif et un flux répulsif
agissant sur l'aimant 59.The displacement of the shutter is again obtained by exciting two
neighboring solenoids so as to obtain both an attractive and a repulsive flux
acting on the
Toutefois, on préfère l'agencement imbriqué des figures 1 à 4 pour diverses raisons.However, the nested arrangement of FIGS. 1 to 4 is preferred for various reasons.
D'une part, l'encombrement longitudinal de cette solution est plus
important : pour une vanne à trois positions (deux d'ouverture, une de
fermeture), le générateur 54 occupe trois espaces inter-pièces polaires contre
deux et demi avec la solution des figures 1 à 3.On the one hand, the longitudinal size of this solution is more
important: for a three-position valve (two opening, one of
closure), the
D'autre part, avec cette solution, l'amplitude de déplacement de l'obturateur, lorsqu'il passe d'une position à une autre immédiatement adjacente, correspond à la distance séparant deux pièces polaires, c'est-à-dire sensiblement à la longueur de l'aimant, alors qu'avec la solution des générateurs imbriqués, le passage entre deux positions adjacentes implique un déplacement d'une demi-longueur d'aimant.On the other hand, with this solution, the amplitude of displacement of the shutter, when it goes from one position to another immediately adjacent, corresponds to the distance separating two pole pieces, i.e. substantially to the length of the magnet, whereas with the solution of nested generators, the passage between two adjacent positions implies a displacement of a half length of magnet.
Du fait de cette plus grande amplitude de déplacement, l'arrêt ou l'amortissement du mouvement de déplacement peut être plus délicat.Due to this greater displacement amplitude, stopping or damping the movement of movement can be more delicate.
En outre, la commande des solénoïdes est plus complexe à réaliser, car le passage dans une position intermédiaire déterminée peut nécessiter l'excitation de solénoïdes différents selon que le passage s'effectue dans le sens de la montée ou de la descente de l'obturateur.In addition, the control of the solenoids is more complex to carry out, because moving to a specific intermediate position may require the excitation of different solenoids depending on whether the passage takes place in the direction of raising or lowering of the shutter.
Ainsi, par exemple, pour passer de la position de la figure 5A (position
basse de l'aimant, donc de l'obturateur), à celle de la figure 5B (position
intermédiaire), il convient, ainsi que cela est représenté sur la figure 5A,
d'exciter les solénoïdes 60 et 61 pour faire apparaítre, d'une part sur l'extrémité
polaire de la pièce polaire inférieure 55, de même que sur l'extrémité polaire de
la troisième pièce polaire 57 (à compter de la pièce inférieure), la même
polarité magnétique que celle du pôle inférieur de l'aimant 59, c'est-à-dire, avec
la convention retenue, un pôle sud si le pôle inférieur de l'aimant est sud et,
d'autre part, sur l'extrémité polaire de la seconde pièce polaire 56 à compter de
la pièce inférieure, la même polarité que sur le pôle supérieur de l'aimant (ici
nord par convention).So, for example, to go from the position of Figure 5A (position
of the magnet, therefore of the shutter), to that of FIG. 5B (position
intermediate), it should, as shown in FIG. 5A,
to excite the
Dans ces conditions, l'extrémité polaire de la pièce polaire supérieure
58 est de même polarité que celle de la pièce la plus proche 57, puisque le
solénoïde 62 entre ces deux pièces n'est pas excité.Under these conditions, the pole end of the
Les flux sur les pièces 55,56,57 provoquent donc à la fois une
attraction et une répulsion de l'aimant.The flows on the
On comprend aisément que, si au lieu d'exciter le solénoïde 60 entre la
pièce polaire inférieure 55 et celle 56 immédiatement voisine, on excitait avec
un courant approprié le solénoïde 62, il serait possible d'obtenir des flux qui
semblent répulsifs et attractifs.It is easily understood that, if instead of exciting the
Toutefois, dans ce cas, l'aimant risquerait de rester en auto-maintien
dans la position de la figure 5A, si le flux créé par l'aimant lui-même, bouclant
par la pièce polaire inférieure 55, la pièce immédiatement voisine 56 et la partie
de noyau 63 entre ces deux pièces, était prépondérant.However, in this case, the magnet could remain in self-maintenance
in the position of FIG. 5A, if the flux created by the magnet itself, looping
by the
Par contre, pour passer de la position de la figure 5C, position haute de
l'aimant, à celle de la figure 5B, il faut exciter les solénoïdes 61 et 62 pour faire
apparaítre, comme illustré sur la figure 5C, un pôle nord sur la pièce polaire
supérieure 58, de même que sur la pièce 56, et un pôle sud sur la pièce 57
entre les deux précédentes. On the other hand, to move from the position of FIG. 5C, the upper position of
the magnet, to that of figure 5B, it is necessary to excite the
Dans ce cas, l'excitation des solénoïdes 60 et 61 risquerait d'être sans
effet, puisque l'aimant serait susceptible de rester en auto-maintien dans la
position de la figure 5C, en raison du flux créé par l'aimant lui-même.In this case, the excitation of
Les figures 6 et 7 illustrent, quant à elles, deux variantes de réalisation de générateurs utilisables en lieu et place de ceux illustrés sur les figures 1 à 4, 5A à 5C.Figures 6 and 7 illustrate, in turn, two alternative embodiments generators that can be used in place of those illustrated in FIGS. 1 to 4, 5A to 5C.
