ES2235370T3 - Aparato dispensador para una maquina dispensadora de fluidos, que comprende una camara de bombeo de volumen variable y una maquina que comprende dicho aparato dispensador. - Google Patents

Abstract

Un aparato dispensador para máquinas dispensadoras de fluidos que comprende por lo menos un conducto de entrada (35) y un conducto de salida (36) de producidos fluidos, conectado a una cámara de bombeo de volumen variable (10) que tiene por lo menos una pared flexible (30a), medios de accionamiento (20, 21, 23, 26) dispuestos para mover a Elección la cámara de bombeo (30) desde la posición cero, en la que la cámara de bombeo (30) tiene el volumen máximo, a una posición límite en la que la cámara tiene el volumen mínimo; medios de interceptación a elección (37, 38) dispuestos en los conductos de entrada y salida (35, 36) para permitir que el producto fluido entre y salga de la cámara de bombeo (30) al moverse la pared flexible hacia la posición cero y a la posición límite, respectivamente, comprendiendo los medios de intercepción (37, 38, 39) válvulas de retención montadas respectivamente en los conductos de entrada y salida (35, 36), en el que la cámara de bombeo (39) es accionada por un accionador lineal (20, 21, 23, 27) y el aparato dispensador también dispone de un sensor óptico (40) que define la posición cero de la cámara de bombeo (10).

Description

Aparato dispensador para una máquina dispensadora de fluidos, que comprende una cámara de bombeo de volumen variable y una máquina que comprende dicho aparato dispensador.

La presente invención corresponde al campo de las máquinas expendedoras destinadas a dispensar y/o medir productos líquidos más o menos viscosos, como por ejemplo pinturas, colorantes, tintas y otros parecidos.

El arte anterior en este campo comprende las máquinas dispensadoras que funcionan según distintos principios operativos. Un tipo máquinas conocidas bastante extendido consiste en varios depósitos de colorantes fluidos conectados a un circuito dispensador. Una bomba volumétrica extrae cada producto fluido del depósito respectivo y lo envía a una válvula correspondiente de tres vías y dos posiciones. Cuando la válvula está en posición inactiva, devuelve el fluido a su depósito respectivo por un conducto de recirculación. Cuando es necesario sacar una cantidad prefijada de fluido, la válvula se pone en posición activa para entregar el fluido del depósito a una boca de salida. Este tipo de máquina da resultados excelentes en cuanto a la exactitud, la confianza y la repetición con el tiempo. Sin embargo, destinar una bomba y una válvula solenoide a cada depósito de producto eleva los costes generales de la máquina, tanto en la fabricación como el servicio.

Otro tipo conocido de máquina dispensadora de productos fluidos, en especial colorantes, consiste en una serie de depósitos conectados o integrados en unas bombas dispensadoras de tipo jeringa, dotadas de émbolos que se mueven axialmente dentro de los cilindros respectivos, estando las bombas generalmente dispuestas alrededor de la circunferencia de un bidón giratorio. Para entregar una cantidad prefijada de producto fluido a un depósito, es necesario girar el bidón hasta que la jeringa apropiada esté alineada con el depósito. Por lo tanto, con máquinas de este tipo es generalmente imposible dispensar varios fluidos simultáneamente al mismo depósito, lo que origina la poca productividad de las máquinas de este tipo conocido. Se han propuesto varias soluciones para superar los inconvenientes antes expuestos, todas ellas bastante complicadas y caras de fabricar y explotar. Además, un problema intrínseco de las máquinas tipo jeringa conocidas, yace en la dificultad de disponer de suficientes obturadores deslizantes entre los émbolos y los cilindros para asegurar la precisión y capacidad de repetición de la entrega medida con el tiempo. Además, el trabajo de estas máquinas con fluidos agresivos o abrasivos ocasiona el desgaste rápido de los obturadores deslizantes y por consiguiente, la caída del rendimiento de la máquina, que sólo se puede remediar en parte con una atención constante, lo que aumenta seriamente los costes de explotación de la máquina.

WO 97/26457 revela un dispositivo para medir líquidos, en el que dos bombas de fuelle trabajan alternativamente con carreras solapadas para bombear el líquido a un caudal constante.

