ES2215143T3 - Boca de llenado con chorro en forma de sombrilla y maquina de llenado dotada con dicha boca. - Google Patents

Abstract

Boca de llenado para distribuir un líquido en un recipiente, del tipo en el que la boca (10) comprende un orificio de distribución (36, 40) del líquido que acondiciona un chorro en forma de sombrilla, y del tipo en el que la boca comprende una cánula axial dotada con un conducto de evacuación (42) de gas que desemboca en el interior del espacio delimitado por el chorro en forma de sombrilla, caracterizada porque la cánula comprende una canalización (28) de conducción de gas, que desemboca en el interior del espacio delimitado por el chorro en forma de sombrilla y que proyecta un flujo de gas que discurre sensiblemente en paralelo al chorro en forma de sombrilla del líquido, por el lado interno de este.

Description

Boca de llenado con chorro en forma de sombrilla y máquina de llenado dotada con dicha boca.

La invención se refiere al campo de las bocas de llenado, principalmente de las que están destinadas a las máquinas de llenado de botellas.

Se conoce ya la realización de bocas de llenado, que acondicionan un chorro de producto cónico o en forma de "sombrilla". Cuando se utilizan para el llenado de botellas, permiten, principalmente, actuar de modo que el producto sea proyectado muy rápidamente desde la salida de la boca, contra la pared lateral interna de la botella. De este modo, el producto es introducido en la botella escurriéndose a lo largo de la pared interna, sin que sea proyectado directamente contra el fondo de la botella. De este modo, el llenado de la botella se efectúa con la menor formación posible de espuma, lo que permite aumentar el caudal de llenado y, por lo tanto, disminuir el tiempo necesario para el llenado de una botella.

Por otra parte se conoce la disposición, en este tipo de bocas, una cánula axial, que permite evacuar el aire inicialmente contenido en la botella, sin que se perturbe el chorro cónico.

Se encuentran dos ejemplos de bocas, concebidas de este modo, en los documentos US-A-4.156.444 y US-A-5.125.441. Estas bocas permiten disminuir de manera significativa el tiempo para el llenado de una botella, incluso cuando el líquido embotellado sea un líquido carbonatado, tales como gaseosas y cerveza, o un líquido que tenga tendencia a formar espuma tal como la leche o los jugos de frutas.

Otro problema que se puede presentar en el transcurso del llenado de una botella consiste en el contacto del producto con el aire ambiente. En efecto, numerosos productos, principalmente la cerveza y los jugos de frutas, pueden ser degradados por el oxígeno. Ahora bien, en el transcurso de llenado con una boca de concepción clásica, el producto se encuentra fuertemente expuesto al aire. El oxígeno tiende, entonces, a incorporarse en el producto, lo que limita la duración de conservación de este.

Así pues, la invención tiene por objeto proponer una nueva concepción de una boca de llenado que, al mismo tiempo que conserve las cualidades propias de las bocas descritas más arriba, permita, además, limitar en gran medida, e incluso eliminar, el contacto del producto embotellado con el aire.

Con este objeto, la invención propone una boca de llenado para distribuir un líquido en un recipiente, del tipo en el que la boca comprende un orificio de distribución del líquido, que acondiciona un chorro en forma de sombrilla, y del tipo en el que la boca comprende una cánula axial, dotada con un conducto de evacuación de los gases, que desemboca en el interior del espacio delimitado por el chorro en forma de sombrilla, caracterizada porque la cánula comprende una canalización de conducción de gas, que desemboca en el interior del espacio delimitado por el chorro en forma de sombrilla y que proyecta un flujo de gas, que discurre sensiblemente en paralelo con el chorro en forma de sombrilla del líquido, en el lado interno de este.

Según otras características de la invención:

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la canalización de conducción de gas desemboca en el interior del espacio delimitado por el chorro en forma de sombrilla a modo de una abertura anular;

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al nivel de su extremidad de desembocadura, la canalización de conducción de gas comprende una superficie de deflexión sensiblemente cónica;

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el conducto de evacuación desemboca axialmente en el centro de la abertura anular de la canalización de conducción de gas, que desemboca, a su vez, axialmente en el centro del orificio de distribución de producto, que es sensiblemente anular;

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la canalización de conducción de gas está alimentada con un gas neutro frente al producto a ser distribuido;

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el chorro de producto presenta una componente de rotación axial;

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la boca comprende una cámara anular de puesta en rotación, en la que el producto es inyectado con una componente de velocidad tangencial, estando prolongada axialmente la cámara de puesta en rotación por un canal anular, cuya extremidad de desembocadura forma el orificio de distribución de producto;

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la cámara de puesta en rotación está conectada con el canal anular por una superficie en forma de embudo;

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la cánula axial atraviesa axialmente la cámara de puesta en rotación.

