FR3095253A1 - Module de vanne à actionneur électrique intégré et dispositif automatisé de préparation de mélanges comportant au moins un tel module - Google Patents

Module de vanne à actionneur électrique intégré et dispositif automatisé de préparation de mélanges comportant au moins un tel module Download PDF

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Abstract

Module de vanne à actionneur électrique intégré et dispositif automatisé de préparation de mélanges comportant au moins un tel module L'invention concerne un module de vanne (1) à actionneur électrique (2) intégré, ledit module comprenant, d’une part, un dispositif de vanne (3) comportant un organe mobile (4) dont le positionnement contrôle la circulation d’un fluide dans au moins deux lignes de circulation traversant ledit dispositif de vanne (3), et, d’autre part, un actionneur (2) apte et destiné à déplacer en rotation l’organe mobile rotatoire (4) du dispositif de vanne (3) autour d’un axe (X). Module de vanne (1) caractérisé en ce que le dispositif de vanne (3) comprend un corps support (6) dans lequel est monté ledit au moins un organe mobile (4) précité, formant came guidée en rotation et pourvue d’au moins une surface de commande (7), et également au moins deux portions de conduits (8, 8’), ces portions de conduits (8, 8’) et cet organe mobile (4) étant arrangés et configurés de manière à ce que ladite au moins une surface de commande (7) puisse venir en engagement et modifier par écrasement local les sections de passage desdites au moins deux portions de conduits (8, 8’), ce de manière mutuellement différenciée et en fonction de la position en rotation de l’organe mobile (4), et en ce que l’actionneur (2) consiste en un servomoteur, préférentiellement un microservomoteur, monté sur le corps support (6). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3A

Description

Module de vanne à actionneur électrique intégré et dispositif automatisé de préparation de mélanges comportant au moins un tel module
La présente invention concerne les technologies de contrôle et de régulation fluidiques, notamment de gaz, de liquides et/ou de substances semi-liquides ou visqueuses, en particulier dans des réseaux de circulation fluidique complexes, et notamment en relation avec la réalisation de mélanges de produits multiples, et a pour objet un module de vanne à actionneur électrique intégré et un dispositif automatisé de préparation de mélanges comportant au moins un tel module.
Dans le domaine des vannes et des organes de contrôle et de régulation fluidiques similaires, l’homme du métier connaît déjà de multiples réalisations, pour la plupart dédiées à un type de fluide (liquide, gaz, …) et à un nombre limité de situations de mise en œuvre et d’applications. En outre, ces vannes connues présentent souvent une construction complexe, encombrante et/ou avec des parties mobiles en contact direct avec le fluide.
La présente invention vise à fournir un dispositif de vanne de construction simple, peu encombrant, aisé à commander, de faible coût, facile à nettoyer et adapté sensiblement à tout type de fluide liquide, gazeux ou semi-liquide.
De plus, le dispositif de came à fournir devra pouvoir contrôler simultanément le débit fluidique dans au moins deux lignes ou voies de circulation distinctes.
A cet effet, l’invention a pour objet un module de vanne à actionneur électrique intégré, ledit module comprenant, d’une part, un dispositif de vanne comportant un organe mobile dont le positionnement contrôle la circulation d’un fluide dans au moins deux lignes de circulation traversant ledit dispositif de vanne, et, d’autre part, un actionneur apte et destiné à déplacer en rotation l’organe mobile rotatoire du dispositif de vanne autour d’un axe (X),
module de vanne caractérisé en ce que le dispositif de vanne comprend un corps support dans lequel est monté ledit au moins un organe mobile précité, formant came guidée en rotation et pourvue d’au moins une surface de commande, et également au moins deux portions de conduits formant des segments locaux des lignes de circulation, ces portions de conduits et cet organe mobile étant arrangés et configurés de manière à ce que ladite au moins une surface de commande puisse venir en engagement et modifier par écrasement local les sections de passage desdites au moins deux portions de conduits, ce de manière mutuellement différenciée et en fonction de la position en rotation de l’organe mobile, et en ce que l’actionneur consiste en un servomoteur, préférentiellement un microservomoteur, monté sur le corps support, l’organe mobile conservant sa position angulaire en rotation en l’absence de sollicitation active de la part dudit servomoteur.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
et
sont des schémas synoptiques et fonctionnels d’un module de vanne selon l’invention, contrôlant la circulation fluidique dans deux lignes (Fig. 1A) ou réalisant en association avec un câblage fluidique adapté un circuit fluidique équivalent à un OU exclusif (figure 1B) ;
,
et
sont des vues en élévation latérale et partiellement en coupe d’un module de vanne double selon un premier mode de réalisation de l’invention, les figures illustrant trois positions différentes du module de vanne (Fig. 2A : voie de droite fermée ; Fig. 2B : voie de gauche fermée ; Fig. 2C : les deux voies fermées) ;
est une vue en perspective de l’objet de la figure 2B ;
,
et
sont des vues similaires à celles des figures 2A à 2C d’une première variante d’un deuxième mode de réalisation sous forme d’un module de vanne double (avec les trois positions successives : Fig. 3A = voie de gauche fermée ; Fig. 3B = les deux voies fermées ; Fig. 3C = voie de droite fermée) ;
,
et
sont des vues de dessous de l’organe mobile formant came du module des figures 3, illustré respectivement dans les trois positions successives des figures 3A à 3C ;
