MC2320A1 - Machine pour le debit quantifie de produits fluides - Google Patents

Description

La présente invention concerne les machines de déversement par doses de produits fluides ou "s'écoulant", par exemple un liquide, des produits crémeux ou pâteux.

Des machines de ce type, couramment connues comme étant des machines "remplisseuses " et/ou "doseuses", sont largement utilisées dans divers secteurs de l'industrie et plus particulièrement dans l'industrie alimentaire pour déverser des quantités dosées de liquide, de produits crémeux ou pâteux tels que, par exemple, des produits de remplissage, de bourrage ou de garnissage de produits alimentaires, telle qu'une confiserie.

La plupart des machines remplisseuses/doseuses de la technique antérieure comportent l'utilisation de cylindres de dosage et de décharge. Des pistons qui sont mobiles de manière à peu près étanche dans les cylindres peuvent réaliser une première course coulissante dans leurs cylindres respectifs, course pendant laquelle chaque piston aspire ou admet une quantité définie de produit dans le cylindre, et une course de décharge, qui est habituellement effectuée dans la direction opposée à la course de chargement, et pendant laquelle le piston expulse du cylindre, habituellement à travers une buse située à son extrémité, une quantité mesurée de matière chargée antérieurement dans le cylindre.

Une solution de ce type est décrite par exemple dans le brevet des Etats Unis 4 787 534.

Un autre type de machine doseuse, qui est très répandu, utilise un collecteur. Dans ce cas, le produit à déverser est envoyé vers un collecteur selon un écoulement à peu près continu, c'est à dire dans des conditions

dynamiques, plusieurs conduits ou buses d'alimentation l'expulsant du collecteur sous forme d'un flux ramifié et commandé habituellement par des çt;ructures formant vannes ou robinets qui peuvent être déplacés alternativement vers des positions ouvertes et fermées, de manière à décharger des quantités dosées du produit à partir du collecteur.

En pratique, les deux solutions décrites ci-dessus sont considérées insatisfaisantes lorsque le produit à délivrer est un produit aéré, c'est à dire un produit qui contient une certaine quantité de substances gazeuses ou aériformes qui y sont piégées. C'est le cas, par exemple, du mélange appelé meringue qui est utilisé dans l'industrie alimentaire, plus particulièrement dans l'industrie de la confiserie, et qui est préparé en battant des blancs d'oeufs et du sucre pour former une mousse, en additionnant habituellement des parfums. Une masse de mélange formant meringue a une densité de l'ordre de 0,5 à 0,6 conjuguée à une compressibilité mécanique élastique intrinsèque due à la présence de l'air piégé dans le mélange.

D'autres produits aérés couramment utilisés dans l'industrie alimentaire sont, par exemple, la crème fouettée, la mayonnaise, un mélange pour madeleines, etc...

Le déversement de produits aérés à l'aide de machines ayant des pistons du type décrit ci-dessus a pour inconvénient que, précisément du fait de la grande quantité d'air contenu dans le produit, des conditions peuvent naître dans lesquelles la machine a une grande difficulté à la fois à charger le produit, par exemple une quantité plus petite que celle envisagée peut être chargée du fait de l'aspiration d'une grande quantité d'air, et à décharger le produit qui tend à se faire sous

forme de giclées de sorte que le produit délivré est distribué de manière non uniforme.

Dans le cas de machines, avec collecteur, en plus de ces problèmes, il est également difficile de garantir que le produit déchargé soit distribué de manière régulière par les différentes buses de dosage, ceci étant dû principalement à l'existence de trajets différents que l'écoulement du produit doit suivre pour atteindre les buses.

Ces problèmes indiquent, parmi d'autres choses, qu'il y a une difficulté marquée à doser de manière précise la quantité de produit délivré pendant chaque opération de déversement.

Bien que cette difficulté soit tolérable lorsque la quantité de produit délivrée pendant chaque opération de déversement est relativement grande, elle est en pratique insurmontable lorsque de très petites quantités dosées (par exemple de l'ordre de 0,5 cm3) de produits aérés ayant une faible densité, 0,5 à 0,6, comme dans le cas d'un mélange pour meringue ou même encore plus faible, par exemple 0,3, doivent être délivrés.

