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Machine de fabrication d do prêtes à
l'emploi, de semence animale e dose de s mente
réalisée x~ar cette machine
L'invention concerne un perfectionnement dans la
confection de doses prêtes à l'emploi, de semence
animale, destinées à l'insémination artificielle, et
plus précisément une machine de fabrication de telles
doses ainsi que les doses réalisées par cette machine
perfectionnée.
L'insémination artificielle, notamment dans le
domaine agricole, au moyen de doses de semence prêtes à
l'emploi auxquelles on adapte une sonde sur le lieu de
l'insémination, est devenue courante.
On connaît notamment des doses réalisées en
bandes comportant des sachets constitués à partir de
deux feuilles de matière thermoplastique souple fixées
l'une à l'autre par des cordons de soudure délimitant
chacun une poche suivant un tracé approximativement
rectangulaire dont l'un des petits côtés est interrompu,
le cordon de soudure déterminant vers l' extérieur de la
poche en partant de l' interruption de ce petit côté, un
conduit de remplissage prolongé par un évasement de
centrage s'élargissant en direction opposée au fond de
la poche rectangulaire ; les deux feuilles de matière
thermoplastique sont percées, à l'extérieur de chaque
tracé formé par le cordon de soudure, de trous pour des
doigts d'entraînement de la bande le long de la machine
de fabrication, et notamment dans la station de
remplissage des poches ; ces trous sont eux-mêmes
entourés d'un cordon de soudure des deux feuilles,
augmentant localement la rigidité de la bande et
réduisant la tendance à la déformation de celle-ci dans
cette zone lors du remplissage. Comme ce remplissage est
effectué alors que les sachets sont encore en bande, il
est important de faciliter les possibilités de
déformation de la poche lors de cette opération, et à
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cette fin, une incision de grande longueur appelée à
délimiter ultérieurement chaque sachet est réalisée dans
la bande transversalement à celle-ci entre les poches
successives. Les poches sont remplies de semence
séquentiellement en conjonction avec un mouvement de
défilement pas à pas de la bande dans la station de
remplissage, au moyen d'une aiguille tubulaire reliée à
une réserve de semence, introduite successivement dans
les poches lors d'une phase d'immobilité des sachets
dans cette station ; à cet effet, l' aiguille est animée
d'un mouvement de translation longitudinale amenant son
extrémité libre dans le conduit de remplissage, puis
reste immobile le temps du remplissage, et ensuite est
animée d'un mouvement de translation longitudinale en
sens inverse du précédent pour la retirer du conduit ;
dans la station suivante, la machine de fabrication des
doses soude l'une à l'autre les deux feuilles de matière
thermoplastique de manière à relier les parois opposées
de l'évasement de centrage, et constitue ainsi un cordon
de soudure de fermeture du tracé de la poche et ainsi de
scellement de la poche.
Les sachets sont ensuite séparés les uns des
autres en prolongeant les incisions de séparation en vue
de constituer des doses prêtes à l'utilisation.
Au moment où les doses doivent être utilisées,
il suffit, au moyen d'une paire de ciseaux, d'un stylet
ou d'un autre outil de coupe, d'effectuer une découpe
traversant la partie supérieure de l'évasement de
centrage transversalement, par exemple une découpe en V
ou même rectiligne, et, d'introduire l'extrémité libre
du tube de la sonde dans le conduit de la dose à travers
l'évasement qui a ainsi été dégagé.
Les opérations à effectuer sont donc simples et
rapides, la sonde peut être adaptée à la dose en un
temps très court ce qui limite considérablement les
risques de contamination de la semence par les germes
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contenus dans l'air ambiant, et l'insémination peut
commencer immédiatement après ; l'insémination
proprement dite est également simple et rapide, et, la
dose étant maintenue plus haut que l'embout de la sonde,
le vidage est naturel par l'action combinée de la
pression atmosphérique, du tractus génital de l'animal,
et de la forme intrinsèque de la poche, plate sans
volume réservé et sans nécessité de remplacement d'un
volume de semence par le même volume d'air au fur et à
mesure de l'écoulement.
