ES2256193T3 - Unidad de valvula para maquinas de llenado. - Google Patents

Abstract

Unidad (1) de válvula, particularmente para máquinas para llenar recipientes (8), que comprende un cuerpo hueco (2) en el cual se aloja deslizantemente un tapón (3) y unos medios (14) de guía para dicho tapón (3), estando formado en dicho cuerpo hueco (2) un paso (9) para un fluido (7) para llenar dicho recipiente (8), donde dicho paso (9) para dicho fluido (7) de llenado está separado de dichos medios (14) de guía y de dicho tapón (3), por medio de una membrana (32) de aislamiento y de sellado, estando abierta dicha membrana en la parte inferior, de tal manera que permite emerger hacia abajo una punta (30) de dicho tapón (3), donde dicha punta (30) está unida de forma extraíble con dicho tapón (3).

Description

Unidad de válvula para máquinas de llenado.

La presente invención está relacionada con una unidad de válvula para máquinas de llenado de recipientes, particularmente para dispositivos de llenado de botellas.

En el campo de los equipos para embotellar bebidas, se conoce la necesidad de asegurar la máxima asepsia de todas las piezas de la máquina que entran en contacto con la bebida y para asegurar que el flujo de la bebida desde los depósitos adecuados no puede entrar en contacto con contaminantes externos durante su paso hacia la tobera de suministro. Es esta tobera la que está sometida generalmente al mayor riesgo de contaminación, tanto debido a que tiene una abertura de suministro, y por tanto una exposición al aire exterior, como porque su estructura comprende mecanismos y piezas móviles que son difíciles de limpiar y corrientes de aire que actúan como portadoras de contaminantes externos.

Consecuentemente, el diseño de lo que son denominadas válvulas "asépticas" ha sido investigado ampliamente de forma natural. Se ha propuesto una válvula en la cual el tapón está encerrado por una membrana elástica de material plástico que aísla el canal por el cual fluye la bebida desde los mecanismos conectados al tapón, véase el documento WO-A-99/39978. Sin embargo, esta válvula tiene también ciertos problemas, tales como la falta de versatilidad, en términos de adaptación a los diversos sistemas de llenado, y un alto grado de desgaste de la membrana elástica, particularmente en el punto en el cual, cuando la válvula está cerrada, entra en contacto con el borde de la abertura de suministro de la unidad de válvula para cerrar la abertura.

La patente ya publicada WO 03/037779, solicitada el 16/10/2002, con fecha de prioridad del 19/10/2001, y publicada el 08/05/2003, divulga una unidad de válvula que tiene un tapón deslizante que está sellado por una membrana abierta en la parte inferior. Sin embargo, la punta de dicho tapón no parece poder retirarse.

La patente ya publicada EP 1 207 108, solicitada el 12/11/2001, con fecha de prioridad de 17/11/2000 y publicada el 22/05/2002, divulga una unidad de válvula que tiene conductos para dos fluidos diferentes, y un elemento 21 de separación, que sin embargo no es una membrana, sino un segundo miembro de
tapón.

El problema para el que la presente invención está diseñada para abordar es, por tanto, proporcionar una unidad de válvula para máquinas de llenado que supere los problemas inherentes a las válvulas de acuerdo con la técnica anterior.

Este problema se resuelve con una unidad de válvula como se especifica en las reivindicaciones adjuntas.

Otras características y ventajas de la unidad de válvula para máquinas de llenado, de acuerdo con la presente invención, quedarán claras por medio de la descripción de un modo de realización preferido, proporcionado a continuación como orientación y sin intención restrictiva, con referencia a las figuras siguientes, en las cuales:

La figura 1 muestra una vista lateral en sección de la unidad de válvula de acuerdo con la invención, en estado de cierre;

La figura 2 muestra una vista en sección en la dirección A-A de la figura 1;

La figura 3 muestra la vista de la figura 1, pero con la válvula en estado de apertura y durante el suministro;

La figura 4 muestra una vista lateral en sección de la unidad de válvula de acuerdo con un segundo modo de realización de la invención.

Con referencia a las figuras, la unidad de válvula de acuerdo con la invención, indicada globalmente con el número 1, comprende un cuerpo hueco 2 en el cual se aloja un tapón 3 de forma deslizante.

El cuerpo 2 está unido al bastidor de la máquina de llenado por medios 4 de sujeción adecuados, tales como puntales u otros elementos de conexión.

