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"Perfectionnements relatifs au scellage de boites en carton "
La présente invention est relative au scellage de bottes en carton et en particulier au scellage de bottes dotées de pattes de fermeture scellables à chaud,qui peuvent être amené- es en association de scellage à chaud avec les parties de la boi- te en carton avec lesquelles elles doivent être scellées.
Certaines formes de boites sont faites de carton ou d'une matière analogue revêtue d'une matière scellable à chaud, telle que du polyéthylène ou un mélange de polyéthylène et de cire
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et leur scellage,après l'introduction du contenu dans la botte-a été effectué en appliquant de la chaleur aux parties de la boite qui doivent être scellées l'une avec l'autre.Il a été proposé de préparer les pattes scellables à chaud des bottes,préalablement , à l'amenée de ces pattes en association de scellage à chaud avec les parties de boites avec lesquelles elles,doivent être scellées,' en faisant passer les bottes en succession devant des éléments chauffants rayonnants ou des brûleurs à gaz et,
alors que les pat- tes s'étendent latéralement à partir des bottes,en soumettant les surfaces scellablea à chaud des pattes à l'action des éléments chauffants rayonnants ou à l'action des brûleur à gaz,afin de ra- mollir les surfaces scellables à chaud dans une mesure suffisante pour permettre leur scellage sur les parties des bottes contre lesquelles les pattes doivent être ensuite scellées.Avec chacune de ces propositions antérieures,toutefois,l'on rencontre un pro- blême de sécurité qui provient,dans l'un des cas,des fils ou ban- des métalliques rayonnantes exposées et,dans l'autre cas,de flam- mes de gaz nues.En outre,lorsque l'on utilise des brûleurs à gaz, des réglages critiques sont nécessaires pour assurer que les pat- ,
tes ne soient pas brûlées par les flammes.Un but de la présente invention est d'offrir un procédé et un appareil qui éliminent ces désavantages des propositions antérieures.
En outre,en utilisant des dispositifs suivant la technique antérieure,il est nécessaire de s'assurer que la longu- eur des dispositifs de chauffage est telle qu'elle provoque le ra- mollissement désiré des surfaces scellables à chaud, ce qui est dé- terminé par la vitesse à laquelle les bottes sont déplacées devant le dispositif de chauffage et un autre but de la présente inven- tion est d'offrir un procédé et un appareil dont les dispositifs de chauffage,pour une vitesse donnée quelconque du déplacement des boites devant les dispositifs, peuvent avoir une longueur for- tement réduite,ce qui a pour résultat une réduction de la dimen- sion de la machine de scellage ou, à titre de variante,une augmen-
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tation de la vitesse de travail de la machine pour une dimension ! donnée.
Suivant l'invention,l'on prévoit un appareil desti- né à fixer une patte de fermeture sur un côté d'une botte à l'aide ; d'une matière scellable à chaud appliquée à l'une des parties che- vauchantes devant ainsi être fixées,ledit appareil comprenant des moyens transporteurs pouvant être mis en action de façon à dépla- cer la botte suivant un parcours prédéterminé, un organe tubulaire s'étendant longitudinalement par rapport audit parcours et doté d'ouvertures qui s'étendent à travers la paroi de l'organe tubu- laire et qui sont situées pratiquement en alignement longitudinal avec l'organe tubulaire,afin de se trouver à proximité immédiate de la matière scellable à chaud,
un échangeur de chaleur connecté audit organe tubulairet avec des moyens d'alimentation en air a- gissant de façon à projeter de l'air sous basse pression à travers l'échangeur de chaleur et dans l'organe tubulaire,ledit échangeur de chaleur étant agencé de façon à chauffer .t'air le traversant à une température élevée, la section transversale '-\terne de l'or- gane tubulaire, le nombre des ouvertures,
l'espacement de ces ou- vertures longitudinalement par rapport à l'organe tubulairge et le rapport entre la section transversale des ouvertures et celle de l'organe tubulaire étant choisis de telle sorte que l'air à haute température fourni à l'organe tubulaire s'écoulera à travers les ouvertures à une vitesse telle que l'air venant frapper la matiè- re scellable à chaud en provoque un ramollissement,des moyens de guidage s'étendant longitudinalement par rapport à l'organe tubu- laire et pouvant être mis en action de façon à engager la partie chevauchante et pour la supporter de telle sorte qu'elle s'étende elle latéralement à partir de la partie sous-jacente à laquelle de être fixée,
et des moyens pouvant être mis en action alors que la matière scellable à chaud est encore dans son état ramolli pour replier et presser la partie susjacente en contact avec la partie
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sous-jacente afin de provoqaer l'adhésion de la partie susjacente sur la partie sous-jacente à l'aide de ladite matière.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après,donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés,dans lesquels:
La figure 1 est une vue en perspective d'un genre de botte qui peut être préparée pour le scellage grâce au procédé et avec l'appareil suivant l'invention.
