ES2199814T3 - Aparato perteneciente a una maquina de llenado y cierre hermetico de tubos, destinado a calentar una porcion del interior de un tubo de envasado de plastico. - Google Patents

Aparato perteneciente a una maquina de llenado y cierre hermetico de tubos, destinado a calentar una porcion del interior de un tubo de envasado de plastico.

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ES2199814T3
ES2199814T3 ES00921195T ES00921195T ES2199814T3 ES 2199814 T3 ES2199814 T3 ES 2199814T3 ES 00921195 T ES00921195 T ES 00921195T ES 00921195 T ES00921195 T ES 00921195T ES 2199814 T3 ES2199814 T3 ES 2199814T3
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Hans Linner
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Norden Pac Development AB
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Abstract

Un aparato perteneciente a una máquina de llenado y obturación o cierre hermético de tubos, destinado al calentamiento de una porción de la superficie interna (2) de un tubo (1) de empaquetamiento o envasado, hueco y de plástico flexible, el cual está abierto por uno de sus extremos, y en el cual dicha porción que ha de ser calentada es susceptible de activarse por calor para su obturación, y dicha máquina está provista de medios para transferir tubos a estaciones de procesamiento y de medios para soportar dichos tubos durante el transporte y el procesamiento, teniendo dicho aparato al menos una fuente de luz (S1, S3) para proporcionar energía de activación térmica, medios (S1, 7, 10) para dirigir luz de tipo puntual (3) desde dicha al menos una fuente de luz hacia un área de tipo puntual limitada de dicha superficie interna (2), caracterizado por que el aparato comprende adicionalmente medios (30, 31, 32) para hacer girar el tubo alrededor del eje longitudinal del mismo, a fin de que dichaluz de tipo puntual limitada para activación por calor efectúe un barrido en torno al perímetro de dicha superficie interna, para la activación de dicha superficie interna a un nivel predeterminado de la misma, habiéndose dispuesto unos medios de sumidero de calor (20) en una posición tal, que encierran circunferencialmente el exterior del extremo del tubo a un nivel en el que se efectúa el barrido por parte de dicha luz de tipo puntual, y teniendo dichos medios de sumidero de calor un manguito de sumidero de calor dispuesto en contacto deslizante en rotación con el tubo, a fin de mejorar la transferencia de cualquier exceso de energía térmica, debido a la rotación y al contacto de deslizamiento.