,
et
sont des vues similaires à celles des figures 3A à 3C d’une seconde variante du deuxième mode de réalisation sous forme d’un module de vanne quadruple à deux cames (ou de deux modules de vanne double superposés), illustré dans différentes positions de commande ;
et
sont des vues de dessus de l'organe mobile formant came double du module des figures 5A et 5B, illustré respectivement dans les deux positions ressortant de ces figures ;
et
sont des vues en perspective des organes mobiles formant came(s) des modules des figures 3 et 5 respectivement ;
est une vue en coupe d’une unité de contrôle fluidique selon l’invention intégrant fonctionnellement trois modules de vanne tels que représentés figures 3 ;
et
sont des vues éclatées respectivement des modules de vanne des figures 3 et 5 ;
est un schéma fluidique simplifié illustrant un dispositif automatisé de préparation de mélanges selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
est un schéma fluidique partiel illustrant un sous-ensemble fonctionnel de dosage pouvant être mis en œuvre dans le cadre d’un dispositif automatisé de préparation de mélanges selon une variante du premier mode de réalisation ;
est un schéma fluidique d’un dispositif automatisé de préparation de mélanges selon une première variante d’un second mode de réalisation de l’invention ;
est un schéma synoptique d’une possible construction pratique du dispositif illustré figure 11 ;
est un schéma fluidique d’un dispositif automatisé de préparation de mélanges selon une deuxième variante (à trois réceptacles) du second mode de réalisation de l’invention ;
est un schéma de principe illustrant une possible construction pratique du dispositif de la figure 13 ;
est un schéma fluidique d’un dispositif automatisé de préparation de mélanges selon une troisième variante de réalisation (à cinq réceptacles) du second mode de réalisation de l’invention ;
est un schéma fluidique simplifié d’une alternative de raccordement fluidique permettant la réalisation de cinq mélanges par un dispositif tel que représenté figures 13 et 14 ;
est un schéma fluidique partiel illustrant une architecture de dispositif automatisé en accord avec une évolution du dispositif représenté figure 15 ;
est une vue de détail schématique d’un réceptacle avec son couvercle faisant partie de l’un quelconque des dispositifs représentés aux figures 11, 13, 14, 15, 16 et 17, selon un premier mode de réalisation ;
est une vue en coupe d’un couvercle pour un réceptacle tel que représenté figure 18, selon un autre mode de réalisation ;
et
sont des vues de dessus de deux variantes du second mode de réalisation d’un couvercle tel que représenté figure 19 ;
et
sont des représentations schématiques de deux variantes de réalisation d’ensembles [réservoirs pré-dosés – rampe de distribution] faisant partie du dispositif selon l’invention, à titre de consommables, et,
,
,
et
sont des vues schématiques en coupe transversale d’ensembles pré-conditionnés (sous forme de cartouches cylindriques) de réservoirs pré-dosés de produits de base (par exemple sous forme de corps de seringues, pré-remplis de doses de substances liquides alimentaires pour réaliser un cocktail), faisant partie du dispositif selon l’invention à titre de consommables.
Les figures 1 à 5 illustrent toutes, sous forme fonctionnelle ou structurelle, un module de vanne 1 à actionneur électrique 2 intégré. Ce module comprend, d’une part, un dispositif de vanne 3 comportant un organe mobile 4 dont le positionnement contrôle la circulation d’un fluide dans au moins deux lignes de circulation traversant ledit dispositif de vanne 3, et, d’autre part, un actionneur 2 apte et destiné à déplacer en rotation l’organe mobile rotatoire 4 du dispositif de vanne 3 autour d’un axe X.
Conformément à l’invention, le dispositif de vanne 3 comprend un corps support 6 dans lequel est monté ledit au moins un organe mobile 4 précité, formant came guidée en rotation et pourvue d’au moins une surface de commande 7, 7’, et également au moins deux portions de conduits 8, 8’ formant des segments locaux des lignes de circulation 5, 5’, ces portions de conduits 8, 8’ et cet organe mobile 4 étant arrangés et configurés de manière à ce que ladite au moins une surface de commande 7, 7’ vienne sélectivement en engagement et modifie par écrasement local les sections de passage desdites au moins deux portions de conduits 8, 8’, ce de manière mutuellement différenciée, et le cas échéant interdépendante, et en fonction de la position en rotation de l’organe mobile 4. De plus, l’actionneur 2 consiste en un servomoteur monté sur le corps support 6, l’organe mobile 4 conservant sa position angulaire en rotation en l’absence de sollicitation active de la part dudit servomoteur 2.
Grâce aux dispositions de l’invention, notamment sous la forme d'un microservomoteur 2 monté directement sur un dispositif de microvanne 3 assemblé et configuré à cet effet, il est donc possible de fournir un dispositif de régulation des débits simultanément dans au moins deux lignes 5 et 5’ de circulation fluidique distinctes, avec une contamination limitée à l’intérieur des portions de conduit 8, 8’, présentant une construction simple, segmentée et peu encombrante, aisée à commander et dont la consommation énergique est limitée.
En fonction de la configuration de la surface de commande 7, 7’ concernée, c’est-à-dire en fonction de la forme du profil ou contour périphérique de la came 4 en regard d’une paire de portions de conduits 8 et 8’, la rotation de l’organe mobile peut provoquer des effets similaires, différenciés ou contraires sur les portions de conduit 8, 8’ qui sont susceptibles d’être impactés par ladite surface 7, 7’, le cas échéant en fonction de la position angulaire atteinte.