Le but de la présente invention est de fournir une machine de déversement par doses de produits fluides qui peut résoudre entièrement tous les problèmes et toutes les difficultés décrites ci-dessus, plus particulièrement relatives au déversement de produits aérés.

Selon la présente invention, ce but est obtenu à l'aide d'une machine ayant les caractéristiques spécifiques décrites dans les revendications qui vont suivre.

L'invention sera décrite ci-après, uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 est une vue en élévation avant d'une machine constituée selon la présente invention,

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certaines parties étant arrachées et découpées pour rendre la représentation claire, et

- la figure 2 est une vu£.en coupe prise selon la ligne II-II de la figure 1.

Sur les dessins, une machine de déversement par doses de produits fluides ou "s'écoulant", tels que des produits aérés analogues, par exemple, à un mélange pour meringue, est désignée de manière générale par la référence numérique 1.

Comme cela est connu, ce produit est obtenu à l'aide de blancs d'oeufs qui sont battus pour former une mousse, avec possibilité d'ajouter du sucre et des parfums tels que du chocolat, etc... Après chauffage ultérieur, par exemple dans un four, le mélange pour meringue gonfle, ceci étant le résultat du durcissement du blanc d'oeuf, pour former un produit aéré, connu sous le nom de meringue, qui est compact mais en même temps très léger et peut être utilisé à la fois pour produire des articles de confiserie recouverts d'une crème, d'une crème fouettée ou analogues, ou comme remplissage de produits de confiserie remplis.

Des produits aérés analogues à un mélange pour meringue, à de la crème fouettée, à de la mayonnaise, etc..., sont habituellement produits sur une échelle industrielle par utilisation de dispositifs appelés mélangeurs rotatifs, dont l'un est désigné de manière générale par la référence numérique 2 sur la figure 1.

Un mélangeur rotatif est constitué essentiellement par un corps formant stator généralement cylindrique ayant des ailettes ou des appendices similaires faisant saillies radialement vers l'intérieur de la cavité du stator. Un rotor, qui est monté rotatif dans le stator, a des lames qui, suite à leur rotation induite par le mouvement du rotor (bien entendu le long de trajets qui n'interfèrent pas avec les ailettes du stator) ont

l'effet d'un fouettement violent sur les ingrédients du mélange pour meringue qui sont admis dans la chambre du rotor à partir d'un réservoir V,.. Le fouettement jusqu'à obtenir une mousse est habituellement facilité par l'introduction d'air dans la cavité du mélangeur rotatif.

Tout ceci correspond à des critères largement connus et ne sera pas décrit en détails par la suite et n'est pas nécessaires à la compréhension de l'invention.

Le produit aéré, dans ce cas le mélange pour meringue, préparé dans le mélangeur rotatif 2 est alimenté à travers une tuyauterie 3 jusqu'à un réservoir 4 de reception dans lequel une certaine quantité de mélange pour meringue M est collectée.

Le débit auquel le mélangeur rotatif 2 fonctionne, en pratique le débit auquel le mélange pour meringue passe à travers la conduite 3, est régulé d'une manière cohérente avec le volume du réservoir 4, de telle sorte que le réservoir 4, qui est rendu étanche à sa partie supérieure par un couvercle 5, ne soit jamais complètement rempli par le mélange pour meringue.

En pratique, le mélange pour meringue M n'occupe que la partie inférieure du réservoir 4, laissant vide sa partie supérieure qui est ainsi remplie par une masse aériforme, typiquement de l'air. La partie supérieure du réservoir 4 communique avec un régulateur de pression 6, par exemple un dispositif ayant une chambre collectrice pneumatique, relié à une pompe 7, de manière habituelle une pompe pneumatique, qui est actionnée de manière intermittente en fonction du signal de détection délivré par un capteur barométrique 8 qui est sensible à la pression aériforme dans la partie supérieure du réservoir 4.

En particulier, l'ensemble 6, 7, 8 de régulation de pression est réglé de manière à garder la masse aériforme qui est située au-dessus du niveau de la surface libre de la masse de mélange de meringue M située

dans le réservoir 4 sous une pression relative de l'ordre de 0,2 à 0,3 atmosphère, c'est à dire sous une pression absolue de 1,2 à 1,3 atmosphère^ (

La partie inférieure du réservoir 4, qui a habituellement la forme d'un canal ou d'un tunnel (voir en particulier la vue en coupe de la figure 2) comporte une ou plusieurs ouvertures 9 de décharge du produit M à travers des buses d'alimentation 10 respectives qui sont situées en-dessous de ouvertures 9, et sont habituellement en forme de tunnel, avec l'interposition de dispositifs 11 formant vannes de commande de la décharge. Les vannes sont habituellement sous la forme de vannes ayant des obturateurs rotatifs du type connu de manière courante en tant qu'obturateur mâle cylindrique.

