EP1173382B1 - Procede de refoulement dans une machine de remplissage et machine de remplissage pour la mise en oeuvre d'un tel procede - Google Patents

Procede de refoulement dans une machine de remplissage et machine de remplissage pour la mise en oeuvre d'un tel procede Download PDF

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EP1173382B1 EP99958266A EP99958266A EP1173382B1 EP 1173382 B1 EP1173382 B1 EP 1173382B1 EP 99958266 A EP99958266 A EP 99958266A EP 99958266 A EP99958266 A EP 99958266A EP 1173382 B1 EP1173382 B1 EP 1173382B1
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Description

L'invention concerne un procédé de refoulement du produit contenu dans un circuit de distribution d'une machine de remplissage, le circuit de distribution reliant d'amont en aval une cuve de stockage du produit jusqu'à un bec de remplissage qui est destiné à être amené en regard de l'ouverture d'un récipient à remplir.
Ce procédé est plus particulièrement destiné à être mis en oeuvre dans les machines qui permettent de remplir des récipients creux, tels que des bouteilles ou des pots, avec un produit, par exemple un liquide alimentaire.
L'invention concerne aussi une machine de remplissage selon le préambule de la revendication 4 (voir aussi WO-A-95/33675).
De telles machines peuvent comporter un carrousel rotatif muni d'une série de becs de remplissage, chaque bec étant alors alimenté par le circuit de distribution. Les récipients sont engagés sur le carrousel en un point donné du cercle que celui-ci décrit, en étant disposés en dessous d'un bec de remplissage. Une fois le récipient en place sous le bec, ce dernier est alimenté en produit de manière que le produit soit déversé à l'intérieur du récipient. Lorsqu'un degré voulu de remplissage est atteint, l'alimentation du bec est interrompue par une vanne interposée dans le circuit de distribution et le récipient est alors dégagé du carrousel, ceci bien entendu avant que le carrousel n'ait effectué un tour complet.
Dans une machine en cours de fonctionnement, il existe donc en permanence une certaine quantité de produit qui se trouve en transit dans le circuit de distribution entre la cuve de stockage et le bec de distribution. Cette quantité de produit augmente bien entendu avec le nombre de becs que comporte la machine.
Or, au moment de l'arrêt de l'opération de remplissage, que cet arrêt soit prévu, par exemple en fin de production, ou qu'il soit imprévu, par exemple lorsque la ligne de production dans laquelle se situe la machine de remplissage connaít un problème en aval de celle-ci, cette quantité de produit se retrouve immobilisée dans le circuit de distribution, cette immobilisation pouvant durer un certain temps.
Au cours de cette immobilisation, le produit contenu dans le circuit de distribution peut se dégrader ou ne plus correspondre à des conditions définies de remplissage.
Cela est par exemple le cas lorsque le produit est destiné à être rempli à une température donnée, à chaud ou à froid. En effet, si le produit qui est dans la cuve de stockage est généralement maintenu à la bonne température, par exemple grâce à une circulation forcée dans un échangeur, tel n'est pas le cas du produit contenu dans le circuit de distribution car ce dernier n'est en principe pas régulé en température étant donné que, en fonctionnement, le produit n'est amené à y séjourner que très peu de temps.
De la sorte, après un arrêt de la machine de remplissage, il est bien souvent nécessaire de se débarrasser du produit qui est demeuré dans le circuit de distribution. Ce produit inutilisable est doublement pénalisant, d'une part du fait de la perte de matière et d'autre part du fait qu'il faut prévoir un circuit d'évacuation de cette matière.
L'invention a donc pour but de proposer une solution permettant de résoudre les difficultés liées à la présence de matière dans le circuit de distribution lors des arrêts de la machine de remplissage.
Dans ce but, l'invention propose un procédé de refoulement, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à délimiter autour du bec, au moyen d'un carter étanche, une enceinte fermée, et une étape au cours de laquelle un fluide de refoulement est injecté sous pression dans l'enceinte, au travers d'un port auxiliaire, pour refouler le produit contenu dans le circuit de distribution en direction de la cuve.
Selon d'autres caractéristiques du procédé selon l'invention :
  • le fluide de refoulement est un gaz inerte ; ou
  • le fluide de refoulement est de l'air stérile.