El objeto de la presente invención es superar las dificultades del arte anterior antes expuestas ofreciendo una máquina que dispense y mida productos fluidos, que sea fácil y económico fabricar y explotar y que ofrezca gran precisión y confianza con el tiempo, incluso trabajando con fluidos agresivos, corrosivos o abrasivos. Otro objeto de la invención presente es ofrecer una máquina de tamaño reducido con productividad y rendimiento satisfactorio, en especial pero no únicamente, en la dispensación de productos fluidos en cantidades pequeñas. Otro objeto de la invención presente es proporcionar una máquina que comprenda varios aparatos dispensadores independientes que sea fácil de fabricar e instalar en una máquina y que se pueda reemplazar con rapidez cuando sea necesario, incluso por personal no especializado, por ejemplo, el mismo operario de la máquina. Para alcanzar los objetivos antedichos, la presente invención trata de un aparato dispensador dotado de las características descritas en las reivindicaciones que figuran más adelante. La invención se refiere también a una máquina dispensadora y medidora de productos fluidos compuesta por varios aparatos dispensadores del tipo referido.

Según un aspecto particular de la invención presente, el aparato dispensador consta de una cámara de bombeo con paredes flexibles, de preferencia, pero no exclusivamente paredes tipo fuelle. En una configuración particular, la cámara de bombeo es accionada por un accionador lineal para ofrecer una proporción lineal entre las carreras del accionador y la cantidad de producto dispensado. Con arreglo a otro aspecto particular, el accionador lineal consiste en un motor de pasos para entregar una proporción lineal entre el número de pasos del motor y la cantidad de fluido dispensada.

Otra característica especial reside en el hecho de que, con el aparato dispensador de la presente invención, la presión del conducto de entrega y la boca dispensadora cae en cuanto cesa la dispensación, lo que impide el goteo y que queden gotas en la boca.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el aparato dispensador se pone en posición de recarga al acabar cada entrega, por lo que el aparato dispensador queda disponible inmediatamente para la siguiente entrega.

Una característica más de la invención es que el aparato dispensador contiene un sensor óptico de límite que define el punto cero del grupo bomba. Esta característica hace posible que el aparato dispensador tenga gran capacidad de repetir con precisión el proceso de dispensación de un producto fluido.

Otro aspecto del aparato dispensador estriba en el hecho de que las carreras de toma y entrega pueden hacerse a distintas velocidades a fin de aumentar la productividad de la máquina al reducir el tiempo necesario para recargar la cámara de bombeo en la fase de dispensación.

Otras características y ventajas se harán evidentes en la descripción que sigue de una configuración preferente, con referencia a las figuras adjuntas, que se ofrecen únicamente a título de ejemplos sin limitación, en las que:

- la figura 1 es una sección longitudinal esquemática de un par de aparatos dispensadores de la invención presente, montados dentro del cuerpo de una máquina dispensadora.

- la figura 2 es una sección longitudinal a escala aumentada del grupo bomba de la invención presente.

- la figura 3 es un diagrama del sistema de mando de la presente invención, especialmente apta para dispensar productos en secuencia, y

- la figura 4 es un diagrama similar al de la figura 3, que ilustra un sistema de mando adaptado especialmente para dispensar los productos simultáneamente.

Con referencia a las figuras, la máquina dispensadora que dispensa y/o mide productos fluidos comprende un cuerpo 10, delante del cual hay por lo menos una boca de entrega o un grupo de bocas de entrega 11, de un tipo generalmente conocido a la que llegan conductos dispensadores 12 que sirven para llevar cantidades prefijadas de productos fluidos a uno o más recipientes C, simultáneamente o en secuencia. El cuerpo de la máquina dispensadora puede ser de distintas formas y configuraciones generales, dictadas por las necesidades de transporte y manipulación de los recipientes C, así como por condiciones de ergonomía y aspecto, que no tienen relevancia especial en la presente invención. Por este motivo no se describe con detalle la estructura general de la máquina en el resto de esta descripción.

Los aparatos dispensadores 13 se sitúan dentro del cuerpo dispensador 10 y cada uno comprende un depósito para un producto fluido, conectado al grupo bomba 15, que a su vez se conecta con su conducto dispensador respectivo 12 que lleva a la boca o grupo de bocas 11 exterior. Un filtro 16 se intercala preferiblemente entre el depósito 14 y el grupo bomba. Un elemento agitador 17, de tipo generalmente conocido -p. e., una pala giratoria como se ilustra en la figura 1, accionado por un motor unido a la parte baja del propio depósito- puede ir montado dentro del depósito 14.

