DESCRIPTION

La présente invention concerne le remplissage en produit liquide de récipients, et plus particulièrement un dispositif de remplissage de bouteilles. L'invention concerne également un procédé de remplissage mettant en œuvre un tel dispositif.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

On connaît des installations industrielles de remplissage comprenant des plateformes rotatives pourvues de becs plongeurs, et des moyens d' amenée des bouteilles sur les plateformes rotatives sous les becs plongeurs. Chaque bec plongeur a une extrémité supérieure reliée à un circuit de distribution de produit liquide et une extrémité inférieure pourvue d'une canule dimensionnée pour être engagée dans les bouteilles. Les becs plongeurs sont pourvus d'un clapet commandant l'écoulement du produit liquide et sont montés mobiles verticalement de telle manière que les canules puissent être engagées dans des bouteilles pour débuter leur remplissage depuis un fond de celles-ci, et remonter verticalement au fur et à mesure que les bouteilles se remplissent.

De telles installations comportent généralement deux chemins de came fixes, l'un commandant des pompes volumétriques entre une position d'aspiration et une position de refoulement avec les clapets correspondants, et l'autre commandant les descentes et les remontées des becs plongeurs entre leur position haute et leur position basse. De cette manière, la position haute des becs plongeurs est toujours en phase avec la quantité de produit liquide introduite dans les bouteilles, ce qui permet notamment d'assurer, tout au long du remplissage des bouteilles, un positionnement prédéterminé des becs plongeurs par rapport au niveau de produit liquide dans les bouteilles. Dans d'autres installations, les becs plongeurs sont fixes et ce sont les sellettes sur lesquelles sont amenées les bouteilles qui montent et descendent.

Toutefois, une modification des dimensions de la bouteille et plus particulièrement de sa hauteur peut engendrer un réglage voire une modification de la forme de la came pour rallonger ou raccourcir la course du bec plongeur ou celle de la sellette, ce qui occasionne de nouveau de nombreuses manipulations ainsi qu'un arrêt de l'installation, et donc une diminution de la productivité de l'installation.

Par ailleurs, le nettoyage d'une telle installation nécessite généralement de l'outillage complémentaire qu' il est nécessaire de positionner correctement au niveau des becs plongeurs avant de précéder au nettoyage de ceux-ci.

OBJET DE L'INVENTION

L'invention a donc pour but de proposer un dispositif de remplissage permettant d'obvier au moins en partie aux problèmes précités.

RESLIME DE L’INVENTION

A cet effet, l'invention propose un dispositif de remplissage en produit liquide d'une bouteille comprenant un organe de support de la bouteille et un bec de remplissage agencé au-dessus de l'organe de support pour que l'un de l'organe de support et du bec de remplissage soit mobile entre une position de début de remplissage et une position de fin de remplissage. Le bec de remplissage comporte un corps tubulaire raccordé en partie supérieure à un circuit de distribution du produit liquide et conformé en partie inférieure en canule, un clapet étant monté à l'intérieur du corps tubulaire pour être mobile entre une position d'ouverture et une position de fermeture . Selon l'invention, le dispositif comprend un premier actionneur électromécanique relié au clapet pour le déplacer entre ses deux positions, un deuxième actionneur électromécanique relié à l'un de l'organe de support et du bec de remplissage pour le déplacer entre ses deux positions, et des moyens électroniques de commande et de synchronisation des deux actionneurs entre eux.

Ainsi, le dispositif de remplissage de l'invention est adapté pour le remplissage de bouteilles de types différents. En effet, le réglage des début et fin de la distribution de produit liquide d'une part, et des positions de début et fin de remplissage de l'un de l'organe de support et du bec de remplissage d'autre part, est obtenu par le paramétrage des moyens électroniques de l'unité de commande. De la sorte, pour chaque type de bouteille, l'un de l'organe de support et du bec de remplissage peut être déplacé par le deuxième actionneur de manière à ce que l'extrémité libre de la canule de remplissage s'étende à proximité du fond de la bouteille en position de début de remplissage et à ce que la canule soit à l'extérieur de ladite bouteille en position fin de remplissage.

