WO2001040098A1 - Bec de remplissage a debit reglable par un dispositif d'actionnement unique - Google Patents

Bec de remplissage a debit reglable par un dispositif d'actionnement unique Download PDF

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WO2001040098A1
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Bertrand Gruson
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Serac Group
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    • Y10T137/87981—Common actuator

Definitions

  • a first object of the invention is to provide a filling spout with adjustable flow rate which can operate with a single actuation device.
  • a filling spout with adjustable flow rate comprising a valve body in which a valve extending opposite a valve seat and a valve regulating member are mounted. flow disposed upstream of the valve and extending opposite a restriction of the valve body, the valve and the flow control member being connected to a single actuation device by means allowing limited axial displacement of the regulator and valve relative to each other.
  • FIG. 5 is a partial schematic longitudinal section view of a filling spout according to a second embodiment of the invention in a position of start and end of the filling cycle
  • - Figures 6 and 7 are views similar to that of Figure 5 of the filling spout according to the second embodiment in successive positions immediately following the start of a filling cycle
  • - Figure 8 is a view similar to that of FIG. 5 of the filling spout according to the second embodiment in a position in the middle of the filling cycle
  • a magnetic field generator 9 is mounted for slide opposite the rings 7 and is fixed to the lower end of a control rod 10.
  • the plates 6 extend vertically and radially inside the valve body 1 and thus ensure not only a mechanical connection of the rings 7 with the valve 2 but also a magnetic bridging between the rings 7, and have an anti-vortex function when the filling spout is mounted on a carousel
  • control tube 14 is equipped with a control plate 15 mounted to slide on a guide rod 16 whose lower end is fixed to the valve body 1, itself adapted to be fixed to the chassis d 'a machine, and whose upper end is fixed to a support plate 17 also adapted to be fixed to the chassis of a machine.
  • the plate 17 supports a stepping motor 18 to which is connected a screw 19 associated with an actuator 20 in the form of a plate extending perpendicular to the screw 19
  • the actuator 20 is mounted on the screw 19 to transform the rotation of the screw 19 into a vertical displacement of the actuating member 20.
  • the actuating member 20 also carries a vertically extending guide rod 22, the upper end of which is fixed to the actuating member 20 and the lower end of which has an end stop 23 Par elsewhere the control rod 10 of the valve 2 is equipped at its upper end with a valve control element 24 in the form of a plate extending perpendicular to the guide rod 22 and mounted to slide thereon
  • a spring 25 is mounted around the guide rod 22 and bears at its upper end on the actuating member 20 and at its lower end on the valve control element 24 The spring 25 thus realizes an elastically deformable connecting member between the actuating member 20 and the control element 24 of the valve control device comprising the control rod 10 and the control element 24 In the position shown in FIG.
  • the position of the flow control member 4 still corresponds to a substantially minimal flow.
  • the dynamic pressure of the jet of product flowing from the filling spout is therefore low and this prevents foaming at the start of filling.
  • the stepping motor 18 is again operated to continue the upward movement of the actuating member 20.
  • the filling spout according to the second embodiment of one invention comprises a valve body 101 in which are mounted a valve 102 provided with radial fins 113 on an upstream part thereof and a flow control member 103 disposed upstream of the valve 102.
  • the flow control member 103 comprises an upstream portion 103.1 of cylindrical shape and a downstream portion 103.2 of frustoconical shape.
  • the flow control member 103 is mounted to slide opposite a part of the valve body 101 comprising a restriction 104 of variable section and is rigidly connected to a core 111 having radial fins 112 and extending axially below of the regulating member 103.
  • the valve 102 has an upstream end 106 from which extends axially a pin 107 having an upper end comprising a head 108.
  • the head 108 is slidably received in an axial direction in a housing 109 which is formed in a downstream end of the core 101 and has at its lower part a shoulder 100 for abutment of the head 108.
  • the head 108 has an axial dimension less than an axial dimension of the housing so that the housing 109 and the head 108 form a connection having an axial clearance allowing a limited displacement of the regulating member 103 relative to the valve 102. More precisely, the axial clearance is determined so that from from a position in which the valve is closed and the regulating member is in a position of maximum flow, an alternating movement of the core 111 allows the steps mentioned in the preamble of this description to be carried out.
  • the axial clearance is provided so that when the valve is in abutment on its seat 128 the flow control member 103 is positioned below the restriction 104 of the valve body 101 so as to allow a maximum flow through the restriction 104.
  • the valve 102 is thus firmly held in the closed position while the flow regulating member 103 is in a position of maximum flow allowing supplying the lower part of the valve body 101 without risk of trapping an air bubble even for a product of high viscosity.
  • the flow rate remains minimum for a time corresponding to the passage of the cylindrical part 103.1 opposite the minimum cross-sectional part of the restriction 104.
  • the height of the cylindrical part 103.1 is determined so that this passage time allows introduction into the container an amount of sufficient product to absorb the shock of the jet on the upper surface of the product contained in the container. It will be noted that the minimum flow rate may be almost zero, the flow through the valve being very low and able to be ensured by the quantity of liquid contained in the filling spout before the valve is opened.
  • the flow control member 103 and the valve 102 simultaneously move upward to a position of maximum flow of the flow control member 103 and opening maximum of the valve 102 which correspond to the position of maximum magnetic flux of the core 111 in the winding 105, as illustrated by FIG. 8.
  • the filling spout remains in this position during most of the filling cycle.
  • the supply of the electromagnetic winding 105 is cut off or reduced to a known minimum value indicated above, which causes a downward displacement of the core 111 under the effect of gravity and dynamic forces. and static exerted by the liquid on the core 111.
  • the valve 102 and the flow control member 103 move simultaneously downwards. Just before closing the valve 102, the flow control member 103 and the valve 102 are again in the position shown in FIG. 6.