El cuerpo hueco 2 comprende una abertura 5 de entrada y una abertura 6 de salida para el fluido 7, con el cual se ha de llenar el recipiente 8. Dicha abertura 5 de entrada está situada en la parte superior de la superficie lateral de cuerpo hueco 2, mientras que la abertura 6 de salida está formada en la superficie inferior del cuerpo hueco 2, alineada con el tapón 3. Se forma así un paso 9 para el fluido 7 de llenado dentro de dicho cuerpo hueco 2, siendo este paso esencialmente de forma anular debido a que la cavidad está ocupada coaxialmente por el tapón 3.

A la abertura 5 de entrada hay conectada una línea 10 para suministrar el fluido 7 de llenado.

El cuerpo hueco 2 de la unidad 1 de válvula es de forma esencialmente cilíndrica, y tiene un diámetro, en sección transversal, que es mayor que el diámetro de la abertura 6 de salida. La parte 11 de conexión entre el cuerpo cilíndrico de mayor diámetro y la abertura 6 de salida tiene una forma curvada en su sección, de manera que termina en una parte cilíndrica de menor diámetro 12 en la cual se forma dicha abertura 6 de salida para el fluido 7 de llenado.

La unidad 1 de válvula comprende también medios 14 de guía para el tapón 3. Estos medios 14 de guía comprenden una placa perforada 15 unida al borde superior 13 del cuerpo hueco 2. La superficie inferior de la placa perforada 15 tiene, en sección, una forma de doble escalón, que tiene dos resaltes anulares que miran hacia abajo. El resalte superior 15a está diseñado para encajar con el borde superior 13 del cuerpo hueco 2, que a su vez tiene una forma escalonada, de tal manera que proporciona un centrado preciso del tapón 3 con respecto al cuerpo hueco 2. Por otra parte, el resalte inferior 15b forma un rebaje entre el resalte formado por el escalón del borde 13 del cuerpo hueco 2 y la placa perforada 15. Un vástago hueco 16, diseñado para alojar el tapón 3 de una manera deslizante, se extiende hacia abajo desde la superficie inferior de la placa perforada 15, pero no hasta la proximidad de la abertura 6 de salida.

Una guía deslizante 17a del tipo de anillo abierto, diseñada para interactuar con la superficie del tapón 3, está situada en un asiento adecuado sobre la superficie interior de dicho vástago hueco 16, en la proximidad de su extremo inferior.

Una segunda guía deslizante 17b, también del tipo de anillo abierto, está situada en la proximidad del extremo opuesto, sobre la superficie interior del orificio de la placa 15. Una junta hermética 18, por ejemplo un anillo en V, está situada en un asiento adecuado sobre la misma superficie, por encima de la guía deslizante 17b. Además, por debajo de la guía deslizante 17b, hay formada una cavidad anular 19 que se comunica con un conducto 20 de corriente de aire que se abre sobre el exterior de la unidad 20 de válvula.

Las guías deslizantes 17a, 17b están hechas generalmente a partir de material plástico.

Por encima de la placa perforada 15, hay un cabezal 21 que cierra la parte superior de la unida 1 de válvula. El cabezal 21 es hueco y aloja dentro de él la parte superior del tapón 3, el cual, como se ha establecido, se extiende hacia abajo desde este punto, estando alojado coaxialmente dentro del orificio central de los medios 14 de guía hasta que alcanza la abertura 6 de salida del cuerpo hueco 2.

Más en particular, el tapón 3 es de forma cilíndrica sólida y tiene un diámetro ligeramente menor que el diámetro interior del vástago hueco 16, de manera que se crea una holgura entre las dos superficies. El tapón 3 está unido en su parte superior a un pistón 22 alojado deslizantemente en la cavidad del cabezal 21. Por encima del pistón 22 hay situados unos medios limitadores 23 del recorrido, los cuales en este ejemplo específico son un cilindro con un diámetro menor que el diámetro interno de la cavidad del cabezal 21 y con una altura menor que el espacio, medido cuando la válvula está cerrada, entre la superficie superior del pistón 22 y la superficie interna final 24 del cabezal 21, determinando el espacio vacío resultante el recorrido del pistón 22. Un resorte 25, devanado alrededor del cilindro 23, presiona sobre dicha superficie superior del pistón y sobre la superficie interna final 24.