Par ailleurs, le dispositif de remplissage de l'invention permet de choisir la position de la canule de remplissage tout au long du remplissage pour tenir compte en particulier de la forme de la bouteille.

De manière particulière, l'organe de support de la bouteille comprend un plateau agencé pour recevoir un cul de la bouteille.

De manière particulière, l'organe de support de la bouteille comprend une platine agencée pour recevoir un col de la bouteille.

De manière particulière, le bec de remplissage et l'organe de support de la bouteille sont montés sur une tourelle rotative autour d'un axe sensiblement vertical. Selon une caractéristique particulière, le dispositif de remplissage comprend une unité de mesure d'une quantité de produit liquide contenue dans la bouteille.

De manière particulière, l'organe de support comporte une jauge de contrainte agencée pour mesurer un poids de la bouteille et reliée à l'unité de mesure qui est agencée pour calculer la quantité de produit liquide introduite dans ladite bouteille à partir du poids de la bouteille. Avantageusement, le dispositif de remplissage comprend une unité de commande qui est agencée pour commander le premier actionneur en fonction de la quantité de liquide et pour commander le deuxième actionneur afin de déplacer l'un de l'organe de support et du bec de remplissage de la position de début de remplissage vers la position de fin de remplissage en fonction de la quantité de produit liquide mesurée par l'unité de mesure.

De manière particulière, le premier actionneur et/ou le deuxième actionneur est un servomoteur, un moteur pas à pas ou un actionneur électromagnétique linéaire.

Selon une autre caractéristique particulière, le dispositif de remplissage comprend un collecteur de nettoyage agencé sous l'organe de support de la bouteille, le deuxième actionneur permettant de déplacer le bec de remplissage vers une position de nettoyage dans laquelle l'extrémité libre de la canule de remplissage est engagée dans un orifice d'entrée du collecteur de nettoyage. La position de début de remplissage est comprise entre la position de fin de remplissage et la position de nettoyage.

L'invention concerne également un procédé de distribution mettant en œuvre un dispositif de remplissage comprenant des organes de support de bouteilles à l'aplomb de chacun desquels est monté un bec de remplissage qui est équipé d'un clapet piloté par un premier actionneur en fonction d'un moyen de mesure d'une quantité de produit liquide introduit dans la bouteille, l'un de l'organe de support et du bec de remplissage étant monté pour être déplacé verticalement l'un par rapport à l'autre par un deuxième actionneur .

Selon l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes :

- installer une bouteille sur l'organe de support,

- commander le deuxième actionneur pour déplacer l'un de l'organe de support et du bec de remplissage de la position de fin de remplissage à la position de début de remplissage,

- commander le premier actionneur pour déplacer le clapet de la position de fermeture à la position d' ouverture,

- commander le deuxième actionneur pour déplacer l'un de l'organe de support et du bec de remplissage de la position de début de remplissage vers la position de fin de remplissage,

- lorsque la quantité de produit liquide mesurée par le moyen de mesure a atteint une valeur prédéterminée, commander le premier actionneur pour déplacer le clapet de la position d'ouverture à la position de fermeture,

- lorsque l'un de l'organe de support et du bec de remplissage est en position de fin de remplissage, retirer la bouteille des moyens de support.

De manière particulière, le procédé comprend l'étape préalable de mesurer une hauteur de la bouteille et de paramétrer la commande du deuxième actionneur pour régler la hauteur de la position de fin de remplissage en fonction de la hauteur de la bouteille.

De manière particulière, le procédé comprend une étape de réglage d'une vitesse de déplacement de l'un de l'organe de support et du bec de remplissage par le deuxième actionneur en fonction d'au moins l'un des paramètres suivants :

- une forme de bouteille,

- une viscosité du produit liquide,

- une cadence souhaitée de remplissage.