  • the filling spout returns to the position shown in FIG. 5 in which the bottom of the housing 109 rests on the head 108 of the valve 102.
  • the filling spout is ready for a new cycle. It will be noted that throughout the duration of flow the fins 112 of the core 111 and the fins 113 of the valve 102 not only provide centering of these members but also guide the flow avoiding the formation of turbulence in the flow, in particular when the filling spout is carried by a rotating carousel.
  • the free space forming a non-magnetic part 127 immediately adjacent to the upper end of the magnetic winding 105 makes it possible to open the magnetic field, thereby increasing the possible stroke of the core 111.
  • the filling spout comprises a valve body 101, a valve 102 and a flow control member 103 which comprises upstream 103.1 and downstream 103.2 parts of frustoconical shape (the frustoconical shape of the downstream part 103.2 being more pronounced than that of the upstream part 103.1) and is mounted to slide opposite a part of the valve body 101 comprising a restriction 104 of variable section.
  • the housing 114 is formed by radial fins 115 extending axially upstream from an upper end 116 of the valve 102.
  • the fins 115 have ends 117 opposite to the valve 102 which are joined by a ring 118 forming a retaining stop for the slide in the housing 114.
  • the ring 118 has an internal diameter greater than an external diameter of the slide 111.
  • the device for actuating the filling spout comprises an electromagnetic winding 105 integral with the valve body 101 extending around the housing 114.
  • the slide 111 thus forms the core of this electromagnetic actuation device.
  • the actuating device 1 comprises a plurality of permanent magnets 125 of annular shape which are integral with the valve body 101.
  • the permanent magnets 125 are disposed adjacent to the lower end of the electromagnetic coil 105 in a circular arrangement and have central axes 126 extending radially relative to the valve body 101.
  • An annular free space 127 forming a non-magnetic part is provided in the valve body 101 immediately adjacent to an upper end of the electromagnetic winding 105.
  • the operation of the filling spout according to the third embodiment is similar to that of the spout filling according to the second embodiment.
  • the plurality of permanent magnets 125 makes it possible to increase the magnetic power generated during the supply of the electromagnetic winding 105.
  • the configuration of the electromagnetic actuation device makes it possible, for a given movement of the slider 111, to reduce the supply current of the electromagnetic winding and for the same voltage to lift a greater mass.
  • the fins 115 ensure centering of the valve 102 and of the slide 111 and guiding the flow.
  • the washer 119 allows the upper surface 124 of the slide 111 and the ring 118 to be kept apart so as to leave a passage for the filling product while ensuring an optimal distribution of the flow thereof and a homogenization of the flow rates.
  • the upward movement of the slide during operation of the filling spout causes the lifting of the washer 119 which accompanies the slider 111 and whose ears 121 will come into contact with the lower surface of the ring 118 to cause the valve 102 to be raised if the lifting movement of the slider 111 continues.
  • the arrangement described makes it easier to dismantle the valve 102 / regulating member 103 assembly.
  • the washer 119 can thus be removed from the housing 114 by tilting it and then sliding it by one of the ears 121 into the ring 118.
  • the slide can then itself be extracted from the housing 114 by passing it through the ring 118.
  • connection between the valve and the flow control member may have a different structure resulting for example from a kinematic inversion.
  • the deformable connecting member has been illustrated by a spring disposed around a guide rod, it can be replaced by an elastomer block arranged between the control member 20 and the valve control member 24 and attached thereto.
  • the filling spout according to the first embodiment has been illustrated with a single deformable connecting member, it is possible to provide several deformable connecting members elastically distributed around the axis of the actuating device in order to balance the forces on the actuator 20.
  • regulating member of the second embodiment has been illustrated with a cylindrical part associated with a conical part, provision may be made for a regulating member comprising two frustoconical parts having different apex angles or formed from a single frustoconical part , or alternatively a regulating member in the form of a disc moving opposite a restriction having a correspondingly adapted profile.
  • the non-magnetic part has been described in the form of a free space, it can be produced in the form of a plate of non-magnetic material.
  • a ferromagnetic plate can be fixed to the upper end of the electromagnetic winding 105 to close the magnetic field generated by the electromagnetic winding 105.
  • the slider 111 can come directly into abutment against a shoulder of the housing 114.
  • the permanent magnets have been shown in annular shape and arranged in a circle, other shapes of magnets and other configurations are possible and in particular annular permanent magnets arranged so that their central axes are parallel to the axis of the valve body 101. It is of course possible to have permanent magnets near the lower end of the electromagnetic winding 5 of the second embodiment.
  • the magnetic actuation device according to the invention is applicable to any type of filling spout.

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Abstract

Bec de remplissage à débit réglable comportant un corps de vanne (101) dans lequel sont montés un clapet (102) s'étendant en regard d'un siège de clapet (128) et un organe de régulation de débit (103) disposé en amont du clapet et s'étendant en regard d'une restriction (104) du corps de vanne le clapet et l'organe de régulation de débit étant reliés à un dispositif d'actionnement unique (105, 111) par des moyens (118, 119) permettant un déplacement axial limité de l'organe de régulation et du clapet l'un par rapport à l'autre.

Description

Bec de remplissage à débit réglable par un dispositif d ' actionnement unique.
La présente invention concerne un bec de remplissage à débit réglable par un dispositif d ' actionnement unique .
On connaît du document FR-A- 2.736.339 un bec de remplissage comportant un corps de vanne dans lequel sont montés d'une part un clapet dont l'ouverture et la fermeture déterminent l'écoulement ou non du produit, et d'autre part un organe de régulation de débit permettant de faire varier le débit à l'intérieur du bec de remplissage de façon indépendante de l'ouverture du clapet afin d'obtenir un écoulement régulier du produit quel que soit le degré d'ouverture du clapet.