La figure 2 est une vue en plan schématique d'un ap- pareil suivant l'invention.
La figure 3 est une vue à grande échelle d'une part- ie de la figure 2,certains éléments étant omis dans un but de clar té.
La figure 4 est une vue en élévation de la figure 3 dans le sens de la flèche IV à la figure 3.
La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne
V-V de la figure 4.
La figure 6 représente une variante de réalisation de l'appareil.
En se référant à la figure l,la botte qui y est il- lustrée comprend un corps constitué par un fond l,des parois laté- rales 2,3,une paroi frontale 4,une paroi arrière 5 an couvercle 6 relié par articulation au sommet de la paroi arrière (5) ed pattes latérales 7,8 et une patte frontale 9 reliées par articu- lation au couvercle 6. La face inférieure des pattes 7,8,9 qui che-.- et @ vauchent,respectivement,les parties sous-jacentes 2,3,4/qui doi- ; vent y être fixées,sont revêtues d'une matière scellable à chaud non représentée, telle que du polyéthylène ou un mélange de polyéthy-: lène et de cire, et les pattes doivent être repliées contre les parois 2,3,4 et y être scellées à chaud.
L'appareil représenté aux figures 2 à 5 comprend des moyens transporteurs,représentés so la forme de chaînes sans fin 10,dotés d'éléments pousseurs 11(figure 2)agissan: de façon à @
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déplacer les boîtes en succession suivant un parcours prédétermi- né, dans le sens de la flèche A (figures 2,3 et 4) et un organe tu- bulaire 12,de préférence avec une section transversale circulaire, qui s'étend longitudinalement par rapport audit parcours et qui est doté d'ouvertures 13 qui s'étendent à travers la paroi de l' organe tubulaire 12 (figure 5)et qui sont disposées pratiquement en ligne (voir la figure 3) longitudinalement par rapport à l'orga-,
ne tubulaire 12.Un échangeur de chaleur 14 est connecté à l'organe tubulaire 12 et à des moyens d'alimentation en air, par exemple une pompe 15(figure 4) qui peut agir de façon a envoyer de l'air & bas- se pression à travers l'échangeur de chaleur 14 et dans l'organe tubulaire 12 dans un sens opposé au sens de déplacement des bottes comme indiqué par la flèche 16 aux figures 2,3 et 4.L'échangeur de nhaleur comprend un élément chauffant à fil en spirale de 2500 W 17,monté sur un support céramique 18,de façon à permettre un con- tact maximum entre l'élément chauffant 17 et l'air traversant l'é- changeur de chaleur,de telle sorte que l'air soit chauffé à une température élevée de l'ordre de 500 C,
La connexion entre l'é- @ changeur de chaleur 14 et l'organe tubulaire 12 se fait au moyen , d'un tuyau 19,dont la longueur est maintenue au minimum afin d'é- viter des pertes thermiques entre l'échangeur de chaleur et l'orga; ne tubulaire.
Des moyens de guidage qui s'étendent longitudinale- ment par rapport à l'organe tubulaire 12 peuvent agir de façon à engager une partie susjacente de chaque botte et la supporter dans une position où elle s'étend latéralement à partir de la partie @ de botte sous-jacente sur laquelle elle doit être scellée.La sur- face scellable à chaud de la partie susjacente est située au voi- sinage immédiat des ouvertures 13 (voir la figure 5).Comme repr senté aux dessins,les moyens de guidage comprennent un orgar cr- eux 20 qui offre une encoche 21 dans laquelle une parti'- margina- le de la partie susjaéente est engagée pendant le déplacement de la botte devant l'organe tubulaire 12 (voir la figure 5).Des tuy-
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aux 22,23 (figure 2)
sont connectés à l'organe creux 20 et avec-des moyens, par exemple une pompe 24,prévus pour faire circuler un agent de refroidissement,par exemple de l'eau,dans l'organe creux 20,de . telle aorte que la face extérieure de la partie susjacents engagée, dans l'encoche 21 est maintenue froide.