Préférentiellement, l’organe mobile 4 et la ou chaque paire de portions de conduits 8, 8’ sont arrangés et configurés de telle manière que sur la plage angulaire rotatoire possible pour l’organe mobile 4 autour de l’axe X, le passage de chacune desdites portions 8, 8’ puisse être totalement obturé (voie de circulation correspondante fermée) et totalement libéré (voie de circulation correspondante entièrement ouverte) dans au moins une position en rotation.
Dans le cas d’un module de vanne 1 du type normalement fermé, les au moins deux portions de conduits 8 et 8’ pourront être fermées simultanément par la surface 7, 7’ de came associée dans au moins une position angulaire, le cas échéant sur une plage (cf. figures 1, 2C et 3B).
Dans le cas d’un module de vanne 1 de type normalement ouvert, les au moins deux portions de conduits 8 et 8’ pourront être ouvertes simultanément par absence de contact avec la surface de commande concernée dans au moins une position angulaire, le cas échéant sur une plage.
La construction de microvanne double illustrée sur les figures 1A et 1B comprend ainsi fonctionnellement deux vannes Va et Vb arrangées en parallèle, intégrées dans le même dispositif de vanne 3 (avec un unique corps support 6) et comportant chacune une entrée Ea, Eb et une sortie Sa, Sb propres.
Préférentiellement, les portions de conduits 8, 8’ ont des parois élastiquement déformables, sont arrangées, le cas échéant par paires, en regard d’une surface de commande 7, 7’, préférentiellement de part et d’autre de l’axe de rotation X de l’organe mobile 4 et sont montées avec un maintien calé et une extension rectiligne dans le corps support 6.
Les portions de conduits 8, 8’ sont par exemple réalisées en silicone ou un matériau similaire flexible et chimiquement neutre, aisément déformable élastiquement et permettant de réaliser une étanchéité aux fluides liquides et gazeux dans un état fortement pincé (écrasement maximal par la came). Pour les applications plus particulièrement envisagées dans le cadre de la présente, des diamètres internes de l'ordre du millimètre sont adoptés (par exemple de 0,5 mm à 3 mm environ).
Les différents états possibles pour le module de vanne 1 sont préférentiellement atteints par une rotation autour de l’axe X inférieure à 360°, avantageusement comprise entre 120° et 270°, préférentiellement d’environ 180°, de l’organe mobile 4.
Le servomoteur 2 mis en œuvre dans le cadre de l’invention et asservi en position rotatoire, est avantageusement un micro-servomoteur intégrant une électronique de commande et un engrenage de démultiplication, par exemple du type connu sous la désignation Tower Pro (nom déposé) Micro Servo SG90. La commande de ce type de servomoteur peut être effectuée directement par une unité de commande 16 électronique, sans interface de puissance.
En accord avec un premier mode de réalisation, illustré aux figures 2, il peut être prévu que les contraintes d’écrasement exercées sélectivement par la ou chaque surface de commande 7, 7’, préférentiellement en forme de bande circonférentielle, sur la ou chaque paire de portions de conduits 8, 8’ associée, en fonction de la position angulaire de l’organe mobile 4 formant came, soient dirigées sensiblement parallèlement à l’axe de rotation X de l’organe mobile 4.
La surface de commande 7 peut dans ce cas consister par exemple en une surface discoïdale d’extrémité d’un corps cylindrique constituant la came 4, ladite surface présentant un plateau proéminent, s’étendant sur la moitié de l’aire de la surface environ, et perpendiculaire à l’axe X (demi-lune), et une région en pente, raccordée au plateau suivant un diamètre et s’étendant en retrait par rapport audit plateau.
En accord avec un second mode de réalisation, illustré sur les figures 3 à 6, il peut être prévu que les contraintes d’écrasement exercées sélectivement par la ou chaque surface de commande 7, 7’, préférentiellement en forme de bande circonférentielle, sur la ou chaque paire de portions de conduits 8, 8’ associée, en fonction de la position angulaire de l’organe mobile 4 formant came, soient dirigées sensiblement radialement et perpendiculairement par rapport à l’axe de rotation X de l’organe mobile 4.
Dans ce mode de réalisation, les contraintes de contre-réaction ne sont pas dirigées vers le servomoteur 2 mais sont absorbées par le palier de guidage de l’axe X.
Alors que les figures 3 et 4 illustrent un module 1 de vanne double, c’est-à-dire comportant une unique surface de commande 7 agissant sur deux portions de conduits 8 et 8’ dans un plan donné, il est possible de prévoir un module 1 de vanne multiple, qui avec un unique organe mobile 4 peut contrôler la circulation fluidique dans plusieurs paires de portions de conduits 8, 8’ superposés, situés dans des plans mutuellement parallèles et espacés le long de l’axe X.
Ainsi, en accord avec une variante du second mode de réalisation et comme illustré sur les figures 5 (pour une vanne quadruple), l’organe mobile 4 peut présenter une structure étagée et/ou composite et comporter au moins deux surfaces de commande 7 et 7’ décalées mutuellement le long de son axe de rotation X, chaque surface de commande 7, 7’ agissant sur une paire distincte de portions de conduits 8, 8’ associées, situées en regard d’une surface 7, 7’ correspondante.
On aboutit ainsi à un module de vanne 1 multiple, commandé par un unique actionneur 2 et dont les états (ouverture/fermeture des différentes voies contrôlées) sont déterminés par une came 4 étagée à surfaces de commande 7, 7’ multiple.