De manière particulière, le procédé comprend une étape de réglage d'une loi de déplacement du clapet du bec de remplissage par le premier actionneur en fonction d'au moins l'un des paramètres suivants :

- une forme de bouteille,

- une viscosité du produit liquide,

- une cadence souhaitée de remplissage.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

L' invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels :

[Fig. 1] la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de remplissage selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le bec de remplissage étant dans une position de dégagement ;

[Fig. 2] la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, le bec de remplissage étant dans une position d' engagement ;

[Fig. 3] la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, le bec de remplissage étant dans une position de nettoyage .

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, un dispositif de remplissage 1 selon un mode de réalisation particulier de l'invention comporte une tourelle 2 montée mobile en rotation autour d'un axe X sensiblement vertical. La tourelle 2 comporte un corps 3 tubulaire s'étendant selon l'axe X et dont une extrémité inférieure est reçue dans un manchon 4 fixé sur un châssis 5 sensiblement horizontal. Le manchon 4 est agencé pour guider et entraîner en rotation le corps 3 tubulaire autour de l'axe X par des moyens d'entraînement (non représentés ici) . A l'extrémité opposée est fixé un corps 6 sensiblement cylindrique délimitant une chambre de distribution de produit liquide.

La chambre de distribution comporte un orifice d'entrée 6.1 agencé sur une paroi supérieure du corps 6 cylindrique. L'orifice d'entrée 6.1 est relié de manière étanche à une extrémité inférieure d'un raccord tournant 7 dont une extrémité supérieure est destinée à être reliée de manière étanche à une source d'alimentation en produit liquide P.

La chambre de distribution comporte également une pluralité d'orifices de sortie 6.2 répartis équitablement autour de l'axe X sur une paroi latérale inférieure 6a et une paroi latérale supérieure 6b du corps 6 cylindrique. Le nombre d'orifices de sortie est ici égal à 24. Ainsi, 12 des 24 orifices de sortie 6.2 sont équitablement répartis sur la paroi latérale inférieure 6a et les 12 autres sur la paroi latérale supérieure 6b.

Par ailleurs, une première plateforme 8.1, une deuxième plateforme 8.2 et une troisième plateforme 8.3 de forme circulaire sont fixées de manière coaxiale au corps 3 tubulaire de façon à tourner à une vitesse correspondant à celle dudit corps 3 tubulaire. La première plateforme et la troisième plateforme 8.1, 8.3 sont respectivement à proximité du manchon 4 fixé sur le châssis 5 et du corps 6 tubulaire délimitant la chambre de distribution, la deuxième plateforme 8.2 étant agencée entre les première et troisième plateformes 8.1, 8.3.

La tourelle 2 comprend également une pluralité de plateaux 9 horizontaux identiques et répartis équitablement autour de l'axe X. Le nombre de plateaux est ici égal au nombre d'orifice de sortie 6.2 de la chambre de distribution, soit 24. Pour des raisons de lisibilité, seul un plateau 9 est représenté sur les figures 1 à 3. Les plateaux 9 sont conformés pour recevoir une surface inférieure B1 d'une bouteille B ayant une ouverture supérieure B2 et sont reliés à la première plateforme 8.1 par un barreau 10 pourvu d'une jauge de contrainte 10 agencée pour mesurer un poids de la bouteille B et de son contenu. Les barreaux 10 s'étendent ici sensiblement radialement par rapport au corps tubulaire 3 de la tourelle 2, une extrémité proximale 10.1 de chaque barreau 10 étant reliée à la première plateforme 8.1 tandis qu'une extrémité distale 10.2 de chaque barreau 10 est reliée au plateau 9.

Au-dessus de chacun des plateaux 9 est agencé un bec de remplissage 11 de type plongeur, ici à évacuation sensiblement horizontale. Le bec de remplissage 11 comporte un corps tubulaire délimitant en partie supérieure une chambre d'alimentation 11.1 en produit liquide, et en partie inférieure une canule de remplissage 11.2 s'étendant de manière coaxiale par rapport à la chambre d'alimentation 11.1. La chambre d'alimentation 11.1 est raccordée par un conduit 12 à un orifice de sortie 6.2 de la chambre de distribution et la canule de remplissage 11.2 est agencée pour être engagée dans la bouteille B par l'ouverture supérieure B2.