L'invention propose aussi une machine de remplissage, telle que définie dans la revendication 4.
Selon d'autres caractéristiques de la machine selon l'invention :
  • le volet d'obturation est commandé par des moyens d'actionnement entre sa position fermée et une position ouverte dans laquelle l'orifice du carter est dégagé ;
  • les moyens d'actionnement du volet comportent un vérin à pression de fluide à double action ;
  • la machine comporte des moyens pour faire circuler, à l'intérieur du carter, un agent de nettoyage, l'agent de nettoyage étant introduit dans le carter par le bec de remplissage et étant évacué au travers du port auxiliaire qui débouche à l'intérieur de l'enceinte délimitée par le carter ;
  • le port auxiliaire est agencé au niveau d'un point bas du carter ;
  • en cours de remplissage, un gaz stérile est injecté dans le carter au travers du port auxiliaire et s'évacue au travers de l'orifice du carter en entourant l'écoulement du produit entre le bec de remplissage et le récipient ; et
  • la machine comporte plusieurs becs de remplissage dont chacun est enfermé dans un carter fixe pourvu d'un obturateur mobile permettant de fermer le carter de manière étanche.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description détaillée qui suit, ainsi que dans les dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale illustrant une partie d'un carrousel d'une machine de remplissage conçue selon l'invention ;
  • la figure 2 est une vue de détail de la figure 1 montrant plus particulièrement le carter de nettoyage d'un bec de remplissage ainsi qu'un volet d'obturation et ses moyens d'actionnement, le volet étant illustré en position ouverte ; et
  • la figure 3 est une vue identique à celle de la figure 2 dans laquelle le volet est illustré en position d'obturation.
On a illustré sur la figure 1 de manière schématique et partielle une machine de remplissage 10 destinée à assurer le remplissage de récipients, tels que des bouteilles 12, avec un liquide, par exemple un liquide plat tel que de l'eau. Bien entendu, l'invention peut être appliquée dans le cas du remplissage de tout type de récipient avec tout type de produit.
La machine 10 est une machine rotative qui comporte un carrousel 14 monté tournant par rapport à un bâti fixe 16, autour d'un axe A1 qui, par commodité, sera qualifié de vertical.
Le carrousel 14 comporte une série de postes de remplissage 18 qui sont écartés angulairement de manière régulière autour de l'axe A1 mais dont un seul est illustré sur les figures. Chaque poste de remplissage 18 est à même de réaliser le remplissage d'une bouteille 12. Il comporte à cet effet notamment un dispositif 20 de support de la bouteille 12, un bec de remplissage 22 par lequel débouche le produit destiné à remplir la bouteille, et un circuit de distribution qui est interposé entre une cuve de stockage (non représentée) associée à la machine et le bec 22.
Le circuit de distribution comporte notamment, mais non exclusivement, un distributeur tournant 24 et, pour chaque bec, une conduite d'alimentation présentant deux tronçons amont 26 et aval 28 entre lesquels on a agencé une vanne 30 qui permet de commander le débit de produit dans le circuit et donc la distribution du produit au travers du bec 22 associé.
Le distributeur tournant 24 est agencé en partie basse du carrousel 14, radialement au centre de celui-ci. Il comporte une partie fixe sur laquelle sont raccordés des tuyaux d'alimentation (non représentés) qui sont fixes par rapport au bâti 16 et qui permettent notamment d'alimenter le carrousel en produit en provenance de la cuve de stockage, et de plus, comme cela apparaítra ultérieurement, en agent de nettoyage et en air sous pression.
Le distributeur 24 comporte par ailleurs une partie tournante 32 sur laquelle sont raccordés des conduites dont la conduite d'alimentation 26, 28. Les deux parties du distributeur tournant 24 comportent des moyens de communication qui permettent de relier sélectivement les tuyaux d'alimentation fixes aux conduites correspondantes du carrousel.
Chaque poste de remplissage 18 comporte une colonne verticale creuse 34 qui est fixée par son extrémité inférieure sur un plateau horizontal 36 et qui porte, à son extrémité supérieure, le bec de remplissage 22, lequel s'étend vers l'extérieur, sensiblement selon un rayon par rapport à l'axe A1.