L'indépendance du mouvement du clapet et de l'organe de régulation de débit implique la mise en oeuvre de deux dispositifs d ' actionnement séparés commandés de façon synchronisée. Cette disposition entraîne non seulement un encombrement important du bec de remplissage mais également une grande complexité de l'électronique de commande en particulier lorsque la machine de remplissage comporte un grand nombre de becs de remplissage comme cela est généralement le cas dans les installations de remplissage actuelles.
Un premier but de 1 ' invention est de proposer un bec de remplissage à débit réglable pouvant fonctionner avec un dispositif d' actionnement unique.
En vue de la réalisation de ce but, on propose selon 1 ' invention un bec de remplissage à débit réglable comportant un corps de vanne dans lequel sont montés un clapet s'étendant en regard d'un siège de clapet et un organe de régulation de débit disposé en amont du clapet et s'étendant en regard d'une restriction du corps de vanne le clapet et l'organe de régulation de débit étant reliés à un dispositif d ' actionnement unique par des moyens permettant un déplacement axial limité de l'organe de régulation et du clapet l'un par rapport à l'autre. Ainsi tout en utilisant un seul dispositif d ' actionnement il est possible d'obtenir des mouvements différents du clapet et de l'organe de régulation de débit
Par ailleurs, on sait qu'en raison du choc exercé par le jet de produit sur le fond d'un récipient au début du remplissage il existe un risque de formation de mousse nuisible à un bon déroulement du cycle de remplissage. De même, en fin de remplissage il existe au moment de la fermeture du clapet un risque de déformation du et provoquant des éclaboussures sur l'extérieur du récipient
Afin d'éviter ces inconvénients il est prévu dans le document précité de réduire le débit à travers l'organe de régulation de débit au moment de l'ouverture ou la fermeture du clapet . La fermeture presque totale de l'organe de régulation de débit risque toutefois d'entraîner une alimentation insuffisante de la partie inférieure du bec de remplissage entre deux cycles, en particulier dans le cas d'un produit épais.
Selon une version avantageuse de l'invention, les moyens permettant un déplacement axial limité sont adaptés à permettre un actionnement de l'organe de régulation de débit dans une position de débit maximal ou minimal tandis que le clapet est dans une position fermée A partir d'une position dans laquelle le clapet est fermé et l'organe de régulation est dans une position de débit maximal, il est possible d'effectuer les étapes de
- réduire le débit jusqu'à une position de débit sensiblement minimal, ouvrir progressivement le clapet tout en augmentant de façon correspondante le débit fourni par l'organe de régulation de débit,
- fermer progressivement le clapet en diminuant de façon correspondante le débit fourni par l'organe de régulation de débit jusqu'à une fermeture complète du clapet, - remettre l'organe de régulation de débit en position de débit maximal
Ainsi, au moment de l'ouverture du clapet la force du et du produit est faible en raison du réglage au débit sensiblement minimal de l'organe de régulation de débit de sorte que le choc sur le fond du récipient est lui-même faible et le risque de formation de mousse est minimisé. De même, lors de la fermeture du clapet la réduction du débit assuré par l'organe de régulation de débit minimise la déformation du jet et permet d'éviter la projection d ' éclaboussures sur l'extérieur du récipient, et le passage par une position de débit maximal entre la fermeture du clapet et le cycle suivant permet d'obtenir une alimentation satisfaisante du bec de remplissage en aval de l'organe de régulation de débit.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de trois modes de réalisation particuliers non- l mitatifs de l'invention en référence aux figures ci- jointes parmi lesquelles :
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un bec de remplissage selon l'invention dans une position en début et en fin de cycle de remplissage,
- la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 dans une position juste après le début d'un cycle de remplissage,
- la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 dans une position en milieu de cycle de remplissage, - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1 dans une position de lavage du bec de remplissage,
- la figure 5 est une vue partielle en coupe longitudinale schématique d'un bec de remplissage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention dans une position de début et de fin de cycle de remplissage, - les figures 6 et 7 sont des vues analogues à celle de la figure 5 du bec de remplissage selon le deuxième mode de réalisation dans des positions successives suivant immédiatement le début d'un cycle de remplissage, - la figure 8 est une vue analogue à celle de la figure 5 du bec de remplissage selon le deuxième mode de réalisation dans une position en milieu de cycle de remplissage,
- la figure 9 est une vue analogue à la figure 5 d'un bec de remplissage selon un troisième mode de réalisation dans une position en milieu de cycle de remplissage, la figure 10 est une vue de dessous d'une rondelle de butée du bec de remplissage selon le troisième mode de réalisation,
- la figure 11 est une vue, en coupe transversale selon la ligne XI -XI de la figure 9, du corps de vanne du bec de remplissage selon le deuxième mode de réalisation.
En référence à la figure 1, le bec de remplissage selon le mode de réalisation préférée de l'invention comporte un corps de vanne 1 dans lequel sont montés un clapet 2 et un dispositif de régulation de débit généralement désigné en 3 comportant un organe de régulation de débit 4 en forme de disque monté pour coulisser en regard d'une partie du corps de vanne 1 comportant une restriction
5 de section variable.