Un clapet monté à l'intérieur de la chambre d'alimentation 11.1 du bec de remplissage 11 est relié à un premier actionneur 17 pour déplacer le clapet entre une position d'ouverture autorisant un écoulement du produit liquide du corps tubulaire vers la canule de remplissage 11.2 et une position de fermeture empêchant l'écoulement du produit liquide du corps tubulaire vers la canule de remplissage 11.2.

Le bec de remplissage 11 est fixé à un chariot 13 à vis monté mobile le long d'une structure 14 s'étendant sensiblement verticalement et fixée en partie basse à une surface périphérique de la deuxième plateforme 8.2 et en partie haute à une surface périphérique de la troisième plateforme 8.3.

Le chariot 13 est relié à un deuxième actionneur 15 permettant notamment de déplacer sensiblement verticalement le bec de remplissage 11 entre une position haute, ou position de dégagement, dans laquelle la canule de remplissage 11.2 est à l'extérieur de la bouteille (figure 1) et une première position basse, ou position d'engagement, dans laquelle la canule de remplissage 11.2 est engagée à l'intérieur de la bouteille B, une extrémité libre de ladite canule de remplissage s'étendant alors à proximité d'un fond de ladite bouteille B (figure 2) .

Le premier actionneur 17 peut par exemple être un actionneur électromécanique linéaire, un servomoteur ou un moteur pas à pas entraînant en rotation une vis sans fin coopérant avec un écrou fixé au clapet pour avoir un axe sensiblement vertical.

Le deuxième actionneur 15 peut par exemple être un actionneur électromécanique linéaire, un servomoteur ou un moteur pas à pas entraînant en rotation une vis sans fin coopérant avec un écrou fixé au chariot 13 pour avoir un axe sensiblement vertical.

Une unité de commande UC programmable (non représentée ici) est reliée à la jauge de contrainte et est agencée pour commander le premier actionneur 17 et le deuxième actionneur 15.

Le dispositif de remplissage 1 comprend en outre un collecteur de nettoyage 16 de forme annulaire qui est fixé au châssis 5 de façon à s'étendre de manière coaxiale par rapport au corps tubulaire 3 de la tourelle 2, et donc également par rapport aux première, deuxième et troisième plateformes 8.1, 8.2, 8.3. Le collecteur de nettoyage 13 est agencé légèrement en dessous des plateaux 9 destinés à recevoir les bouteilles B et comprend, en regard de chacun des becs de remplissage 11, un orifice d'entrée 16.1 s'étendant en saillie et agencé pour recevoir l'extrémité libre de la canule de remplissage 11.2. On notera que chacun des plateaux 9 comprend, en regard de chacun des becs de remplissage, un trou 9.1 agencé pour permettre à la canule de remplissage 11.2 de traverser ledit plateau 9 pour rejoindre l'orifice d'entrée 16.1 du collecteur de nettoyage 16.

En plus de permettre le déplacement du bec de remplissage 11 entre la position de dégagement et la position d'engagement, le chariot 13 commandé par le deuxième actionneur 15 permet également de déplacer sensiblement verticalement le bec de remplissage 11 entre la position d'engagement et une deuxième position basse, ou position de nettoyage, dans laquelle l'extrémité libre de la canule de remplissage 11.2 est engagée dans un des orifices d'entrée 16.1 du collecteur de nettoyage 16 (figure 3) . La position d'engagement est ainsi comprise entre la position de dégagement et la position de nettoyage .

On notera que le conduit 12 reliant la chambre d'alimentation 11.1 du bec de remplissage 11 à la chambre de distribution délimitée par le corps 6 cylindrique est agencé pour assurer, quelle que soit la position du bec de remplissage 11, l'alimentation en produit liquide dudit bec de remplissage 11. Le conduit 12 comporte ici un premier tronçon 12.1 et un deuxième tronçon 12.2 rigides raccordés entre eux par un premier connecteur articulé 12.3, le premier tronçon 12.1 et le deuxième tronçon 12.2 étant respectivement raccordés à un orifice de sortie 6.2 de la chambre de distribution et à un orifice d'entrée de la chambre d'alimentation 11.1 du bec de remplissage 11 par un deuxième et un troisième connecteur articulé 12.3.

