FR3043072A1 - Dispositif pour delivrer des quantites dosees de produit liquide ou pateux - Google Patents

Abstract

Le dispositif comprend au moins un équipement comportant une chambre de dosage (38) dans laquelle un piston (26) est mobile en va-et-vient entre une position de remplissage et une position d'expulsion. La chambre de dosage est au moins en partie délimitée dans un cylindre (24), dans lequel le piston se déplace, qui est disposé dans un réservoir (10) et qui est lui-même mobile en va-et-vient entre une position ouverte dans laquelle une ouverture d'alimentation (36) du cylindre est dégagée et une position fermée dans laquelle l'ouverture d'alimentation est obturée.

Description

Le présent exposé concerne un dispositif pour délivrer des quantités dosées de produit liquide ou pâteux, comprenant au moins un équipement de dosage et de délivrance de produit qui comporte une chambre de dosage dans laquelle un piston est mobile en va-et-vient entre une position de remplissage en produit et une position d'expulsion du produit.

Au sens du présent exposé, le produit liquide ou pâteux est un produit se comportant globalement comme un fluide plus ou moins visqueux et pouvant être délivré comme un liquide ou une pâte, par une buse. Il s'agit en particulier d'un produit alimentaire, tel qu'une boisson, un yaourt, une compote ou analogue. Cependant, ce produit peut comporter des morceaux englobés dans le fluide. Il s'agit par exemple de morceaux de fruits ou de céréales. Ces morceaux peuvent être solides, tels que des céréales ou des fruits séchés, ou bien semi-solides, tels que des fruits non séchés, de la guimauve, ou un produit ayant une consistance analogue.

Un dispositif de ce type est connu, par exemple par la demande de brevet français n° 2 945 798. Dans ce dispositif connu, la chambre de dosage comprend une entrée et une sortie situées à la même extrémité de cette chambre, l'entrée et la sortie étant tour à tour dégagées et obturées à l'aide d'un boisseau rotatif pour, respectivement, permettre l'alimentation de la chambre lorsque le piston est en position de remplissage et permettre l'expulsion du produit lorsque le piston se déplace vers sa position d'expulsion.

Ce dispositif connu donne globalement satisfaction, mais il présente une cinématique quelque peu particulière, nécessitant de combiner et de synchroniser le mouvement de translation en va-et-vient du piston et du mouvement rotatif du boisseau. De plus, son utilisation s'avère parfois délicate lorsqu'il s'agit de doser certains types de produits, en particulier des produits ayant une viscosité élevée ou comportant des morceaux solides ou semi-solides. En effet, pour un produit de viscosité élevée, l'admission du produit par l'ouverture du boisseau lorsqu'elle est en regard de l'entrée de la chambre, et son expulsion par cette ouverture lorsqu'elle est en regard de la sortie de la chambre, peut parfois être difficilement opérable à des cadences élevées, si les dimensions de cette ouverture ne sont pas assez importantes. Or, dans le cas d'un boisseau rotatif, l'ouverture du boisseau est nécessairement de taille relativement réduite pour pouvoir être tour à tour totalement masquée ou totalement ouverte. De plus, lorsque le produit contient des morceaux solides ou semi-solides, ceux-ci peuvent se coincer dans cette ouverture, soit lors d'alimentation de la chambre, soit lors de l'expulsion du produit, ce qui pose des problèmes de fonctionnement.

Il existe donc un besoin d'amélioration du dispositif du type précité, facilitant la délivrance, non seulement de produit liquide ou peu visqueux, mais encore de produits très visqueux, ou bien comportant des morceaux.

Ainsi, le présent exposé concerne un dispositif pour délivrer des quantités dosées de produit liquide ou pâteux, comprenant au moins un équipement de dosage et de délivrance de produit qui comporte une chambre de dosage dans laquelle un piston est mobile en va-et-vient entre une position de remplissage en produit et une position d'expulsion du produit, la chambre de dosage étant, au moins en partie, délimitée dans un cylindre, dans lequel le piston se déplace, qui est disposé dans un réservoir de produit et qui est lui-même mobile en va-et-vient entre une position ouverte dans laquelle une ouverture d'alimentation du cylindre est dégagée et une position fermée dans laquelle l'ouverture d'alimentation est obturée.