El grupo bomba genérico 15 ilustrado con mayor detalle en la figura 2, comprende una base de apoyo 19 debajo de la cual está el motor de pasos 20, cuyo árbol pasa por la cavidad 22 hecha en la base 19. El árbol del motor 21 está conectado a un elemento accionador 23, montado de manera giratoria en la base de apoyo y sostenido allí por un par de cojinetes axiales 24. Un tornillo con tuerca 25 está colocado axialmente en el elemento accionador al que se atornilla por el extremo roscado 26 de un árbol motor 27 que actúa como tornillo impulsor. El conjunto de tornillo-tuerca es preferiblemente de tipo irreversible. El árbol motor 27 está fijo a un carro 28 que corre por barras guía verticales 29 fijadas a la base de apoyo 19, sobre el que también va montado un sensor de posición 40, cuya función se explicará más adelante.

La base inferior de la cámara de bombeo tipo fuelle 30 está fija al carro 28; la cavidad interior 10a de la cámara se comunica con un colector 31 situado dentro de un travesaño alto 12, fijo al extremo superior de las barras guía 19. El colector 31, a su vez, se comunica con una entrada 33 y una salida 34, que se comunican con el depósito 14 y el conducto dispensador 12, respectivamente, con dos válvulas de retención 35 y 36 interpuestas. En detalle, cada válvula de retención tiene un obturador esférico 37 que empuja junto a un asiento de válvula circular 38, gracias a la acción de un elemento elástico 39, preferiblemente un muelle helicoidal a presión prefijada.

Obviamente, son posibles numerosas variaciones de la configuración del grupo bomba 15, que podría p. e. comprender un motor de pasos con un árbol fileteado que se acopla a rosca con un tornillo y tuerca dispuesto en el carro.

El motor de pasos puede tener un sistema de mando electrónico 45 (se muestra esquemáticamente en la figura 4) montado en el aparato dispensador 13, que también puede gobernar el motor 18 del elemento agitador 17. En la configuración ilustrada en el diagrama de la figura 4, un sistema de mando 45 se comunica con la unidad central de proceso, preferiblemente instalada en la máquina y capaz de enviar información para accionar el sistema de mando 45 del aparato dispensador 13 correspondiente, cumpliendo una petición de entrega de una cantidad prefijada de uno o más productos fluidos. En particular, la unidad central de proceso 46 actúa como interfaz entre la máquina y el usuario y está conectada por algún sistema conocido de transmisión de datos con un bloque de circuitos 47, encargado de gobernar y dirigir los elementos de la máquina dispensadora. El bloque de circuitos 47 está conectado de manera conocida a los recursos de la máquina, tales como un dispositivo humidificador de las bocas dispensadoras 48, un accionador 49 para situar un estante a la altura del mando, o incluso un sistema sensor 50 para detectar la presencia del recipiente en el compartimiento de dispensación de la máquina, así como otros aditamentos. En el caso de la figura 4, el bloque de circuitos 47 se conecta a través de la conexión de la red de datos 51 con el sistema de mando 45 situado en cada aparato dispensador 13. En este caso, es posible accionar simultáneamente dos o más aparatos dispensadores 13, y así entregar al mismo tiempo dos o más productos.

En otra configuración, presentada esquemáticamente en la figura 3, el bloque de circuitos 47 está conectado a una tarjeta I/O 52 que dirige directamente, sin interposición del sistema de mando 45, los aparatos dispensadores 13 y recibe señales de información de cada aparato, por ejemplo, las señales que emite el sensor 40 en cada posición. Esta solución hace posible fabricar una máquina dispensadora decididamente con más economía que la que se ve en la figura 4, ya que no es necesario equipar cada aparato dispensador 13 con una lógica de mando propia e independiente. Aunque el sistema de mando de la figura 3 no permite dispensar productos simultáneamente, no disminuye la precisión y capacidad de repetición del dispensador, pues esas características vienen determinadas por las de cada aparato dispensador.

En los tiempos inactivos, cuando no se están dispensando productos, todos los aparatos dispensadores de la máquina están en posición de reposo, con las cámaras de bombeo tipo fuelle 30 abiertas a la máxima extensión y completamente llenas de producto fluido. Los sistemas electrónicos instalados en la máquina están preparados para procesar la información relativa a las cantidades de productos fluidos que han de dispensarse en términos de peso o volumen, y traducirlos mediante tablas de conversión en información del sobre el número de ciclos y fracciones de ciclos necesarios para que la cámara de bombeo 30 pase la cantidad deseada de producto al conducto de salida 12 correspondiente. Esta conversión se simplifica por el hecho de que la relación entre el volumen del producto que pasa a la salida a resultas de la compresión del fuelle 30 es en esencia directamente proporcional al movimiento axial del árbol motor 27 y por lo tanto al número de pasos del motor de pasos 20.