La vanne 30 est agencée en dessous du plateau 36, sensiblement à la verticale du bec de remplissage 22 associé, de sorte que le tronçon aval 28 de la conduite d'alimentation s'étend au travers d'un perçage 40 du plateau 36 et à l'intérieur de la colonne 34.
Selon l'invention, la machine de remplissage comporte des moyens pour délimiter, autour du bec 22, une enceinte fermée étanche et des moyens pour injecter dans cette enceinte un fluide de refoulement qui permet de repousser du produit contenu dans le circuit de distribution en direction de la cuve de stockage.
Dans ce but, la colonne 34 de la machine décrite porte, à son extrémité supérieure, un carter 38 dans lequel se trouve enfermé le bec de remplissage 22.
Comme on peut le voir plus particulièrement sur les figures 2 et 3, la partie terminale du tronçon aval 28 de la conduite d'alimentation s'étend dans un plan radial par rapport à l'axe A1, de sorte que le carter est fixé en excroissance radialement vers l'extérieur par rapport à la colonne 34. Le carter 38 comporte une embase 42 qui est fixée sur la colonne 34 et qui est prolongée radialement vers l'extérieur par une paroi tubulaire de révolution 44 d'axe radial A2. La paroi 44 est fermée à son extrémité radiale externe par une paroi d'extrémité 46 qui est par exemple constituée par un bouchon vissé de manière étanche sur la paroi 44.
La partie terminale de la conduite d'alimentation 28 traverse l'embase 42 de manière étanche pour déboucher dans l'enceinte fermée délimitée par la paroi tubulaire 44. Le bec de remplissage 22 est recourbé vers le bas pour se trouver en regard d'un orifice 48 aménagé dans la paroi 44, cet orifice 48 étant lui-même en regard de l'ouverture de remplissage de la bouteille 12 lorsque cette dernière est en place sur son support 20.
Le carter 38 comporte un volet mobile 50 qui permet d'obturer l'orifice 48 afin que le carter délimite une enceinte parfaitement fermée et étanche dans laquelle le bec 22 se trouve enfermé.
Le volet 50 est constitué d'un manchon 52 tubulaire de révolution qui est monté coulissant sur la paroi tubulaire 44, à l'extérieur de celle-ci. Le volet 50 peut ainsi se déplacer entre une position ouverte illustrée à la figure 2, dans laquelle il est reculé de manière à dégager l'orifice 48, et une position d'obturation illustrée à la figure 3, dans laquelle il est avancé de manière à recouvrir l'orifice 48.
L'extrémité arrière du manchon 52 présente la forme d'une collerette 54 qui coulisse de manière étanche à l'intérieur d'une chambre annulaire délimitée autour de la paroi tubulaire 44 par une coque tubulaire 56 d'axe A2 qui entoure l'extrémité arrière de la paroi 44. La collerette 54 joue ainsi le rôle d'un piston qui délimite dans la chambre deux parties avant 58 et arrière 60. Le volume respectif de ces deux parties 58, 60 est donc variable en fonction de la position de la collerette, et donc de la position du volet 50, le long de l'axe A2.
Aussi, en imposant dans l'une ou l'autre des parties 58, 60 de la chambre une pression de fluide, on impose au volet 50 un déplacement vers l'une ou l'autre de ses positions ouverte ou d'obturation. En d'autres termes, la collerette 54 et les deux parties 58, 60 de la chambre forment un vérin à pression de fluide à double action.
Lorsque la machine comporte plusieurs becs, on peut prévoir que chaque poste de remplissage 18 soit muni de sa propre électrovanne (non représentée) de commande du volet 50. L'actionnement des volets 50 se fait individuellement et peut alors éventuellement être décalé dans le temps d'un bec à l'autre. Cependant, lorsque la machine comporte un nombre important de becs de remplissage, la machine peut comporter une électrovanne de commande unique pour tous les becs.
Dans les deux cas, l'actionnement des volets 50 peut, grâce à l'invention, se faire simultanément sur tous les becs en un temps très court. Avantageusement l'actionnement des volets peut être effectué même lorsque le carrousel est en cours de rotation.