La invención se refiere, igualmente, a una máquina de llenado de recipientes, caracterizada porque comprende, al menos, un puesto de llenado dotado con una boca de llenado que incorpora una cualquiera de las características precedentes.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto por medio de la lectura de la descripción detallada que sigue, así como a la vista de los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una vista esquemática, en sección axial, de una boca de llenado según las enseñanzas de la invención, estando ilustrada la boca en funcionamiento en el transcurso del llenado de una botella;

- la figura 2 es una vista a escala reducida en sección transversal, según la línea 2-2 de la figura 1.

La boca de llenado 10, ilustrada en las figuras, está destinada, de una manera más particular, al llenado de botellas 12 de cuello estrecho. Esta puede ser utilizada tanto para botellas de vidrio como para botellas de materia plástica, tal como el tereftalato de polietileno (PET). Evidentemente, una boca de este tipo se utilizará, preferentemente, para la fabricación de máquinas de llenado con bocas múltiples, por ejemplo del tipo de carrusel giratorio.

Las nociones de las orientaciones, tales como "arriba", "abajo", "superior", "inferior", etc..., que se utilizan para la descripción de las figuras, se refieren al ejemplo ilustrado y no deben ser interpretadas como limitaciones del alcance de la invención.

La boca 10, ilustrada en las figuras, comprende, esencialmente, un cuerpo principal 14 hueco, sensiblemente de revolución, de eje A1, que está atravesado axialmente de parte a parte, por dos tubos coaxiales: un tubo interno 16 y un tubo externo 18.

El cuerpo principal 14 delimita, por lo tanto, un volumen interno, que está atravesado, axialmente, por los tubos 16, 18. El cuerpo principal 14, que se ha representado en este caso de una sola pieza, puede estar realizado, también, con varias piezas para facilitar la fabricación. Este está coronado por una tapa superior 20, que cierra, de manera estanca, el volumen interno hacia arriba y que soporta los tubos 16, 18.

La tapa 20 comprende una cavidad interna escalonada que le atraviesa axialmente de parte a parte. El escalón superior 22 de la cavidad, que desemboca hacia arriba, hacia el exterior del cuerpo principal, es cilíndrico de eje A1, sensiblemente del mismo diámetro que el diámetro externo del tubo interno 16.

El escalón inferior 24, que desemboca hacia abajo, en el volumen interno, es cilíndrico de eje A1, sensiblemente del mismo diámetro que el diámetro externo del tubo externo 18.

El escalón intermedio 26, que se extiende axialmente entre los escalones superior 22 e inferior 24, es cilíndrico de eje A1, sensiblemente del mismo diámetro que el diámetro interno del tubo externo 18.

La extremidad superior del tubo externo 18 está insertada axialmente, desde abajo hacia arriba, en el escalón inferior 26 de la cavidad de la tapa, hasta apoyarse contra una superficie anular de tope, que delimita el escalón inferior 24 del escalón intermedio 26. El tubo 18 está montado con apriete y con presencia de una junta tórica, con el fin de asegurar, por una parte, la fijación del tubo externo 18 sobre la tapa 20 y, por otra parte, la estanqueidad de este montaje.

El tubo interno 16 está insertado, axialmente al centro del tubo externo 18, con el fin de atravesar por completo a la tapa 20. El tubo interno 16 está mantenido con apriete, a través del escalón superior 22 de la cavidad de la tapa, lo que asegura también la fijación del tubo interno 16.

Como puede verse en las figuras, el diámetro interno del tubo externo 18 es mayor que el diámetro externo del tubo interno 16 de tal manera que, cuando están montados coaxialmente sobre la tapa 20, subsiste entre los dos tubos 16 y 18 un espacio anular, que forma una canalización 28. Como puede verse en la figura 1, la extremidad superior de esta canalización 28, que está formada por el escalón intermedio 26 de la cavidad de la tapa 20, está cerrada debido al montaje estanco del tubo interno 16 en el escalón superior 22 de la cavidad.

Sin embargo, una puerta de entrada 30 atraviesa radialmente la tapa para desembocar en el escalón intermedio 24 de la cavidad y permitir, de este modo, la puesta en comunicación de la canalización 28 con una fuente de fluido.

