Machine à postes multiples pour la mise en conserve
La présente invention a pour objet une machine à postes multiples pour la mise en conserve, et notamment pour une mise en conserve devant être effectuée dans un environnement différent de l'atmosphère ambiante de l'atelier. Une telle machine est d'un intérêt tout particulier pour la mise en conserve de façon aseptique et sous une pression gazeuse d'une crème fouettée stérile et pré-gazéifiée.
Dans des procédés classiques de mise en conserve aseptique, on stérilise des récipients et des couvercles et on les achemine à partir du stérilisateur à l'installation de remplissage des boîtes par des passages protégés. On introduit alors ces boîtes et ces couvercles dans l'appareil de remplissage, qui est lui aussi protégé par des portes qui sont protégées de la contamination par le maintien d'une pression positive d'un gaz stérile qui s'infiltre constamment vers l'extérieur à travers ces portes. Toutes les opérations sont soumises à des précautions du même genre. Ce processus est tellement complexe qu'il ne convient que pour des opérations de mise en conserve d'un caractère relativement simple.
Toute fausse manceu- vre au cours de la production, par exemple un défaut d'alignement entre les boîtes et leurs couvercles, le fait de ne pas appliquer le couvercle au moment voulu, etc., peut obliger à arrêter toute la chaîne de production, à ouvrir les capots de protection des appareils et à restériliser l'installation entière avant de pouvoir poursuivre la fabrication.
Par opposition aux appareils antérieurement connus, la machine selon l'invention comprend une série de postes de traitement similaires et fixes disposés selon un cercle, des moyens de commande des opérations de traitement de façon consécutive suivant la disposition des postes sur ce cercle et un transporteur desservant la machine, caractérisée en ce que le transporteur est une crémaillère circulaire tournant concentriquement au cercle sur lequel sont disposés les postes de traitements, et comportant des portions distinctes desservant chacun desdits postes.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine objet de l'invention, cette machine étant destinée à la mise en conserve aseptique dans des récipients de crème fouettée pré-stérilisée et pré-gazéifiée.
Sur les dessins annexés
La fig. 1 est une vue radiale, avec coupe partielle, représentant la construction générale de ladite forme d'exécution de la machine montrant, en élévation radiale, un des vingt et un postes de traitement que comprend cette forme d'exécution et représentant, en coupe, des portions d'un lit rotatif à cames, une crémaillère rotative d'alimentation et de décharge et diverses installations pour l'alimentation en fluides.
Les fig. 2A, 2B, 2C, 2D et 2E sont une suite de vues partielles en plan, en grande partie en coupes, prises par les lignes 2A-2A, 2B-2B, 2C-2C, 2D-2D et 2E-2E respectivement, de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue partielle à plus grande échelle par la ligne 3-3 de la fig. 2A, un détail étant représenté en coupe.
La fig. 4 est une vue en coupe d'une chambre de remplissage comprenant en surplomb l'appareil à mesurer le produit, et représentant en trait plein un récipient élevé au niveau permettant d'enlever son couvercle et de sertir un couvercle sur celui-ci, et, en trait mixte, un récipient abaissé dans la position dans laquelle son couvercle est enlevé avant le remplissage et remis en place après le remplissage; et montrant également en tirets le récipient élevé à un niveau supérieur pour le remplissage.
La fig. 5 est une vue partielle en plan par la ligne 5-5 de la fig. 3.
La fig. 6 est une vue partielle en plan par la ligne 6-6 de la fig. 3.
La fig. 7 est une vue partielle en coupe montrant le mécanisme de sertissage, par la ligne 7-7 de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue partielle en perspective par la ligne 8-8 de la fig. 2C.
La fig. 9 est un diagramme s'étendant sur 3600 du fonctionnement des cames rotatives, montrant notamment la séquence et le minutage relatifs des opérations commandées par ces cames.
La fig. 10 est une vue schématique en plan re présentant les chambres de remplissage numérotées de I à XXI, par rapport à la crémaillère d'alimentation et de décharge tournant en sens inverse, et dont les portions sont numérotées de 1 à 21, ces chambres de remplissage étant desservies par lesdites portions, le schéma représentant également le lobe dé charge-alimentation des cames rotatives, et
la fig. 1 1 est une vue schématique d'une machine qui est différente de celle représentée sur la fig. 10 en ce que la crémaillère d'alimentation et de décharge tourne dans le même sens que les cames.
La structure fixe
L'organe structurel central de la machine qui va être décrite est constitué par une colonne creuse en acier de construction cylindrique massive 21, cette colonne s'élevant du centre d'une base d'acier 22 qui est renforcée et présente la forme d'une assiette renversée. Cette base est supportée sur son pourtour par un nombre approprié de pieds verticaux 23 qui s'étendent vers le haut largement au-delà de la base 22 pour supporter une structure annulaire extérieure 24. Cette structure annulaire 24 est représentée sous la forme d'une cornière cintrée dirigée vers l'extérieur et à la portion angulaire dirigée vers le haut 25 de laquelle est soudée une plaque de guidage inférieure 26 de forme massive annulaire et s'étendant horizontalement vers l'intérieur.
Sur la zone marginale extérieure de la plaque de guidage 26 et en saillie vers l'extérieur au-dessous de la portion en cornière dirigée vers l'extérieur 25 est disposé un support 27 pour un chemin de roulement, ce support étant représenté sur la fig. 8 et servant à supporter un chemin de roulement horizontal 28 ayant une surface lisse et présentant une portion externe surélevées 29 formant un rail de guidage extérieur pour les réci- pients.
Une plaque circulaire 30 est fixée sur le haut de la colonne 21, par exemple par soudage, de façon à faire saillie vers l'extérieur. Sur la portion centrale de cette plaque sont montés une série de réservoirs collecteurs qui apparaissent quelque peu schématique ment sur la fig. 1. Dans la forme d'exécution représentée, le réservoir inférieur est un réservoir métallique circulaire 31 à vide, comportant un seul raccord de vide 32 formé dans sa surface latérale, ce raccord étant relié de façon étanche à une source de vide (non représentée), et le réservoir présente sur la périphérie de sa paroi latérale une série d'entrées 33 pour des collecteurs de vide, chaque entrée correspondant à un des cylindres de traitement qui seront décrits par la suite.