Les déplacements du clapet 2 à 1 ' intérieur du corps de vanne 1 sont assurés par un dispositif de manoeuvre comportant des plaques 6 en acier inoxydable magnétique dont l'extrémité inférieure est fixée au clapet
2 et dont la partie supérieure est reliée à des bagues 7 en matériaux à haute perméabilité magnétique montées pour coulisser sur un manchon en matériau amagnétique 8
(représenté par un trait épais sur la figure) dans lequel un générateur de champ magnétique 9 est monté pour coulisser en regard des bagues 7 et est fixé à l'extrémité inférieure d'une tige de commande 10. Les plaques 6 s'étendent verticalement et radialement à l'intérieur du corps de vanne 1 et assurent ainsi non seulement une liaison mécanique des bagues 7 avec le clapet 2 mais également un pontage magnétique entre les bagues 7, et ont une fonction anti-vortex lorsque le bec de remplissage est monté sur un carrousel
De même, l'organe de régulation de débit 4 est réalisé en matériau à haute perméabilité magnétique et est monté pour coulisser autour du manchon amagnétique 8. L'organe de régulation de débit 4 est relié à une bague en matériau à haute perméabilité magnétique 11 par des colonnettes 12 s'étendant selon une direction longitudinale du corps de vanne 1. Un générateur de champ magnétique 13 s'étend à l'intérieur du manchon amagnétique 8 en regard de la bague 11 et de l'organe de régulation de débit 4 et est relié à un tube de commande 14.
A sa partie supérieure le tube de commande 14 est équipé d'une plaque de commande 15 montée pour coulisser sur une tige de guidage 16 dont l'extrémité inférieure est fixée au corps de vanne 1, lui-même adapté à être fixé au châssis d'une machine, et dont l'extrémité supérieure est fixée à une plaque support 17 également adaptée à être fixée au châssis d'une machine. La plaque 17 supporte un moteur pas à pas 18 auquel est reliée une vis 19 associée à un organe d ' actionnement 20 en forme de plaque s'étendant perpendiculairement à la vis 19 L'organe d' ac ionnement 20 est monté sur la vis 19 pour transformer la rotation de la vis 19 en un déplacement vertical de l'organe d ' actionnement 20. L'organe d ' actionnement 20 est également monté pour coulisser sur la tige de guidage 16 qui assure ainsi non seulement une fonction de guidage mais évite en outre la rotation de l'organe d' actionnement 20 lors de la rotation de la vis 19 Le moteur pas à pas 18, la vis 19 et l'organe d' actionnement 20 constituent un dispositif d ' actionnement généralement désigné en 27
L'organe d' actionnement 20 est relié à la plaque de commande 15 de l'organe de régulation de débit 4 par une tige de liaison 21 rigidement fixée à son extrémité supérieure à l'organe d ' actionnement 20 et à son extrémité inférieure à la plaque de commande 15
L'organe d' actionnement 20 porte également une tige de guidage 22 s'étendant verticalement dont l'extré- mité supérieure est fixée à l'organe d ' actionnement 20 et dont l'extrémité inférieure comporte une butée de fin de course 23 Par ailleurs la tige de commande 10 du clapet 2 est équipé à son extrémité supérieure d'un élément de commande de clapet 24 en forme de plaque s'étendant perpendiculairement à la tige de guidage 22 et monté pour coulisser sur celle-ci Un ressort 25 est monté autour de la tige de guidage 22 et prend appui à son extrémité supérieure sur l'organe d ' actionnement 20 et à son extrémité inférieure sur l'élément de commande de clapet 24 Le ressort 25 réalise ainsi un organe de liaison déformable élastiquement entre l'organe d ' actionnement 20 et l'élément de commande 24 du dispositif de commande de clapet comprenant la tige de commande 10 et l'élément de commande 24 Dans la position représentée sur la figure 1 l'organe d ' actionnement 20 est en position basse de sorte que la plaque de commande 15 de l'organe de régulation de débit 4 est elle-même en position basse Selon le mode de réalisation préféré illustré, la longueur du tube de commande 14 est prévue pour que l'organe de régulation de débit 4 soit alors positionné en dessous de la restriction 5 du corps de vanne 1 de façon à permettre un débit maximal à travers la restriction 5 Parallèlement la longueur relative de la tige de commande de clapet 10 est telle que pour cette position de l'organe d ' actionnement 20 le clapet 2 soit en appui sur son siège 28 tandis que la plaque de commande 24 est décalée vers le haut par rapport à la butée de fin de course 23 Le ressort 25 est donc comprimé et la force qu'il exerce sur la plaque de commande 24 provoque la mise en appui du générateur de champ 9 contre un épaulement 29 du tube amagnétique 8. Le clapet 2 se trouve ainsi fermement maintenu dans la position de fermeture tandis que l'organe de régulation de débit 4 se trouve dans une position de débit maximal permettant une alimentation de la partie inférieure du corps de vanne 1 sans risque d'emprisonnement de bulle d'air même pour un produit de forte viscosité.
C'est dans cette position qu'un cycle de remplissage est démarré. A partir de cette position le moteur d' actionnement pas à pas 18 est commandé pour tourner dans un sens provoquant une remontée de l'organe d' actionnement 20. Le mouvement vers le haut de l'organe d' actionnement 20 provoque un mouvement immédiat vers le haut de 1 ' organe de régulation de débit 4 et simultanément un mouvement vers le haut de la butée de fin de course 23. Cependant, tant que la butée de fin de course 23 n'est pas en contact avec la plaque de commande 24 le clapet 2 reste fermé A partir de 1 ' instant où la butée de fin de course 23 est en contact avec la plaque de commande 24 un mouvement ultérieur vers le haut de l'organe d ' actionnement 20 provoque une ouverture du clapet 2 par entraînement de la tige de commande 10 La course de la butée de fin de course 23 est déterminée pour qu'au moment ou celle-ci rentre en contact avec la plaque de commande 24 l'organe de régulation de débit 4 soit en regard de la section minimale de la restriction 5.
Dans la position juste après le début d'ouverture du clapet 2 qui est illustrée par la figure 2 la position de l'organe de régulation de débit 4 correspond encore à un débit sensiblement minimal La pression dynamique du jet de produit s ' écoulant du bec de remplissage est donc faible et l'on évite ainsi la formation de mousse au début du remplissage. Après un court instant permettant d'introduire dans le récipient une quantité de produit suffisante pour amortir le choc du jet sur la surface supérieure du produit contenu dans le récipient, le moteur pas à pas 18 est à nouveau manoeuvré pour poursuivre le déplacement vers le haut de l'organe d ' actionnement 20.