Ainsi, la cinématique du dispositif est extrêmement simple, puisque aussi bien le piston que le cylindre se déplacent axialement en translation en va-et-vient, pour permettre que l'ouverture d'alimentation du cylindre et, donc, de la chambre de dosage, soit alternativement dégagée et fermée. Cette ouverture peut avoir de grandes dimensions, en fonction de la position atteinte par le cylindre en position ouverte. De plus, les dimensions de l'ouverture peuvent être facilement réglées en modifiant la course du déplacement en va-et-vient du cylindre. Le risque que des morceaux se coincent dans l'ouverture est donc extrêmement faible. De plus, même si des morceaux venaient à se coincer, ceux-ci seraient aisément cisaillés lorsque le cylindre est déplacé dans sa position fermée, de sorte qu'ils ne bloqueraient pas durablement l'ouverture. Au moins dans la position fermée du cylindre, ce dernier communique, du côté opposé au piston, avec une sortie de produit, qui permet l'évacuation du produit hors de la chambre de dosage.

Optionnellement, l'équipement comporte une première surface d'obturation solidaire du réservoir et le cylindre présente une deuxième surface d'obturation, les première et deuxième surfaces d'obturation coopérant entre elles dans la position fermée pour obturer l'ouverture et étant écartées l'une de l'autre dans la position ouverte.

Dans la position ouverte, l'ouverture d'alimentation est ménagée ou dégagée du fait de l'écartement entre les surfaces d'obturation.

Optionnellement, la deuxième surface d'obturation est située à une extrémité du cylindre.

Optionnellement, le cylindre porte au moins un organe de guidage coopérant avec une surface de guidage solidaire du réservoir lors des déplacements du cylindre entre ses positions ouverte et fermée.

Optionnellement, l'organe de guidage est formé par au moins une extension de la deuxième surface d'obturation.

Optionnellement, la chambre de dosage comprend, en outre, une cavité, solidaire du réservoir et située dans la continuité du cylindre.

Optionnellement, l'ouverture d'alimentation est ménagée, dans la position ouverte du cylindre, entre le cylindre et un bord de la cavité.

Optionnellement, la première surface d'obturation est formée sur une surface interne de la cavité.

Optionnellement, la chambre de dosage présente une sortie de produit équipée d'une vanne de sortie.

Optionnellement, la sortie de produit est disposée à une extrémité de la cavité. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une coupe axiale d'un équipement conforme à l'invention, montrant la situation au début de la phase de remplissage du cylindre en produit ; - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant la situation au cours du remplissage du cylindre en produit ; - la figure 3 est une vue analogue à celle des figures 1 et 2, montrant la situation au début de la phase d'expulsion du produit après le remplissage du cylindre ; et - la figure 4 est une vue analogue à celle des figures 1 à 3, montrant la situation vers la fin de la phase d'expulsion du produit.

Les figures montrent un dispositif pour délivrer des quantités de produit liquide ou pâteux, qui comprend un réservoir 10, alimenté en produit à doser par une entrée 12. En l'espèce, ce réservoir supporté par une plaque de support 14, à laquelle il est fixé (par exemple en étant suspendu) par des tiges 16. En l'espèce, le réservoir est délimité entre une plaque supérieure 18 fixée aux tiges de support 16, une plaque inférieure 20 qui porte une buse de sortie 22 et une paroi latérale 23 qui s'étend entre les plaques 18 et 20. La plaque 20 présente une ouverture 20A, dans laquelle est formée la sortie du réservoir 10 et qui communique avec la buse 22. Le cylindre 24 est aligné avec cette ouverture. A l'intérieur du réservoir est disposé un cylindre 24 dans lequel un piston 26 est mobile en va-et-vient. Le piston 26 comprend une tige 26A qui passe à travers une extension tubulaire 24B du cylindre 24. Cette extension tubulaire 24B traverse un perçage 18A de la plaque supérieure 18, pour pouvoir coulisser dans un palier glissant 28 disposé dans cette ouverture 18A. Le piston 26 présente également une tête 26B, portée par la tige 26A et apte à coulisser contre la paroi cylindre interne 24A du cylindre 24. La tige 26A présente un perçage interne 26Ά dont une extrémité éloignée du cylindre est reliée à l'air ambiant par une ou plusieurs ouvertures 26'B tandis que l'autre extrémité, située dans le cylindre en arrière de la tête 26B, est reliée à l'espace interne du cylindre 24 par un ou plusieurs perçages 26'B. La position "en arrière" s'apprécie ici par opposition à la direction d'avancement de la tête 26B du piston à l'intérieur du cylindre 24 dans le sens F d'expulsion du produit contenu dans ce cylindre.