La différence avec les générateurs précédemment décrits est que les solénoïdes ne sont plus disposés autour des parties de noyaux reliant deux pièces polaires adjacentes, mais autour de certaines pièces polaires.The difference with the generators previously described is that the solenoids are no longer arranged around the parts of nuclei connecting two adjacent pole pieces, but around certain pole pieces.
Le générateur de la figure 6 comporte trois pièces polaires 64,65,66 et
un noyau 67. Un solénoïde 68 est bobiné autour de la pièce polaire centrale 65.
En faisant circuler le courant dans un sens dans le solénoïde, il apparaít une
polarité donnée sur l'extrémité polaire 69 de la pièce polaire centrale 65, et une
polarité opposée sur les extrémités polaires des pièces extrêmes 64 et 66. En
inversant le courant, les polarités s'inversent.The generator of FIG. 6 comprises three
Le générateur de la figure 7 est une extrapolation de celui de la figure
6. Il comporte plus de trois pièces polaires. Ici cinq pièces 70, ... 74 ont été
représentées, et chacune des pièces sauf celles des extrémités inférieure 70 et
supérieure 74 est entourée d'un solénoïde 75,76,77. Un noyau 78 relie les
pièces entre elles.The generator of figure 7 is an extrapolation of that of figure
6. It has more than three pole pieces. Here five
En appliquant un courant électrique approprié sur l'un des solénoïdes, on provoque l'apparition d'un pôle magnétique donné sur l'extrémité polaire de la pièce polaire entourée par le solénoïde excité et des pôles opposés sur les pièces adjacentes.By applying an appropriate electric current to one of the solenoids, we cause the appearance of a given magnetic pole on the polar end of the pole piece surrounded by the excited solenoid and opposite poles on the adjacent rooms.
En imbriquant deux générateurs conformes à celui de la figure 6, on obtient un agencement magnétique équivalent à celui des figures 1 à 3.By nesting two generators conforming to that of FIG. 6, we obtains a magnetic arrangement equivalent to that of FIGS. 1 to 3.
En imbriquant un générateur conforme à celui de la figure 6 avec un générateur conforme à celui de la figure 7, (avec quatre pièces polaires), on obtient un agencement magnétique équivalent à celui de la figure 4, dans lequel le générateur de la figure 6 remplace celui 46 à trois pôles de cette figure 4, et le générateur de la figure 7 remplace celui 37 à quatre pôles de la même figure 4. By nesting a generator conforming to that of FIG. 6 with a generator conforming to that of FIG. 7, (with four pole pieces), we obtains a magnetic arrangement equivalent to that of FIG. 4, in which the generator of figure 6 replaces that 46 with three poles of this figure 4, and the generator of figure 7 replaces that 37 with four poles of the same figure 4.
Un générateur conforme à celui de la figure 7 peut être utilisé en lieu et place de celui des figures 5A à 5C.A generator conforming to that of FIG. 7 can be used instead and instead of that of FIGS. 5A to 5C.