Dans ce mouvement l'organe de régulation de débit 4 et le clapet 2 se déplacent simultanément vers le haut jusqu'à une position de débit maximal de l'organe de régulation de débit 4 et d'ouverture maximale du clapet 2 comme illustré par la figure 3. Le bec de remplissage reste dans cette position pendant la majeure partie du cycle de remplissage. En fin de remplissage le moteur d' actionnement 18 est manoeuvré dans un sens entraînant un déplacement vers le bas de l'organe d' actionnement 20. Le clapet 2 et l'organe de régulation de débit se déplacent simultanément vers le bas en raison de la force exercée par le ressort 25 qui maintient la plaque de commande 24 en appui contre la butée de fin de course 23. Juste avant la fermeture du clapet 2 , 1 ' organe de régulation de débit 4 et de clapet 2 sont à nouveau dans la position représentée sur la figure 2. Lors de la poursuite du mouvement vers le bas de l'organe d ' actionnement 20 le bec de remplissage revient à la position représentée sur la figure 1. Le bec de remplissage est prêt pour un nouveau cycle.
Lors du lavage, l'organe d ' actionnement 20 est mis en position haute, un bouchon 30 comportant un téton central 31 est mis en place de façon connue en soi à la partie inférieure du corps de vanne 1 puis l'organe d' actionnement 20 est ramené en position basse. Dans cette position illustrée par la figure 4, l'organe de régulation de débit est en position de débit maximal et le clapet 2 est maintenu largement ouvert par le téton 31, ce qui permet un écoulement du produit de lavage.
En référence à la figure 5, le bec de remplissage selon le deuxième mode de réalisation de 1 ' invention comporte un corps de vanne 101 dans lequel sont montés un clapet 102 pourvu d'ailettes radiales 113 sur une partie amont de celui-ci et un organe de régulation de débit 103 disposé en amont du clapet 102. L'organe de régulation de débit 103 comporte une partie amont 103.1 de forme cylindrique et une partie aval 103.2 de forme tronconique. L'organe de régulation de débit 103 est monté pour coulisser en regard d'une partie du corps de vanne 101 comportant une restriction 104 de section variable et est rigidement relié à un noyau 111 présentant des ailettes radiales 112 et s'étendant axialement en dessous de l'organe de régulation 103. Le noyau 111 est monté pour coulisser dans un tube 129 en matériau amagnétique lui même monté de façon étanche pour former une partie du corps de vanne entourée par un enroulement électromagnétique 105 solidaire du corps de vanne 101. L'enroulement électromagnétique 105 est relié de façon connue à des moyens non représentés de commande de l'alimentation électrique pour former avec le noyau 101 un dispositif d ' actionnement de l'organe de régulation 103. Le corps de vanne 101 et le clapet 102 sont réalisés en un matériau amagnétique tel qu'un acier inoxydable. L'organe de régulation 103 peut être réalisé dans un matériau amagnétique mais est de préférence réalisé dans le même matériau que le noyau pour simplifier la fabrication.
Un espace libre 127 annulaire formant une partie amagnétique est ménagé dans le corps de vanne 101 de manière immédiatement adjacente à une extrémité supérieure de l'enroulement électromagnétique 105.
Le clapet 102 a une extrémité amont 106 à partir de laquelle s'étend axialement un pion 107 ayant une extrémité supérieure comportant une tête 108. La tête 108 est reçue à coulissement selon une direction axiale dans un logement 109 qui est ménagé dans une extrémité aval du noyau 101 et présente à sa partie inférieure un épaulement 100 de butée de la tête 108. La tête 108 a une dimension axiale inférieure à une dimension axiale du logement de manière que le logement 109 et la tête 108 forment une liaison présentant un jeu axial permettant un déplacement limité de l'organe de régulation 103 par rapport au clapet 102. Plus précisément, le jeu axial est déterminé de manière qu'à partir d'une position dans laquelle le clapet est fermé et l'organe de régulation est dans une position de débit maximal, un déplacement alterné du noyau 111 permette d'effectuer les étapes mentionnées dans le préambule de la présente description.
Selon le deuxième mode de réalisation illustré et dans la position représentée à la figure 5, le jeu axial est prévu pour que lorsque le clapet est en appui sur son siège 128 l'organe de régulation de débit 103 soit positionné en dessous de la restriction 104 du corps de vanne 101 de façon à permettre un débit maximal à travers la restriction 104. Le clapet 102 se trouve ainsi fermement maintenu dans la position de fermeture tandis que l'organe de régulation de débit 103 se trouve dans une position de débit maximal permettant une alimentation de la partie inférieure du corps de vanne 101 sans risque d'emprisonnement de bulle d'air même pour un produit de forte viscosité.
C'est dans cette position qu'un cycle de remplissage est démarré. A partir de cette position, l'enroulement électromagnétique est excité pour remonter l'organe de régulation de débit 103. Tant que 1' épaulement 110 du logement 109 n'est pas en contact avec la tête 108 du pion 107, le clapet 102 reste fermé (figure 6) . A partir de l'instant où 1 ' épaulement 110 du logement 109 est en contact avec la tête 108, le clapet
102 est suspendu par la tête 108 à 1 ' épaulement 110 du logement 109 du noyau 111. La poursuite du mouvement vers le haut du noyau 111 provoque un déplacement simultané de l'organe de régulation 103 et du clapet 102, ce qui entraîne l'ouverture progressive du clapet 102. Le jeu axial est déterminé pour qu'au moment où 1 ' épaulement 110 du logement 109 rentre en contact avec la tête 108 l'organe de régulation de débit 103 soit en regard de la section minimale de la restriction 104. On remarquera que l'entrée en contact de 1 ' épaulement 110 avec la tête 108 provoque un choc qui permet de décoller le clapet 102 de son siège, ce qui est particulièrement intéressant après un arrêt prolongé et lorsque le produit de remplissage est gras. Lors du cours normal de production, il est possible de limiter voire de supprimer ce choc en prévoyant que l'enroulement magnétique 105 soit toujours alimenté avec un courant supérieur ou égal (selon la position souhaitée) à une valeur minimale suffisante pour soulever le noyau 111 sans soulever le clapet 102 de manière à maintenir un contact permanent entre 1' épaulement 110 et la tête 108.