Il apparaît cependant une réserve de la part de
certains utilisateurs, tenant au fait qu'il est
nécessaire de disposer d'un outil de coupe sur le lieu
d'insémination, et que cet outil doit être maintenu
stérile pendant la durée de l'insémination de plusieurs
voire d'un grand nombre d'animaux, ce qui est
impossible.
L'invention a pour but de remédier à cet
inconvénient et en conséquence de créer une dose prête à
l'emploi, de semence animale, qui évite l'utilisation
d'un outil pour procéder à son ouverture. Les problèmes
posés pour créer une telle dose étant plus ardus à
résoudre que ne le laisse supposer un examen
superficiel, l'invention concerne plus particulièrement
les perfectionnements apportés à une machine de
fabrication de doses de semence, et les doses fabriquées
au moyen de cette machine.
L'invention consiste donc en une machine de
fabrication de doses prêtes à l'emploi, de semence
animale, alimentée en sachets vides comportant chacun un
conduit de remplissage prolongé vers le haut par un
évasement, machine du type comportant une station de
remplissage équipée d'une aiguille tubulaire reliée à
une réserve de semence et qui est animée d' un mouvement
de translation longitudinale amenant son extrémité libre
dans le conduit de remplissage, puis immobilisée pendant
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le remplissage en semence, et animée d'un mouvement de
translation longitudinale en sens inverse du précédent
pour la retirer du conduit, machine caractérisée en ce
que l'extrémité libre de l'aiguille tubulaire est
l'extrémité libre d'une buse montée coulissante à
l'intérieur d'une bague de propreté, de telle sorte que
lors de la remontée de la buse après remplissage du
sachet, après que l'extrémité libre de celle-ci ait
atteint celle de la bague, aucun résidu de semence ne
subsiste extérieurement à la buse pour venir souiller
avant soudure le sachet suivant, et en ce qu'elle
comporte des organes de soudage en U retourné pour
sceller la dose en créant un cordon de soudure de même
forme prolongeant vers le haut le contour de
l'évasement, et un dispositif d'incision comportant une
lame mobile dans un plan approximativement
perpendiculaire à l'axe longitudinal de la dose, lequel
plan coupe les branches du U tracé par le cordon de
soudure de scellement de la dose.
Comme, grâce à ces caractéristiques, les faces
internes du sachet sont conservées sèches au-dessus du
niveau du conduit d'écoulement et la soudure réalisêe
est en U retourné, au moment de l' ouverture manuelle de
la dose, le déchirement des deux feuilles constituant le
sachet a les plus grandes chances de se produire dans
deux directions différentes toujours transversales à
l'évasement.
L'invention concerne également une dose de
semence animale fabriquée par une telle machine, du type
dans lequel la semence est contenue dans un sachet
constitué de deux feuilles de matière thermoplastique
soudées par un cordon de soudure délimitant une poche à
laquelle est raccordé un conduit de remplissage prolongé
par un évasement, dose de semence caractérisée en ce
qu'elle comporte un cordon de soudure de scellement en
forme de U retourné dont les branches rejoignent la
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partie du cordon de soudure délimitant l'évasement dans
sa partie la plus large, une incision approximativement
perpendiculaire aux branches de U retourné, et des
parois internes sèches au moins entre ces branches de U
5 retourné.
L'ouverture de cette dose ne nécessite donc
aucun instrument, et est plus rapide que l'ouverture des
doses connues ; de plus, cette propriété est obtenue
sans créer dans le sachet une zone de fragilité
tellement grande qu'elle augmente notablement les
risques d'ouverture involontaire de la dose.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention ressortiront de la description qui va suivre
d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre
d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins
ci-joints dans lesquels
- la figure 1 est une vue de face d'une dose de
semence animale prête à l'emploi, selon l'invention,
- la figure 2 est une vue montrant en
perspective un dispositif d'incision équipant une
machine de fabrication de doses prêtes à l'emploi, selon
l'invention,
- la figure 3 est une vue montrant en
perspective une partie d'un dispositif de propreté de
remplissage équipant également la machine de fabrication
de doses selon l'invention, et
- la figure 4 est une coupe schématique à plus
grande échelle d'un détail de la figure 3 selon la ligne
IV-IV de cette figure.
