FR2872555A1 - Circuit de pompage a vide et machine de traitement de recipients equipee de ce circuit - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un circuit de pompage à vide comportant :- une chambre supérieure (34) et une chambre inférieure (36) qui communiquent par un orifice (38) de raccordement,- et comportant une soupape (40) munie d'une tige guidée en coulissement suivant un axe (A1) vertical pour fermer l'orifice (38) de raccordement,caractérisé en ce que la tige (48) de soupape est pourvue d'un tronçon formant un piston (52) qui constitue la paroi supérieure mobile d'une chambre de commande (54) communicant avec la chambre supérieure (34), le piston (52) comportant une face supérieure (56) soumise à la pression de l'air atmosphérique et une face inférieure (58) soumise à la pression régnant dans la chambre de commande (54).L'invention propose aussi une machine équipée de ce circuit de pompage.
Description
"Circuit de pompage à vide et machine de traitement de
récipients équipée de ce circuit" La présente invention concerne un circuit de pompage à vide et une machine de traitement de récipients, notamment de 5 bouteilles.
La présente invention concerne plus particulièrement un circuit de pompage à vide d'une machine de traitement de récipients par dépôt d'un revêtement interne formant barrière au moyen d'un plasma micro-ondes comportant: io une chambre supérieure et une chambre inférieure qui communiquent par un orifice de raccordement, la chambre inférieure étant raccordée à une cavité et la chambre supérieure étant raccordée à une pompe à vide qui est prévue pour faire le vide dans la cavité jusqu'à ce que la pression dans la cavité atteigne une valeur déterminée dite valeur finale, et comportant une soupape guidée en coulissement suivant un axe sensiblement vertical dans une ouverture correspondante de la paroi transversale supérieure de la chambre supérieure, entre une position axiale basse fermée, dans laquelle la tête de la soupape vient fermer l'orifice de raccordement, et une position axiale haute ouverte, du type dans lequel la soupape comporte une tige qui s'étend axialement vers le haut en dehors de la chambre supérieure, la tige de soupape étant reliée à des moyens susceptibles de commander la soupape au moins vers sa position ouverte.
Pour maintenir la soupape en position fermée, par exemple le temps de traiter un récipient en réalisant le dépôt du revêtement interne, il est connu d'utiliser un ressort à boudin de compression qui sollicite axialement la soupape vers sa position fermée.
Cette solution n'est pas complètement satisfaisante car le ressort pose des problèmes de fiabilité. Il arrive notamment que le ressort casse sous les sollicitations mécaniques auxquelles il est soumis.
Dans le cas d'un circuit de pompage équipant un poste de traitement agencé sur un carrousel rotatif, il est également connu de maintenir la soupape en position fermée au moyen d'un système à came, par exemple au moyen d'un galet solidaire de la tige de soupape et d'une surface de commande fixe.
Cette solution n'est pas non plus complètement satisfaisante car elle nécessite une surface de commande de longueur importante, ainsi que des ajustements précis pour assurer l'étanchéité de la fermeture. De plus, l'usure du galet ou io de la surface de commande peut détériorer l'étanchéité de la soupape.
La présente invention vise notamment à remédier à ces inconvénients.