En un asiento adecuado sobre la superficie exterior del pistón 22, hay alojada una junta hermética 18' del tipo de anillo en V, por ejemplo.

Una cámara 26 de presurización, formada bajo el pistón 22, se comunica con un conducto 27 de presurización para la introducción de aire comprimido, el cual, conjuntamente con el pistón 22, forma los medios de actuación del tapón 3.

Se utilizan medios de fijación conocidos, por ejemplo un sistema de tornillo y tuerca, para fijar el cilindro 23 al pistón 22 y para fijar el pistón 22 al tapón 3.

El extremo inferior del tapón 3 está por debajo del vástago hueco 16 de los medios 14 de guía, y este extremo inferior está unido a un elemento 28 de soporte. El elemento 28 de soporte comprende una parte superior con un diámetro exterior mayor, conectada a la parte inferior por medio de un resalte 29.

El elemento 28 de soporte tiene un orificio pasante central, coaxial con el tapón 3 y que aloja el extremo inferior del tapón. Hay fijada de manera separable una punta 30, por medio de un ajuste por tornillo, por ejemplo, a la parte final del tapón 3 que se extiende por debajo del elemento 28 de soporte. Esta punta 30 tiene forma esencial de flecha; en otras palabras, tiene una parte cilíndrica 30a para unirse al tapón 3, una parte 30b esencialmente cónica y un resalte 30c de conexión que mira hacia arriba. La parte apuntada 30b puede ser del tipo ojival, en otras palabras, con una convexidad exterior o bien, como se ilustra en la figura, puede tener un perfil cóncavo en sección transversal, de forma tal que el flujo del fluido 7 de llenado es dirigido y guiado hacia la embocadura del recipiente 8. En todos los casos, la punta 30 es intercambiable, de acuerdo con los requisitos del tipo de llenado y del tipo de recipiente y/o de la
bebida.

Entre el borde superior del elemento 28 de soporte y el borde inferior del vástago hueco 16, hay formado un espacio anular 31.

Hay colocada una membrana 32, de forma esencialmente cilíndrica, abierta en ambos extremos, alrededor de los medios 14 de guía, y encierran el vástago hueco 16 como una camisa. La membrana 32 está fijada en su parte superior entre el borde del cuerpo hueco 2 y la placa perforada 15 de los medios 14 de guía, estando alojada la solapa superior de la membrana en el rebaje formado por el resalte inferior 15b de la placa perforada 15. La parte inferior 32a de la membrana 32 está engrosada y comprende una brida interna 32b que está retenida entre el resalte 29 del elemento 28 de soporte y el resalte 30c de conexión de la punta 30. El mayor grosor de la parte inferior 32a de la membrana permite una deformación satisfactoria del material cuando la válvula está cerrada, en otras palabras, cuando esta parte inferior 32a interfiere con la superficie interior de la parte 11 de conexión del cuerpo hueco 2 para asegurar la hermeticidad de la válvula. Al mismo tiempo, el desgaste del material es limitado y, consecuentemente, la duración de la membrana aumenta.

En la superficie exterior de la membrana 32 hay una pluralidad de aletas 33 que se extienden radialmente hasta que entran en contacto esencialmente con la pared interior del cuerpo hueco 2. Preferiblemente, estas aletas 33, que tienen la función de estabilizar el flujo de líquido y de impedir el movimiento de torsión del mismo, están situadas en la parte inferior de la membrana 32, esencialmente en la parte inferior
32a.

La membrana 32 está hecha a partir de un elastómero adecuado, tal como el caucho natural o sintético. Preferiblemente, la membrana 32 y las aletas 33 están hechas de una sola pieza.

Se describirá ahora el funcionamiento de la unidad de válvula de acuerdo con la invención, haciendo referencia nuevamente a las figuras.

En el estado de cierre, la unidad 1 de válvula aparece como se ilustra en la figura 1. Es este estado, la punta 30 y la parte inferior 32a de la membrana 32 interactúan para formar un cierre hermético con la superficie interior de la parte 11 de conexión del cuerpo hueco 2.

La válvula se abre introduciendo aire comprimido, a través del conducto 27 de presurización, hacia el interior de la cámara 26 de presurización. Bajo la acción del aire comprimido, el pistón 22 se eleva, desplazando así al tapón 3 que está integrado con él. El resorte 25 es comprimido hasta que el cilindro 23 se apoya en la superficie interior 24 del cabezal 21, deteniendo así el recorrido ascendente del tapón 3. Por tanto, la válvula se abre, permitiendo suministrar el fluido 7 de llenado en el recipiente 8, como se ilustra en la figura 3.