Au-dessus du réservoir à vide 31, une paroi cylindrique verticale et creuse, 34, contient de la matière isolante 35. La paroi 34 a de préférence le même diamètre que le réservoir 31. Un réservoir de vapeur 36 est supporté sur le bord supérieur de la paroi 34 et sa construction est similaire à celle du réservoir à vide 31, comportant une seule entrée de vapeur 57 reliée à une source de vapeur (non représentée) et une série de sorties de vapeur 38 réparties sur le pourtour de cette paroi et débouchant chacune dans un des cylindres de traitement. Au-dessus du réservoir 36, une seconde paroi cylindrique 34 contient de la matière isolante 35.
Au-dessus de cette paroi est monté un réservoir pour le produit gazeux qui est similaire aux réservoirs de vide et de vapeur 31 et 36 et qui comporte une seule entrée pour le produit gazeux 40 formée dans sa paroi latérale et une série de sorties périphériques 41, une pour chaque chambre de remplissage, disposées dans la portion inférieure de sa paroi extérieure. Au-dessus du réservoir 39 est monté un réservoir pour le produit 42, qui peut s'étendre à une hauteur suffisante pour avoir la capacité désirée. Le réservoir 42 comporte une entrée supérieure centrale 43 reliée à une source de produit fluide stérilisé, pouvant être de la crème fouettée, pré-gazéifiée et sous pression. L'entrée 43 est formée dans une paroi supérieure 44 pouvant être serrée par des moyens classiques sur la paroi latérale cylindrique circulaire 45.
Immédiatement audessus de la jonction entre la paroi latérale 45 et la base du réservoir 46, la paroi latérale présente une série de sorties 47 pour le produit, à raison d'une sortie pour chacune des chambres de remplissage.
On voit donc que l'ensemble des réservoirs pour le vide 31, pour la vapeur 36, pour le produit gazeux 39 et pour le produit 42, constitue un agencement commode de collecteurs d'alimentation centraux.
Des bras rigides de support 48 s'étendent radialement vers l'extérieur, comme on le voit sur les fig.
1 et 2B. Eventuellement, un tel bras 48 peut être prévu pour chaque chambre de remplissage. Les bras 48 recouvrent la plaque centrale supérieure 30 et comportent des âmes de support 49 soudées à la portion supérieure de la colonne 21, comme on le voit sur la fig. 1. Sur leurs extrémités extérieures, les bras 48 supportent une plaque annulaire horizontale supérieure 50, représentée en détail sur la fig. 2B.
Cette plaque annulaire 50, outre qu'elle sert à guider les divers mécanismes, comme il sera décrit, est percée de vingt et un alésages circulaires 51 de grande dimension et régulièrement répartis sur un cercle, chaque alésage coopérant avec l'un de vingt et un cylindres de traitement qui sont, collectivement, désignés par la rérérence 52.
Au-dessous de chaque cylindre 52, la plaque inférieure de guidage 26 est alésée dans l'axe 58 du
cylindre de traitement, et dans cet alésage est monté un palier vertical 53 servant de guide à un piston
et dans lequel coulisse une tige de piston 83. La
portion intérieure du chemin de roulement 28 est
alésée suivant les mêmes axes pour définir des cavités
circulaires 54 recevant les têtes 81 des pistons de levage 79, la surface supérieure de chaque tête 81
de piston affleurant la surface du chemin de roule
ment 28.
Des segments 55 du rail de guidage inté
rieur, qui s'élèvent au-dessus de la surface du chemin
de roulement 28, réduisent la largeur de ce chemin
28 de telle sorte qu'entre les évidements circulaires
54, les boîtes progressant le long du chemin 28
soient confinées à la portion externe de ce chemin
de roulement, cependant, à proximité de chaque évi
dement 54, les segments du rail s'incurvent vers l'intérieur en direction des évidements pour faire avancer
les boîtes vides vers le tampon de levage 79 et pour
décharger les boîtes pleines amenées par ce tampon.
Les cylindres de traitement et éléments associés
Chacun des ensembles de traitement désignés
par 52 et représentés en détail sur les fig. 3 et 4 est essentiellement constitué d'un cylindre creux ouvert dans le bas pour recevoir un tampon ou piston de levage, en réalisant ainsi une chambre de remplissage entourant complètement un récipient mais comportant en outre un prolongement latéral dans lequel le couvercle du récipient est enlevé et retenu pendant le remplissage, pour être ultérieurement remis en place.
Ces diverses parties sont très clairement représentées en coupe transversale sur la fig. 4, que l'on peut comparer pour une meilleure compréhension avec les fig. 3 et 6. L'ensemble de traitement comprend un cylindre moulé 56 présentant une portion inférieure cylindrique, creuse et ouverte dans le bas 57, l'axe du cylindre étant indiqué par 58 ; en outre, le cylindre comporte un logement 59 constituant un prolongement latéral et permettant de disposer d'une partie plus large 60 dans la portion supérieure creuse du corps 56. Cette portion de plus grand diamètre 60 sert à recevoir un mécanisme de sertissage, pouvant retenir le couvercle du récipient avec l'isolement désiré mais hors de l'alésage du cylindre de traitement 52, pendant l'opération de remplissage qui va être décrite ci-après.
La portion supérieure 61 du corps moulé 56 est épaissie sur son côté radial interne et est alésée pour former des sièges de soupapes 62, 64, 66, ces sièges recevant respectivement une soupape à clapet s'ouvrant vers l'intérieur 63 pour le vide (que l'on voit sur la ligne de coupe transversale de la fig. 4), et deux soupapes à clapet s'ouvrant vers l'extérieur 65 et 67 pour la vapeur et pour le produit gazeux respectivement, ces deux soupapes étant déportées de part et d'autre de la coupe transversale précitée. Chacune des soupapes 63, 65, 67 comporte une queue 68, et un ressort de compression 69 porte contre un curseur 70 rigidement fixé à la queue 68.