Dans la position juste après le début d'ouverture du clapet 102 qui est illustrée par la figure 7, la partie cylindrique 103.1 de l'organe de régulation
103 est en regard de la restriction de sorte que le débit reste sensiblement minimal. La pression dynamique du jet de produit s ' écoulant du bec de remplissage est donc faible et l'on évite ainsi la formation de mousse au début du remplissage. Le débit reste minimal pendant un temps correspondant au passage de la partie cylindrique 103.1 en regard de la partie de section minimale de la restriction 104. La hauteur de la partie cylindrique 103.1 est déterminée pour que ce temps de passage permette d'introduire dans le récipient une quantité de produit suffisante pour amortir le choc du jet sur la surface supérieure du produit contenu dans le récipient . On notera que le débit minimal peut-être quasiment nul, l'écoulement à travers le clapet étant très faible et pouvant être assuré par la quantité de liquide contenu dans le bec de remplissage avant l'ouverture du clapet. Il est toutefois préférable de maintenir un débit minimal permettant de maintenir un remplissage permanent du bec de remplissage. Le mouvement vers le haut du noyau 111 se poursuivant, l'organe de régulation de débit 103 et le clapet 102 se déplacent simultanément vers le haut jusqu'à une position de débit maximal de l'organe de régulation de débit 103 et d'ouverture maximale du clapet 102 qui correspondent à la position de flux magnétique maximum du noyau 111 dans l'enroulement 105, comme illustré par la figure 8. Le bec de remplissage reste dans cette position pendant la majeure partie du cycle de remplissage. En fin de remplissage, l'alimentation de l'enroulement électromagnétique 105 est coupée ou ramenée à une valeur minimale connue indiqué ci -dessus, ce qui provoque un déplacement vers le bas du noyau 111 sous l'effet de la gravité et des forces dynamiques et statiques exercées par le liquide sur le noyau 111. Le clapet 102 et l'organe de régulation de débit 103 se déplacent simultanément vers le bas . Juste avant la fermeture du clapet 102, l'organe de régulation de débit 103 et le clapet 102 sont à nouveau dans la position représentée sur la figure 6. Lors de la poursuite du mouvement vers le bas de l'organe de régulation de débit 103 le bec de remplissage revient à la position représentée sur la figure 5 dans laquelle le fond du logement 109 repose sur la tête 108 du clapet 102. Le bec de remplissage est prêt pour un nouveau cycle. On remarquera que pendant toute la durée de l'écoulement les ailettes 112 du noyau 111 et les ailettes 113 du clapet 102 assurent non seulement un centrage de ces organes mais également un guidage de l'écoulement évitant la formation de turbulences dans l'écoulement, en particulier lorsque le bec de remplissage est porté par un carrousel rotatif.
On notera également qu'au moment de l'ouverture du clapet la force du jet du produit est faible en raison du réglage au débit sensiblement minimal de 1 ' organe de régulation de débit de sorte que le choc sur le fond du récipient est lui-même faible et le risque de formation de mousse est minimisé. De même, lors de la fermeture du clapet la réduction du débit assuré par l'organe de régulation de débit minimise la déformation du jet et permet d'éviter la projection d' éclaboussures sur 1 ' extérieur du récipient .
L'espace libre formant une partie amagnétique 127 immédiatement adjacente à l'extrémité supérieure de l'enroulement magnétique 105 permet d'ouvrir le champ magnétique augmentant ainsi la course possible du noyau 111.
Les éléments identiques ou analogues à ceux précédemment décrits porteront la même référence numérique dans la description qui suit du troisième mode de réalisation en référence aux figures 9 à 11.
Comme précédemment, le bec de remplissage comporte un corps de vanne 101, un clapet 102 et un organe de régulation de débit 103 qui comprend des parties amont 103.1 et aval 103.2 de forme tronconique (la forme tronconique de la partie aval 103.2 étant plus prononcée que celle de la partie amont 103.1) et est monté pour coulisser en regard d'une partie du corps de vanne 101 comportant une restriction 104 de section variable.
L'organe de régulation 103 est rigidement relié à un coulisseau 111 s'étendant axialement en-dessous de l'organe de régulation 103 dans un logement 114 qui est associé au clapet 102 et dans lequel le coulisseau 111 est reçu à coulissement.
Le logement 114 est formé par des ailettes 115 radiales s'étendant axialement vers l'amont à partir d'une extrémité supérieure 116 du clapet 102. Les ailettes 115 ont des extrémités 117 opposées au clapet 102 qui sont réunies par un anneau 118 formant une butée de retenue du coulisseau dans le logement 114. L'anneau 118 a un diamètre interne supérieur à un diamètre externe du coulisseau 111.