Description

Aparato perteneciente a una máquina de llenado y cierre hermético de tubos, destinado a calentar una porción del interior de un tubo de envasado de plástico.
Campo de la invención
La invención se refiere a un aparato perteneciente a una máquina de llenado y cierre hermético u obturación de tubos, destinado a la activación por calor de una porción de la superficie interna de un tubo de empaquetamiento o envasado, de material plástico, que está abierto por uno de sus extremos, según se define en el preámbulo de la reivindicación 1.
El procedimiento de cierre hermético u obturación comprende, en dichas máquinas, dos etapas: en primer lugar, activar por calor la superficie interna de un extremo abierto de un tubo de plástico que ha de ser obturado, y, a continuación, abrazar o pinzar el extremo sobre sí mismo entre mordazas de obturación.
Antecedentes de la invención
Con el fin de proporcionar un cierre hermético transversal en el extremo abierto de un tubo de plástico flexible, se conoce el procedimiento de insertar un dispositivo de calentamiento por aire caliente dentro de dicho extremo abierto (véase el documento US-A-4511426). El aire caliente es entonces obligado a salir a través de una pluralidad de pequeñas aberturas situadas en la boquilla de dicho extremo abierto y en torno a la periferia interior del tubo, de tal forma que se activa la superficie interna del tubo de plástico a todo lo ancho de su periferia interna. El término "activación" significa el ablandamiento del material de la superficie interna del tubo en un grado tal, que, cuando se aplica una fuerza de abrazamiento mecánico y un enfriamiento en la superficie exterior de dicho tubo hueco y se aplana el tubo, las superficies internas enfrentadas se cierran herméticamente una contra otra por fusión entre las mismas. La temperatura requerida en la práctica para activar el material plástico depende del material plástico en cuestión.
Si bien dicha solución ha demostrado constituir una mejora considerable sobre otros dispositivos de que se dispone, el dispositivo normalmente tiene una boquilla de aire caliente fabricada de metal que requiere de por sí un cierto tiempo para alcanzar la temperatura de funcionamiento. De esta forma, han de tenerse en cuenta los efectos transitorios de la puesta en marcha del dispositivo cuando se hace funcionar el dispositivo, de tal manera que pueda obtenerse la temperatura correcta.
Adicionalmente, la apariencia y el tipo de obturación o cierre hermético por soldadura que es posible obtener con la técnica de aire caliente están limitados intrínsecamente por el diseño de la boquilla de aire caliente, y, de manera específica, por las salidas de aire caliente.
Si, por ejemplo, es deseable un diseño "atractivo", como puede ser un extremo de tubo obturado que recuerde la curvatura de una mano o de un pie, ello requiere un diseño de boquilla específico para cada cierre hermético de extremo "atractivo".
El documento WO 99/02330 describe un aparato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Sumario de la presente invención
La presente invención tiene por objeto superar las anteriores desventajas proporcionando un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la energía procedente de una fuente de luz se utiliza para activar de forma precisa y selectiva el (las) área(s) deseada(s) del material plástico.
En las reivindicaciones dependientes se definen características preferidas de la invención.
Con el aparato de la invención, se obtiene un excelente control de la disipación de calor en, y alrededor de, la zona de obturación, gracias a un control adecuado de la intensidad del haz de luz que emana de la fuente, y gracias a la disposición de un sumidero de calor en el exterior del tubo, a un nivel que se corresponde esencialmente con aquél en el que actúa el haz de luz de tipo puntual en el interior del tubo. Al disponer el sumidero de calor con la forma de un manguito o anillo cilíndrico que tiene un diámetro interior esencialmente igual al diámetro nominal del tubo, dicho sumidero de calor será de utilidad también en lo que se refiere a presentar un extremo de tubo circular y perfectamente redondo para su activación por calor, y el extremo del tubo quedará centrado, y tendrá la misma línea central o eje axial que el soporte del tubo y que el sumidero de calor cilíndrico.
La invención permite también que la fuente de luz y su equipamiento asociado se coloquen completamente fuera del extremo del tubo, en una posición alejada. Dicha disposición puede conducir a un incremento del nivel de llenado (es decir, de la proporción del tubo que se llena) y a un incremento de la velocidad de procesamiento.
Breve descripción de los dibujos
La invención será descrita a continuación con referencia a ciertas realizaciones no-limitativas de la misma que se ilustran en las Figuras 1 a 8, en las cuales:
la Figura 1 muestra una primera realización de la invención que utiliza una fuente de luz láser dirigida sobre el extremo superior abierto de un tubo de plástico que se hace girar,
la Figura 2 muestra una segunda realización de la invención, similar a la Figura 1, pero en la que se ha utilizado una superficie reflectante o refractiva en un cierto ángulo,
la Figura 3 muestra esquemáticamente una sección de una máquina de llenado de tubos que funciona de forma intermitente, y en la cual se muestran la estación o puesto de calentamiento y la estación de abrazamiento, y la estación de calentamiento está funcionando,
la Figura 4 muestra la misma sección que la Figura 3, pero con la estación de abrazamiento en funcionamiento,
la Figura 5 muestra esquemáticamente los medios para hacer girar el soporte del tubo y el tubo,
la Figura 6 ilustra las mordazas de abrazamiento en una posición activa,
la Figura 7 muestra una sección transversal esquemática de una disposición de múltiples fuentes de luz para la activación por calor de un tubo, y
la Figura 8 es una vista tomada desde arriba de la disposición de la Figura 7.
En la Figura 1, una fuente de luz tal como una fuente de láser S_{1} se dispone de tal forma que su haz de luz 3 se dirige sobre la superficie interna 2 de un tubo 14 en un nivel particular. El nivel escogido es la posición que ha de ser aprisionada o abrazada más tarde sobre sí misma por medio de las mordazas de obturación (Figura 6), de tal manera que se forme el cierre hermético una vez activada la superficie 
\hbox{interna.}
Los tubos son tubos de plástico o tubos de estratificado plástico fabricados, por ejemplo, por extrusión o co-extrusión. Típicamente, se utilizan tubos de PE (polietileno) o de PP (polipropileno), si bien son posibles otros tipos.
El haz es del tipo de luz puntual, de tal forma que sufre una divergencia (esto es, una extensión) en la dirección vertical que es la adecuada para proporcionar una anchura de obturación apropiada. Típicamente, dicha divergencia será de 2 milímetros o más.