Le fonctionnement du dispositif de remplissage 1 va maintenant être détaillé.

Alors que la tourelle 2 tourne autour de l'axe X à une vitesse sensiblement constante, la bouteille B destinée à être remplie de produit liquide est amenée sur le plateau 9 de sorte que l'ouverture supérieure B2 de la bouteille B est en regard de la canule de remplissage 11.2 du bec plongeur 11. Le bec plongeur 11 est alors en position de dégagement et le clapet monté à l'intérieur de la chambre d'alimentation 11.1 du bec de remplissage 11 est en position de fermeture (figure 1) .

Dans un premier temps, l'unité de commande UC commande le deuxième actionneur 15 pour amener le bec de remplissage 11 en position d'engagement. L'extrémité libre de la canule de remplissage 11.2 s'étend alors dans la bouteille B, à proximité du fond de la bouteille B

(figure 2) . Le déplacement du bec de remplissage 11 vers la position d'engagement peut bien entendu être conditionné par une détection de la présence de la bouteille B sur le plateau 9 à l'aide de la jauge de contrainte 10.

L'unité de commande UC commande ensuite le premier actionneur 17 pour amener le clapet monté à l'intérieur de la chambre d'alimentation 11.1 du bec de remplissage 11 en position d'ouverture dans laquelle le produit liquide s'écoule de la chambre d'alimentation 11.1 du corps tubulaire vers la canule de remplissage 11.2 pour former un jet de produit liquide s'échappant sensiblement horizontalement de l'extrémité libre de la canule de remplissage 11.2. Ainsi, au fur et à mesure que le produit liquide s'écoule dans la bouteille B, le poids de celle-ci augmente. Lorsque le poids de la bouteille B mesuré par la jauge de contrainte 10 a atteint une valeur initiale déterminée, le deuxième actionneur 15 est à nouveau commandé par l'unité de commande UC pour déplacer le bec de remplissage 11 de la position d'engagement vers la position de dégagement, le produit liquide continuant de s'écouler dans la bouteille B. Avantageusement, le déplacement du bec de remplissage est synchronisé avec la quantité de liquide contenue dans la bouteille B qui est mesurée par la jauge de contrainte. De cette manière, il est possible de s'assurer, suivant la nature du produit liquide P, que le bec de remplissage 11 est en permanence au-dessus du niveau de produit liquide contenu dans la bouteille ou qu'il est légèrement immergé dans le produit liquide tout au long du remplissage, notamment lorsque celui-ci est mousseux.

Dès que le poids de la bouteille B mesuré par la jauge de contrainte 10 a atteint une valeur finale prédéterminée, le premier actionneur 17 est commandé par l'unité de commande UC pour amener le clapet monté à l'intérieur de la chambre d'alimentation 11.1 du bec de remplissage 11 en position de fermeture et ainsi arrêter le remplissage de la bouteille B. Le bec de remplissage 11 continue alors sa remontée et rejoint la position de dégagement. La bouteille B peut alors être retirée du plateau 9 et recevoir par exemple un bouchon sur l'ouverture supérieure B2 de la bouteille B.

Dès lors, on remarquera que le déplacement du bec de remplissage 11 est indépendant de la position angulaire de la tourelle 2. Par ailleurs, on notera que la vitesse de remplissage de la bouteille B est indépendante de la vitesse de rotation de la tourelle 2.

Dans le cas du remplissage d'une bouteille B' de forme et de hauteur différente de la bouteille B, une simple reprogrammation de l'unité de commande UC suffit pour définir :

- une nouvelle position de dégagement et, éventuellement, une nouvelle position d'engagement et ainsi adapter la course du bec de remplissage à la forme et à la hauteur de la bouteille B' ,

- une vitesse de déplacement du bec de remplissage et/ou une nouvelle loi de commande du clapet pour adapter le débit de remplissage à la forme de la bouteille.