Chaque curseur 70 est disposé à l'intérieur d'un boîtier cylindrique creux 71 de la soupape associée, ce boîtier étant de préférence venu de fonderie avec le corps principal 56 du cylindre et étant concentrique aux
sièges 62, 64, 66. Les queues des soupapes 68 sont supportées de façon à avoir un mouvement alternatif à travers les calottes alésées 72 fermant les boîtiers correspondants.
La boîtier 71 de la soupape à vide 63 comporte une entrée de vide 73, disposée à l'intérieur du curseur 70 et reliée à une conduite 74 débouchant dans une des entrées 33 d'alimentation en vide. Des entrées latérales 75 sont formées dans les boîtiers 71 de la soupape à vapeur 65 et de la soupape pour le gaz 67; l'entrée 75 pour la soupape à vapeur est reliée par un conduit 76 au réservoir de vapeur 36, et la soupape 67 pour le gaz est alimentée à travers un conduit 77 à partir du réservoir de gaz 39. Des joints du type à soufflet 78 sont disposés entre les calottes 62 des boîtiers et la queue 68, pour les soupapes à vide 63 et du produit gazeux 67, pour les mettre à l'abri des risques de contamination.
A l'intérieur de la portion inférieure ouverte 57 du corps moulé 56 et le long de son axe 58, un piston de levage à mouvement alternatif ou un tampon de levage du type à piston est désigné par la référence 79 ; son diamètre est suffisant pour recevoir un récipient, comme par exemple la boîte 80 à couvercle bombé, pouvant être introduit par en dessous en portant un couvercle non scellé sur son embouchure. Le tampon de levage 79 comporte une tête de piston 81 présentant une gorge et portant une bague torique d'étanchéité 82 à l'extrémité supérieure de la tige de piston 83. Sur la surface supérieure de la tête 81 du piston et le long de son côté radial interne est disposé un mince patin vertical 84 présentant une gorge 85 qui est formée immédiatement au-dessus de son intersection avec la tête 81 pour recevoir le bourrelet protubérant 86 formé à la base du récipient 80.
Dans sa partie marginale supérieure, le corps 56 s'évase pour prendre la forme circulaire qu'on voit sur la fig. 6, qui est une vue en plan prise à ce niveau, l'épanouissement circulaire étant désigné par 87 et se terminant en une lèvre 88 à rebord dirigé vers l'extérieur, cette lèvre recevant une portion inférieure circulaire et également épanouie 89 d'un dispositif superposé de mesure du produit, désigné par la référence 90 et fixé par une bague de serrage 91.
La portion inférieure évasée 89 du dispositif de mesure 90 constitue la paroi supérieure du cylindre de traitement 56. Elle couvre non seulement la partie creuse du cylindre mais aussi la partie de plus grand diamètre 60 dans la surface inférieure du dispositif 90.
Un alésage ou une ouverture formée dans la portion inférieure 89 du corps 90 s'étend vers le haut le long de l'axe 58 du cylindre 56 et sert à l'alimentation du produit. Comme on le voit sur la fig. 4, cet alésage présente dans sa surface inférieure un grand contre-alésage 93 suffisamment profond et d'un diamètre suffisamment grand pour recevoir facilement l'embouchure 94 d'un récipient vertical et assurer son remplissage sans risque d'éclaboussures.
Au-dessus de l'alésage d'alimentation en produit 82, le corps du dispositif mesureur présente un alésage latéral conique 95, s'étendant vers un sommet radial excité rieur, comme on le voit sur la fig. 4 ; au-dessus, le corps 90 porte les autres éléments d'un mécanisme à cylindre 96, connu sous le nom de doseur de
Dickerson, destiné à mesurer le produit et du type à double effet, servant à remplir les récipients, ce mécanisme comportant une soupape conique 97.
La soupape conique 97 est retenue en position de fermeture étanche par un ressort de compression 98 agissant contre une plaque de guidage 99 de la soupape conique. A l'extrémité extérieure de l'arbre de la soupape conique 97 est prévue une roue à rochet 100. Un ressort combiné de compression et de torsion 101 disposé sur l'arbre de la soupape 97 vient porter contre la surface d'extrémité du collier 102 faisant partie d'un carter flottant 103 pour la roue à rochet. L'extrémité extérieure du ressort de torsion 101 presse, pour effectuer la torsion, contre un épaulement saillant 104 formé sur le collier 102 l'extrémité intérieure vient porter contre un épaulement saillant similaire 105 formé sur la surface externe de la plaque de guidage 99.
Le carter 103 comporte un tronçon d'arbre creux 106 s'étendant radialement vers l'extérieur et débouchant dans une portion élargie 106 du carter contenant un électro-aimant, cette portion 106 comportant une console 108 à laquelle est articulée une bielle supérieure de commande 109, reliée à une bielle inférieure de commande 110, cette dernière étant à son tour reliée à une tige de commande 111 commandant le remplissage et s'étendant vers le bas en traversant un alésage 112 formé dans la plaque annulaire supérieure 50.
A l'intérieur de la portion 107 du carter contenant l'électro-aimant est disposé un mécanisme d'électro-aimant 113 qui est normalement en position de retrait et qui, lorsqu'il est excité, projette un plongeur creux 114 vers l'intérieur. A l'intérieur du plongeur 114, un arbre 115 d'un mécanisme à rochet effectue un mouvement de va-et-vient, en étant sollicité vers l'intérieur par le ressort de compression à boudin 116, mais un ressort coaxial 117 rappelle le plongeur 114 vers l'extérieur lorsque l'électro-aimant n'est pas excité. En conséquence, ce n'est que lorsque l'électro-aimant 113 est sous tension électrique que l'arbre 115 peut venir en prise avec la roue à rochet 100 au cours de sa course descendante, comme on le voit sur la fig. 3.
Le ressort 116 permet à l'arbre 115 de remonter à partir de la position représentée en trait mixte à la position représentée en trait plein.
L'excitation de l'électro-aimant 113 s'effectue au moyen de l'énergie électrique fournie par des conducteurs (non représentés), à partir d'une source d'énergie (également non représentée), par l'intermédiaire d'un micro-interrupteur 118 que l'on voit sur la fig.