Cuando el sistema central de proceso 46 envía información de entrega a un grupo bomba determinado 15 a través del bloque de circuitos 47, el sistema de mando local 46 activa el motor 20 para que dirija el movimiento del carro 28, y por tanto la compresión de la cámara de bombeo tipo fuelle 30. Dado que la cavidad 10a de la cámara de bombeo ya está llena de producto fluido, el aparato dispensador queda esta inmediatamente lista para dispensarlo tan pronto recibe la información activadora de la unidad central de proceso.

Si el volumen de producto fluido que ha de entregarse es menor que el desplazamiento de la cámara de bombeo tipo fuelle 30, se ordena al motor de pasos 20 que gire en una dirección el número de pasos suficiente para reducir el volumen de la cámara de bombeo en una cantidad igual al volumen que hay que servir. Como los productos fluidos que hay que entregar son esencialmente incompresibles, la presión generada dentro de la cámara 30a tan pronto como se levanta el carro 28 para comprimir el fuelle 30 es bastante para vender la resistencia del muelle 39 de la válvula de retención 36, y la abre, haciendo que el producto fluido salga del conducto dispensador 12. Este conducto está normalmente lleno de producto y es preferiblemente corto para reducir el efecto de pérdida de carga en la precisión y linearidad del aparato dispensador. Cuando se ha realizado la entrega, se ordena al motor de pasos 20 que gire en sentido opuesto hasta que el sensor 40 avise que el carro 28 ha llegado al extremo más bajo de su carrera. En cuanto el motor de pasos invierte su dirección, cae la presión dentro de la cámara 30a haciendo que la válvula de retención 36 se cierre inmediatamente. Así se causa también que el aparato dispensador pierda presión, y debido al ligero desplazamiento del obturador 37, quizá se produzca un leve vacío en el conducto 12, suficiente para impedir la formación de gotas o fugas del producto en la boca 11. Durante el regreso del carro 28 hacia el extremo inferior de su carrera, el volumen de la cámara loa del fuelle 30 aumenta, extrayendo así producto fluido del depósito 14 a través de la válvula de retención 15, que se abre. Como se ve en la figura 1, el depósito 14 está situado preferiblemente encima del grupo bomba 15 respectivo y está conectado al mismo por un conducto esencialmente vertical de sección bastante ancha. Todo esto facilita la entrada del producto fluido en la cámara 30a cuando el carro 28 desciende, sin riesgo de cavitación. El hecho de que sea tan fácil extraer el producto del depósito 14, hace posible que el carro 28 realice la carrera de retorno a mayor velocidad que la carrera de dispensación.

Este aspecto esta especialmente ventajoso cuando la cantidad de producto que se ha de entregar es mayor que el desplazamiento del fuelle. En tal caso, el sistema de mando electrónico gobierna el motor de pasos 20 de modo que realice uno o más ciclos de dispensación completos, cada uno de los cuales consiste en una carrera completa de ascenso del carro 28 y una carrera descendente hasta la posición límite inferior detectada por el sensor 40. A fin de entregar la cantidad deseada de producto fluido, la última carrera de dispensación del carro 28 será usualmente parcial, seguida del retorno del carro 28 al extremo bajo de su carrera, o posición de reposo. El hecho de que las carreras de retorno del carro 28, durante las que la boca 11 ha cesado de entregar producto para permitir que se recargue la cámara 30 a del fuelle, suceda a mayor velocidad que las carreras de entrega, reduce los tiempos de recarga y aumenta la productividad general de la máquina dispensadora.

La presencia del sensor de posición 40 hace posible realizar fácilmente la importante función de mando para el funcionamiento correcto del aparato dispensador, y por consiguiente, un procedimiento para corregir las anomalías que hubiera. De hecho, es sencillo contar el número de pasos que necesita hacer el motor para devolver el carro a la posición de partida, o el extremo inferior de su carrera -indicado por el sensor de posición- y compararlos con el número de pasos que hace el motor para realizar la carrera de avance del carro. Así se verifican inmediatamente cualesquiera errores de operación si ambas cifras no coinciden. En ese caso, el sistema de mando puede generar una señal de error e indicar al usuario la anomalía. Además, si el número de pasos de la carrera de entrega fuese menor que en la carrera de retorno, el sistema de procesado puede accionar automáticamente el motor de pasos para que realice un número de pasos igual a la diferencia hallada, y entregar la cantidad de producto faltante, completando así la operación de dispensación que de otro modo sería insuficiente.