Dans ce but, l'invention propose un circuit de pompage à 1s vide du type décrit précédemment, caractérisé en ce que la tige de soupape est pourvue d'un tronçon formant un piston qui constitue la paroi supérieure mobile d'une chambre de commande communicant avec la chambre supérieure, le piston comportant une face supérieure soumise en permanence à la pression de l'air atmosphérique et une face inférieure soumise à la pression régnant dans la chambre de commande de manière que, lorsque la pression dans la chambre inférieure atteint la valeur finale, la soupape est maintenue en position fermée sous l'effet du différentiel de pression entre les deux faces du piston.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la paroi transversale supérieure comporte une entretoise annulaire qui est intercalée axialement entre l'ouverture et la chambre de commande, qui comporte un conduit central pour le guidage axial de la tige de soupape, et qui est pourvue de canaux réalisant le raccordement entre la chambre de commande et la chambre supérieure; - un soufflet métallique étanche au vide est interposé axialement entre le bord périphérique externe du piston et le bord périphérique externe d'un tronçon axial de l'entretoise de manière à former la paroi périphérique externe de la chambre de commande le long de la tige de soupape; - la soupape comporte une jupe axiale qui est liée en coulissement axial à la tige de soupape et qui enveloppe le 5 soufflet et le piston; - le tronçon d'extrémité supérieure de la tige de soupape coopère avec des moyens, tels qu'un mécanisme à came, de manière à commander le coulissement de la soupape vers sa position ouverte; io - le mécanisme à came comporte une surface de commande qui contrôle le déplacement de la soupape vers sa position fermée; - la tête de la soupape est rapportée sur l'extrémité inférieure de la tige de soupape; l'orifice de raccordement comporte un rebord transversal supérieur, et la tête de la soupape comporte une surface transversale inférieure de fermeture qui est pourvue d'un joint annulaire d'étanchéité et qui est prévue pour venir en appui axial étanche contre le rebord transversal lorsque la soupape occupe sa position fermée; L'invention propose aussi une machine de traitement de récipients, en particulier des bouteilles, par dépôt d'un revêtement interne formant barrière au moyen d'un plasma micro-ondes, notamment en vue de permettre le conditionnement de liquides oxydo-sensibles dans les récipients, comportant au moins un poste de traitement pour un récipient, chaque poste de traitement comprenant: une enceinte de traitement qui est prévue pour contenir le récipient et qui délimite autour du récipient une cavité, - et, un couvercle qui est prévu pour fermer l'enceinte de manière hermétique et qui comporte un conduit de pompage raccordé de manière étanche à l'intérieur du récipient, caractérisée en ce que le couvercle est équipé d'un circuit de pompage selon l'une des caractéristiques précédentes, en ce que la chambre inférieure est raccordée de manière étanche à la cavité délimitée par l'enceinte, et en ce que la chambre supérieure est raccordée au conduit de pompage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale qui représente schématiquement un poste de traitement de la machine équipé io d'un circuit de pompage à vide réalisé conformément aux enseignements de l'invention au cours d'une première phase de pompage; - la figure 2 est une vue similaire à la celle de la figure 1 qui représente le poste de traitement au cours d'une seconde 15 phase de pompage - la figure 3 est une vue en coupe axiale qui représente schématiquement une portion de raccordement du circuit de pompage à vide équipée d'une soupape occupant sa position axiale ouverte; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 4 qui représente la soupape en position axiale fermée; - la figure 5 est une vue en perspective qui représente schématiquement le couvercle équipé de la soupape conforme aux enseignements de l'invention lorsqu'elle occupe sa position fermée.
Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté partiellement une machine 10 de traitement de récipients 12, ici représentés sous la forme de bouteilles, qui est équipée d'un circuit de pompage à vide 14 réalisé conformément aux enseignements de l'invention.
La machine 10 vise à réaliser le dépôt d'un revêtement interne formant barrière au moyen d'un plasma micro-ondes, notamment en vue de permettre le conditionnement d'un liquide oxydo-sensible dans les récipients 12.
De manière classique, la machine 10 comporte plusieurs postes de traitement 16 qui peuvent être répartis circonférentiellement de manière régulière sur un carrousel rotatif (non représenté), chaque poste de traitement 16 étant prévu pour traiter un récipient 12 à la fois.
Sur les figures, on a représenté partiellement un seul poste de traitement 16.
io Le poste de traitement 16 comprend une enceinte 18 de traitement qui est prévue pour contenir le récipient 12 et qui délimite autour du récipient 12 une cavité 20.
Le récipient 12 est agencé ici de manière verticale avec son ouverture vers le haut.