7 et qui comporte un palpeur monté dans la portion 59 du carter et détectant la présence d'un couvercle de récipient. Ce commutateur 118 est normalement non excité, et n'est excité que lorsqu'un couvercle en acier 119 pour un récipient (le couvercle représenté ici portant la soupape à queue 120 étant du type utilisé pour conserver de la crème fouettée), a été transporté dans la portion 59 du boîtier par le mécanisme de sertissage qui sera ultérieurement décrit.
Un manchon de guidage 121 pour l'arbre de sertissage est venu de fonderie dans la portion évasée inférieure 89 du corps 90 de l'appareil de mesure du produit et espacé vers l'extérieur à partir du mécanisme de mesure 96, en étant écarté de l'intérieur de la partie cylindrique creuse du corps 56 mais adjacent à la partie supérieure du prolongement 60 de celui-ci, ce manchon s'étendant verticalement et définissant un axe 122 (parallèle à l'axe du cylindre 58 mais déporté par rapport à celui-ci) et destiné à faire tourner et imprimer un mouvement alternatif au mécanisme de sertissage du couvercle, qui va maintenant être décrit. Sur l'axe 122 est monté un arbre de sertissage 123, rendu étanche au niveau du corps 89 au moyen d'une bague torique 124.
L'arbre 123 présente une extrémité supérieure pleine et un creux axial ouvert dans le bas 125, se terminant à sa partie supérieure par une face intérieure d'extrémité 131.
Un arbre intérieur 126 est reçu dans le creux 125; entre son extrémité supérieure et la face d'extrémité inférieure 131 est disposé un premier ressort de sertissage 130. Au-dessous de la surface de la portion évasée 89, qui sert de couvercle au boîtier représenté sur la fig. 7, l'arbre de sertissage 123 comporte une portion de bras 127 faisant un angle de 900 et s'étendant sur une longueur plus grande que la distance entre l'axe 58 du cylindre et l'axe 122 de l'arbre de sertissage. Cette portion de bras 127 porte une partie du mécanisme d'étanchéité pour les couvercles, à savoir, un plongeur de sertissage creux 128 s'étendant vers le bas et présentant une extrémité inférieure 129 convergeant vers le bas et vers l'intérieur. Dans le creux du plongeur de sertissage est introduite la queue d'une soupape 120.
L'arbre de sertissage 123 présente une extrémité supérieure carrée 132 sur laquelle est monté un secteur denté vertical 133, venant en prise de rotation avec un second secteur denté 134 monté sur un arbre de commande vertical 135 assurant l'enlèvement des couvercles. La rotation de l'arbre 135 entraîne en rotation l'arbre de sertissage 123 et fait pivoter son bras 127 de façon que le plongeur 128 et le mécanisme associé soient tournés en s'écartant de la ligne centrale de l'axe du cylindre 58, comme on le voit en tirets sur la fig. 4, ce mécanisme étant entièrement engagé dans l'élargissement latéral du carter 60, comme on le voit sur la fig. 7.
L'arbre intérieur 126 tourne avec l'arbre 123, étant donné qu'à l'extrémité inférieure 136 de l'arbre intérieur un second bras inférieur 137 porte un mécanisme coopérant avec le plongeur 128 pour réaliser un sertissage, à savoir, des segments de sertissage 138 qui sont susceptibles d'être inclinés et d'être étendus vers l'extérieur grâce à l'action de came exercée par la partie convergeant sur l'extrémité inférieure 129 du plongeur 128. Un second ressort de compression 130 entoure le plongeur 128 et porte contre les segments 138 et le bras supérieur 127. Une bague magnétique 139 disposée dans la surface inférieure du bras 137 à l'extérieur par rapport aux segments de sertissage, attire et maintient solidement le couvercle 119 du récipient, lequel couvercle est en acier.
L'extrémité inférieure 136 de l'arbre intérieur reste en contact avec le fond du carter 60 et n'effectue pas de mouvement alternatif.
Lit rotatif à cames et mécanisme associé
Sur la portion inférieure de la colonne centrale 21 est monté un lit rotatif à cames, désigné dans son ensemble par la référence 145, et dont le montage est assuré par des paliers à rouleaux coniques supérieur et inférieur 144, représentés schématiquement.
Ce lit est constitué d'un plateau horizontal 146 supporté sur un corps cylindrique creux 147 et s'étendant vers l'extérieur à partir de celui-ci, ce corps supportant également les paliers 144. Une série de nervures de support radiales et verticales 148 sont disposées avec des espacements angulaires et servent à donner de la rigidité aux portions extérieures du plateau 146, en compensant également les variations du niveau auquel les cames concentriques sur 3600 peuvent être portées et solidement supportées par ce plateau. Ces cames concentriques sont de deux types: des cames à actionnement vertical qui commandent des tiges de traction ou de poussée, et des cames à fonctionnement horizontal qui commandent des tiges de torsion.
Ces cames sont désignées par les lettres a à 1l, et seront examinées dans cet ordre en commençant à la périphérie extérieure du plateau rotatif 145.
La came extérieure a assure le levage du piston porte-récipients que l'on voit sur la fig. 1 dans sa position basse. LaÇame a est constituée par une bague rigide en acier supportée par les nervures radiales 148.
Sa surface supérieure constitue la surface de came et elle porte contre les galets suiveurs sur l'extrémité inférieure de chacune des tiges 83 des pistons de levage. La course de la came a est représentée schématiquement sur le graphique de la fig. 9. La position sur la fig. 1 pour 00 correspond au niveau d'alimentation et de décharge. Après cela, la came a s'élève par stades successifs, représentés sur la fig. 9, pour atteindre finalement sa hauteur maximum qui est voisine du niveau du plateau 146, correspondant à la position de remplissage du récipient. Les variations dans la came a sont expliquées dans le chapitre intitulé Succession des opérations de traitement .
La came b est la came suivante qui est disposée radialement vers l'intérieur par rapport à la came a d'une petite distance (pratiquement au-dessus de la came a) et elle sert à commander le mécanisme d'enlèvement des couvercles, lorsqu'elle est au niveau du plateau 146. Cette came b est formée sur le bord externe d'un anneau plat supporté sur la partie marginale extérieure du plateau 145. Elle effectue une course horizontale qui fait tourner les tiges de torsion 135 assurant l'enlèvement du couvercle à chaque poste de remplissage, cette action s'exerçant par l'intermédiaire des galets suiveurs montés sur leurs bras de levier 145. Ce mouvement est schématisé sur la figure 9.