Afin de pouvoir réaliser avec un tel module de vanne 1 multiple des séquences de régulation de circulation de fluide, avec des ouvertures et des fermetures de passage simultanées, décalées ou opposées pour les différentes paires de portions de conduits 8, 8’ faisant partie dudit module, il peut être prévu que les différentes surfaces de commande 7, 7’ de l’organe mobile 4 présentent des profils similaires et soient décalées angulairement autour de l’axe de rotation X dudit organe mobile 4, par exemple de 0°, de 45°, de 90° ou de 180°.
Dans l’exemple illustré sur les figures 5, les deux surfaces de commande 7 et 7’ sont similaires en termes de profils mais décalées mutuellement de 180° (en opposition de phase). Une telle construction permet notamment de réaliser un circuit inverseur.
Sur les figures 5A à 5C et 8B, on relève aisément que les deux étages de commande (surfaces de commande 7 et 7'), dont chacun contrôle la circulation fluidique dans deux portions de conduits 8 et 8' reliées chacune à une ligne distincte 5, 5', permettent ainsi de réguler le passage de fluide(s) dans quatre lignes 5, 5' différentes, complètement indépendantes entre elles ou non (appartenance à un même réseau ou à une même partie de réseau de lignes de circulation), d'où la dénomination module de vanne quadruple pour cette variante de réalisation. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux deux variantes représentées (module de vanne double et module de vanne quadruple), mais peut aussi être déclinée avec plus de deux surfaces de commande 7, 7'.
En outre, s'il est nécessaire de disposer d'une vanne simple, le module de vanne 1 peut alors n'être relié qu'à une seule ligne 5, 5' par une seule portion de conduit 8 ou 8'.
Bien que pour les surfaces de commande 7, 7’ de nombreuses formes de profils peuvent être envisagées, il est avantageusement prévu que la ou chaque surface de commande 7, 7’ présente, d’une part, au moins une région 9 d’un premier type dont la distance à l’axe de rotation X est maximale, préférentiellement fortement proéminente ou convexe, et dont le positionnement en regard d’une portion de conduit 8, 8’ aboutit à un écrasement maximal de cette dernière, préférentiellement avec une obturation étanche de son passage, et, d’autre part, au moins une région 9’ d’un second type dont la distance à l’axe de rotation X est minimale, préférentiellement faiblement proéminente ou sensiblement plane, et dont le positionnement en regard d’une portion de conduit 8, 8’ ne génère sensiblement aucun écrasement de cette dernière, ces régions 9, 9’ étant décalées autour de l’axe de rotation X ou situées à l’opposé l’une de l’autre par rapport à cet axe X.
Les figures 4 notamment illustrent, à titre d’exemple, une réalisation dans laquelle la ou chaque surface de commande 7, 7’ comporte une région 9 du premier type et une région 9’ du second type, ces deux régions 9 et 9’ étant mutuellement décalées, avantageusement de 180°, autour de l’axe de rotation X de l’organe mobile 4.
Afin de pouvoir fournir un module de vanne 1 avec une position de fermeture des deux voies contrôlées (écrasement maximal simultané des deux portions de conduits 8, 8’), la région 9 du premier type s’étend sur sensiblement au moins 180° environ autour de l’axe de rotation X.
Pour favoriser l’élimination de tout à-coup dans la commande, limiter l’usure des portions de conduits 8, 8’ et réaliser un écrasement progressif des portions de conduits 8, 8’, la région 9 du premier type et la région 9’ du second type sont reliées continûment par des régions intermédiaires 9’’ de surface de commande 7, 7’ présentant une distance progressivement croissante ou décroissante par rapport à l’axe de rotation X selon la direction de déplacement sur la région intermédiaire 9’’ concernée, à savoir vers la région 9 du premier type ou vers la région 9’ du second type.
Préférentiellement, chaque surface de commande 7, 7’ présente un profil ou une forme de contour circonférentiel sans décrochement et continûment arrondi (cf. figures 4).
Pour pouvoir définir, pour une paire donnée de portions de conduits 8, 8’, des états de fermeture des deux voies et/ou d’ouverture des deux voies, en plus d’états d’ouverture d’une seule des deux voies (l’autre étant fermée), la ou chaque surface de commande 7, 7’ peut comporter trois régions 9, 9’ de l’un des premier et second types et trois ou une région(s) 9’, 9 de l’autre desdits premier et second types, deux régions 9 du premier type et/ou deux régions 9’ du second type étant arrangées avec un décalage, avantageusement de 180°, autour de l’axe de rotation X de l’organe mobile 4 en étant intercalées entre une paire de régions opposées comprenant une région 9 du premier type et une région 9’ du second type.
Lorsque l'amplitude angulaire maximale de rotation de l'organe mobile 4 est plus réduite (par exemple inférieure à +90°/-90°), le décalage entre régions différentes peut être plus faible que 180°.
Selon une variante de réalisation pratique de l’invention, le module de vanne 1, double ou multiple, est, d’un point de vue constructif, formé de deux composantes assemblées entre elles, à savoir, une composante fonctionnelle formée par le servomoteur 2 dont l’axe de sortie porte un organe formant came 4 rotatoire et présentant la ou les surface(s) de commande 7, 7’, et une composante structurelle formée par le corps support 6 sous forme de châssis en U. Préférentiellement, le servomoteur 2 est fixé sur les extrémités libres des ailes 6’ du U et les portions de conduits 8, 8’ sont logées dans la base 6’’ du U formant berceau, et reposent contre deux surfaces planes adjacentes et mutuellement perpendiculaires, l’une desdites surfaces étant perpendiculaire à la direction de la force d’écrasement exercée par la came 4 et l’autre desdites surfaces étant perpendiculaire à la direction de l’axe de rotation X (cf. figures 8A à 8C).
