Corps de vanne, vanne ayant un tel corps, dispositif de mélange de constituants d'une composition et utilisation d' un tel dispositif de mélange

La présente invention concerne un corps de vanne comportant : un siège adapté pour être obturé par un obturateur, un canal principal s 'étendant selon un premier axe et traversant ledit siège, et un canal secondaire débouchant dans le canal principal au niveau d'une jonction et s 'étendant selon un deuxième axe non parallèle au premier axe.

L'invention concerne également une vanne ayant un tel corps de vanne, un dispositif de mélange de constituants d'une composition comprenant une telle vanne et l'utilisation d'un tel dispositif de mélange pour réaliser des produits cosmétiques, pharmaceutiques, ou agroalimentaires . De manière connue, certaines étapes de fabrication de compositions, telles que des produits cosmétiques, pharmaceutiques, agroalimentaires, chimiques, etc., nécessitent le mélange des constituants et communément, l'introduction préalable d'un fluide du type liquide et/ou solide dans un autre fluide du type liquide et/ou solide en phase d'agitation dans une cuve de mélange.

Dans le cas fréquent de l'introduction de matières solides dans un liquide, on procède à l'incorporation de ces matières sous forme de granulats ou de poudre par aspiration sous vide. A cet effet, une vanne permettant de réguler l'ouverture et la fermeture de la cuve de mélange relie cette dernière à un réservoir contenant les granulats (ou la poudre) .

L'introduction de matière solide se fait en maintenant le vide dans la cuve, de sorte que les granulats

(ou la poudre) passent à travers la vanne sans que le fluide, généralement un liquide, présent dans la cuve ne s'en échappe. L'ouverture et la fermeture de la cuve en vue de l'introduction des matières solides s'effectuent donc par l'intermédiaire de la vanne qui présente un corps de vanne ayant un siège adapté pour être alternativement ouvert et obturé par un obturateur, actionné généralement à l'aide de moyens pneumatiques.

Cependant, dans les vannes connues, les nombreuses ouvertures / fermetures de la vanne engendrent une accumulation des granulats ou de la poudre dans le corps de vanne qui a tendance à bloquer cette dernière, en empêchant l'obturation complète du siège du corps de vanne et /ou en empêchant une bonne étanchéité au niveau du joint lors de la fermeture. Il s'ensuit que le siège du corps de vanne n'est pas complètement obturé et /ou étanche, et que le liquide contenu dans la cuve de mélange, s'écoule dans le corps de vanne (par effet d'aspiration dû au vide présent dans la cuve) et vienne former des grumeaux non désirés dans le produit final. Cet incident peut conduire à la perte de la composition en cours de préparation, ce qui a des conséquences désastreuses sur la fabrication industrielle en induisant en plus une maintenance importante de l'installation. En effet, afin d'éviter cette accumulation de matière dans le corps de vanne et en particulier sur les joints situés sur l'obturateur, il est connu de procéder au changement des joints, et cela jusqu'à deux à trois fois par jour, ainsi qu'à un nettoyage du corps de vanne. Ce changement de joints entraîne l'arrêt systématique de la fabrication, mais aussi un risque mécanique, ainsi qu'un risque de diminution de la qualité de la production.

Cette problématique est commune aux industries cosmétiques, pharmaceutiques et agroalimentaires, utilisant toutes ce principe d'introduction sous vide de fluide, en

particulier en fond de cuve.

Le but de l'invention est de fournir un corps de vanne qui conserve tous les avantages du principe d'introduction de fluide par le vide, en particulier en fond de cuve avec une efficacité accrue de l'aspiration et une amélioration de la fiabilité d'étanchéité de l'obturation du corps de vanne par l'obturateur lors de la fermeture, diminuant ainsi tout risque de blocage de ce dernier . Ce but de l'invention est atteint par le fait que le canal secondaire du corps de vanne comporte un étranglement au niveau de la jonction entre le canal secondaire et le canal principal.