En el extremo abierto del mismo, el tubo lleno se inserta en un manguito o anillo cilíndrico 20, que tiene en su interior una abertura circular central y pasante 27. El diámetro de la abertura es esencialmente igual al diámetro nominal del tubo. Como los tubos, al venir en cajas de transporte y ser trasladados a la estación de calentamiento de la máquina de llenado y obturación de tubos, pueden presentar, en sus extremos abiertos, una sección transversal diferente de la perfectamente circular, ello significa que, en la estación de calentamiento de la Figura 1, la parte exterior del extremo del tubo se llevará a contacto íntimo, pero con deslizamiento, con las paredes de la abertura 27, y quedará centrada con respecto a la línea A-A. La inserción en la abertura se facilita gracias a la superficie de entrada troncocónica 28.
Al haberse dotado de un conducto 29 para un medio de enfriamiento, el manguito 20 y las paredes de la abertura 27 se mantienen a un nivel de temperatura tal, que se transfiere por conducción cualquier exceso de energía térmica en el exterior del tubo al manguito y al medio de enfriamiento. Esto significa que el manguito actúa como un sumidero de calor que evita la deformación del extremo del tubo, particularmente en el exterior del mismo, en caso de que el suministro de energía térmica al interior del tubo sea demasiado elevado.
Aplicada en una máquina de llenado y obturación de tubos, la disposición de láser de la Figura 1 se incorpora en la estación 10 de las Figuras 3 y 4. Un transportador sin fin, compuesto por eslabones de cadena 24, transporta en cada eslabón un soporte 25 de tubo, cada uno de los cuales porta un tubo 14.
En la estación de calentamiento 10, se han dispuesto medios (no mostrados) para levantar el soporte 25 de tubo y el tubo hasta una posición elevada. En esta posición, el soporte (25) de tubo (según se muestra en la Figura 3) se sitúa en un nivel por encima de los eslabones 24 del transportador, y el extremo del tubo se inserta en el manguito 20 de sumidero de calor, tal como se muestra en la Figura 1.
En esta posición elevada, el soporte de tubo, articulado de modo que pueda girar, queda acoplado en un disco giratorio 30 (Figura 5), accionado por un árbol giratorio 31 por la acción de un motor 32. La velocidad de rotación del tubo puede ser varios cientos de rpm (revoluciones por minuto), sin que se produzca el desbordamiento del contenido 4 del tubo. El manguito 20 de sumidero de calor no obstaculizará la rotación, sino que, en su lugar, se verá mejorada la transferencia de cualquier exceso de energía térmica, sencillamente a causa de la rotación y del contacto en deslizamiento.
Puede existir, superpuesta a dicha rotación del soporte de tubo 25 y del tubo, una oscilación del eje longitudinal del tubo. Dicha oscilación superpuesta puede ser utilizada para ensanchar la extensión de la región activada por el calor según la dirección del eje longitudinal del tubo o, lo que es más interesante, para diseñar dichos tipos de cierres herméticos "atractivos" que se han mencionado en la introducción de la Memoria.
Tomando en consideración el impacto del equilibrio térmico desde el sumidero de calor 20 de temperatura ajustable (manguito), la potencia de la salida del láser S_{1} se ajusta de tal manera que la intensidad del haz 3 en la superficie interna tan solo provoque la activación de la superficie interna, pero no cause la deformación de la superficie externa. De esta forma, la distorsión del tubo, que podría afectar a cualquier impresión en el mismo, puede mantenerse dentro de límites mínimos. Para cada tipo de material plástico y cada aplicación, la intensidad requerida puede determinarse por simple experimentación.
Una vez realizado el calentamiento de la superficie interna del tubo en la estación 10 de la Figura 3, el tubo se hace avanzar una etapa hasta la estación de abrazamiento o pinzado, en la cual unas mordazas de abrazamiento 22 (véase también la Figura 6) presionan la superficie interna del tubo activada por calor hasta formar un cierre hermético extremo transversal o de otro tipo. Normalmente, las mordazas de abrazamiento son enfriadas por medio de una disposición similar a la del manguito de sumidero de calor.
Como puede observarse, no es necesario situar equipamiento alguno en el interior del volumen cerrado del tubo 14. De esta forma, cuando los tubos se hacen avanzar paso a paso a la estación de activación térmica y son elevados por los soportes 25 de tubo, la activación térmica puede comenzar de inmediato.
De manera adicional, puesto que no existe equipamiento alguno dentro del tubo, el nivel del contenido 4 puede ser más alto. En particular, no se requerirá apantallamiento alguno del calor para proteger el contenido, como es el caso con los dispositivos de activación por aire caliente.
En una realización adicional de la invención, según se ilustra en la Figura 2, la luz procedente de una fuente de luz S_{3} se dirige hacia abajo por un tubo de luz 9, en dirección a una superficie reflectante dispuesta en un cierto ángulo apropiado, de tal manera que la luz alcanza la superficie interna 2 en la posición deseada.
En la realización descrita, la superficie reflectante se dispone a aproximadamente 45º con el haz de luz entrante, si bien el ángulo puede ser alterado en función de las circunstancias. Por ejemplo, si se desea situar todo el equipamiento en el exterior del tubo abierto, la caja o recinto 9 y la superficie reflectante pueden disponerse de tal manera que la luz pueda ser redirigida sobre la superficie interna 2 al ser reflejada con un ángulo de incidencia mayor.
En la realización de la Figura 2, el tubo 1 se hace girar y, opcionalmente, oscilar con el fin de calentar a todo en derredor de la periferia interna.
El funcionamiento de las mordazas de abrazamiento o de obturación, con el fin de abrazar o pinzar el extremo del tubo sobre sí mismo, se muestra esquemáticamente en la Figura 6, y no necesita ser descrito aquí con mayor detalle.
En la realización que se muestra en las Figuras 7 y 8, el tubo 14 está soportado de forma que pueda girar, de la misma manera que en las realizaciones anteriores. En lugar de tener una única fuente de luz S_{1} que, en el presente caso, es una fuente de láser, existen en total cinco fuentes de láser dispuestas en posiciones angulares equidistantes entre sí en torno al perímetro del tubo 14, a un nivel situado algo por encima del extremo abierto del tubo.
Si bien la invención se ha descrito en relación con ciertas realizaciones preferidas de la misma, la invención no está limitada por éstas, y puede ser modificada ampliamente sin apartarse del ámbito de las reivindicaciones que se acompañan.
Por ejemplo, si bien la invención se ha descrito con respecto a una fuente o fuentes de láser, es, por supuesto, posible utilizar una fuente o fuentes de luz diferente(s) y unos medios de enfoque apropiados (por ejemplo, medios de enfoque ópticos) para obtener la intensidad requerida en la posición adecuada.