L’invention a également pour objet, comme le montrent les figures 7 à 8D à 8F, une unité 10 de contrôle fluidique à voies multiples, pour le contrôle de la circulation de fluide liquide ou gazeux dans au moins deux paires de lignes de circulation 5, 5’, les lignes 5 et 5’ de chaque paire étant contrôlées de manière mutuellement interdépendante.
Cette unité 10 est caractérisée en ce qu’elle intègre fonctionnellement au moins deux modules de vanne 1 tels que décrits ci-dessus et en ce qu’elle est constituée par au moins deux composantes fonctionnelles 2, 4 comprenant chacune un servomoteur 2 dont l’arbre de sortie entraîne ou correspond à l’axe de rotation X d‘une came 4 associée présentant au moins une surface de commande 7, 7’ laquelle peut venir en engagement sous pression avec deux portions de conduits 8 et 8’ correspondantes formant les segments locaux de lignes de circulation 5, 5’, en vue de l’obturation locale sélective de leur passage par écrasement, ces différentes paires de portions 8, 8’ étant montées dans les différents compartiments 11 d’un unique corps support 6, d'un seul tenant ou composite, lequel est compartimenté en adéquation avec les différentes composantes fonctionnelles 2, 4 rapportées.
Grâce à l’invention, il est ainsi possible de fournir une centrale de régulation fluidique pouvant contrôler de nombreuses lignes de circulation liquide, semi-liquide ou gazeuse, et intégrant des modules 1 de vanne double ou multiple, ce sous la forme d’une unité d’encombrement faible et conçue en fonction de séquences opératoires prédéterminées à exécuter.
Cette unité 10 peut être du type composite et être constituée par l’assemblage côte à côte de deux ou plusieurs modules de vanne 1 comportant chacun son propre corps support 6 définissant un compartiment 11 (en lieu et place d’un corps support 6 d'un seul tenant pour l’ensemble des modules de vanne 1 intégrés dans l’unité 10, lequel corps support 6 étant alors subdivisé intérieurement en plusieurs compartiments 11).
Par ailleurs, cette unité 11 peut intégrer, le cas échéant, des modules de vannes 1 de tailles différentes, voire des types différents, adaptés à des débits et des natures de fluides à réguler variés (gaz, liquides, semi-liquides).
Enfin, l’invention concerne également, comme le montrent à titre d’exemples les figures 9 à 17, un dispositif automatisé 12 de préparation de mélanges de produits liquides ou semi-liquides, comprenant au moins un moyen d’aspiration et/ou de refoulement gazeux(se) 13, au moins deux réservoirs 14, 14’, 14’’, 14’’’ contenant des produits de base différents, au moins un réceptacle 15 de recueil du mélange préparé, une unité électronique de commande 16 et un arrangement de lignes de circulation 5, 5’, 17, 17’ de fluides liquide et gazeux, de moyens 18, 18’ de raccordement fluidique et de moyens 1, 10 de contrôle de la circulation fluidique depuis et vers ledit au moins un ou chaque réceptacle 15.
Conformément à l’invention, les moyens de contrôle de la circulation fluidique comprennent au moins un module de vanne 1 tel que mentionné précédemment, préférentiellement au moins une unité de contrôle fluidique 10 telle qu’évoquée ci-dessus, piloté(e) par l’unité de commande 16.
Le ou chaque module 1 ou l’unité 10 peut être mis en œuvre pour contrôler les circulations de fluides liquides et/ou gazeux en fonction de leur implantation et de leur fonction dans l’architecture du dispositif 12.
En accord avec un premier mode de réalisation du dispositif automatisé 12 précité, ressortant des figures 9 et 10, ce dernier peut comprendre un moyen de dosage de liquide 20 tel qu’un volumètre, pouvant être relié, au niveau d’une extrémité inférieure, sélectivement, préférentiellement successivement en fonction d’une séquence opératoire, à l’un quelconque des réservoirs 14, 14’, 14’’, 14’’’, et à un ou plusieurs réceptacles 15, par l’intermédiaire de plusieurs modules de vanne 1 et/ou d’unité(s) 10 de contrôle fluidique, et, au niveau d’une extrémité supérieure, à une pompe 13, préférentiellement par l’intermédiaire d’un module de vanne 1 à double came (avec deux surfaces de commande 7, 7’), formant circuit fluidique commutateur.
Le dispositif 12 représenté sur la figure 9 comprend en outre avantageusement un distributeur 20’ reliant les différentes lignes de circulation fluidique 17’, dont l’une peut être reliée à un réservoir d’eau pour des besoins de dilution des mélanges dans le réceptacle 15 et de rinçage des lignes, des modules de vanne et du volumètre.
Une telle réalisation du dispositif 12 est notamment adaptée à une application dans le domaine de la nutrition des végétaux, les réservoirs 14, 14’, 14’’, 14’’’, contenant des nutriments et autres substances actives sous forme liquide ou semi-liquide qu’il y a lieu de doser en fonction du mélange souhaité.
Le mode opératoire d’un tel dispositif est notamment décrit dans le document EP-A-2 547 433 au nom de la demanderesse.