Le problème consistant à permettre une ouverture
simple d'un sachet sans l'aide d'un instrument plus ou
moins contaminé, est généralement résolu en créant soit
une ligne de perforations s'étendant entre les deux
zones à séparer, soit une amorce de déchirure partant
d'un bord du sachet, par exemple sous la forme d'une
fente s'étendant dans la direction dans laquelle le
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déchirement est souhaité, ou d'une incision en V dont la
pointe est dirigée dans cette direction.
Dans le cas présent, la création d'une ligne de
perforations, qui devrait traverser la partie supérieure
de la poche, est naturellement inappropriée, car le
sachet perdrait son étanchéité. Par ailleurs, la
présence d' une amorce de déchirure partant d' un bord du
sachet fragiliserait considérablement celui-ci, car un
effort de traction s'exerçant d'un côté (ou des efforts
de traction s'exerçant des deux côtés) de l'amorce de
déchirure, même relativement faibles) mènerai(en)t tout
d'abord à un allongement de la déchirure, et la
répétition d'un tel effort l'étendrait petit à petit
jusqu'à la zone de soudure de scellement de la dose, et
ensuite au-delà de cette soudure, à travers l'évasement,
ce qui conduirait à terme à l'ouverture indésirable de
la dose.
Aussi, il a été trouvé que si la solution de
créer une zone de moindre résistance semblait
intéressante, cette zone de moindre résistance, telle
qu'une fente, ne doit pas atteindre le bord du sachet ni
d'ailleurs la soudure de scellement, pour éviter les
conséquences fâcheuses des inévitables imprécisions de
fabrication. C'est pourquoi la création d'une simple
incision n'atteignant pas les bords de la dose et
pratiquée à l'extérieur du cordon de soudure délimitant
la poche a été estimée souhaitable. Naturellement, la
direction dans laquelle s'étend cette incision est celle
dans laquelle le déchirement est souhaitê. Une dose
comportant une telle incision est représentée sur la
f figure 1 .
Sur cette figure, on voit une dose résultant du
découpage d'une bande réalisée à partir de deux feuilles
de matières) thermoplastiques) (les feuilles peuvent
être composites), les morceaux de feuilles 1 entrant
dans la constitution de la dose et qui seront appelés
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« feuilles » dans la suite par mesure de simplification,
étant fixés face contre face par un cordon de soudure 2
délimitant une poche 3 suivant un tracé qui est à vide
approximativement rectangulaire ; le petit côté opposé
au fond du sachet est interrompu dans sa partie
centrale, et le cordon de soudure 2 détermine dans cette
zone, vers l'extérieur de la poche en partant de
l'interruption, un conduit de remplissage 4 à bords
parallèles à la grande médiane du rectangle constituant
l'axe longitudinal de symétrie de la poche, puis un
évasement 5 s'élargissant en V en direction opposée au
fond de la poche ; la dose étant remplie de liquide, les
côtés du rectangle sont déformés, donnant à celui-ci une
forme « en coussinet » ; un cordon de soudure 6 de
scellement de la dose relie les bords opposés de
l'évasement 5, à l'extrémité la plus large de celui-ci.
Les deux feuilles thermoplastiques 1 sont percées de
quatre trous circulaires 7 à l'extérieur du tracé
approximativement rectangulaire de la soudure ; deux de
ces trous sont au-dessus du petit côté du rectangle
interrompu par le conduit de remplissage, de part et
d'autre de l'évasement 5 de centrage, et les deux autres
au-dessous du petit côté constituant le fond de la
poche, avec le même écartement (de l'ordre de quatre à
cinq centimètres) ; ces trous 7 sont entourés chacun
d'un cordon de soudure.
Une incision 8 s'étend perpendiculairement à la
grande médiane du rectangle, au-dessus du niveau
supérieur de l'évasement 5 ; de la sorte, un déchirement
dans cette direction perpendiculaire à la grande médiane
atteint le cordon de soudure fixant les feuilles 1 l'une
à l'autre, dans la région du cordon 6 de scellement et
non dans celle de l'évasement de centrage 5, ce qui
évite un endommagement trop étendu de ce dernier ; afin
de bénéficier d'une bonne « prise » facilitant le
guidage du déchirement dans la bonne direction, il est
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préférable de commencer par déchirer le sachet en
direction du bord le plus proche ; la longueur de
l'incision 8 est de l'ordre de deux centimètres, de
telle sorte que cette première phase de déchirement des
feuilles de matière thermoplastique puisse être
accomplie par l'utilisateur simplement en introduisant
l'un de ses doigts dans l'incision et en tirant sur la
paroi de celle-ci ; une incision trop courte pour
permettre l'introduction du doigt de l'utilisateur
rendrait le déchirement difficile par suite de la
résistance mêcanique relativement importante de la
matiêre thermoplastique, dont le choix est motivé par la
robustesse ainsi que par l'étanchéïté aux agressions
extérieures (humidité, gaz, virus) désirées pour les
doses .