El volumen interno delimitado por el cuerpo principal 14 comprende, esencialmente, tres partes: una cámara superior de puesta en rotación 32, un cono de aceleración 34, y un canal anular de distribución 36. La cámara de puesta en rotación 32 presenta, en este caso, una forma simple de anillo dispuesto alrededor del tubo externo 18. Una entrada de alimentación 38 permite introducir el producto, a ser embotellado, en la cámara 32 según una orientación que no es puramente radial sino que, por el contrario, presenta una componente tangencial. Como el producto es introducido en la cámara con una cierta presión, el producto es arrastrado en una circulación en espiral en la cámara, incluso en el caso en que esta presión no proceda mas que del flujo por gravedad del producto. Eventualmente, puede estar previsto, también, dar a la entrada de alimentación 38 una ligera inclinación según la dirección vertical.

El canal anular de distribución 36, a través del cual fluye el producto a ser embotellado hacia el recipiente 12, está formado alrededor de la parte inferior del tubo externo 18. En el ejemplo de realización ilustrado. se ha previsto que esta parte de la boca 10 penetre hasta el interior del cuello del recipiente a ser llenado, de manera que el canal 36 presente un diámetro menor que el del resto del cuerpo principal 14. El canal 36 está delimitado por un elemento de pared cilíndrica tubular. Para unir la cámara 32 con el canal 36, se ha previsto una superficie de unión 34 que, para simplificar, se ha elegido troncocónica.

Evidentemente, las formas internas del cuerpo principal 14 de la boca 10 puede optimizarse, por ejemplo, como se ha ilustrado en el documento US-A5.125.441, sin que por ello se salga de las enseñanzas de la invención.

Como puede verse en la figura 1, la extremidad inferior del tubo externo 18 desciende hasta por debajo del nivel de la extremidad inferior del canal 36, delimitando, de este modo, un orificio 40 de salida del producto, que es anular. Además, la extremidad inferior del tubo externo 18 está abocardado radialmente hacia el exterior de tal manera que la superficie externa del tubo externo forma también un deflector 44, que tiene a proyectar el producto radialmente hacia el exterior para que entre en contacto con la pared interna del recipiente generando chorro en forma de sombrilla.

Las dimensiones y la posición respectiva de la extremidad del tubo externo 18 y de la extremidad del canal 36 se eligen de tal manera, que la sección de paso del orificio de salida 40 sea relativamente reducida, con el fin de poder retener el líquido contenido en la boca cuando sea cortada la alimentación de producto. La sección de paso máxima, aceptable, para evitar que le producto se descargue está determinada, principalmente, en función de la tensión superficial intrínseca del producto.

De manera comparable, la extremidad inferior del tubo interno 16 sobrepasa axialmente por debajo de la del tubo externo 18 y la superficie externa de la extremidad del tubo interno 16 está abocardada radialmente hacia el exterior para formar una superficie de deflección 46. Por lo tanto, la extremidad inferior de la canalización 28 es anular y está abocardada radialmente hacia el exterior.

Durante el funcionamiento, la entrada de alimentación 38 de la cámara 32 está conectada con una cuba de depósito del producto a ser embotellado, con interposición de una válvula accionada. La apertura y el cierre de la válvula pueden accionarse en función de diferentes parámetros. Puede tratarse de una orden temporal, que determina una duración fija de llenado, que será aplicada a todos los recipientes. La orden puede ser de tipo ponderal, interrumpiéndose la distribución del producto cuando el recipiente haya alcanzado un peso determinado. Además, puede tratarse de una orden volumétrica, en la que se integra el valor del caudal suministrado por la boca para tener una estimación del volumen de producto vertido en el recipiente. En el caso de una máquina volumétrica, la cantidad de producto a ser distribuida se dosificará en un volumen intermedio, colocado entre la cuba de depósito y la boca de llenado.

La puerta de entrada 30 de la canalización 28 de conducción de gas estará conectada, preferentemente, con una fuente de gas neutro para el producto considerado. Este gas neutro podrá ser, por ejemplo, dióxido de carbono (CO2) o nitrógeno (N2).

Finalmente, el conducto central 42 delimitado en el interior del tubo central 16, estará conectado con un dispositivo de evacuación de gas o simplemente con el aire libre.

Así pues, durante el funcionamiento, la cantidad de producto que es inyectada en el cuerpo de la boca se pone en rotación en la cámara 32, lo que, en combinación con la forma anular del orificio de salida 40 y con la forma de la superficie de deflección 44, asegura que el producto sea distribuido por la boca a modo de un chorro con forma de sombrilla. Puesto que la parte inferior de la boca está insertada en el recipiente o en las proximidades inmediatas de este, el producto entra en contacto con la pared interna del recipiente y fluye a lo largo de este para llenar el recipiente. Se obtiene un flujo que genera una cantidad muy pequeña de espuma, incluso en el caso de caudales elevados.