En accord avec un second mode de réalisation du dispositif automatisé 12, il peut être prévu que ce dernier comporte au moins un module de vanne 1 contrôlant la circulation d’air entre, d’une part, un moyen d’aspiration 13 ou le milieu atmosphérique et, d’autre part, le ou chacun des réceptacle(s) 15, ce de manière indépendante ou groupée.
Comme le montrent les figures 12 à 15, en relation avec les figures 21A et 21B, il est avantageusement prévu que les réservoirs 14, 14’, 14’’, 14’’’ de produits de base se présentent sous la forme de contenants raccordés en parallèle sur une rampe de distribution 18 et pouvant être vidés par dépression ou aspiration, la délivrance d’un produit par un réservoir 14, 14’, 14’’, 14’’’ s’effectuant avec déplacement d’un piston 19 ou d’un élément mobile analogue, dans le contenant du réservoir 14, 14’, 14’’, 14’’’ concerné, se présentant avantageusement sous la forme d’une seringue munie d'un piston 19 avec une forme conjuguée par rapport à celle de la sortie 19’ du contenant, de manière à constituer une vanne fermée en fin de vidage. Chaque réservoir intègre ainsi une vanne d'obturation qui est active (fermée de manière étanche) en fin de vidage et qui permet une réalisation simple des cartouches prédosées.
Pour éventuellement décaler dans le temps le vidage de certains réservoirs, la rampe de raccordement et de distribution peut présenter des sections de conduit commun ou de dérivation de diamètres différents, générant des pertes de charge et des débits d’écoulement spécifiques aux différentes sections précitées (cf. figures 21A et 21B).
En outre, en prévoyant des réservoirs pourvus de pistons se déplaçant de manière étanche dans un contenant sensiblement indéformable durant l’opération de vidage, il peut être garanti que la totalité de la dose de substance contenue dans le réservoir concerné a bien été transférée en fin d’opération.
Préférentiellement, les réservoirs 14, 14’, 14’’, 14’’’ de produits de base se présentent sous la forme d’ensembles 21 pré-conditionnés de plusieurs réservoirs pré-dosés de produits de base sélectionnés, chaque ensemble 21 correspondant à un mélange déterminé sélectionnable et chaque ensemble de réservoirs pré-dosés 14, 14’, 14’’, 14’’’ étant logé dans un emballage unique, avantageusement conjointement avec une rampe de distribution 18 à sortie unique, reliée aux sorties de vidage 19’ desdits réservoirs 14, 14’, 14’’, 14’’’ (cf. figures 11 à 16 et 21). L'ensemble 21 conditionné avec sa rampe 18 dans un emballage constitue ainsi un consommable prêt à l'usage (à l'instar d'une cartouche) et pouvant être aisément connecté au dispositif 12.
Comme le montrent également les figures 11 à 17, l’arrangement de lignes de circulation et de moyens de raccordement comprend pour le ou chaque réceptacle 15 considéré, d’une part, une ligne 17’ de circulation liquide de produits de base reliant un ensemble de réservoirs pré-dosés 14, 14’, 14’’, 14’’’ au réceptacle considéré 13, et d’autre part, une ligne 17 de circulation gazeuse reliant ledit réceptacle 15 fluidiquement et de manière sélective, par l’intermédiaire d’un module de vanne 1, soit au moyen d’aspiration 13, soit au milieu atmosphérique 13’, directement ou en passant par un autre réceptacle 15 (mise en cascade ou en parallèle de plusieurs réceptacles 15 créant un effet de démultiplication).
Conformément à une caractéristique constructive préférentielle, ressortant notamment des figures 18 à 20, le raccordement de lignes de circulation et de moyens de raccordement comprend pour le ou chaque réceptacle 15 considéré, d’une part, une ligne 17’ de circulation liquide de produits de base reliant un ensemble de réservoirs pré-dosés 14, 14’, 14’’, 14’’’ au réceptacle considéré 13, et d’autre part, une ligne 17 de circulation gazeuse reliant ledit réceptacle 15 fluidiquement et de manière sélective, par l’intermédiaire d’un module de vanne 1, soit au moyen d’aspiration 13, soit au milieu atmosphérique 13’, directement ou en passant par un autre réceptacle 15.
Un dispositif automatisé en accord avec ce second mode de réalisation, peut par exemple trouver une application avantageuse en tant qu’appareil ludique ou professionnel pour la préparation de cocktails. Dans ce cas, chaque ensemble 21 sous forme de cartouche comprend dans ses réservoirs les substances liquides ou semi-liquides alcoolisées ou non, pré-dosées correspondant exactement à la composition du cocktail souhaité, les quantités étant déterminées pour fournir un unique cocktail.
En prévoyant un couvercle 18’ pourvu en sous-face d’un revêtement siliconé et relativement pesant, il est possible d’utiliser comme réceptacle 15 directement le verre destiné à la consommation du cocktail souhaité.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (20)

  1. Module de vanne (1) à actionneur électrique (2) intégré, ledit module comprenant, d’une part, un dispositif de vanne (3) comportant un organe mobile (4) dont le positionnement contrôle la circulation d’un fluide dans au moins deux lignes de circulation (5, 5’) traversant ledit dispositif de vanne (3), et, d’autre part, un actionneur (2) apte et destiné à déplacer en rotation l’organe mobile rotatoire (4) du dispositif de vanne (3) autour d’un axe (X),
    module de vanne (1) caractérisé en ce que le dispositif de vanne (3) comprend un corps support (6) dans lequel est monté ledit au moins un organe mobile (4) précité, formant came guidée en rotation et pourvue d’au moins une surface de commande (7, 7’), et également au moins deux portions de conduits (8, 8’) formant des segments locaux des lignes de circulation (5, 5’), ces portions de conduits (8, 8’) et cet organe mobile (4) étant arrangés et configurés de manière à ce que ladite au moins une surface de commande (7, 7’) puisse venir en engagement et modifier par écrasement local les sections de passage desdites au moins deux portions de conduits (8, 8’), ce de manière mutuellement différenciée et en fonction de la position en rotation de l’organe mobile (4), et en ce que l’actionneur (2) consiste en un servomoteur, préférentiellement un microservomoteur, monté sur le corps support (6), l’organe mobile (4) conservant sa position angulaire en rotation en l’absence de sollicitation active de la part dudit servomoteur (2).