La came c, qu'on voit sur la fig. 8 et sur le graphique 9, est du type à actionnement vertical, en étant formée sur la surface saillante inférieure d'une nervure circulaire 153 réalisée dans la position radiale la plus extérieure du plateau 145. Son dépla cement ne s'effectue que sur une petite distance, suivant un mouvement descendant, immédiatement avant d'atteindre la position de rotation de 3000 sur la fig.
9, auquel moment cette came tire vers le bas chacune des tiges de sertissage 150. Si l'on se réfère aux fig. 1, 3 et 5, on voit un marteau sertisseur 151 qui est fixé à l'extrémité supérieure de chacune des tiges 150. Quand on tire la tige 150 vers le bas, le marteau 151 frappe l'extrémité supérieure de l'arbre 123, en déplaçant cet arbre vers le bas et en lui faisant prendre la position indiquée en trait mixte sur la fig.
7, à l'encontre de la résistance des ressorts 130, 130'.
Ce mouvement descendant devient possible par suite du glissement des dents verticales du secteur 133 entre les dents du second secteur 134. L'épaisseur de ces secteurs étant suffisante pour permettre un tel glissement vers le bas sans désengrènement.
Les tiges 111 commandant le remplissage et ayant un mouvement de haut en bas ont une plus grande latitude de course. Pour permettre cette plus grande course, le plateau 146 présente à un emplacement situé radialement vers l'intérieur de la nervure 153 une dépression ou gorge circulaire 152, délimitée sur son côté intérieur par une seconde nervure concentrique 154, au-dessous de la surface saillante extérieure de laquelle est formée la came d.
La gorge 152 a une largeur suffisante pour recevoir l'extrémité inférieure de la tige de commande 111 et le galet suiveur solidaire de cette tige. Cette tige 111 est tirée à partir de sa position élevée (représentée en coupe transversale sur la fig. 1) par la course de la came d assurant le remplissage des récipients, à partir de sa position libre supérieure (représentée sur la fig. 1 et correspondant à la portion plate de la conformation de la came qu'on voit sur la fig. 9) vers le bas, sous forme de deux courses séparées qui sont schématisées sur la fig. 9 approximativement en 2000 et 2600.
La soupape conique 97 de l'appareil de remplissage 96 coopérant avec chaque poste de remplissage, s'ouvre à une course de 900, comme on le voit sur la fig. 3, en permettant au piston flottant d'effectuer une course sur toute la longueur du cylindre sur un côté du piston, sous l'action de la pression exercée par le produit s'écoulant du réservoir 42 sur l'autre côté du piston, ce qui a pour effet de refouler la totalité du produit fluide à travers l'alésage 92 d'alimentation de ce fluide. Une seconde course descendante de la tige de commande 111 ramène la soupape conique 97 vers sa position de fermeture. Pour le cycle de remplissage suivant, la première course ouvre la soupape conique 97 pour un écoulement en sens inverse, en rappelant le piston libre à sa position initiale, tout en débitant la quantité dosée du produit. La course suivante ferme de nouveau la soupape 97.
Le fonctionnement de la came d consiste donc en deux courses de descente et de rappel, comme on le voit sur la fig. 9, le remplissage s'effectuant dans l'intervalle de temps s'écoulant après l'achèvement de la première course afin de permettre le vidage du doseur 96.
Une troisième nervure circulaire 155, disposée radialement à l'intérieur des autres nervures et s'élevant à une hauteur plus grande que celles-ci, est supportée sur son côté intérieur par une série de voiles soudés 156 et elle présente un bord supérieur saillant vers l'extérieur et similaire à celui des autres nervures, la surface radiale externe duquel constitue la came tt, qui est la came de la barre-poussoir.
Entre les nervures 154 et 155, le plateau 146 supporte trois plaques de came, de forme annulaire 157,
158 et 159 pour les cames e, f et g commandant les soupapes respectives. Le fonctionnement des bords extérieurs de ces cames est schématisé sur la fig. 9; la relation entre ces cames et les bras de manivelle
160, 161 et 162 respectivement est représentée sur les fig. 2, 5 et 6. Ces bras de ma
Crémaillère d'alimentation tournant en sens inverse
et appareillage associé
La crémaillère est essentiellement constituée par un transporteur circulaire rotatif, qui fait avancer de façon coulissante les récipients vides et pleins, lesquels récipients sont disposés dans des alvéoles séparés ou poches formés sur la surface lisse du chemin de roulement 28. Chaque poche constitue une portion séparée du transporteur, desservant un cylindre de remplissage séparé. La disposition est réalisée en alternance par rapport aux cylindres de remplissage eux-mêmes ; cette disposition sera expliquée plus en détail à propos de la fig. 10.
Si l'on donne aux cylindres successifs les références I à XXI, à leurs poches de décharge les références id, 2d, etc., à leurs poches de chargement les références lf, 2f, etc., l'ordre suivant lequel ces poches sont disposées est: id, if, 12d, 12f, 2d, 2f, 13d, 13f, etc. Sur la fig. 2C, on voit ces poches telles que disposées sur une partie de la périphérie de la machine. Les cercles hachurés représentent les récipients ; tous les récipients dans les poches de décharge sont remplis et scellés, tandis que les récipients dans les poches de chargement sont vides et portent des couvercles non fixés sur leurs embouchures.
A l'extrémité supérieure de l'arbre d'entraînement 179 de la crémaillère est clavetée une roue dentée droite 181 qui vient en prise avec les dents extérieures de la couronne dentée périphérique 181 montée sur la crémaillère annulaire 182, cette crémaillère présentant une surface inférieure horizontale et une surface intérieure cylindrique, toutes deux supportées par des bagues de support 183 en nylon, ou autre moyen de support, sur la portion de cornière fixe 24.