Cependant, dans ces conditions, si la déchirure
aboutit bien au cordon de soudure de scellement 6, la
direction dans laquelle s'étend ce cordon de soudure
influe largement sur la poursuite de l'opération ; plus
précisément, le déchirement se poursuit généralement le
long du cordon de soudure, à moins que celui-ci s'étende
comme sur la figure 1 pratiquement perpendiculairement à
la direction du déchirement (donc parallèlement à l'axe
longitudinal de la dose) ; on peut noter que même si la
déchirure a traversé le cordon de soudure 6 dans la
direction correcte, un tel guidage peut être provoqué
par la paroi du cordon de soudure qui est à l'intérieur
de l'évasement, et ainsi, les soudures en V retourné, ou
rectilignes à la partie supérieure de l'évasement, ou
courbes, sont complètement à proscrire.
Aussi, selon l'invention, le cordon de soudure
de scellement 6 est réalisé comme sur la figure 1 en
forme de U retourné dont les extrémités libres des
branches parallèles sont en connexion sans discontinuité
avec les extrémités du cordon de soudure déterminant
l'évasement 5 qui sont les plus écartées.
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De la sorte, après avoir franchi le cordon de
soudure 6, le déchirement se poursuit dans une direction
aléatoire généralement différente de celle dans laquelle
s'étend le cordon de soudure, et la traversée de
l'espace entre les branches parallèles du U retourné est
statistiquement assurée.
Cependant, dans ces conditions, la séparation
des deux feuilles disposées l'une contre l'autre, dans
la zone s'étendant entre les branches parallèles du U,
pour introduire entre elles le tube de la sonde, reste
difficile. En effet, aux différentes sources de forces
d'attraction entre les deux feuilles (moléculaire,
êlectrostatique, etc.) liées à la structure lisse de
leur surface et à la nature du matériau qui les
constitue, vient s'ajouter pratiquement toujours la
force d'adhésion due à la présence d'un film mince de
semence dans la zone inférieure du sachet.
Pour cette raison et aussi parce que la soudure
doit être faite sur des parois sèches pour parvenir à
une qualitê aussi parfaite que possible du cordon de
soudure et ainsi de l'auto-détachable, il est donc
nécessaire de parvenir à empêcher toute présence de
semence (ou d'un autre liquide) en aussi faible quantité
soit-elle, entre les branches du U retourné, voire à
l'intérieur de l'évasement 5, et à l'extérieur du
sachet.
Or, l'expérience montre que dans les conditions
normales de stockage et de manipulation des doses de
semence, la présence d'un film de semence dans la région
en question est due dans la plupart des cas au fait que
de la semence restant à l'extrémité de l'aiguille
tubulaire de remplissage et autour de cette extrémité
après l'interruption de l'alimentation de l'aiguille en
semence pour emplir une poche, est déposée,
involontairement pendant le défilement des feuilles par
contact de l'aiguille avec celles-ci ; de plus, les
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souillures qui surviennent à l'extérieur du cordon de
soudure polluent et contaminent les machines, le système
d'entraînement peut se bloquer, et des troubles de
défilement des sachets peuvent apparaître à cause de ces
souillures, car le dilueur mélangé à la semence comporte
notamment du sucre ; enfin, ces souillures polluent et
contaminent également le contenu du sachet lors de
l'ouverture de celui-ci.