La tige 26A du piston est reliée à un mécanisme de déplacement M, porté par la plaque de support 14 et apte à provoquer le déplacement de cette tige en va-et-vient. Ce mécanisme M peut être de tout type connu, par exemple un moteur électrique à courroie ou à vis sans fin, ou encore un vérin. Ainsi, le piston est axialement mobile en va-et-vient dans le sens F d'expulsion du produit hors du piston (en l'espèce vers le bas) et dans le sens G de retrait du piston dans le cylindre (en l'espèce vers le haut) permettant une alimentation du cylindre en produit.

La tige 26A du piston traverse l'extension tubulaire 24B du cylindre 24. On voit que cette extension tubulaire 24B est portée par un bras 30, lui-même relié à la plaque de support 14 par un mécanisme de déplacement en va-et-vient 33. En l'espèce, ce mécanisme comprend un vérin dont la tige 32 est reliée au bras 30 et dont le corps 34 est porté par la plaque de support 14. Il s'agit par exemple d'un vérin hydraulique ou à air comprimé. Bien entendu, tout autre moyen de déplacement en va-et-vient serait envisageable tel que, par exemple, un moteur électrique à courroie ou à vis sans fin. Grâce à ce mécanisme, le cylindre 24 est également déplaçable axialement en va-et-vient, respectivement dans les sens F et G précédemment évoqués.

La figure 1 montre une situation dans laquelle le piston occupe une position d'expulsion du produit hors du cylindre, sa tête 26B étant située à l'extrémité du cylindre opposé au bras 30. Sur cette figure 1, le cylindre 24 est quant à lui dans une position ouverte dans laquelle une ouverture 36 d'alimentation du cylindre est dégagée. Plus précisément, cette ouverture est ménagée à l'extrémité 24' du cylindre 24 opposée à l'extension tubulaire 24B et au bras 30. On voit en effet sur la figure 1 que cette extrémité 24' est écartée de la plaque 20, ce qui dégage l'ouverture 36 et permet donc le passage du produit dans la buse 22.

Sur la figure 2, le cylindre 24 est resté dans la même position que sur la figure 1, mais le piston 26 a commencé à se déplacer dans le sens G, vers sa position de remplissage. On comprend que, au cours de ce déplacement, le produit passant par l'ouverture 36 pénètre dans le cylindre par son extrémité 24' qui est ouverte.

Sur la figure 3, le piston a atteint la position de remplissage du cylindre en produit, position dans laquelle il est le plus éloigné de l'extrémité 24' du cylindre. Cependant, ce cylindre s'est lui-même déplacé dans le sens F pour atteindre sa position fermée dans laquelle l'ouverture 36 d'alimentation du cylindre est fermée. A ce stade, la chambre de dosage 38 est fermée. Cette chambre comprend une première portion 38A formée par le volume interne du cylindre situé entre son extrémité 24Ά et la tête 26B du piston, et une deuxième portion 38B formée dans une cavité 40 qui est solidaire du réservoir. En l'espèce, cette cavité 40 est formée dans une portion de la buse 22. Ainsi qu'on l'a indiqué, le cylindre 24 est aligné avec l'ouverture 20A de la plaque 20, de sorte que la cavité 40 est située dans la continuité du cylindre.