Le poste de traitement 16 comprend aussi un couvercle 22 qui est prévu pour fermer l'enceinte 18 de manière hermétique, en délimitant l'extrémité supérieure de la cavité 20, et qui comporte un conduit 24 de pompage raccordé de manière étanche à l'intérieur du récipient 12.
Le conduit 24 de pompage est raccordé, par une première extrémité 26, à une pompe à vide 28.
La seconde extrémité 30 du conduit 24 de pompage communique avec la cavité 20 de l'enceinte 18 de traitement par l'intermédiaire d'une portion 32 de raccordement qui est agencée ici dans une portion d'extrémité du couvercle 22.
Le couvercle 22 comporte aussi un injecteur 33 d'un gaz précurseur, par exemple de l'acétylène dans le cas d'un dépôt carboné, lequel injecteur est muni d'un tube d'injection 35 s'étendant axialement à l'intérieur du récipient 12.
La portion 32 de raccordement est représentée de manière plus détaillée sur les figures 3 et 4.
La portion 32 de raccordement du circuit de pompage à vide 14 comporte une chambre supérieure 34 et une chambre inférieure 36 qui communiquent par un orifice 38 de raccordement.
Selon le mode de réalisation représenté ici, la chambre inférieure 36 est raccordée à la cavité 20 délimitée par l'enceinte 18 de traitement et la chambre supérieure 34 est raccordée au conduit 24 de pompage au niveau de la seconde extrémité 30.
La portion 32 de raccordement comporte une soupape 40 qui est guidée en coulissement suivant un axe Al sensiblement vertical, entre une position axiale basse fermée, qui est io représentée sur les figures 2 et 4, dans laquelle la tête 42 de la soupape 40 vient fermer l'orifice 38 de raccordement, et une position axiale haute ouverte, qui est représentée sur les figures 1 et 3.
Dans la suite de la description, on définit à titre non limitatif une orientation axiale verticale suivant l'axe Al de coulissement de la soupape 40. Des éléments seront qualifiés de transversaux en référence à cet axe Al.
La soupape 40 est montée à coulissement dans une ouverture 44 correspondante de la paroi transversale supérieure 20 46 de la chambre supérieure 34.
La paroi transversale supérieure 46 est constituée ici par la paroi transversale supérieure du couvercle 22.
La soupape 40 comporte une tige 48 qui s'étend axialement vers le haut en dehors de la chambre supérieure 34 et qui est reliée à des moyens 50 susceptibles de commander le coulissement de la soupape 40 au moins vers sa position ouverte.
Conformément aux enseignements de l'invention, la tige 48 est pourvue d'un tronçon formant un piston 52 qui constitue la paroi supérieure mobile d'une chambre de commande 54 communicant avec la chambre supérieure 34.
Le piston 52 a ici une forme globalement cylindrique coaxiale à la tige 48 et il est réalisé venu de matière avec la tige 48.
Le piston 52 comporte une face supérieure 56, transversale, qui est soumise en permanence à la pression de l'air atmosphérique et une face inférieure 58, transversale également, qui est soumise à la pression régnant dans la chambre de commande 54.
Avantageusement, la paroi transversale supérieure 46 comporte une entretoise 60 annulaire qui est intercalée axialement entre l'ouverture 44 et la chambre de commande 54.
L'entretoise 60 comporte un corps principal globalement cylindrique et tubulaire qui est traversé axialement, depuis son extrémité inférieure jusqu'à son extrémité supérieure, par un conduit central 64.
La tige 48 est guidée axialement par les parois axiales internes du conduit central 64.
L'entretoise 60 comporte une portion 66, supérieure, en forme de collerette radiale dont la face transversale supérieure 68 est agencée axialement en vis-à-vis de la face inférieure 58 du piston 52 de manière à délimiter axialement la chambre de commande 54.
Le tronçon d'extrémité inférieure 70 de l'entretoise 60 est ici vissé dans l'ouverture 44 jusqu'à ce qu'une collerette radiale inférieure 72 de l'entretoise 60 vienne en appui axial étanche contre la face supérieure 74 de la paroi transversale supérieure 46.