También es posible aumentar la productividad de la máquina poniendo en paralelo varios aparatos dispensadores, como se ve en el ejemplo del diagrama de la figura 4, de manera que se puedan alimentar varios productos fluidos simultáneamente al mismo depósito C a través de un conjunto de bocas 11 compartidas. Esta necesidad se siente especialmente en la industria fabricante de pinturas, esmaltes, etc., en la que es normal entregar cantidades prefijadas de productos colorantes a un depósito C para que el producto acabado tenga el tono de color deseado.

El hecho de que sea irreversible la conexión de tornillo-tuerca, que sirve de accionador lineal entre el motor de pasos 20 y el carro 28, permite que el carro 28 permanezca en su posición, incluso en el caso de un fallo temporal del suministro eléctrico. Dicho de otro modo, el tipo del conjunto de tornillo-tuerca elegido, no permite que el carro se mueva, salvo después que el motor de pasos ha sido activado en un sentido de giro o el otro.

Cada aparato dispensador 12 es independiente y se puede cambiar fácilmente, incluso por personal no especializado, en caso de avería, ya que sólo hay que conectar la energía eléctrica y los conectores de comunicación del conducto dispensador 12.

La cámara de bombeo tipo fuelle 30 se puede hacer con materiales resistentes a la agresión de los productos fluidos, por ejemplo, polímeros con base de floruro. La ausencia de obturadores deslizantes asegura gran confianza, incluso en presencia de fluidos abrasivos. Por supuesto, la geometría de la cámara de bombeo puede variar respecto del ejemplo mostrado: por ejemplo, la cámara de volumen variable podría tener paredes flexibles, o un diafragma, u otras soluciones similares. Además un solo carro podría gobernar más de una cámara de bombeo.

Desde luego, con el mismo principio de la invención, las configuraciones y detalles de ejecución pueden variar mucho respecto a los descritos e ilustrados, sin salirse del alcance de la invención presente.

Claims (9)

1. Un aparato dispensador para máquinas dispensadoras de fluidos que comprende por lo menos un conducto de entrada (35) y un conducto de salida (36) de producidos fluidos, conectado a una cámara de bombeo de volumen variable (10) que tiene por lo menos una pared flexible (30a), medios de accionamiento (20, 21, 23, 26) dispuestos para mover a Elección la cámara de bombeo (30) desde la posición cero, en la que la cámara de bombeo (30) tiene el volumen máximo, a una posición límite en la que la cámara tiene el volumen mínimo; medios de interceptación a elección (37, 38) dispuestos en los conductos de entrada y salida (35, 36) para permitir que el producto fluido entre y salga de la cámara de bombeo (30) al moverse la pared flexible hacia la posición cero y a la posición límite, respectivamente, comprendiendo los medios de intercepción (37, 38, 39) válvulas de retención montadas respectivamente en los conductos de entrada y salida (35, 36), en el que la cámara de bombeo (39) es accionada por un accionador lineal (20, 21, 23, 27) y el aparato dispensador también dispone de un sensor óptico (40) que define la posición cero de la cámara de bombeo (10).

2. Un aparato dispensador con arreglo a la reivindicación 1, caracterizado porque la pared flexible (30) es de tipo fuelle.

3. Un aparato dispensador con arreglo a la reivindicación 1, caracterizado porque tiene válvulas de retención montadas en contrafase en los conductos de entrada y salida (35, 36) respectivamente.

4. Un aparato dispensador con arreglo a la reivindicación 1, caracterizado porque el accionador lineal (20, 21, 23, 27) comprende un motor de pasos.

5. Un aparato dispensador con arreglo a la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos un depósito (14) situado cerca y encima de la cámara de bombeo (10) y conectado al conducto de entrada (35).

6. Una máquina dispensadora de fluidos que comprende por lo menos una boca de salida del fluido (11), caracterizada porque comprende por lo menos aparatos dispensadoras con arreglo a cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, conduciendo los conductos de salida (35) de los aparatos dispensadores al exterior de la máquina a través de por lo menos una boca (11).

7. Un aparato dispensador con arreglo a la reivindicación 6, caracterizado porque comprende una unidad central de proceso (46) que transmite datos pertinentes sobre la cantidad de productos que se ha de entregar en cada dispensación a una unidad de mando (47, 52, 45) gobernando esta unidad de mando los medios accionadores (20, 21, 23, 27) para llevar a elección la cámara de bombeo (30) a cada aparato dispensador.

8. Un aparato dispensador con arreglo a la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de mando hace que la cámara de bombeo (10) se mueva a la posición cero al final de cada entrega.

9. Un aparato dispensador con arreglo a la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de mando gobierna el movimiento de la cámara de bombeo (30) a distinta velocidad en la carrera hacia la posición 0 y en la carrera hacia la posición límite, respectivamente.