La section transversale,l'espacement et le nombre des ouvertures 13 ainsi que le rapport entre la section transver- sale des ouvertures et celle de l'organe tubulaire 12 sont impor ; tants pour le fonctionnement satisfaisant de l'appareil,parce que sous un très faible débit d'air,la température est élevée,mais le faible débit de masse a pour résultat un transfert d'énergie ré- . duit,tandis que quand le débit est augmenté,le transfert d'éner- gie passe par un maximum pour diminuer ensuite à nouveau lorsque le débit entraîna une forte chute de la température de l'air.Le débit optimum s'est révélé être de l'ordre de 110 litres par miniu- te (4 pieds cube par minute)
.La section transversale des ouvertu- res 13 doit atteindre un équilibre entre une petitesse suffisante pour produire un jet à grande vitesse et une grandeur suffisante ; pour permettre un débit d'air suffisant,Par l'expérience,il a êté ; découvert que les ouvertures les plus avantageuses ont un diamètre; de 3/64 de pouce.L'espacement et le nombre des ouvertures sont dé-. terminés par le fait que les pertes thermiques à partir de l'orga- ne tubulaire 12 provoquent une chute de température sur ., long- ueur de cet organe,mesuré à partir du point d'entrée de l'air.Une longueur excessive de l'organe 12 a pour résultat que les jets d' ;
air sont à une température inférieure à celle nécessaire pour ra- mollir la matière scellable à chaud sur la partie ausjacente.Avec un appareil tel que décrit ici, et avec des parties de bottes sus- jacentes revêtues de polyéthylène,il s'est révélé que 12 pouces. : est une longueur optimum pour l'organe tubulaire 12.Le nombre des ouvertures et le rapport entre leur section transversale et celle nt. de l'organe tubulaire 12 determine/le rapport entre le débit de l' air à travers une ouverture 13 donnée et sa position le long de l'
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organe tubulair'' '.2.
Si le rapport entre le diamètre de l'ou ertu- re et celui de l'organe tubulaire est grand,une forte propoition de l'air sortira à travers les quelques premières ouverture: et @ ceci réduire par conséquent la longueur efficace du système 'écoulement d'air.Lorsque le diamètre de l'organe tubulaire es augt menté alors que le diamètre des ouvertures 13 reste fixe,le pport des dimensions d'ouverture devient inférieur et la répartit .
de l'air le long de l'organe tubulaire 12 devient mieux équilibi La .limite est atteinte lorsque la grande superficie de l'org tubulaire 12 provoque de fortes pertes thermiques et que la a alion de l'organe 12 ne peut plus être située dans les dimension critiques de la machine ou de la boite à sceller.Il s'est rêvé' par des expériences, que les ouvertures 13 sont espacées au mieur de 1/8 de pouce de centre à centre et que l'organe tubulaire d vrait avoir un diamètre d'environ 1 pouce.
D'après la description qui précède,l'on se rendra compte que les boites sont déplacées en succession devant un écou-! lement d'air à haute température s'étendant longitudinalement par rapportau parcours des boites et, alors que les bottes sont dépla cées vers la source d'écoulement d'air, une partie susjacente de chaque boite est supportée dans une position dans laquelle cette partie susjacente s'étend latéralement à partir de la partie sous-; jacente de la boite,avec la surface scellable à chaud de la partie:
susjacente située au voisinage immédiat de l'écoulement d'air, de telle sorte que cette surface scellable à chaud soit ramollie par les jets d'air à haute température dans une mesure suffisante pour permettre son scellage sur la partie sous-jacente 2,3,4,suivant ce qu'il convient, de la boite contre laquelle la partie susjacente alors que la surface scellable à chaud est encore ramollie,est repliée et pressée d'une façon connue en soi.par exemple par des organes de repliage en forme de soc 25, représentés à la figure 2.
Dans la forme modifiée de l'appareil représentée à la figure 6,la connexion entre l'échangeur de chaleur 14 et l'organe tubulaire 12.est effectuée par @ raccor 30 et)un soupai,.
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comportant un corps creux 31 dont une extrémité est connectée au raccord 30.Le corps 31 possède une lumière de sortie 32 à travers laquelle de l'air à haute température pénètre par le raccord 30 dans l'organe tubulaire 12,et une lumière d'échappement 33 par l' intermédiaire de laquelle de l'air à haute température est évacué à partir du parcours de la botte lorsque les moyens transporteurs, non représentés,cessent de fonctionner.La lumière de sortie 32 et la lumière d'échappement 33 sont espacées axialement par rapport au corps 31et sont exposées ou obturées sélectivement par un pis- ton 34,
gràce à des moyens de commande actionnés lors de l'arrêt et du démarrage des moyens transporteurs.Comme représenté au des- sin,les moyens de commande sont constitués par un cylindre à air 35, dont le piston,non représenté,est connecté par une tige 36 au piston 34 de la soupape.