Dans le mode préféré de réalisation, le réservoir 4 est en général allongé de telle sorte qu'il puisse être agencé au-dessus d'un convoyeur horizontal T tel qu'une courroie ou un tapis continu entraîné par une unité d'entraînement M'. Le réservoir 4 est habituellement orienté de manière générale transversalement par rapport à la direction de transport du convoyeur T.

En considérant la figure 1, la direction de transport du convoyeur est perpendiculaire au plan de la feuille et le réservoir 4 de manière générale allongé est donc aligné avec le plan de la feuille.

Dans ce mode de réalisation, les ouvertures 9 sont donc agencées selon une rangée rectiligne qui, puisqu'elle s'étend à peu près le long du réservoir 4, est agencée transversalement à la direction de transport du convoyeur T sous-jacent. Les buses 10 d'alimentation sont agencées de manière analogue et les dispositifs 11 formant vannes peuvent par conséquent comporter un seul obturateur mâle cylindrique qui est commun à toutes les vannes et est constitué par un arbre 12 ayant des alésages diamétraux 13 correspondants à des paires analogues

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formées d'une ouverture 9 et d'une buse 10. L'arbre 12 est inséré de manière étanche, de manière à pouvoir tourner autour de son propre axç,, dans un corps de vanne 14 qui, en pratique, est constitué par un boîtier tubu-5 laire fixé en-dessous du réservoir 4 en étant aligné avec les ouvertures 9.

Au moins une extrémité de l'arbre 12 est reliée à un élément d'entraînement 15. Cet élément, qui est constitué par exemple d'un moteur électrique associé à un 10 ensemble de réduction, peut faire tourner l'arbre 12 entre :

- une position de décharge, illustrée en traits continus sur les figures 1 et 2, dans laquelle chacun des trous diamétraux 13 est exactement aligné avec une

15 ouverture respective 9 qui communique avec la cavité existant dans le boîtier tubulaire 14 par 1'intermédiaire d'une ouverture 9a complémentaire située dans le boîtier 14, et avec la buse 10 de décharge sous-jacente, de sorte que le produit M (le mélange pour meringue) peut être 20 déchargé à partir du réservoir 4, et

- une position de fermeture, illustrée schéma-tiquement en traits interrompus sur la figure 2 seulement, dans laquelle les trous 13 sont dans des positions formant approximativement un angle droit par rapport à

25 leur position ouverte, de manière à fermer les ouvertures 9 et 9a et empêcher ainsi que le produit M sorte du réservoir 4.

Entre la surface interne du boîtier tubulaire 14 et la surface externe de l'arbre 12, au moins aux deux 30 extrémités de l'arbre 12, il y a de préférence des éléments 16 d'étanchéité constitués par exemple, par des joints tubulaires.

Le déversement par doses de la masse M à partir du réservoir 4 vers le convoyerr T sous-jacent est donc 35 obtenu comme la conséquence de la rotation de l'arbre 12,

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à l'aide du moteur 15, entre la position ouverte et la position de fermeture décrites ci-dessus.

En particulier, la quar^tté de produit aéré M déchargée à tout moment particulier dépend, si d'autres 5 facteurs tels que les sections transversales des ouvertures 9 et 9a, des trous 13 et des buses 10 restent les mêmes, de la durée de la période pendant laquelle l'arbre 12 est maintenu dans la position ouverte.

Le demandeur a trouvé que la solution fonction-10 nelle décrite permet aux produits aérés, tels que par exemple le mélange pour meringue, d'être déversés selon des quantités dosées de manière extrêmement précise même lorsque la densité du produit déchargé est très faible, par exemple de l'ordre de 0,3, et que les quantités 15 dosées à obtenir sont extrêmement petites, par exemple de l'ordre de 0,5 cm3.