Des essais effectués en prenant les précautions
nécessaires pour que l'intérieur de l'évasement 5 et du
U retourné du cordon de soudure de scellement 6, et
l'extérieur des sachets, restent parfaitement secs,
montrent que les feuilles 1 se séparent alors d'autant
plus facilement que le déchirement se poursuit au-delà
de la soudure dans des directions différentes ; cet
effet surprenant est attribué au fait que
l'inhomogénéïté de la matière à la transition entre
cordon de soudure et zone intérieure de la poche
mentionnée plus haut est suffisamment grande pour que
les directions aléatoires de la poursuite du déchirement
des deux feuilles soient différentes, tandis que
précédemment cette inhomogénéïté étant compensée par le
fait que les deux feuilles étaient « collées », elles se
comportaient comme une feuille unique et ainsi se
déchiraient dans la même direction. La tendance au
déchirement dans deux directions différentes peut être
encore accrue en réalisant les sachets au moyen de deux
feuilles d'épaisseurs légèrement différentes, ou même en
orientant la fente dans une direction un peu inclinée
par rapport à la perpendiculaire aux branches du U, mais
d'un angle inférieur à une dizaine de degrés, faute de
quoi on retrouverait les inconvénients liés à un cordon
de soudure de scellement en V retourné.
En conclusion, une ouverture aisée de la dose,
sans l'aide d'instrument, nécessite
21s~3s1
- une incision s'étendant dans une direction
appropriée,
- un cordon de soudure s'étendant également dans
une direction appropriée, approximativement
perpendiculaire à celle de l'incision dans le
prolongement de celle-ci,
- des faces internes des feuilles parfaitement
sèches dans la zone de déchirement.
A cet effet, la machine de fabrication des doses
est munie, en bref,
- d'une lame montée sur un support de lame, pour
effectuer l'incision,
- de deux mâchoires chauffantes présentant un
profil en U retourné pour effectuer le cordon de soudure
de scellement après remplissage de la poche,
- d'une aiguille tubulaire de remplissage munie
d'un organe de propreté évitant le dépôt de gouttes)
contre la face interne des feuilles au-dessus du conduit
de remplissage.
Le dispositif d'incision représenté sur la
figure 2 comporte une lame 11 interchangeable en forme
de trapèze rectangle dont le tranchant est le côté
incliné par rapport aux bases et dont une partie à
l'opposé est placée au fond d'un logement s'étendant sur
toute la longueur d'une plaque support 12 de forme
générale parallélépipédique ; ce logement présente une
largeur à peine supérieure à celle de la lame, mais une
profondeur sensiblement supérieure ; une contreplaque 13
également de forme générale parallélêpipédique est elle-
même disposée dans le logement par-dessus la lame de
telle sorte que celle-ci soit pincée entre la plaque 12
et la contre-plaque 13. La fixation de la lame est
réalisée par des vis 14 dont la tête prend appui sur ou
dans un logement de la contre-plaque, et la tige
traverse des lumières prévues dans la lame de manière
connue (il peut s'agir par exemple d'une lame
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conventionnelle adaptable aux couteaux connus dans la
technique sous le nom de couteaux Stanley) , et se visse
dans des trous taraudés de la plaque. Ce support de lame
est monté sur la machine de fabrication, au moyen d'un
axe 15 (en une ou deux parties) le traversant, porté
dans un palier d'une base 16, de telle sorte que la lame
11 soit mobile avec son support et sa base 16 dans un
plan approximativement perpendiculaire à l'axe
longitudinal de la dose et coupant le plan du sachet au-
dessus de la partie la plus large de l'évasement 5 ; son
inclinaison de quelques degrés au maximum est de
préférence modifiable par pivotement de la base 16.
Les mâchoires chauffantes peuvent être d'un type
thermorégulé venant en pression sur le film, connu en
soi, dans la mesure où elles sont adaptées à réaliser un
cordon de soudure en U retourné ; à cet effet leurs
zones en regard destinées à venir presser les feuilles
thermoplastiques ont elles-mêmes une forme en U
retourné.