Lorsque les moyens transporteurs sont arrêtés,le cy- lindre à air 35 est mis en action pour déplacer le piston 34 jus- qu'à sa position représentée au dessin, dans laquelle le piston obture la lumière de sortie 32 vers l'organe tubulaire 12 et ouvre la lumière d'échappement 33 vers une cheminée 37 qui écarte l'air à haute température provenant de l'échangeur de chaleur du par- cours des bottes.L'air à haute température atteint la lumière d'é-' chappement 33 à travers un alésage 38 dans le piston 34.Lors du redémarrage des moyens transporteurs,le cylindre à air 35 ramène le piston 34 en retrait ,
de telle sorte que la lumière d'échappe- @@ 33 soit obturée par ce piston 34 et que la lumière de sortie 32 soit exposée pour permettre le passage de l'air à haute tempé- rature à travers cette lumière 32, vers l'organe tubulaire 12.
Pour éviter un défaut de l'élément chauffant 17, dans le cas où l'alimentation en air vers l'échangeur de chaleur viendrait à faire défaut,le circuit électrique 39 pour l'élément chauffant 17 comprend un commutateur 40 qui est placé dans le par-. cours de l'air atteignant l'échangeur de chaleur et qui est main- tenu dans sa position fermée uniquement lorsque la pression de l'
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Si 2'on désire tenir compte de la 1 possibilité d'un chauffage de l'élement chauffant 17 dû au mit que l'organe tubulaire 12 est bloqué,ceci peut être réalisé en pré- voyant un commutateur analogue au commutateur 40 mais qui est maintenu dans sa position de fermeture uniquement lorsque le débit. de l'air à l'endroit du commutateur dépasse un minimum prédétermi- né,par exemple 4 pieds cube par minute.
Il s'est révélé qu'un appareil trans @ @ de çon décrite précédemment en se référant aux dessins, produit des boites scellées acceptables commercialement faites de carton revê- tu de polyéthylène, alors que ces bottes sont déplacées à une vi- fesse de 80 pieds par minute.Ceci est à comparer avec des scella- ges analogues obtenus en utilisant un élément chauffant rayonnant de type plat d'une longueur analogue (1 pied),sous une vitesse ma- ximum de 40 pieds par minute.Ainsi,l'on se rendra compte que pour une longueur donné'3 d'éléments chauffants , il est possible avec le procédé et l'appareil suivant l'invention,
d'obtenir un effet de scellage qui est égal a celui pouvant être obtenu préalablement à l'invention niais en déplaçant les boites à deux fois vitesse maximum possible en utilisant un élément chauffant du type rayon- ' nant, ce dernier offrant le désavantage supplémentaire d'un danger dû aux éléments chauffants rayonnants exposés.Avec l'appareil sui- vant l'invention,les n.oyens de chauffage sont enfermés dans une enveloppe d'échangeur de chaleur et sont par conséquent protégés ' vis-à-vis des personnes utilisant ou faisant fonctionner la machi- ne de scellage.En outre.l'élément chauffant peut être amené à fonctionner sous des tensions élevées;
, ce qui conduit à d'éventuel- les économies en ce' qui concerne les transformateurs.
Dans la description qui précède,les moyens d hauf- fage ont été décrits en tant qu'éléments chauffants à @ l élec- trique,mais il doit être entendu que,si on le désire l'échangeur de chaleur peut fonctionner au gaz.
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De même, dans la description qui précède,la matière @ à chaud a été décrite comme appliquée aux parties sus- centes mais,si on le désire,elle peut être appliquée aux parties extérieures des zones sous-jacentes de la botte'qui doivent être engagées par les parties suajacentes,cas dans lequel les organes tubulaires 12 seront disposés de telle sorte que les ouvertures 13 soient dirigées vers les parties sous-jacentes de la boite,au voisinage immédiat de ces parties, sur lesquelles la matière scel- lable à chaud est appliquée.
A titre de variante,la matière scella- ble à chaud peut être appliquée à la fois aux parties suSjacentes et à l'extérieur des parties sous-jacentes de la boite,cas dans lequel les ouvertures 13 seront pratiquées dans l'organe 12 en des positions telles que de l'air à haute température sera projeté sur la matière scellable à chaud appliquée sur les parties sus- jacentes et sur les parties sous-jacentes de la boite.Il doit en tre être entendu que bien que comme décrit précédemment, l'on pré- fère que l'air à haute température soit amené à s'écouler dans le sens indiqué par les flèches 16,l'on peut amener cet air si on le désire à s'écouler dans le sens opposé,c'est-à-dire dans le sens suivant lequel une boite est déplacée le long de l'organe tubulai- re 12 par les moyens transporteurs 10,11.
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