La buse 22 comprend une vanne de sortie 42, par exemple formée par une membrane ou par tout autre moyen approprié. Lors de la phase d'alimentation du cylindre en produit représenté sur les figures 1 et 2, cette vanne 42 est fermée. Elle s'ouvre à partir du moment où l'ouverture 36 d'alimentation du cylindre en produit a été fermée, c'est-à-dire lorsque, le piston ayant atteint sa position de remplissage, le cylindre atteint sa position fermée représentée sur la figure 3. Ainsi, sur la figure 4, la vanne 42 est fermée, et le piston est en cours de déplacement dans le sens F, vers sa position d’expulsion du produit hors du cylindre. Le volume de produit dosé dans la chambre de dosage 38 est donc alors expulsé de cette chambre par la buse 22, par exemple pour remplir les récipients tels que des pots de yaourt ou analogue. Le volume de produit dosé correspond au volume interne de la première portion 38A de la chambre de dosage défini, à l'intérieur du cylindre, par la course du piston.

Une fois que le produit dosé dans cette portion 38A a été totalement expulsé par la buse 22 dont la vanne 42 est ouverte, c'est-à-dire une fois que la tête 26A du piston a atteint sa position extrême représentée à la figure 1 alors que le cylindre est dans cette position fermée représentée à la figure 4, la vanne 42 est fermée et un nouveau cycle peut commencer.

Ainsi, chaque cycle de dosage comprend successivement les opérations suivantes : - fermeture de la vanne 42 ; - déplacement du cylindre et du piston dans le sens G, jusqu'à ce que le cylindre ait atteint sa position ouverte et que le piston ait atteint sa position de remplissage ; - déplacement du cylindre dans sa position fermée, alors que le piston reste dans sa position de remplissage ; - ouverture de la vanne 42 ; - déplacement du piston dans le sens F jusqu'à atteindre sa position d'expulsion du produit hors du cylindre.

Bien entendu, les actionnements des différents mécanismes nécessaires à la réalisation de ce cycle, en particulier la commande d'ouverture de la vanne 42, le mécanisme M de déplacement du piston et le mécanisme 33 de déplacement du cylindre, peuvent être commandés et synchronisés par une unité de commande électronique (non représentée).

Sur les figures 3 et 4, on voit que l'ouverture 36 (visible sur les figures 1 et 2) est obturée par la coopération entre une première surface d'obturation 40A solidaire du réservoir 10 et une deuxième surface d'obturation 24C solidaire du cylindre 24. En l'espèce, la première surface d'obturation 40A est formée par une partie de surface cylindrique interne de la cavité 40, tandis que la deuxième surface d'obturation 24C est formée par une partie cylindrique de la périphérie externe du cylindre 24, proche de son extrémité 24'. On voit sur les figures 3 et 4 que ces deux surfaces coopèrent entre elles par cisaillement, car elles sont en recouvrement axial et en contact de glissement ou quasiment en contact de glissement, pour fermer l'ouverture 36. En revanche, sur les figures 1 et 2, ces surfaces d'obturation sont écartées l'une de l'autre et l'ouverture 36 est ainsi ménagée. Des surfaces d'obturation orientées axialement et coopérant axialement comme dans l'exemple représenté ont l'avantage de fermer efficacement l'ouverture 36 à des cadences de déplacement du cylindre très élevées dans devoir buter sur une position précise, mais on pourrait bien entendu prévoir que les surfaces d'obturation aient une composante perpendiculaire à l'axe A de déplacement du piston et du cylindre.

On voit également sur les figures que le cylindre 24 porte des organes de guidage 44 coopérant avec une surface de guidage solidaire du réservoir. En l'espèce, cette surface de guidage est formée sur la surface cylindrique interne 40B de la cavité 40. Ainsi, en l'espèce, la première surface d'obturation 40A précédemment évoquée et la surface de guidage 40B forment une seule et même surface. En l'espèce, le cylindre porte plusieurs organes de guidage 44 formés par des extensions de la deuxième surface d'obturation 24C précitée. Ces extensions forment en quelque sorte des pattes qui prolongent le cylindre au-delà de son bord 24'. On voit que les pattes peuvent être très espacées l'une de l'autre, de sorte que, lorsque l'ouverture 36 est ménagée, les passages 37 de section importante soient ménagés entre les pattes 44, ce qui permet d'alimenter rapidement la chambre de dosage même si le produit est très visqueux, ou si celui-ci comprend des morceaux plus ou moins solides.