D'autres variantes sont envisageables, notamment une où chaque pièce polaire serait entourée d'un solénoïde. Il conviendrait dans ce cas d'exciter de façon appropriée trois solénoïdes à chaque fois. Un tel agencement serait par contre très encombrant et supposerait un circuit de commande relativement compliqué.Other variants are possible, in particular one where each pole piece would be surrounded by a solenoid. In this case appropriately excite three solenoids each time. Such layout would be very cumbersome and would require a circuit of relatively complicated control.
De même, il convient de noter que la vanne peut être orientée d'une façon autre que celle qui a été décrite, qui est seulement la disposition préférentielle, car la circulation du liquide du haut vers le bas favorise le passage en position de fermeture, donc réduit le temps de fermeture, contribuant ainsi à la précision souhaitée. En effet, avec cette disposition, le liquide entraíne l'obturateur.Likewise, it should be noted that the valve can be oriented in a other than the one that was described, which is only the layout preferential, because the circulation of the liquid from the top to the bottom favors the passage in the closed position, therefore reduces the closing time, thus contributing to the desired precision. Indeed, with this provision, the liquid drives the shutter.
En conséquence, les références à des parties "supérieure(s)" ou "inférieure(s)" ou à une "montée" ou une "descente" de l'obturateur ne sont ni limitatives, ni essentielles.Consequently, references to "superior (s)" or "lower (s)" or "rising" or "lowering" the shutter is neither limiting or essential.
Claims (16)
- Container-filling device comprising a valve with at least two separate streams, the said valve being placed in a liquid feed circuit upstream of the container (35), and means (34) for measuring the amount of liquid in the container, the said means being connected to a control circuit (29), so as to give a change-of-stream command or a cease-filling command, depending on the amount of liquid measured, the valve comprising means for shutting off a stream and for switching from one stream to another, such as a shutter (1) that moves in a tube (2), and means (15, 16; 37, 46; 54) for actuating the shut-off means in order to place them either in a position in which a given separate stream is shut off or in a position in which a given separate stream flows, characterized in that the means (15, 16; 37, 46; 54) for actuating the shutter (1) are placed outside the tube (2) and are magnetic and in that the actuating members are electromagnetically controlled and the magnetic circuit is designed so that the shutter, after having been placed in a defined position corresponding to the shutting-off or opening-up of a given stream, under the action of an electrical control signal, remains in this position, after the electrical control signal has been released, until a new electrical control signal for placing it in another position is applied.
- Device according to Claim 1, characterized in that the shutter (1) contains a permanent magnet (14) and in that the magnetic actuating members (15, 16; 37, 46; 54) comprise at least one generator which, when it is in operation, is designed to produce simultaneously an attractive magnetic flux and a repulsive magnetic flux on the magnet so as to move the latter, and therefore the shutter, from one defined position to another.
- Device according to Claim 2, characterized in that a generator comprises at least three pole pieces (17, 18, 19; 20, 21, 22; 38, ... 41; 47, 48, 49; 55, ... 58; 64, 65, 66; 70, ... 74), in that the pole end of each piece surrounds the tube, in that the other end of each of the pieces of a generator is fixed to a respective core (23; 24; 42; 50; 63; 67; 78) and in that at least one solenoid is placed in each magnetic circuit part formed by a set of three adjacent pole pieces and by the core portions that connect these pole pieces together, so that, when a current flows in the solenoid, a given magnetic polarity appears on the pole end of the central pole piece of the said circuit part, and the opposite polarity appears on the pole ends of the two outermost pole pieces of the said part.
- Device according to Claim 3, characterized in that the pole pieces of a generator are uniformly distributed along the length of the respective core and the distance between two adjacent pole pieces corresponds approximately to that between the two ends (PS; PN) of the magnet (14; 59) in such a way that, when the two ends of the magnet are opposite the pole pieces of a generator, the magnet, and therefore the shutter, automatically remains held in this position.
- Device according to either of Claims 3 and 4, characterized in that a solenoid (25; 26; 27; 28; 43; 44; 45; 51, 52; 60; 61; 62) is placed around each core portion separating two adjacent pole pieces and in that the set of solenoids is connected to a control unit (29; 53) so that two adjacent solenoids can be selectively and simultaneously powered in order for a given polarity to appear on the pole end of the pole piece located between the two solenoids and the opposite polarity on the pole ends of each of the two pole pieces located on either side of these two solenoids.