La collerette radiale inférieure 72 est munie ici d'un joint torique 76 d'étanchéité qui s'interpose axialement entre la collerette radiale inférieure 72 et la paroi transversale supérieure 46.
L'entretoise 60 est pourvue de canaux 78 axiaux qui sont aménagés dans son épaisseur radiale et qui réalisent le raccordement entre la chambre de commande 54 et la chambre supérieure 34.
Chaque canal 78 axial débouche dans la face axiale externe 80 du tronçon d'extrémité supérieure de l'entretoise 60 et dans la face transversale d'extrémité inférieure 82 de l'entretoise 60.
Avantageusement, un soufflet 84 métallique étanche au vide est interposé axialement entre le bord périphérique externe de la face inférieure 58 du piston 52 et le bord périphérique externe de la collerette radiale constituant la portion 66 supérieure de l'entretoise.
Le soufflet 84 est coaxial à la tige 48 et il constitue la paroi périphérique externe de la chambre de commande 54 le long de la 10 tige 48.
De préférence, la soupape 40 comporte une jupe axiale 86 qui est liée en coulissement axial à la tige 48 et qui enveloppe le soufflet 84 et le piston 52.
La tête 42 de la soupape 40 a ici une forme cylindrique et 15 elle est rapportée sur l'extrémité inférieure de la tige 48.
L'orifice 38 de raccordement comporte ici un rebord transversal 88 supérieur.
La tête 42 de la soupape 40 comporte une surface transversale inférieure 90 de fermeture qui est pourvue d'un joint 92 annulaire d'étanchéité et qui est prévue pour venir en appui axial étanche contre le rebord transversal 88 lorsque la soupape 40 occupe sa position fermée, telle que représentée sur les figures 2 et 4.
De préférence, comme illustré sur les figures, les moyens 50 susceptibles de commander le coulissement de la soupape 40 au moins vers sa position ouverte sont constitués par un mécanisme à came qui coopère avec le tronçon d'extrémité supérieure 94 de la tige 48 de façon à commander le coulissement de la soupape 40 vers sa position ouverte et qui contrôle le déplacement de la soupape 40 vers sa position fermée.
Le mécanisme 50 à came comporte ici un levier 96 qui est monté pivotant sur le couvercle 22 autour d'un axe A2 transversal.
Le pivotement du levier 96 est lié au coulissement de la soupape 40 par l'intermédiaire d'un jeu de biellettes 98.
Le levier 96 porte un galet 100 qui est prévu pour coopérer avec une surface de commande (non représentée) de la machine 10.
La surface de commande comporte plusieurs tronçons qui sont prévus pour provoquer le pivotement du levier 96 et entraîner la soupape 40 de manière adéquate vers l'une de ses deux positions axiales extrêmes.
io On décrit maintenant le fonctionnement de la machine 10 et du circuit de pompage à vide 14 qui l'équipe.
Le procédé de traitement du récipient 12 par la machine 10 comporte une étape préliminaire au cours de laquelle le circuit de pompage à vide 14 provoque une diminution de la pression à l'intérieur de la cavité 20 jusqu'à une valeur déterminée dite valeur finale externe pFext et une diminution de la pression à l'intérieur du récipient 12 jusqu'à une valeur déterminée dite valeur finale interne pF;,,t.
Généralement la valeur finale interne pF;,,t est d'environ 0,1 mbar et la valeur finale externe pFext est d'environ 50 mbar, de manière que le vide soit plus important dans le récipient 12 que dans la cavité 20.
L'étape préliminaire est suivie d'une étape de traitement au cours de laquelle les valeurs finales pFext, pF;nt sont maintenues dans la cavité 20 et dans le récipient 12 pour permettre le dépôt du revêtement interne dans le récipient 12.