Le dispositif de propreté de remplissage
représenté sur la figure 3 et équipant la station de
remplissage comporte une aiguille tubulaire 21 reliée à
une réserve de semence (non représentée), présentant une
buse 22 de quelques centimètres de long adaptée à
pénétrer dans le conduit de remplissage 4 de la dose, et
une partie 23 d'amenée de semence de plus grand diamètre
raccordée à la buse par un épaulement ou de préférence
une réduction tronconique 24. L'aiguille tubulaire 21
est portée par la machine de fabrication par
l'intermédiaire d'un porte-aiguille épaulé 25 présentant
une partie 26 de grand diamètre percée d'un trou
diamétral que traverse la partie 23 d'amenée de semence,
cette partie d'amenée 23 y étant fixée au moyen d'une
vis 27 s'étendant axialement dans cette partie de grand
diamètre, et une partie 28 de plus petit diamètre fixée
dans la machine et présentant une rainure latérale (non
CA 02165381 1999-OS-03
.--
13
visible sur la figure) s'étendant dans la même direction
que l'axe longitudinal de l'aiguille. L'organe de
propreté est une bague 29 amovible et jetable en matière
synthétique, par exemple celle connue commercialement
sous le nom de DELRIN,~ maintenue sur un support (non
représenté) constitué de deux joues disposées face à
face et entre lesquelles est déterminé un couloir dans
et le long duquel défile la région supérieure de la
bande de sachets comportant le conduit de remplissage et
l'évasement, bague dans laquelle l'aiguille 21 est
montée coulissante (ajustée avec un léger jeu) ; cette
bague 29 comporte, du côté de l'extrémité libre de la
buse, une région 30 de plus petit diamètre adaptée à
être insérêe entre les deux feuilles en matiêre
thermoplastique, et, à l'opposé, une collerette de
fixation 31 par laquelle elle est maintenue dans son
support ; le trou de la bague 29 comporte, en haut de la
collerette, un petit chanfrein d'appui pouvant servir de
butée â la réduction tronconique 24 de l'aiguille 21.
Pour le remplissage du sachet, l'aiguille tubulaire 21
est descendue le long de son axe longitudinal et
introduite entre les deux feuilles 1 dans l'évasement 5
puis dans le conduit 4, et la descente se poursuit.
jusqu'à ce que sa réduction tronconique 24 bute contre
le chanfrein de la collerette 31 de la bague 29, dont la
région 30 de plus petit diamètre est insérée entre les
deux feuilles ; puis le remplissage est effectué ;
lorsque le niveau de semence atteint le niveau désiré,
l'aiguille tubulaire 21 est actionnée en translation
longitudinale vers le haut, avec, presque
immanquablement au moins une goutte de semence à
l'extrémité libre de sa buse 22 et autour de celle-ci ;
lorsque l'extrêmité libre de la buse 22 atteint celle de
la bague 29, soit la goutte résiduelle de semence est
détachée de la buse 22 par l'extrémité libre de la
rêgion 30 de petit diamètre de la bague, soit la
* marque de commerce
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14
poursuite de la translation de la buse vers le haut
escamote la goutte à l'intérieur de la bague ; si la
quantité de semence résiduelle est relativement
importante, une partie est détachée et retombe dans la
poche et/ou se dépose dans le conduit de remplissage, et
une partie est escamotée dans la bague, mais l'évasement
et la zone de la soudure de scellement restent secs, et
lors de l'écrasement de la partie supérieure de la dose
au moment de la soudure, aucun film de liquide ne
s'étendra jusque là et a fortiori au-delà. Lorsque la
base de la buse a atteint un niveau supérieur à la base
de la bague, les opérations peuvent être poursuivies
(scellement en U retourné et incision du sachet qui
vient d'être rempli) et un autre sachet peut être
rempli, l'aiguille de remplissage étant redescendue au
travers de la bague sans que sa paroi extérieure soit
souillée par de la semence, et ainsi les faces des
feuilles constituant le sachet restent indemnes de toute
souillure de semence.
En conclusion, la bague de propreté amovible et
jetable permet d'assécher les deux parois des feuilles
constituant le sachet et assure une parfaite soudure du
U réalisé, pendant le remplissage. Les deux branches du
U étant parfaitement soudées, l'auto-détachable est
réalisé dans des conditions idéales et la rupture de la
première feuille est toujours plus bas que celle de la
feuille du dessous, tandis que si l'on soudait sur des
feuilles humidifiées, ces deux feuilles se déchireraient
parallêlement et l'introduction de la sonde
d'insémination devriendrait désormais problématique.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux
formes de réalisation ci-dessus décrites et
représentées, et on pourra en prévoir d'autres formes
sans sortir de son cadre.
