ES2215143T3 - Boca de llenado con chorro en forma de sombrilla y maquina de llenado dotada con dicha boca. - Google Patents
Boca de llenado con chorro en forma de sombrilla y maquina de llenado dotada con dicha boca.Info
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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:
- -
- 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;
- -
- al nivel de su extremidad de desembocadura, la canalización de conducción de gas comprende una superficie de deflexión sensiblemente cónica;
- -
- 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;
- -
- la canalización de conducción de gas está alimentada con un gas neutro frente al producto a ser distribuido;
- -
- el chorro de producto presenta una componente de rotación axial;
- -
- 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;
- -
- la cámara de puesta en rotación está conectada con el canal anular por una superficie en forma de embudo;
- -
- 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.
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