En particulier il a été trouvé qu'en utilisant la présente invention, aucun des problèmes rencontrés dans la fourniture de produits aérés à l'aide des machines 20 déverseuses/doseuses selon la technique antérieure, soit du type avec piston, soit du type avec collecteur, n'apparaît dans les buses 10 ou dans les ouvertures de décharge (ouvertures 9, 9a et trous 13).

Sans souhaiter relier ce constat à une théorie 25 spécifique, ce résultat semble attribuable principalement au fait que, dans la machine selon la présente invention, la masse de produit aéré M à délivrer est maintenue, de manière statique et à peu près continue, sous une pression relativement modérée, relative de 0,2 à 0,3 atmos-30 phère relatifs, - sans que les étapes alternatives d'entrée et de compression, qui sont typiques d'un piston de machine doseuse - sous l'action du collecteur de pression aériforme situé à la partie supérieure du réservoir 4, ceci étant totalement différent de ce qui 35 apparaît, d'un autre côté, dans les machines avec collec

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teur dans lesquelles le produit à délivrer est maintenu dans des conditions de pression dynamique par l'action de pompage du dispositif qui alimçn,te le produit jusqu'au collecteur, de manière typique le mélangeur rotatif, avec 5 des variations continues du niveau de pression et des conditions, du fait de l'ouverture et de la fermeture des buses de décharge, et avec des pertes de pression qui diffèrent selon les différents trajets que la masse de produit doit suivre pour atteindre les diverses buses de 10 décharge.

Naturellement, le principe de la présente invention restant le même, les détails de construction et les formes d'utilisation peuvent varier de manière très large par rapport à ceux décrits et illustrés, sans cependant 15 sortir du domaine de la présente invention.

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Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Machine de déversement par doses de produits fluides, pouvant s'écouler, caractérisée en ce qu'elle comporte :

- un réservoir (4) de manière générale fermé destiné à recueillir le produit (M) à déverser,

des moyens (3) d'alimentation destinés à alimenter jusqu'au réservoir une masse (M) de produit à déverser et pour laisser une partie du réservoir (4) vide de produit (M),

- des moyens (6 à 8) de régulation de pression pour maintenir une pression aériforme statique et à peu près continue dans la partie vide du réservoir (4),

- des moyens (9 à 14) formant vannes qui sont reliés au réservoir (4) et peuvent être commutés de manière sélective (15) entre une position ouverte dans laquelle le produit (M) peut être déchargé à partir du réservoir (4), selon des quantités dosées, à travers les moyens (9 à 14) formant vannes, et une position de fermeture dans laquelle les moyens (9 à 14) formant vannes empêchent le produit de sortir du réservoir (4).

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (3) d'alimentation sont constitués par un dispositif (2) destiné à fournir un produit aéré à déverser par la machine (1).

3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif (2) est un mélangeur rotatif.

4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens (6 à 8) de régulation de pression maintiennent une pression aériforme relative de l'ordre de 0,2 à 0,3 atmosphère, une pression absolue de 1,2 à 1,3 atmosphère, dans la partie vide du réservoir (4).

5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir

(4) a au moins une ouverture de sortie (9) pour le produit (M) à déverser, et en ce que les moyens (9 à 14) formant vannes comportent au mpins un obturateur (12) mobile avec au moins un trou (13) qui, dans la position ouverte, peut être amené en alignement avec au moins une ouverture (9) du réservoir (4).

6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'obturateur comporte un corps pouvant tourner ayant au moins un conduit traversant (13).

7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'obturateur est un corps (12) cylindrique avec au moins un trou diamétral traversant (13).

8. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir (4) a une rangée d'ouvertures (9) de sortie du produit (M) à déverser et en ce que les moyens (10 à 14) formant vannes comportent au moins un obturateur (12) commun ayant des trous (13) agencés selon une rangée complémentaire .

9. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un dispositif (T) formant convoyeur associé à la machine peut déplacer le produit (M) délivré par la machine le long d'un trajet de déplacement dans une direction prédéterminée, et en ce que le réservoir a une rangée d'ouvertures (9) de sortie pour le produit (M) à déverser, la rangée étant agencée de manière générale transversalement au trajet du déplacement.

10. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la machine est associée à un dispositif (2) destiné à fournir un mélange pour meringue en tant que produit aéré à déverser par la machine (1).