  2. Module de vanne selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portions de conduits (8, 8’) ont des parois élastiquement déformables, sont arrangées, le cas échéant par paires, en regard d’une surface de commande (7, 7’), préférentiellement de part et d’autre de l’axe de rotation (X) de l’organe mobile (4), et sont montées avec un maintien calé et une extension rectiligne dans le corps support (6).
  3. Module de vanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les contraintes d’écrasement exercées sélectivement par la ou chaque surface de commande (7, 7’), préférentiellement en forme de bande circonférentielle, sur la ou chaque paire de portions de conduits (8, 8’) associée, en fonction de la position angulaire de l’organe mobile (4) formant came, sont dirigées sensiblement parallèlement à l’axe de rotation (X) de l’organe mobile (4).
  4. Module de vanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les contraintes d’écrasement exercées sélectivement par la ou chaque surface de commande (7, 7’), préférentiellement en forme de bande circonférentielle, sur la ou chaque paire de portions de conduits (8, 8’) associée, en fonction de la position angulaire de l’organe mobile (4) formant came, sont dirigées sensiblement radialement et perpendiculairement par rapport à l’axe de rotation (X) de l’organe mobile (4).
  5. Module de vanne selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’organe mobile (4) présente une structure étagée et/ou composite et comporte au moins deux surfaces de commande (7 et 7’) décalées mutuellement le long de son axe de rotation (X), chaque surface de commande (7, 7’) agissant sur une paire distincte de portions de conduits (8, 8’) associées.
  6. Module de vanne selon la revendication 5, caractérisé en ce que les différentes surfaces de commande (7, 7’) de l’organe mobile (4) présentent des profils similaires et sont décalées angulairement autour de l’axe de rotation (X) dudit organe mobile (4), par exemple de 0°, de 45°, de 90° ou de 180°.
  7. Module de vanne selon l’une quelconque des revendications 1 et 2 ou selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, pour autant que ces dernières se rattachent à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la ou chaque surface de commande (7, 7’) présente, d’une part, au moins une région (9) d’un premier type dont la distance à l’axe de rotation (X) est maximale, préférentiellement fortement proéminente ou convexe, et dont le positionnement en regard d’une portion de conduit (8, 8’) aboutit à un écrasement maximal de cette dernière, préférentiellement avec une obturation étanche de son passage, et, d’autre part, au moins une région (9’) d’un second type dont la distance à l’axe de rotation (X) est minimale, préférentiellement faiblement proéminente ou sensiblement plane, et dont le positionnement en regard d’une portion de conduit (8, 8’) ne génère sensiblement aucun écrasement de cette dernière, ces régions (9, 9’) étant décalées autour de l’axe de rotation (X) ou situées à l’opposé l’une de l’autre par rapport à cet axe (X).
  8. Module de vanne selon la revendication 7, caractérisé en ce que la ou chaque surface de commande (7, 7’) comporte une région (9) du premier type et une région (9’) du second type, ces deux régions (9 et 9’) étant décalées de 180° autour de l’axe de rotation (X) de l’organe mobile (4).
  9. Module de vanne selon l’une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la région (9) du premier type s’étend sur sensiblement au moins 180° environ autour de l’axe de rotation (X).
  10. Module de vanne selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la région (9) du premier type et la région (9’) du second type sont reliées continûment par des régions intermédiaires (9’’) de surface de commande (7, 7’) présentant une distance progressivement croissante ou décroissante par rapport à l’axe de rotation (X) selon la direction de déplacement sur la région intermédiaire (9’’) concernée, à savoir vers la région (9) du premier type ou vers la région (9’) du second type.
  11. Module de vanne selon la revendication 7, caractérisé en ce que la ou chaque surface de commande (7, 7’) comporte trois régions (9, 9’) de l’un des premier et second types et trois ou une région(s) (9’, 9) de l’autre desdits premier et second types, deux régions (9) du premier type et/ou deux régions (9’) du second type étant arrangées avec un décalage de 180° autour de l’axe de rotation (X) de l’organe mobile (4) en étant intercalées entre une paire de régions opposées comprenant une région (9) du premier type et une région (9’) du second type.
  12. Module de vanne selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu’il est formé de deux composantes assemblées entre elles, à savoir, une composante fonctionnelle formée par le servomoteur (2) dont l’axe de sortie porte un organe formant came (4) rotatoire et présentant la ou les surface(s) de commande (7, 7’), et une composante structurelle formée par le corps support (6) sous forme de châssis en U, le servomoteur (2) étant fixé sur les extrémités libres des ailes (6’) du U et les portions de conduits (8, 8’) étant logées dans la base (6’’) du U formant berceau, et reposant contre deux surfaces planes adjacentes et mutuellement perpendiculaires, l’une desdites surfaces étant perpendiculaire à la direction de la force d’écrasement exercée par la came (4) et l’autre desdites surfaces étant perpendiculaire à la direction de l’axe de rotation (X).