Par ailleurs, la machine selon l'invention comporte, pour chaque bec 22, un port auxiliaire 70 qui est aménagé dans l'embase 42 et qui débouche à l'intérieur de l'enceinte définie par le carter 38 correspondant. Le port auxiliaire 70 est relié par une conduite auxiliaire 72 et par le distributeur 24 à un dispositif d'alimentation en fluide de refoulement sous pression.
Ainsi, suite à un arrêt de la machine de remplissage, il est possible de provoquer la fermeture du carter 38 par le volet 50 et d'injecter du fluide sous pression dans le carter 38 par l'intermédiaire du port auxiliaire 70. La pression de fluide provoque alors un recul du produit contenu dans le circuit de distribution. On prévoira que, au cours du refoulement, la vanne 30 soit ouverte, afin de permettre au produit de refluer en direction de la cuve de stockage.
Le fluide de refoulement est à déterminer en fonction du produit de remplissage. Dans la plupart des cas, on pourra avantageusement utiliser un gaz inerte tel que de l'air stérile.
Le refoulement est interrompu lorsque le fluide a reflué jusqu'à un niveau désiré, niveau qui peut être repéré soit visuellement, grâce à un tronçon de canalisation transparent interposé par exemple dans le circuit de distribution en sortie de cuve de stockage, soit de manière automatique, grâce à un détecteur connu par ailleurs.
Le refoulement est interrompu simplement en cessant d'alimenter le carter en fluide sous pression. Avantageusement on prévoira en sortie de cuve de stockage une vanne d'isolement qui sera refermée dès que le produit aura reflué jusqu'au niveau désiré.
Par ailleurs, l'opération de remplissage doit bien entendu être effectuée en évitant toute contamination du produit. Cela est crucial lorsque le produit est un produit alimentaire et encore plus dans le cas des produits lactés par exemple.
Aussi, il faut procéder à intervalles réguliers au nettoyage de la machine de remplissage. Le nettoyage peut consister à enlever toute trace du produit, à enlever les poussières et autres corps étrangers, voire à éliminer les contaminants biologiques ou bactériologiques. Au sens du présent brevet, le nettoyage peut donc aussi bien recouvrir les notions de lavage, de désinfection, de décontamination ou de stérilisation.
Le nettoyage est généralement réalisé à l'aide d'un agent de nettoyage liquide ou gazeux que l'on fait circuler dans le circuit emprunté par le produit à l'intérieur de la machine. Pour limiter la consommation d'agent de nettoyage, et surtout pour faciliter sa récupération en vue de son recyclage éventuel, on préfère faire circuler l'agent à l'intérieur d'un circuit fermé.
Or, lorsque le carter 38 est fermé par le volet 50, il est possible d'organiser à l'intérieur de celui-ci une circulation d'un agent de nettoyage permettant de nettoyer non seulement l'intérieur du bec 22, mais aussi l'extérieur de celui-ci. Pour ce faire, on fait par exemple circuler au travers de la conduite d'admission, de la vanne 30 et du bec 22, un liquide de nettoyage qui vient remplir le carter 38. Le liquide est alors évacué du carter au travers du port auxiliaire 70 qui est alors relié par la conduite auxiliaire 72 et par le distributeur 24 à un dispositif de récupération et de recyclage du liquide de nettoyage, ce qui permet d'en limiter la consommation.
De préférence, le port auxiliaire 70 est agencé de manière à déboucher au niveau d'un point bas du carter 38 pour permettre une évacuation la plus complète possible du liquide de nettoyage par la conduite auxiliaire 72.
De manière avantageuse, pour améliorer encore les qualités de propreté du remplissage à l'aide d'une telle machine, on peut prévoir d'injecter à l'intérieur du carter 38, au moment du remplissage, un gaz stérile tel que de l'air stérile, de l'azote ou dioxyde de carbone. Le gaz stérile remplit alors le volume interne du carter 38 et s'échappe au travers de l'orifice 48 en entourant le jet de produit qui est délivré par le bec de remplissage en direction de la bouteille 12. Ainsi, entre le bec 22 et la bouteille 12, le produit est isolé par une enveloppe de gaz stérile et n'est pas exposé aux éventuelles sources de pollution environnantes. Avantageusement, le gaz stérile peut être introduit dans le carter 38 au travers du même port auxiliaire 70 qui sert à l'évacuation de l'agent de nettoyage au cours des phases de nettoyage de la machine.