Dans divers modes de réalisation du corps de vanne selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours, en outre, à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : l'étranglement est délimité par un déflecteur obturant partiellement le canal secondaire, le canal secondaire présente une section de passage en amont du déflecteur et ledit déflecteur obture entre 20 % et 40 % de ladite section de passage, l'obturateur est mobile dans le corps de vanne entre une position de repos, dans laquelle le siège est ouvert et une position d'obturation dans laquelle le siège est obturé, le déflecteur étant agencé dans le canal secondaire au voisinage de l'obturateur lorsque ce dernier est en position de repos, le canal principal est délimité par un conduit ayant une surface intérieure et le déflecteur est disposé dans le prolongement de ladite surface intérieure,

- le déflecteur présente un bord d'extrémité s 'étendant dans un plan radial par rapport au premier axe, le déflecteur est incliné par rapport au premier axe, - le déflecteur forme avec le premier axe un

angle d'inclinaison inférieur à 20 degrés, le déflecteur est une pièce rapportée sur un corps principal délimitant au moins un des canaux principal et secondaire, - le déflecteur est fixé par soudure sur ledit corps principal,

- les premier et deuxième axes forment entre eux un angle compris entre 20 degrés et 70 degrés.

L'invention concerne aussi une vanne comprenant un tel corps de vanne ayant un obturateur mobile adapté pour sélectivement obturer et ouvrir le siège du corps de vanne et un mécanisme d ' actionnement adapté pour actionner

1 ' obturateur .

L'invention concerne également un dispositif de mélange de constituants d'une composition comprenant une telle vanne, une cuve de mélange et une pompe à vide, ladite cuve de mélange étant raccordée à ladite pompe à vide et à ladite vanne. La vanne est de préférence raccordée à la cuve de mélange située au-dessus de ladite vanne, la jonction entre le canal principal et le canal secondaire étant disposée au-dessous du siège du corps de vanne et le canal secondaire s 'étendant vers le bas à partir de ladite jonction.

L'invention concerne également l'utilisation d'un tel dispositif de mélange pour réaliser des produits cosmétiques, pharmaceutiques ou agroalimentaires. Lesdits produits peuvent être réalisés en particulier sous la forme d'un gel, d'une crème, d'une mousse, d'une pâte ou d'une lotion . L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, des modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs.

La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :

la figure 1 représente une vue semi-arrachée illustrant un dispositif de mélange selon l'invention,

- la figure 2 représente en coupe longitudinale le corps de vanne selon l'invention, - la figure 3 représente une vue de côté du corps de vanne selon l'invention, et

- la figure 4 représente une vue en perspective partiellement arrachée du corps de vanne seul selon 1 ' invention . La figure 1 illustre un dispositif de mélange 10 comprenant une vanne 12 raccordée à une cuve de mélange 14, elle-même reliée à une pompe à vide P représentée schématiquement . En l'espèce, la vanne 12 est située en- dessous d'une cuve de mélange 14. L'inverse est également possible. La vanne 12 comporte un corps de vanne 16 et un mécanisme d ' actionnement 22. Le corps de vanne 16 comprend un siège 18 pouvant être obturé par un obturateur 20 actionnable par le mécanisme d ' actionnement 22 situé en- dessous du corps de vanne 16, à l'opposé par rapport à la cuve de mélange 14.

Le corps de vanne 16 comporte un canal principal 24 s 'étendant selon un premier axe X-X' et traversant le siège 18, et un canal secondaire 26 débouchant dans le canal principal 24 au niveau d'une jonction 28 plus détaillée par la suite, et s'étend selon un deuxième axe Y-Y' non parallèle au premier axe X-X', de préférence en direction du mécanisme d ' actionnement 22 (à l'opposé par rapport à la cuve de mélange 14) . En l'espèce, avec l'agencement de la cuve de mélange 14 au-dessus de la vanne, le canal secondaire 26 s'étend vers le bas sur la figure 1 à partir de la jonction 28.