Según la invención, se alimenta la canalización 28 con un gas neutro de tal manera que el flujo de gas, que fluye por la extremidad inferior de la canalización 28 desemboque "por debajo" del flujo en forma de sombrilla de producto. Dada la forma abocardada de la superficie de detección 46, el flujo de gas fluye sensiblemente de manera paralela al flujo de producto en la botella.

De este modo, merced a la invención, el flujo de producto se encuentra aprisionado, de algún modo, entre, por el lado externo, la pared del recipiente y, por el lado interno, el flujo de gas neutro. De este modo, el contacto del producto con el aire ambiente se encuentra muy limitado, e incluso anulado.

Evidentemente, el conducto de evacuación 42 permite que el gas se escape del recipiente a medida que aumenta el nivel de producto en el recipiente. Este escape se hace de manera preferente por el centro del recipiente, hacia arriba a lo largo del eje A1. Los gases evacuados pueden ser, o bien una parte del gas inicialmente contenido en el recipiente antes del llenado, o bien una parte del gas neutro, conducido por la canalización 36.

Para limitar aún más la posibilidad de contacto del producto con el aire ambiente, puede estar previsto comenzarla operación de llenado con una etapa previa de barrido del recipiente con un gas neutro. La eficacia de un barrido de este tipo con la boca según la invención quedará particularmente mejorada por el flujo particular debido a la boca. En efecto, el flujo inyectado por la canalización de conducción de gas 28 discurre hacia abajo a lo largo de las paredes del recipiente y asciende según el eje A1 hacia el conducto de evacuación 42. Este flujo permite expulsar en un tiempo muy reducido, y de manera eficaz, el aire contenido previamente en el recipiente. De este modo, sin aumentar demasiado el tiempo total necesario para el llenado de un recipiente, se disminuye, de manera muy importante, el contacto del producto con el aire.

Merced a la boca según la invención, se puede prolongar también la inyección de gas neutro mas allá del tiempo necesario para el llenado del producto, con el fin de efectuar el barrido del espacio de cabeza del recipiente con un gas neutro para evitar aprisionar al aire en la botella, y por tanto en contacto con el producto, en el momento del taponado de la botella.

Claims (10)

1. Boca de llenado para distribuir un líquido en un recipiente, del tipo en el que la boca (10) comprende un orificio de distribución (36, 40) del líquido que acondiciona un chorro en forma de sombrilla, y del tipo en el que la boca comprende una cánula axial dotada con un conducto de evacuación (42) de gas que desemboca en el interior del espacio delimitado por el chorro en forma de sombrilla, caracterizada porque la cánula comprende una canalización (28) de conducción de gas, que desemboca en el interior del espacio delimitado por el chorro en forma de sombrilla y que proyecta un flujo de gas que discurre sensiblemente en paralelo al chorro en forma de sombrilla del líquido, por el lado interno de este.

2. Boca de llenado según la reivindicación 1, caracterizada porque la canalización de conducción de gas (28) desemboca en el interior del espacio delimitado por el chorro en forma de sombrilla, a modo de una abertura anular.

3. Boca de llenado según la reivindicación 2, caracterizada porque al nivel de su extremidad de desembocadura, la canalización (28) de conducción de gas comprende una superficie de deflexión (46) sensiblemente cónica.

4. Boca de llenado según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada porque el conducto de evacuación (42) desemboca axialmente en el centro de la abertura anular de la canalización de conducción de gas (28), que desemboca axialmente en el centro del orificio de distribución (36, 40) de producto, que es sensiblemente anular.

5. Boca de llenado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la canalización de conducción de gas está alimentada con un gas neutro frente al producto a ser distribuido.

6. Boca de llenado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el chorro de producto presenta una componente de rotación axial.

7. Boca de llenado según la reivindicación 6, caracterizada porque comprende una cámara anular (32) de puesta en rotación en la que el producto es inyectado (38) con una componente de velocidad tangencial, estando prolongada axialmente la cámara de puesta en rotación (32) por un canal anular (36), cuya extremidad de desembocadura forma el orificio (40) de distribución de producto.

8. Boca de llenado según la reivindicación 7, caracterizada porque la cámara de puesta en rotación (32) está conectada con el canal anular (36) por medio de una superficie en forma de embudo (34).

9. Boca de llenado según la reivindicación 7, caracterizada porque la cánula axial (16, 18) atraviesa axialmente la cámara de puesta en rotación (32).

10. Máquina de llenado de recipientes, caracterizada porque comprende, al menos, un puesto de llenado dotado con una boca de llenado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.