Au cours de l'étape de traitement, le gaz précurseur est injecté dans le récipient 12, par l'intermédiaire de l'injecteur 33, et soumis à l'action de micro-ondes de sorte qu'il passe à l'état de plasma et provoque un dépôt de revêtement barrière (carboné lorsque le précurseur est à base d'acétylène) sur les parois internes du récipient 12. Ce dépôt constitue un revêtement interne formant barrière, par exemple à l'encontre des molécules de dioxygène et de dioxyde de carbone. l0
L'étape préliminaire comporte une première phase, qui est illustrée par la figure 1, au cours de laquelle le pompage est réalisé simultanément dans la cavité 20 et dans le récipient 12 et une seconde phase, qui est illustrée par la figure 2, au cours de laquelle le pompage est réalisé uniquement dans le récipient 12.
La première phase se termine lorsque la pression dans la cavité 20 atteint la valeur finale externe pFextÉ Pendant la première phase, la pression diminue à l'intérieur du circuit de pompage à vide 14, en particulier dans la io chambre supérieure 34 qui communique avec la chambre de commande 54.
La pression dans la chambre de commande 54 diminue donc simultanément, ce qui crée un différentiel de pression entre la face supérieure 56 et la face inférieure 58 du piston 52, puisque la face supérieure 56 est soumise à la pression atmosphérique qui règne à l'extérieur du circuit de pompage à vide 14.
Par conséquent, une force axiale d'appui, résultant de ce différentiel de pression, sollicite axialement la soupape 40 vers le 20 bas.
Avantageusement, le mécanisme 50 à came maintient la soupape 40 en position ouverte jusqu'à ce que la pression dans la cavité 20 atteigne sa valeur finale externe pFext.
Lorsque la pression dans la cavité 20 se rapproche de la valeur finale externe pFext, le mécanisme 50 à came contrôle le déplacement de la soupape 40 de manière qu'elle descende progressivement jusqu'à sa position fermée (figures 2 et 4).
Lorsque la soupape 40 occupe sa position fermée, la seconde phase de l'étape préliminaire est mise en oeuvre.
Pendant la seconde phase, le circuit de pompage à vide 14 continue le pompage uniquement dans le récipient 12 jusqu'à atteindre la valeur finale interne pF;,,t, qui est inférieure à la pression dans la cavité 20.
A la fin de la seconde phase, l'étape de traitement peut être mise en oeuvre.
Pendant l'étape de traitement, le vide est maintenu dans la cavité 20, par la fermeture hermétique de l'enceinte 18, et dans le récipient 12, par un pompage continu et régulé au moyen de la pompe à vide 28.
A la fin de l'étape de traitement, l'intérieur du récipient 12 et la cavité 20 sont remis à la pression atmosphérique.
A cet effet, le mécanisme 50 à came commande l'ouverture io de la soupape 40.
On note que, pendant la seconde phase de l'étape préliminaire et pendant l'étape de traitement, la soupape 40 ne nécessite ni l'action du mécanisme 50 à came, ni l'action d'un moyen de rappel élastique pour être retenue axialement dans sa position fermée. En effet, la soupape 40 est maintenue dans sa position fermée sous la seule action du différentiel de pression entre les deux faces du piston 52.