  13. Unité (10) de contrôle fluidique à voies multiples, pour le contrôle de la circulation de fluide liquide ou gazeux dans au moins deux paires de lignes de circulation (5, 5’), les lignes (5 et 5’) de chaque paire étant contrôlées de manière mutuellement interdépendante,
    unité (10) caractérisée en ce qu’elle intègre fonctionnellement au moins deux modules de vanne (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12 et en ce qu’elle est constituée par au moins deux composantes fonctionnelles (2, 4) comprenant chacune un servomoteur (2) dont l’arbre de sortie entraîne ou correspond à l’axe de rotation (X) de la came (4) présentant au moins une surface de commande (7, 7’) laquelle peut venir en engagement sous pression avec deux portions de conduits (8, 8’) formant les segments locaux des lignes de circulation (5, 5’), en vue de l’obturation locale sélective de leur passage par écrasement, ces différentes paires de portions (8, 8’) étant montées dans les différents compartiments (11) d’un unique corps support (6) d'un seul tenant ou composite, lequel est compartimenté en adéquation avec les différentes composantes fonctionnelles (2, 4) rapportées.
  14. Dispositif automatisé (12) de préparation de mélanges de produits liquides ou semi-liquides, comprenant au moins un moyen d’aspiration et/ou de refoulement gazeux(se) (13), au moins deux réservoirs (14, 14’, 14’’, 14’’’) contenant des produits de base différents, au moins un réceptacle (15) de recueil du mélange préparé, une unité électronique de commande (16) et un arrangement de lignes de circulation (5, 5’, 17, 17’) de fluides liquide et gazeux, de moyens (18, 18’) de raccordement fluidique et de moyens (1, 10) de contrôle de la circulation fluidique depuis et vers ledit au moins un réceptacle (15),
    dispositif (12) caractérisé en ce que les moyens de contrôle de la circulation fluidique comprennent au moins un module de vanne (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, préférentiellement au moins une unité de contrôle fluidique (10) selon la revendication 13, piloté(e) par l’unité de commande (16) et constituant un commutateur ou un sélecteur fluidique commandé.
  15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un module de vanne (1) contrôlant la circulation d’air entre, d’une part, le moyen d’aspiration (13) ou le milieu atmosphérique et, d’autre part, le ou chacun des réceptacle(s) (15), ce de manière indépendante ou groupée.
  16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que les réservoirs (14, 14’, 14’’, 14’’’) de produits de base se présentent sous la forme de contenants raccordés en parallèle sur une rampe de distribution (18) et pouvant être vidés par dépression ou aspiration, la délivrance d’un produit par un réservoir (14, 14’, 14’’, 14’’’) s’effectuant avec déplacement d’un piston (19) ou d’un élément mobile analogue, dans le contenant du réservoir (14, 14’, 14’’, 14’’’) concerné, se présentant avantageusement sous la forme d’une seringue munie d'un piston (19) avec une forme conjuguée par rapport à celle de la sortie du contenant, de manière à constituer une vanne fermée en fin de vidage.
  17. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que les réservoirs (14, 14’, 14’’, 14’’’) de produits de base se présentent sous la forme d’ensembles (21) pré-conditionnés de plusieurs réservoirs pré-dosés de produits de base sélectionnés, chaque ensemble correspondant à un mélange déterminé sélectionnable et chaque ensemble (21) de réservoirs pré-dosés (14, 14’, 14’’, 14’’’) étant logé dans un emballage unique, avantageusement avec une rampe de distribution (18) à sortie unique, reliée aux sorties de vidage (19’) desdits réservoirs (14, 14’, 14’’, 14’’’).
  18. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que l’arrangement de lignes de circulation et de moyens de raccordement comprend pour le ou chaque réceptacle (15) considéré, d’une part, une ligne (17’) de circulation liquide de produits de base reliant un ensemble de réservoirs pré-dosés (14, 14’, 14’’, 14’’’) au réceptacle considéré (13), et d’autre part, une ligne (17) de circulation gazeuse reliant ledit réceptacle (15) fluidiquement et de manière sélective, par l’intermédiaire d’un module de vanne (1), soit au moyen d’aspiration (13), soit au milieu atmosphérique (13’), directement ou en passant par un autre réceptacle (15).
  19. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que le raccordement des lignes de circulation fluidique (17, 17’) au ou à chaque réceptacle (15) est réalisé par l’intermédiaire d’un couvercle (18’) obturant de manière étanche, notamment du fait de son poids et/ou sous l’effet d’une dépression générée par aspiration, l’unique ouverture du réceptacle (15) considéré, lesdites lignes de circulation (17, 17’) s’étendant de manière étanche à travers ce couvercle (18’).
  20. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu’il comprend un moyen de dosage de liquide (20) tel qu’un volumètre optique, pouvant être relié, au niveau d’une extrémité inférieure, sélectivement, préférentiellement successivement en fonction d’une séquence opératoire, à l’un quelconque des réservoirs (14, 14’, 14’’, 14’’’), et à un ou plusieurs réceptacles (15), par l’intermédiaire de plusieurs modules de vanne (1) et/ou d’unité(s) (10) de contrôle fluidique, et, au niveau d’une extrémité supérieure, à une pompe (13), préférentiellement par l’intermédiaire d’un module de vanne (1) à double came, formant circuit fluidique commutateur.
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