La surface extérieure de la crémaillère 182 s'étend à l'extérieur du rail de guidage 29 pour procurer un jeu suffisant. Sur la surface extérieure de la crémaillère annulaire 182 sont fixés, en quarante-deux emplacements régulièrement espacés les pieds verticaux 184, 185 de deux types alternatifs d'éléments d'entretoisement, les entretoises 186 étant destinées aux poches de décharge et les entretoises 187 étant destinées aux poches de chargement, 21 entretoises de chaque type étant prévues. Ces quarante-deux entretoises, ensemble avec le corps annulaire 182 dont elles sont solidaires, forment une crémaillère de chargement et de déchargement, sans fond, qui fait glisser les récipients sur le chemin de roulement 28.
Comme on le voit sur la fig. 8, les entretoises 186 et les entretoises 187 sont disposées en alternance.
En plus des pieds verticaux 184, 185, chaque entretoise comporte deux palettes horizontales dirigées vers l'intérieur, identiques en plan et verticalement espacées, la palette inférieure étant située immédiatement au-dessus du rail 29 et la palette supérieure étant à une certaine distance au-dessus, par exemple à une distance égale à la moitié de la hauteur d'un récipient. La largeur de ces palettes est telle qu'elles ménagent entre elles des poches suffisamment grandes pour recevoir un récipient 80 du diamètre désiré.
Les entretoises respectives 186 et 187 s'étendent radialement vers l'intérieur à partir des pieds 184 ou 185 en traversant la portion extérieure du chemin de roulement 84, à proximité des bords extérieurs des évidements circulaires 54 dans lesquels coulissent les pistons de levage 79. Chacune des entretoises de décharge comporte un bord d'attaque 188 qui est radial, et un bord arrière 189 qui s'incline tout d'abord vers l'arrière, ensuite vers l'intérieur et devient finalement radial. Chacune des entretoises d'alimentation présente un bord d'attaque 190 et un bord arrière 191, les deux bords ayant des portions radiales extérieures, mais s'inclinant vers l'intérieur pour se rapprocher l'un de l'autre, comme des fers à repasser.
Des barres 194 assurant la déviation des récipients à l'entrée sont fixées aux rails intérieurs 55 avec une obliquité déterminée, pour assurer lue déchargement des récipients pleins et le chargement des récipients vides sur la crémaillère. Les barres de déviation 194 sont horizontales et s'étendent en travers du chemin de roulement 28, vers l'extérieur et vers l'avant dans le sens de rotation du corps annulaire 182, avec une inclinaison qui correspond à celle des portions extérieures des bords arrière 189 des entretoises de décharge 186.
Un transporteur radial d'alimentation 192 et un transporteur radial de déchargement 193 s'étendent radialement vers l'extérieur à proximité de la crémaillère, dans la position voulue pour pouvoir coopérer avec les barres 194, ces deux transporteurs pouvant être par exemple du type à courroie, comme il est schématiquement représenté. Ces transporteurs comportent une cloison centrale 195, une paroi extérieure de chargement 196 et une paroi extérieure de déchargement 197, les deux dernières parois s'évasant légèrement vers l'extérieur à proximité de la crémaillère. La paroi extérieure 196 est perforée à proximité du chemin de roulement pour permettre le passage de rayons horizontaux d'une roue en étoile 198, actionnée par intermittence et dont l'arbre vertical 199 est entraîné suivant un minutage conforme aux phases de rotation de l'arbre d'entraînement 176.
Cette roue en étoile 198 enlève les récipients vides se déplaçant sur le transporteur 192 suivant une séquence minutée pour permettre de charger les poches successives if, 12f, 2f, 13f, etc., qui sont disposées en alternance avec les poches de déchargement respectives, comme on le voit sur la fig. 10. La commande de l'arbre de cette roue en étoile peut être assurée par un mécanisme quelconque à fonctionnement intermittent, par exemple un mécanisme d'échappement, ce mécanisme étant suffisamment connu pour ne pas être représenté sur le dessin.
Sur la fig. 2, on voit que la roue en étoile 198 est actionnée pour pousser un récipient vide dans la poche de chargement à chaque fois qu'un bord arrière 189 convergeant vers l'arrière et vers l'intérieur d'une des entretoises 186 atteint la position qu'on voit sur la fig. 2C, suffisamment loin derrière les barres déviatrices 194 pour permettre à un récipient vide d'être enserré entre elles.
Sur cette même fig. 2, on voit que lorsque le bord avant 188 de l'entretoise de décharge suivante 186 s'approche des barres 194, le récipient dans la poche de déchargement 4d est éjecté vers l'extérieur par une action de came, pour aboutir sur la courroie du transporteur de déchargement 193. Les inclinaisons vers l'intérieur des bords avant et arrière 190, 191 des entretoises 187 facilitent le mouvement des récipients vers l'intérieur hors d'atteinte de ces bords, pour les envoyer aux pistons de levage 79, et facilitent aussi le retour des récipients des pistons de levage dans les poches de déchargement.
Le transporteur de déchargement 193 et le transporteur de chargement 192 sont représentés sur la fig. 2C entre les chambres de remplissage III et IV.
Ils peuvent être placés en tout point approprié sur le pourtour de l'installation. Dans la position représentée, un récipient vide destiné à pénétrer dans la chambre de remplissage III doit passer presque directement du transporteur 192 dans la poche de la crémaillère 3d et, de là, après un déplacement de quelques degrés, vers l'intérieur dans la chambre de remplissage III. Cependant, les récipients déchargés de la chambre III dans la poche associée de la crémaillère 3d doivent parcourir presque 3600 avant d'aboutir au transporteur de décharge 192.
Succession de chargement et de déchargement
des récipients
Dans la forme d'exécution décrite, on utilise une série de postes de traitement formant un nombre impair et disposés suivant un cercle, sous la commande des moyens rotatifs destinés à programmer et à minuter les opérations des postes, de façon consécutive sur la périphérie de la machine; les articles à traiter sont déchargés des postes et chargés à ces postes à l'aide d'un transporteur circulaire rotatif tournant en sens inverse et à la même vitesse angulaire, les portions distinctes du transporteur assurant l'alimentation et la décharge de chaque poste de traitement.