Claims (7)

1. Un aparato perteneciente a una máquina de llenado y obturación o cierre hermético de tubos, destinado al calentamiento de una porción de la superficie interna (2) de un tubo (1) de empaquetamiento o envasado, hueco y de plástico flexible, el cual está abierto por uno de sus extremos, y en el cual dicha porción que ha de ser calentada es susceptible de activarse por calor para su obturación, y dicha máquina está provista de medios para transferir tubos a estaciones de procesamiento y de medios para soportar dichos tubos durante el transporte y el procesamiento, teniendo dicho aparato al menos una fuente de luz (S_{1}, S_{3}) para proporcionar energía de activación térmica, medios (S_{1}, 7, 10) para dirigir luz de tipo puntual (3) desde dicha al menos una fuente de luz hacia un área de tipo puntual limitada de dicha superficie interna (2), caracterizado por que el aparato comprende adicionalmente medios (30, 31, 32) para hacer girar el tubo alrededor del eje longitudinal del mismo, a fin de que dicha luz de tipo puntual limitada para activación por calor efectúe un barrido en torno al perímetro de dicha superficie interna, para la activación de dicha superficie interna a un nivel predeterminado de la misma, habiéndose dispuesto unos medios de sumidero de calor (20) en una posición tal, que encierran circunferencialmente el exterior del extremo del tubo a un nivel en el que se efectúa el barrido por parte de dicha luz de tipo puntual, y teniendo dichos medios de sumidero de calor un manguito de sumidero de calor dispuesto en contacto deslizante en rotación con el tubo, a fin de mejorar la transferencia de cualquier exceso de energía térmica, debido a la rotación y al contacto de deslizamiento.
2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dichos medios de sumidero de calor tienen una abertura circular pasante (27) de un diámetro que se corresponde esencialmente con el diámetro nominal del tubo, y por que el extremo de la abertura enfrentado al extremo de tubo abierto se configura, antes de que el tubo sea insertado en dicha abertura, con la forma de una porción de extremo troncocónico de ensanchamiento (28) que forma una porción de entrada.
3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que dichos medios de sumidero de calor (29) tienen un paso (29) para un medio de enfriamiento.
4. Un aparato de acuerdo con una cualquiera o con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se han dispuesto medios para levantar o alzar dichos medios (25) de soporte de tubo, a fin de insertar dicho extremo de tubo abierto en dicha abertura (27) de medios de sumidero de calor.
5. Un aparato de acuerdo con una cualquiera o con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que se han dispuesto medios oscilantes para dichos medios (25) de soporte de tubo en dicha posición de activación térmica, a fin de definir una anchura o diseño activado por calor predeterminado por la acción de dicha al menos una luz de tipo puntual en dicho nivel predeterminado.
6. Un aparato de acuerdo con una cualquiera o con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicha al menos una fuente de luz es un láser.
7. Un aparato de acuerdo con una cualquiera o con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que dicha al menos una fuente de luz comprende varias fuentes de luz situadas en posiciones angulares equidistantes entre sí en torno al perímetro del tubo y en un nivel por encima del extremo de tubo abierto.
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