En l'espèce, ces pattes ou extensions 44 coopèrent en permanence avec la surface de guidage 40A, 40B, puisque l'on voit qu'elles sont en recouvrement axial avec cette surface aussi bien lorsque le cylindre est dans sa position ouverte (voir figures 1 et 2) que lorsqu'il est dans sa position fermée (voir figures 3 et 4).

Bien entendu, on pourrait inverser la configuration représentée, en réalisant les comme des extensions de la paroi de la cavité 40, pénétrant dans le cylindre. Dans ce cas, l'organe de guidage au sens du présent exposé serait formé par la surface axiale interne du cylindre au voisinage de son extrémité 24', et la surface de guidage serait formée par la surface axiale externe des extensions.

Comme on l'a indiqué, le réservoir comporte une buse de sortie 22 qui est rapportée sur la plaque percée 20. La sortie 22' de cette buse forme ainsi une sortie de produit pour la chambre de dosage. Cette sortie 22', disposée à l'extrémité de la cavité 40 opposée au cylindre 24, est équipée de la vanne 42.

Le dispositif de l'invention peut comprendre un ou plusieurs équipements de dosage et de délivrance de produit. S'il comporte plusieurs équipements, leurs cylindres respectifs peuvent bien entendu être disposés dans même réservoir ou dans des réservoirs distincts. Par ailleurs, s'il y a plusieurs équipements, ils peuvent être portés par une même plaque de support 14 ou par des plaques différentes ; un même bras 30 et un même mécanisme 33 peuvent être prévus pour porter et déplacer leurs cylindres respectifs, ou bien ils peuvent avoir chacun leur bras de support de cylindre et leur mécanisme de déplacement de cylindre ; un même mécanisme M peut servir à déplacer leurs pistons respectifs, ou bien ils peuvent avoir chacun leur mécanisme de déplacement de piston.

Au sens du présent exposé, le cylindre peut être intégralement disposé dans le réservoir ou bien n'être que partiellement disposé dans le réservoir. Il suffit que l'ouverture 36 ménagé dans la position ouverte du cylindre puisse être alimentée en produit situé dans le réservoir.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif pour délivrer des quantités dosées de produit liquide ou pâteux, comprenant au moins un équipement de dosage et de délivrance de produit qui comporte une chambre de dosage (38) dans laquelle un piston (26) est mobile en va-et-vient entre une position de remplissage en produit et une position d'expulsion du produit, caractérisé en ce que la chambre de dosage est, au moins en partie, délimitée dans un cylindre (24), dans lequel le piston se déplace, qui est disposé dans un réservoir (10) de produit et qui est lui-même mobile en va-et-vient entre une position ouverte dans laquelle une ouverture d'alimentation (36) du cylindre est dégagée et une position fermée dans laquelle l'ouverture d'alimentation (36) est obturée.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'équipement comporte une première surface d'obturation (40A) solidaire du réservoir et le cylindre (24) présente une deuxième surface d'obturation, les première et deuxième surfaces d'obturation (24C) coopérant entre elles pour dans la position fermée pour obturer l'ouverture d'alimentation et étant écartées l'une de l'autre dans la position ouverte.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la deuxième surface d'obturation (24C) est située à une extrémité du cylindre (24).
4. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le cylindre (24) porte au moins un organe de guidage (44) coopérant avec une surface de guidage solidaire du réservoir lors des déplacements du cylindre entre ses parties ouverte et fermée.
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'organe de guidage (44) est formé par au moins une extension de la deuxième surface d'obturation (24C).
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la chambre de dosage (38) comprend, en outre, une cavité (40), solidaire du réservoir et située dans la continuité du cylindre (24).
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel l'ouverture d'alimentation (36) est ménagée, dans la position ouverte du cylindre (24), entre le cylindre et un bord de la cavité.
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, prise en combinaison avec la revendication 2, dans lequel la première surface d'obturation (40A) est formée sur une surface interne de la cavité (40).
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la chambre de dosage (38) présente une sortie de produit (22’) équipée d'une vanne de sortie (42).
10. 10. Dispositif selon la revendication 9, prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la sortie de produit (22') est disposée à une extrémité de la cavité (40).