Cette construction permet de satisfaire à l'exigence suivant laquelle les vitesses et les sens de rotation des moyens rotatifs de commande et du transporteur rotatif doivent être déterminés de façon que pour chaque 3600 de rotation des moyens de commande, la portion de chargement particulière du transporteur desservant un poste particulier vienne en position d'alimentation du moyen de commande rotatif lorsque les deux rotations amènent ladite portion du transporteur en regard d'un poste particulier, mais non d'un autre poste. Un récipient vide sera disponible dans une poche particulière du transporteur à chaque fois que la portion correspondante du lobe 173 demandera un récipient; et une poche vide doit être disponible à chaque fois que la portion de décharge du lobe 173 demande une poche vide pour y décharger un récipient plein.
Dans la forme d'exécution décrite, la vitesse angulaire du transporteur circulaire est égale à la vitesse angulaire du moyen de commande rotatif. Cette caractéristique est très avantageuse du fait qu'elle permet à la crémaillère de progresser à une vitesse relativement lente, et les problèmes qui se posent pour le minutage des opérations de chargement et de déchargement sont ainsi minimisés.
Sur la fig. 10, on voit schématiquement la succession des opérations de chargement et de déchargement de la machine représentée. Le plateau à cames tourne dans le sens dextrorsum, comme il est indiqué par les flèches, et le lobe assurant le chargement et le déchargement 173 est représenté schématiquement en face du cylindre de remplissage
XXI. La rotation de la crémaillère s'effectue dans le sens sinistrorsum et à la même vitesse angulaire.
Les portions différentes de la crémaillère qui coopèrent avec les cylindres de remplissage I, II et III sont désignées par des parenthèses et par des numéros 1, 2, 3, etc. Chacune de ces portions distinctes est constituée par deux poches consécutives dans la crémaillère, la poche de déchargement id étant en avant de la poche d'alimentation if, etc. Sur la fig. 10, les poches id, if desservant le cylindre I sont représentées en regard du cylindre II. Lorsque le plateau a tourné d'une distance angulaire égale à t/21 de 3600, pour amener le lobe 173 en face du cylindre I, ces poches id, if sont également en face de ce cylindre.
Lorsque le lobe 173 a parcouru 2/yS du cercle, les poches de déchargement 2d, 2f seront déplacées de 2/21 d'un cercle complet, mais en sens inverse et se trouvent en conséquence en regard du cylindre de remplissage considéré.
A la différence de la succession consécutive des cylindres de remplissage numérotés en ordre, la succession des portions de la crémaillère est une succession alternée: 1, 12, 2, 13, 3, 14, 4, 15, 5, 16, 6, 17, 7, 18, 8, 19, 9, 20, 10, 21, 11. Chacune de ces parties distinctes contient une poche de déchargement et une poche d'alimentation: id, if, 12d, 12f, etc.
Sur la fig. 10, le lobe de décharge et d'alimentation qui demande des récipients vides et dirige les récipients pleins sur les crémaillères rotatives, est représenté en concordance angulaire avec le cylindre
XXI. En même temps, les portions de la crémaillère associée à ce cylindre passent en regard de celui-ci.
Sur la fig. 10, on voit qu'après avoir parcouru 1800 à partir de sa position illustrée, le lobe 173 repasse sur les mêmes portions de la crémaillère, mais cette fois-ci en un point situé à mi-chemin entre les cylindres X et XI. Entre les cylindres, il ne peut évidemment se produire aucune opération de chargement ou de déchargement. C'est pourquoi il suffit d'avoir un nombre impair de cylindres.
I1 n'en est pas de même dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 11 où la crémaillère tourne dans le même sens que le plateau à cames, mais à une vitesse angulaire double de celui-ci. Dans ce cas, on peut utiliser un nombre pair de cylindres, en l'oc currence, vingt, numérotés I' à XX'. Le lobe de décharge et d'alimentation est représenté schématiquement en regard du cylindre XX'. 'lo de la rotation complète du plateau (c'est-à-dire 180) amène le lobe en face du cylindre I'; après un autre angle de rotation de même valeur, le lobe vient en face du cylindre II', etc.
La crémaillère tourne à une vitesse angulaire double de celle du plateau, de façon que les portions coopérant avec les divers cylindres de remplissage puissent venir concorder avec ce cylindre au moment voulu.
L'inconvénient de cette disposition par rapport à celle de la fig. 10 est qu'on est obligé de faire tourner la crémaillère à une vitesse double de celle du plateau. A cause de cela, la force d'inertie des récipients et leur vitesse au moment du passage par le mécanisme magnétique des tiges-poussoirs ne doivent pas être tellement élevées que la machine ne puisse fonctionner de façon normale. Cet agencement ne peut donc s'appliquer qu'à des opérations relativement lentes.
Succession des opérations de traitement
La meilleure façon de comprendre la succession des opérations de traitement est d'effectuer une comparaison entre les divers fonctionnements des cames, comme on le voit sur la fig. 9, dans leur rapport avec le mécanisme décrit, et notamment avec la fig.
4. En commençant sur la gauche de la fig. 9, l'étrier magnétique 172 s'étend radialement vers l'extérieur sous l'action de la came a et décharge un récipient rempli et scellé. li attire magnétiquement un récipient vide dont l'embouchure porte un couvercle non fixé; après cela, le récipient est attiré vers l'intérieur par le ressort de rappel (non représenté) pour suivre le lobe 173 ; un récipient vide est tiré sur le piston de levage 79 jusqu'au moment où le patin 84 arrête ce récipient et dégage le récipient de l'étrier 172. La came a élève ensuite le piston 83 pour ramener le récipient au niveau représenté en trait plein sur la fig. 4. A ce niveau, le bord supérieur du couvercle vient en contact avec la bague magnétique 139 autour des segments de sertissage.
Ce couvercle est retenu sur la bague magnétique 139 par l'attraction de celle-ci et reste dans cette position jusqu'au moment où le piston 79 le fait descendre jusqu'à l'emplacement indiqué en pointillé sur la fig. 4. A ce moment, la came b actionne la tige de torsion 135 et transfère le couvercle (et tout le mécanisme de sertissage) de la portion cylindrique de la chambre de remplissage dans l'épanouissement creux 60. Pendant ce temps, la came g ouvre la soupape à vide 63, en chassant tout l'air de l'intérieur de la chambre de remplissage qui est, ensuite, hermétiquement fermée par l'engagement de la bague torique 82 dans le cylindre inférieur 57.