Une rondelle 119 est montée pour coulisser dans le logement 14 entre l'anneau 118 et le coulisseau 111. La rondelle 119 a un perçage central 120 de diamètre inférieur au diamètre externe du coulisseau 111 et présente un diamètre externe inférieur au diamètre interne de l'anneau 118. La rondelle 119 possède deux oreilles 121 opposées qui s'étendent en saillie radiale et sont chacune reçues à coulissement entre deux ailettes 115 adjacentes pour venir en butée contre l'anneau 118. Des doigts d ' entretoisement 122 s'étendent axialement en saillie d'une face inférieure 123 de la rondelle 124 pour venir en appui d'une face supérieure 125 du coulisseau 111. La somme des dimensions axiales de la rondelle
119 (y compris les doigts 122) et du coulisseau 111 est inférieure à une dimension axiale du logement 114 de manière que le logement 114 et le coulisseau 111 forment une liaison présentant un jeu axial permettant un déplacement limité de l'organe de régulation 103 par rapport au clapet 102 de façon identique au deuxième mode de réalisation.
Le dispositif d ' actionnement du bec de remplissage comprend un enroulement électromagnétique 105 solidaire du corps de vanne 101 s'étendant autour du logement 114. Le coulisseau 111 forme ainsi le noyau de ce dispositif d' actionnement électromagnétique.
Le dispositif d1 actionnement comprend une pluralité d'aimants permanents 125 de forme annulaire qui sont solidaires du corps de vanne 101. Les aimants permanents 125 sont disposés de façon adjacente à l'extrémité inférieure de l'enroulement électromagnétique 105 selon un arrangement circulaire et présentent des axes centraux 126 s'étendant radialement par rapport au corps de vanne 101.
Un espace libre 127 annulaire formant une partie amagnétique est ménagé dans le corps de vanne 101 de manière immédiatement adjacente à une extrémité supérieure de l'enroulement électromagnétique 105. Le fonctionnement du bec de remplissage selon le troisième mode de réalisation est analogue à celui du bec de remplissage selon le deuxième mode de réalisation.
La pluralité d'aimants permanents 125 permet d'accroître la puissance magnétique engendrée lors de l'alimentation de l'enroulement électromagnétique 105.
La configuration du dispositif d ' actionnement électromagnétique permet pour un déplacement donné du coulisseau 111 de réduire le courant d'alimentation de 1 ' enroulement électromagnétique et pour une même tension de soulever une masse plus importante.
Comme précédemment, les ailettes 115 assurent un centrage du clapet 102 et du coulisseau 111 et un guidage de 1 ' écoulement .
La rondelle 119 permet de maintenir écartés la surface supérieure 124 du coulisseau 111 et l'anneau 118 afin de laisser un passage pour le produit de remplissage en assurant une répartition optimale de l'écoulement de celui-ci et une homogénéisation des débits. Le déplacement vers le haut du coulisseau lors du fonctionnement du bec de remplissage entraîne le soulèvement de la rondelle 119 qui accompagne le coulisseau 111 et dont les oreilles 121 vont venir au contact de la surface inférieure de l'anneau 118 pour provoquer le soulèvement du clapet 102 si le mouvement de soulèvement du coulisseau 111 se poursuit.
L'agencement décrit permet de faciliter le démontage de l'ensemble clapet 102 / organe de régulation 103. La rondelle 119 peut ainsi être extraite du logement 114 en l'inclinant puis en la glissant par une des oreilles 121 dans l'anneau 118. Le coulisseau peut ensuite être lui-même extrait du logement 114 en le faisant passer par l'anneau 118.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
En particulier, la liaison entre le clapet et l'organe de régulation de débit peut avoir une structure différente résultant par exemple d'une inversion cinématique.
Bien que dans le premier mode de réalisation l'organe de liaison déformable ait été illustré par un ressort disposé autour d'une tige de guidage, on peut remplacer celui-ci par un bloc élastomère disposé entre l'organe de commande 20 et l'élément de commande de clapet 24 et fixé à ceux-ci.
De même, bien que dans ce mode de réalisation la tige de guidage 22 ait été représentée séparée de la tige de liaison 21, on peut prévoir de monter l'élément de commande 24 pour coulisser sur la tige de liaison 21, le ressort 25 étant disposé comme précédemment entre l'organe d' actionnement 20 et l'élément de commande de clapet 24. La butée de fin de course peut alors être assurée soit par une bague fixée sur la tige de liaison 21 en dessous de l'élément de commande de clapet 24 soit par l'extrémité supérieure du tube de commande 14.
Bien que le premier mode de réalisation ait été décrit en relation avec un moteur d ' actionnement pas à pas, on peut également réaliser l'invention en remplaçant celui-ci par un vérin ou tout autre moteur d ' actionnement . Dans le cas où le produit à conditionner ne nécessite pas l'utilisation d'une commande magnétique, on peut également prévoir une liaison mécanique directe d'une part entre l'organe d' actionnement 20 et l'organe de régulation de débit 4, et d'autre part entre l'élément de commande de clapet 24 et le clapet 2.
Bien que le bec de remplissage selon le premier mode de réalisation ait été illustré avec un seul organe de liaison déformable, on peut prévoir plusieurs organes de liaison deformables elastiquement répartis autour de l'axe du dispositif d ' actionnement afin d'équilibrer les efforts sur l'organe d ' actionnement 20.
Bien que l'organe de régulation du deuxième mode de réalisation ait été illustré avec une partie cylindrique associée à une partie conique, on peut prévoir un organe de régulation comportant deux parties tronconiques ayant des angles au sommet différents ou formé d'une partie tronconique unique, ou bien encore un organe de régulation sous forme d'un disque se déplaçant en regard d'une restriction ayant un profil adapté de façon correspondante.
Bien que le deuxième et le troisième modes de réalisation aient été décrits en relation avec une commande magnétique comprenant un noyau central disposé dans un enroulement, on peut utiliser une commande magnétique centrale associée à un organe de régulation annulaire. On peut également prévoir un dispositif d ' actionnement mécanique tel qu'un vérin ou un moteur électrique relié à l'organe de régulation de débit 103, le logement 109 étant alors ménagé à l'extrémité inférieure d'une tige de liaison fixée à l'organe de régulation de débit 103.