Dans le cas où la bouteille B est mal positionnée sur le plateau 9, la canule de remplissage 11.2 du bec de remplissage 11 appuiera vraisemblablement, lors de sa descente, sur une paroi de ladite bouteille B, ce qui engendrera des efforts mécaniques anormaux qui pourront être détectés par la jauge de contrainte 10. L'unité de commande UC pourra alors, par exemple, être programmée pour déclencher une alarme sonore et/ou visuelle, mais aussi arrêter la descente du bec de remplissage, voire commander sa remontée.

Lorsqu'un nettoyage des becs de remplissage 11 est nécessaire, l'unité de commande UC commande le deuxième actionneur 15 de façon à déplacer le bec de remplissage 11 vers la position de nettoyage (figure 3) . Le déplacement du bec de remplissage 11 vers la position de nettoyage peut bien entendu être conditionné par une détection de la non-présence de la bouteille B sur le plateau 9 par la jauge de contrainte 10. Une fois que le bec de remplissage 11 est en position de nettoyage, l'unité de commande UC commande le premier actionneur 17 pour autoriser l'écoulement de produit liquide à travers le bec de remplissage pour former un jet sensiblement horizontal à l'intérieur du collecteur de nettoyage 16. Le produit liquide introduit dans le collecteur de nettoyage 16 s'écoule alors dans un conduit d'évacuation 16.3 dudit collecteur de nettoyage 16. Au terme du nettoyage du bec de remplissage 11, l'unité de commande UC commande le premier actionneur 17 pour stopper l'écoulement de produit liquide puis commande le deuxième actionneur 15 pour remonter le bec de remplissage 11 en position de dégagement. Bien entendu, le produit liquide est remplacé, lors du nettoyage du bec de remplissage par un liquide de nettoyage permettant d'assurer un nettoyage des différents éléments du dispositif de remplissage 1 parcourus par le produit liquide sans les dégrader.

L'unité de commande UC peut ainsi être programmée pour réaliser automatiquement le nettoyage des becs de remplissages 11, c'est-à-dire sans aucune intervention physique de l'opérateur, ce qui représente des gains de temps importants améliorant d'autant la productivité de l'installation et permet une hygiène sanitaire compatible avec le remplissage en produits alimentaires, pharmaceutiques ou cosmétiques.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le bec plongeur 11 est fixe et c'est le plateau 9 sur lequel est disposée la bouteille B qui est relié à un chariot monté mobile verticalement. Le dispositif est ici dépourvu du collecteur de nettoyage 16 fixe et de la jauge de contrainte. Dans ce cas, le mauvais positionnement de la bouteille B peut par exemple être détecté directement par une lecture du courant traversant le deuxième actionneur 15.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications .

Bien qu' ici le remplissage de la bouteille B soit réalisé par un système de dosage volumétrique (la quantité de produit liquide introduite dans la bouteille B est déterminée en mesurant le poids de ladite bouteille B par l'intermédiaire de la jauge de contrainte 10), il peut aussi être réalisé par un système de dosage débitmétrique . Le clapet du bec de remplissage 11 peut par exemple être équipé d'un débitmètre relié à l'unité de commande UC de telle manière que l'unité de commande UC pilote le premier actionneur 17 à partir des mesures du débitmètre.

Bien qu' ici le dispositif de remplissage 1 soit de type rotatif, d'autres types peuvent être envisagés et notamment un dispositif de remplissage de type translatif .

Les nombres de plateaux 9, de chariots 13 et de becs remplissage 11 peuvent bien entendu être différents de celui du dispositif de remplissage 1 décrit et représenté ici.

La disposition des orifices de sortie 6.2 peut bien entendu être différente de celle du dispositif de remplissage 1 illustré aux figures 1 à 3. L'orifice de sortie 6.2 peut être axial.

Une surface supérieure du plateau 9 peut être conformée pour épouser la surface inférieure B1 de la bouteille B et améliorer la précision du positionnement de ladite bouteille B sur le plateau 9.

Le plateau 9 peut être remplacé par une platine agencée pour recevoir un col de ladite bouteille B et maintenir ainsi la bouteille B sous le bec de remplissage 11.