Le deuxième axe Y-Y' du canal secondaire 26 forme avec le premier axe X-X' du canal principal 24 préférentiellement un angle OC compris entre 20 degrés et 90 degrés, plus particulièrement compris entre 20 degrés et

70 degrés et, en l'espèce, tel qu'illustré sur les figures, de manière avantageuse un angle OC d'environ 55 degrés.

L'obturateur est, de manière connue, une soupape de forme hémisphérique 20 disposée dans le corps de vanne 16, de manière à pouvoir coulisser dans le canal principal 24 le long de l'axe principal X-X' pour sélectivement obturer et ouvrir le siège 18 du corps de vanne 16, qui est en l'espèce un siège droit. Le mécanisme d ' actionnement 22 adapté pour actionner la soupape 20 est, de manière connue, de type pneumatique ou électrique.

La figure 1 illustre en traits pleins la soupape 20 dans la position d'obturation correspondant à l'obturation du siège 18 du corps de vanne 16, position dans laquelle aucun fluide ne circule entre la vanne 12 et la cuve de mélange 14. La figure 1 illustre, par ailleurs, en traits pointillés, la soupape 20 dans sa position de repos correspondant à l'ouverture du siège 18 du corps de vanne 16, position dans laquelle le fluide peut circuler dans le corps de vanne 16 vers la cuve de mélange 14 où l'on a créé le vide. La position d'obturation (ou position haute de la soupape 20) est plus proche de la cuve de mélange 14, tandis que la position de repos (ou position basse de la soupape 20) est plus éloignée de la cuve de mélange 14.

Des moyens d'étanchéité, en l'espèce un joint 19 est agencé sur la soupape 20 pour garantir l'étanchéité du siège 18 du corps de vanne 16, lorsque la soupape 20 obture la vanne 12.

Tel que mieux illustré sur la figure 2, le canal secondaire 26 débouche dans le canal principal 24 au niveau d'une jonction 28 disposée au-dessous du siège 18 du corps de vanne 16, le canal secondaire 26 s 'étendant de manière inclinée, de préférence en direction du mécanisme d' actionnement 22 à partir de cette jonction 28, pour être relié à un réservoir (non illustré) qui contient des matières, en particulier sous forme de granulats ou de

poudre, destinées à être aspirées vers la cuve de mélange 14, en particulier sous l'effet du vide crée dans cette dernière à l'aide de la pompe à vide P. La jonction 28 correspond en fait à l'intersection du canal secondaire 26 avec le canal principal 24, le canal secondaire 26 débouchant dans le canal principal 24. En l'espèce, avec la cuve de mélange 14 située au-dessus de la vanne 12, le canal secondaire 26 s'étend vers le bas de la figure 1. Au niveau de la jonction 28, le canal secondaire 26 comporte un étranglement 31 délimité par un déflecteur 30 obturant partiellement le canal secondaire 26. Ce déflecteur 30 situé en zone basse dans le canal secondaire 26, soit à l'opposé de la connexion de la vanne 26 à la cuve de mélange 14, permet d'obturer le canal secondaire 26 et crée ainsi des turbulences lorsque le fluide circule par aspiration dans ledit canal secondaire 26 vers le canal principal 24 à destination de la cuve de mélange 14.

En amont du déflecteur 30, c'est-à-dire au voisinage du réservoir, le canal secondaire 26 présente une section de passage S qui est partiellement obturée par le déflecteur 30 au voisinage de la jonction 28. En l'espèce, le déflecteur 30 obture entre 20 et 40 % de la section de passage S, en particulier de l'ordre de 30 %.

La taille du déflecteur 30 peut être choisie de sorte que ce dernier masque la soupape 20 lorsqu'elle est en position ouverte. Dans ce cas, outre les turbulences générées dans le canal secondaire 26 par le déflecteur 30, ce dernier empêche l'accumulation de fluide en amont de la soupape 20. Il s'ensuit que les moyens d'étanchéité et en particulier le joint 19 ont une durée de vie plus importante et la reproductivité des séries de produits réalisés avec le dispositif est nettement augmentée. En effet, on comprend que dès lors que le fluide ne reste pas présent à tort dans le corps de vanne, le joint 19 garantie plus longtemps l'obturation étanche de la vanne 12.