Bien que dans ces modes de réalisation la partie amagnétique ait été décrite sous la forme d'un espace libre, elle peut être réalisée sous forme d'une plaque de matériau amagnétique. En variante, une plaque ferromagnétique peut être fixée sur 1 ' extrémité supérieure de l'enroulement électromagnétique 105 pour refermer le champ magnétique engendré par l'enroulement électromagnétique 105.
Dans une version non démontable du troisième mode de réalisation, le coulisseau 111 peut venir directement en butée contre un épaulement du logement 114. Bien que les aimants permanents aient été représentés de forme annulaire et agencés en cercle, d'autres formes d'aimants et d'autres configurations sont possibles et notamment des aimants permanents annulaires disposés de façon que leurs axes centraux soient parallèles à l'axe du corps de vanne 101. Il est bien entendu possible de disposer des aimants permanents à proximité de l'extrémité inférieure de l'enroulement électromagnétique 5 du deuxième mode de réalisation.
D'une manière générale, le dispositif d' actionnement magnétique conforme à l'invention est applicable à tout type de bec de remplissage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bec de remplissage à débit réglable comportant un corps de vanne (1 , 101) dans lequel sont montés un clapet (2 , 102) s'étendant en regard d'un siège de clapet (28 ; 128) et un organe de régulation de débit (4 ; 103) disposé en amont du clapet et s'étendant en regard d'une restriction (5 ; 104) du corps de vanne, caractérisé en ce que le clapet et l'organe de régulation de débit sont reliés à un dispositif d' actionnement unique (27 , 105, 111) par des moyens (20, 21, 22, 23, 24 ; 108, 109 ; 118, 119) permettant un déplacement axial limité de l'organe de régulation et du clapet l'un par rapport à l'autre.
2. Bec de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens permettant un déplacement axial limité sont adaptés à permettre un actionnement de l'organe de régulation de débit (4 ; 103) dans une position de débit maximal ou minimal tandis que le clapet (2 , 102) est dans une position fermée.
3. Bec de remplissage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le clapet (2) est relié à un dispositif de commande de clapet (10, 24) et l'organe de régulation de débit (4) est associé à un dispositif de commande de régulation (14, 15) relié au dispositif d' actionnement (27), le dispositif d ' actionnement (27) comportant un organe d ' actionnement (20) auquel le dispositif de commande de régulation est relié selon une liaison rigide (21) , et auquel le dispositif de commande de clapet (10, 24) est relié par un organe de liaison déformable comportant un ressort (25) monté sur une tige de guidage (22) associée à l'organe d ' actionnement (20), le ressort ayant une extrémité prenant appui sur l'organe d ' actionnement (20) et une extrémité opposée prenant appui sur un élément de commande de clapet (24) monté pour coulisser sur la tige de guidage (22) , cette dernière étant équipée d'une butée de fin de course (23) .
4. Bec de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d ' actionnement (27) comporte un moteur pas à pas (18) associé à une vis d' actionnement (19) coopérant avec l'organe d' actionnement (20).
5. Bec de remplissage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens permettant un déplacement axial limité comportent un pion (107) s'étendant axialement à partir d'une extrémité amont
(106) du clapet (102) et ayant une extrémité supérieure pourvue d'une tête (108) reçue à coulissement dans un logement (109) rigidement associé à l'organe de régulation
(103), le logement (109) comportant un épaulement (110) formant une butée de retenue de la tête dans le logement.
6. Bec de remplissage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif d' actionnement comprend un enroulement électromagnétique (105) solidaire du corps de vanne (101) s'étendant autour d'un noyau (111) rigidement relié à l'organe de régulation (103) .
7. Bec de remplissage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le noyau (111) est disposé en dessous de l'organe de régulation (103) et en ce que le logement
(109) est réalisé dans une extrémité aval inférieure du noyau (111) .
8. Bec de remplissage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de régulation (103) est solidaire d'un coulisseau (111) reçu à coulissement dans un logement (114) formé par des ailettes radiales (115) s'étendant axialement vers l'amont à partir d'une extrémité supérieure (116) du clapet (102), les ailettes ayant une extrémité (117) opposée au clapet qui est associée à un élément (118) formant une butée de retenue du coulisseau dans le logement.
9. Bec de remplissage selon la revendication 8, caractérisé en ce que la butée de retenue est formée par un anneau (118) réunissant lesdites extrémités (117) des ailettes (115) et ayant un diamètre interne supérieur à un diamètre externe du coulisseau (111), et en ce qu'une rondelle (119) présentant un diamètre interne inférieur au diamètre externe du coulisseau et un diamètre externe inférieur au diamètre interne de 1 ' anneau est montée pour coulisser dans le logement (114) entre l'anneau et le coulisseau, la rondelle possédant deux oreilles (121) opposées en saillie radiale reçues à coulissement entre deux ailettes adjacentes pour venir en butée contre l'anneau et des doigts d ' entretoisement (122) s'étendant axialement en saillie pour venir en appui d'une face supérieure (124) du coulisseau.
10. Bec de remplissage selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif d ' actionnement comprend un enroulement électromagnétique
(105) solidaire du corps de vanne (101) s'étendant autour du logement (14) , le coulisseau (111) formant un noyau
11. Bec de remplissage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un aimant permanent (125) adjacent à une extrémité inférieure de l'enroulement électromagnétique (105)
12. Bec de remplissage selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'aimants permanents (125) annulaires qui sont disposés selon un arrangement circulaire et présentent des axes centraux
(126) s'étendant radialement par rapport au corps de vanne
13. Bec de remplissage selon la revendication 6 ou la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprenα une partie amagnétique (127) immédiatement adjacente à une extrémité supérieure de l'enroulement électromagnétique (105) .
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