Lorsque cette opération d'évacuation est terminée, la came f ouvre la soupape de vapeur 65 en permettant une pénétration du fluide stérilisant dans toute la capacité de la chambre de remplissage, de la portion creuse contenant le sertisseur et le couvercle et aussi dans le récipient ouvert. Le récipient et son couvercle ont été pré-stérilisés ; cette stérilisation peut être très rapide et peut donc faire partie d'un cycle d'opérations de la préparation des conserves aseptiques, en restant dans le cadre d'une fabrication à l'échelle industrielle.
Pendant que se poursuit la stérilisation, la came a élève progressivement le piston 79. A l'achèvement de la stérilisation (à peu près au point indiqué par 1500 sur la fig. 9), la vapeur est évacuée en ouvrant la soupape 63 ; au moment d'atteindre le point 1800, le piston de levage a déjà amené un récipient vide dans la position représentée en trait mixte, de façon que l'embouchure de ce récipient soit en regard de l'alésage 92 d'alimentation du produit.
La came e commandant l'alimentation du produit gazeux ouvre alors la soupape 67, si bien qu'un gaz de traitement inerte et stérile, compatible avec le produit, est envoyé dans la chambre de remplissage sous une pression déterminée. Ce gaz peut être simplement un gaz inerte à basse pression destiné à remplir le récipient et empêcher toute infiltration d'air sur le pourtour de la bague torique 82, au cours du remplissage. Cependant, lorsqu'on traite un produit sous pression, tel que la crème fouettée, ce gaz peut être un oxyde nitreux ou l'anhydride carbonique ou une combinaison des deux sous une pression égale à celle à laquelle la crème stérile et pré-gazéifiée est débitée au doseur 96, et suffisante pour que le produit soit distribué sous forme fouettée.
La soupape 67 du produit gazeux reste ouverte pendant que la came d commandant l'alimentation en produit actionne la tige 111 de remplissage, ce qui permet au produit d'être refoulé du doseur 96 sous la pression même à laquelle ce produit est fourni, vers le bas dans la canalisation d'alimentation 92. L'embouchure du récipient est fortement serrée contre le contre-alésage 93 ; ainsi, la pression du produit gazeux est équilibrée à l'encontre du produit alimenté, pour maintenir la pression désirée pendant le remplissage du récipient. Le second lobe ferme la soupape conique 97, bien que le doseur 96 ait parachevé précédemment l'opération de remplissage en fermant son piston flottant contre l'une ou l'autre extrémité du cylindre doseur.
Jusqu'à présent, on a mentionné trois positions différentes du récipient au sein du cylindre de remplissage, comme on le voit sur la fig. 4. La première position intérieure (en trait plein) est celle à laquelle le couvercle vient en prise avec le sertisseur; la seconde position intérieure (plus basse que la précédente et indiquée en tirets) permet l'enlèvement pivotant du couvercle; et la troisième position intérieure (en trait mixte et plus élevée que la première position) est proche de l'ouverture centrale supérieure de remplissage.
Après le remplissage, la came a abaisse le piston 79 en le remenant à sa seconde position intérieure, dans laquelle la came b fait pivoter le couvercle pour le ramener sur l'axe du cylindre. La came a élève en suite le piston 79 à la première position intérieure, en forçant l'embouchure du récipient contre le couvercle, les portions inférieures des segments de sertissage 138 étant à ce moment au-dessous du niveau de l'embouchure du récipient et en position de sertissage, comme on le voit en trait mixte sur la fig. 4.
Le lobe de la came a fait descendre alors le marteau sertisseur 151, si bien que le plongeur de sertissage 128 actionne les segments 138 vers l'extérieur pour sceller le récipient. A ce moment, la soupape du produit gazeux se ferme. Après cela, le piston 79 abaisse le récipient rempli et scellé, le dégage de la chambre de remplissage et l'amène au niveau de déchargegement, comme on le voit sur la fig. 8; la portion de décharge du lobe 173 de la came a entraîne la tige-poussoir 169 vers l'extérieur, en obligeant le récipient rempli d'être emprisonné entre le bord radial avant 188 de l'entretoise 186 à l'arrière de la poche de décharge particulière associée à ce cylindre.
Si le gaz utilisé présente de la valeur, on peut récupérer une portion de ce gaz par le processus suivant: après la fermeture hermétique du récipient et pendant que la soupape 67 est encore ouverte, on fait descendre le récipient suffisamment pour permettre au mécanisme pivotant de fermeture de faire basculer le mécanisme de sertissage dans le creux, comme on le voit sur la fig. 7. On élève le récipient entier aussi haut que possible, en refoulant une portion du produit gazeux dans sa soupape ouverte 67.
Cette soupape se referme ensuite, et le piston est tiré vers le bas en n'occasionnant que la perte de la portion gazeuse restant dans le piston.
Les successions qui viennent d'être décrites concernent bien entendu un cas particulier. D'une façon plus générale, on introduit un article à traiter dans une chambre et on ferme celle-ci, après quoi on met en oeuvre les successions de traitement comportant notamment l'utilisation des substances fluides et des gaz. L'évacuation préliminaire de l'air crée une ambiance désirée pour la stérilisation à la vapeur, cette stérilisation étant à la fois un stade de traitement et une opération de réglage de l'atmosphère; le réglage de l'atmosphère est complété par l'enlèvement de la vapeur ou d'un autre fluide de traitement. L'arrivée du produit gazeux constitue une autre opération de réglage de l'atmosphère, ainsi d'ailleurs que le remplissage proprement dit. Le remplissage, la remise en place du couvercle et son scellement font également partie du traitement.
Le mécanisme particulier comportant la bague magnétique 139 pour l'enlèvement du couvercle et l'ensemble de sertissage 128-138 pour la remise en place et le scellement du couvercle constituent des exemples d'un mécanisme permettant d'introduire une série d'articles simultanément dans une chambre de remplissage, lesquels articles sont ensuite séparés et séparément traités, pour être finalement réunis.
Les trois positions intérieures du piston de levage 79 donnent des exemples de l'utilisation d'un tel piston qui, non seulement amène les articles dans la chambre, mais qui est soumis à un environnement approprié pendant le traitement.