Le canal principal 24 est délimité par un conduit 32 ayant une surface intérieure S32 sensiblement cylindrique autour de l'axe X-X' . De manière connue pour permettre à la soupape 20 de coulisser dans le conduit 32, les dimensions autour de l'axe X-X' de la soupape 20 sont choisies pour que sa surface extérieure de forme hémisphérique soit de taille légèrement inférieure de celle du conduit 32.

Toutefois, afin d'améliorer le nettoyage du corps de vanne, la section transversale (perpendiculaire à l'axe X-X') de la surface extérieure de la soupape 20 peut être choisie de taille beaucoup plus petite au regard de la celle du conduit 32. A titre d'exemple, un jeu (perpendiculaire à l'axe X-X') entre la surface extérieure de la soupape 20 et le conduit 32 peut être de l'ordre de plusieurs millimètres, par exemple de l'ordre de 4 mm à 15 mm, de préférence de l'ordre de 10 mm.

En outre, un tel jeu entre la soupape 20 et le conduit 32 permet ainsi aux quelques granulats ou poudre, qui se seraient toutefois accumulés en amont dans le corps de vanne, d'être aspirés en fin d'aspiration vers la cuve de mélange 14.

Le déflecteur 30 est disposé dans le prolongement de la surface intérieure 32 pour venir s'étendre dans la jonction 28, tel qu'illustré à la figure 3. En revenant à la figure 1, le déflecteur 30 est disposé dans le canal secondaire 26 au voisinage de la soupape 20 lorsque cette dernière est en position de repos (traits pointillés) . En fait, le déflecteur 30 est agencé dans le canal secondaire 26 en étant disposé à l'opposé de la cuve de mélange 14, du côté du mécanisme d ' actionnement 22.

En référence aux figures 3 et 4, le déflecteur 30 présente un bord d'extrémité libre 30' qui s'étend dans un plan radial R par rapport au premier axe X-X' . Avec l'agencement décrit précédemment, le bord d'extrémité libre

30' est dirigé vers la cuve de mélange 10, en s 'éloignant du mécanisme d ' actionnement 22.

Le déflecteur 30 est préférentiellement semi cylindrique et s'étend soit parallèlement au premier axe X-X', soit en étant incliné par rapport audit premier axe X-X' vers l'intérieur du canal secondaire 26. Lorsqu'il est incliné, le déflecteur 30 forme un angle d'inclinaison β avec le premier axe X-X', préférentiellement inférieur à 20 degrés. Sur la figure 2, le déflecteur 30 s'étend parallèlement au premier axe X-X', de sorte que l'angle d'inclinaison β est nul ; tandis que sur la figure 4, le déflecteur 30 est incliné par rapport au premier axe X-X', préférentiellement d'un angle d'inclinaison β de l'ordre de 15 degrés.

Le déflecteur 30 peut être une pièce rapportée sur un corps principal délimitant au moins un des deux canaux principal 24 et secondaire 26 en étant fixé préférentiellement par soudure sur ledit corps principal, le corps de vanne 16 selon l'invention comprenant ledit corps principal et le déflecteur 30.

La vanne 12 selon l'invention est particulièrement adaptée pour un dispositif de mélange de constituants d'une composition réalisée à partir de matières solides mélangées à des matières liquides. A titre d'exemple, les poudres aspirées dans la cuve de mélange 14 via la vanne 12 peuvent être des gélifiants, des actifs, des conservateurs et leurs mélanges, et le liquide contenu dans la cuve de mélange peut être une phase aqueuse, une phase grasse, de manière à fabriquer un gel, une crème, une mousse, une pâte ou une lotion .

L'utilisation d'un tel dispositif de mélange 10 selon l'invention permet en particulier de réaliser notamment des produits cosmétiques obtenus à partir d'un mélange de produits solides, en l'espèce, sous forme de

granulats ou de poudre dans un liquide.