- Device according to either of Claims 3 and 4, characterized in that a solenoid (68; 75; 76; 77) is placed around each of the pole pieces (65; 71; 72; 73) of each generator, with the exception of those (64; 66; 70; 74) of the ends of the generator, and each solenoid is connected to the control unit so that a single solenoid can be supplied at a time, in order for a given magnetic polarity to appear on the pole end of the pole piece surrounded by the solenoid that is powered and the reverse polarity on the pole ends of the two adjacent pole pieces.
- Device according to one of Claims 3 to 6, characterized in that it comprises two mutually imbricated generators and the total number of pole pieces on the set of generators is such that it is possible to position the shutter in the set of desired positions (closure and at least two streams).
- Device according to one of Claims 3 to 6, characterized in that it comprises a single generator, the number of pole pieces of which is at least one more than the number of positions that the shutter has to adopt.
- Device according to one of the preceding Claims 3 to 8, characterized in that the generator used to place the shutter in the closed position is arranged relative to the tube (2) so that, when the shutter is in the closed position and when there is no current in at least one of the solenoids, the ends (PN, PS) of the magnet are offset relative to the pole ends of two of the pole pieces used to place the shutter in the closed position, in such a way that the magnetic flux generated by the magnet, which flows in the magnet, in the said pole pieces and in the core part that connects the said pole pieces, has a longitudinal component that creates a force that keeps the shutter pressed against the seat.
- Device according to one of Claims 3 to 9, characterized in that it includes means (30, 31, 32) for presetting the relative position of a generator, or respectively each generator, relative to the tube (2).
- Device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the means (34) for measuring the amount of liquid in the container, which are connected to a control circuit (29) so as to give a change-of-stream command or a cease-filling command, depending on the amount of liquid measured, are weight-measuring means.
- Device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the means (34) for measuring the amount of liquid in the container, which are connected to a control circuit (29) so as to give a change-of-stream command or a cease-filling command, depending on the amount of liquid measured, are volume-measuring means.
- Device according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the tube (2) has at least two separate parts (5, 6) of different inside diameter; in that a smaller-diameter part (6) is close to an end (4) of the tube (2); in that the diameters of the separate parts of the tube increase towards the other end (3) of the tube (2); in that the transition between the part (6) having the smallest diameter and the adjacent part constitutes a shut-off valve seat against which a termination (12), which provides the shut-off function, of part of the shutter is pressed when the latter is in the shut-off position; in that the shutter, on the one hand, is placed opposite the separate parts of the tube (2) and, on the other hand, in addition to the shut-off position, can adopt as many fixed positions as the tube has parts of different diameter, in such a way that the passage cross section presented to the fluid increases in a discrete manner as the shutter is progressively taken into a fixed position remote from the valve seat (7), thereby allowing, for each position of the shutter, a different separate stream to flow.
- Device according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the tube (2) has two parts (5, 6) of different inside diameter and the shutter (1) has two parts (8, 10) of different outside diameter, the first part (8) furthermore forming a cylindrical body having an outside diameter smaller than the inside diameter of the larger-diameter part (5) of the tube, the second part (10) forming a cylindrical end-piece, the outside diameter of which is smaller than the inside diameter of the smaller-diameter tube part (6); the transition (7) between the two parts of the tube has a shape such that it constitutes a shut-off valve seat; the transition between the two parts of the shutter has a termination (12) fulfilling the shut-off function when it is pressed against the valve seat; the shutter may adopt three positions: a first position in which the termination is pressed against the valve seat; a second position in which the end-piece remains partly engaged in the small-diameter part (6) of the tube; and a third position in which the end-piece is completely disengaged from the small-diameter part (6) of the tube; the first part (8) of the shutter is permanently placed in the larger-diameter part (5) of the tube; and the cross section of the annular space (9) between the said first part of the shutter (1) and the larger-diameter part (5) of the tube is greater than that of the annular space (11) between the end-piece and the smaller-diameter part (6) of the tube.
- Device according to Claim 14, characterized in that the cross section of the annular space (9) between the first part of the shutter and the larger-diameter part (5) of the tube is greater than the total cross section of the smaller-diameter part (6) of the tube.
- Device according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the valve includes means (13) for centring the shutter (1) in the tube (2).
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