Grâce à l'invention, l'opération de refoulement du produit au cours d'un arrêt de la machine peut être effectuée de manière rapide pour tous les postes de remplissage de la machine, ce qui évite toute perte de produit. De plus, le refoulement se faisant avec un fluide inerte pour le produit en question, le redémarrage de la machine peut être fait sans qu'il soit nécessaire de procéder obligatoirement à un nettoyage particulier du circuit de distribution, sauf bien entendu dans le cas d'un arrêt prolongé, auquel cas l'opération de nettoyage telle que décrite précédemment peut être mise en oeuvre de manière particulièrement simple.

Claims (10)

  1. Procédé de refoulement du produit contenu dans un circuit de distribution d'une machine de remplissage, le circuit de distribution (22, 24, 26, 28, 30) reliant d'amont en aval une cuve de stockage du produit jusqu'à un bec de remplissage (22) qui est destiné à être amené en regard de l'ouverture d'un récipient (12) à remplir,
       caractérisé en ce que le procédé comporte une étape consistant à délimiter autour du bec (22), au moyen d'un carter étanche (38), une enceinte fermée, et une étape au cours de laquelle un fluide de refoulement est injecté sous pression dans l'enceinte, au travers d'un port auxiliaire (70), pour refouler le produit contenu dans le circuit de distribution (22, 24, 26, 28, 30) en direction de la cuve.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide de refoulement est un gaz inerte.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide de refoulement est de l'air stérile.
  4. Machine de remplissage, du type comportant un circuit de distribution (22, 24, 26, 28, 30) reliant d'amont en aval une cuve de stockage du produit jusqu'à un bec de remplissage (22) qui est destiné à être amené en regard de l'ouverture d'un récipient (12) à remplir, du type dans lequel le bec de remplissage (22) est enfermé dans un carter fixe (38) solidaire d'un support (34) du bec (22), et du type dans lequel le carter (38) comporte un orifice de passage (48) en regard duquel est agencé le bec (22), et un volet d'obturation mobile (50) qui, dans une position fermée, obture l'orifice (48) et ferme le carter (38) de manière étanche,
       caractérisée en ce que la machine comporte un port auxiliaire (70) qui débouche dans l'enceinte formée par le carter (38), et qui est destiné à être relié à une source de fluide de refoulement sous pression, pour que, le fluide de refoulement étant injecté sous pression dans l'enceinte lorsque le volet est en position fermée, le produit contenu dans le circuit de distribution (22, 24, 26, 28, 30) soit refoulé en direction de la cuve.
  5. Machine de remplissage selon la revendication 4, caractérisée en ce que le volet d'obturation (50) est commandé par des moyens d'actionnement (58, 60, 54) entre sa position fermée et une position ouverte dans laquelle l'orifice (48) du carter (38) est dégagé.
  6. Machine de remplissage selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement du volet comportent un vérin à pression de fluide à double action.
  7. Machine de remplissage selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la machine comporte des moyens pour faire circuler, à l'intérieur du carter (38), un agent de nettoyage, l'agent de nettoyage étant introduit dans le carter par le bec de remplissage (22) et étant évacué au travers du port auxiliaire (70) qui débouche à l'intérieur de l'enceinte délimitée par le carter (38).
  8. Machine de remplissage selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le port auxiliaire (70) est agencé au niveau d'un point bas du carter (38).
  9. Machine de remplissage selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que, en cours de remplissage, un gaz stérile est injecté dans le carter (38) au travers du port auxiliaire (70) et s'évacue au travers de l'orifice (48) du carter (38) en entourant l'écoulement du produit entre le bec de remplissage (22) et le récipient (12).
  10. Machine de remplissage selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs becs de remplissage (22) dont chacun est enfermé dans un carter fixe (38) pourvu d'un obturateur mobile (50) permettant de fermer le carter (38) de manière étanche.
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