Claims (9)
1. Circuit de pompage à vide (14) d'une machine de traitement de récipients (12) par dépôt d'un revêtement interne formant barrière au moyen d'un plasma micro-ondes comportant - une chambre supérieure (34) et une chambre inférieure (36) qui communiquent par un orifice (38) de raccordement, la chambre inférieure (36) étant raccordée à une cavité (20) et la chambre supérieure (34) étant raccordée à une pompe à vide (28) qui est prévue pour faire le vide dans la cavité (20) jusqu'à ce que la pression dans la cavité (20) atteigne une valeur déterminée dite valeur finale (pFext), - et comportant une soupape (40) guidée en coulissement suivant un axe (Al) sensiblement vertical dans une ouverture (44) correspondante de la paroi transversale supérieure (46) de la chambre supérieure (34), entre une position axiale basse fermée, dans laquelle la tête (42) de la soupape (40) vient fermer l'orifice (38) de raccordement, et une position axiale haute ouverte, du type dans lequel la soupape (40) comporte une tige (48) qui s'étend axialement vers le haut en dehors de la chambre supérieure (34), la tige (48) de soupape étant reliée à des moyens (50) susceptibles de commander la soupape (40) au moins vers sa position ouverte, caractérisé en ce que la tige (48) de soupape est pourvue d'un tronçon formant un piston (52) qui constitue la paroi supérieure mobile d'une chambre de commande (54) communicant avec la chambre supérieure (34) , le piston (52) comportant une face supérieure (56) soumise en permanence à la pression de l'air atmosphérique et une face inférieure (58) soumise à la pression régnant dans la chambre de commande (54) de manière que, lorsque la pression dans la chambre inférieure (36) atteint la valeur finale (pFext), la soupape (40) est maintenue en position fermée sous l'effet du différentiel de pression entre les deux faces (56, 58) du piston (52).
2. Circuit de pompage à vide (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paroi transversale supérieure (46) comporte une entretoise (60) annulaire qui est intercalée axialement entre l'ouverture (44) et la chambre de commande (54), qui comporte un conduit central (64) pour le guidage axial de la tige (48) de soupape, et qui est pourvue de canaux (78) réalisant le raccordement entre la chambre de commande (54) et la chambre supérieure (34).
3. Circuit de pompage à vide (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un soufflet (84) métallique étanche au vide est interposé axialement entre le bord périphérique externe du piston (52) et le bord périphérique externe d'une portion (66) de l'entretoise (60) de manière à former la paroi périphérique externe de la chambre de commande (54) le long de la tige (48) de soupape.
4. Circuit de pompage à vide (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la soupape (40) comporte une jupe axiale (86) qui est liée en coulissement axial à la tige (48) de soupape et qui enveloppe le soufflet (84) et le piston (52).
5. Circuit de pompage à vide (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (50) susceptibles de commander la soupape (40) au moins vers sa position ouverte sont constitués par un mécanisme (50) à came qui coopère avec le tronçon d'extrémité supérieure de la tige (48) de soupape de manière à commander le coulissement de la soupape (40) vers sa position ouverte.
6. Circuit de pompage à vide (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mécanisme (50) à came comporte une surface de commande qui contrôle le déplacement de la soupape (40) vers sa position fermée.
7. Circuit de pompage à vide (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête (42) de la soupape est rapportée sur l'extrémité inférieure de la tige (48) de soupape.
8. Circuit de pompage à vide (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice (38) de raccordement comporte un rebord transversal (88) supérieur, et en ce que la tête (42) de la soupape (40) comporte une surface transversale inférieure de fermeture qui est pourvue d'un joint (92) annulaire d'étanchéité et qui est prévue pour venir en appui axial étanche contre le rebord transversal (88) lorsque la soupape 40 occupe sa position fermée.
9. Machine (10) de traitement de récipients (12) par dépôt d'un revêtement interne formant barrière au moyen d'un plasma micro-ondes, comportant au moins un poste de traitement (16) pour un récipient (12), chaque poste de traitement (16) comprenant: - une enceinte (18) de traitement qui est prévue pour 15 contenir la bouteille (12) et qui délimite autour du récipient (12) une cavité (20), - et, un couvercle (22) qui est prévu pour fermer l'enceinte (18) de manière hermétique et qui comporte un conduit (24) de pompage raccordé de manière étanche à l'intérieur du récipient (12), caractérisée en ce que le couvercle (22) est équipé d'un circuit de pompage à vide (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, en ce que la chambre inférieure (36) est raccordée de manière étanche à la cavité (20) délimitée par l'enceinte (18), et en ce que la chambre supérieure (34) est raccordée au conduit (24) de pompage.
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