Cuando el tapón 3 se eleva, el elemento 28 de soporte, que está integrado con él, se desliza también hacia arriba, avanzando hacia el borde inferior del vástago hueco 16 que está fijo. El volumen del espacio anular 31 queda así reducido, haciendo que el aire contenido en él sea evacuado hacia arriba a través de la holgura entre el tapón 3 y el vástago hueco 16 y, en la posición de la guía deslizante 17a, a través del espacio que deja el anillo abierto. El aire se elimina después a través del conducto 20 de evacuación, impidiendo así que ocurra lo que se conoce como el "efecto bomba" de la compresión de aire dentro del espacio 31, lo que entorpecería el funcionamiento del tapón 3.

Al terminar el suministro de fluido 7 de llenado, la introducción de aire comprimido a través del conducto 27 de presurización se detiene, y el resorte 25 se libera, haciendo que el tapón 3 cierre la salida 6 del cuerpo hueco 2.

El aire comprimido se introduce en la unidad 1 de válvula a través de una válvula de solenoide (no ilustrada) accionada por una unidad de control. La cantidad de fluido suministrado es supervisada por medios de medición de flujo conocidos.

En el modo de realización de la válvula ilustrado en la figura 4, la membrana 32 está fijada al elemento 28 de soporte de una manera ventajosa, proporcionando una brida 29' con sección en L sobre la superficie exterior de este elemento 28 de soporte, por debajo del resalte 29. Esta brida 29' está situada en un asiento complementario formado en la parte engrosada de la membrana 32, formando unos medios de agarre de gancho entre la membrana y el tapón 3.

Las ventajas de la unidad de válvula a la cual se refiere la presente invención se evidencian inmediatamente a partir de la descripción anterior.

En primer lugar, la membrana 32 permite a los mecanismos internos de la válvula quedar completamente aislados del paso 9 del fluido 7 de llenado, el cual puede ser suministrado en condiciones totalmente asépticas.

Más aún, el engrosamiento de la parte inferior 32a de la membrana 32, en otras palabras, de la parte que está más sometida a un esfuerzo mecánico, prolonga la vida de servicio de la membrana y permite que el material se deforme suficientemente para asegurar un cierre hermético perfecto de la válvula.

La presencia de las aletas 33 en la superficie exterior de la membrana 32 impide el movimiento de torsión del fluido durante el suministro, siendo éste un requisito particularmente importante cuando la válvula está instalada en máquinas giratorias en las que el movimiento de torsión es más significativo.

La provisión de una punta intercambiable 30, una característica resultante del hecho de que la membrana 32 esté abierta en el fondo, permite adaptar el rendimiento de la válvula a las características del recipiente (por ejemplo, el tamaño de la embocadura, la capacidad de la botella, etc.) y a los de la bebida, simplemente cambiando el tipo y forma de la punta 30, pero sin necesidad de cambios en la membrana 32 (lo que conllevaría costes adicionales muy grandes).

La provisión de guías deslizantes 17a, 17b a una distancia axial considerable una de la otra en la superficie interior de los medios 14 de guía, asegura que el tapón 3 es perfectamente coaxial con el cuerpo hueco 2, dando como resultado una alta precisión de suministro.

Claramente, solamente se ha descrito aquí un modo de realización particular de la unidad de válvula con la que está relacionada la presente invención, pero una persona experta en la técnica será capaz de hacer cualquier modificación necesaria para adaptarla a aplicaciones particulares, sin apartarse del alcance de la protección de las reivindicaciones anexas.

Por ejemplo, es posible proporcionar más de dos guías deslizantes 17a, 17b.

Los medios de accionamiento del tapón 3, que en el ejemplo presente son del tipo de aire comprimido, pueden ser sustituidos por otros medios conocidos, por ejemplo medios de leva.

La forma curvada de la parte 11 del cuerpo hueco 2 puede ser variada para cumplir con requisitos específicos.

Claims (18)

1. Unidad (1) de válvula, particularmente para máquinas para llenar recipientes (8), que comprende un cuerpo hueco (2) en el cual se aloja deslizantemente un tapón (3) y unos medios (14) de guía para dicho tapón (3), estando formado en dicho cuerpo hueco (2) un paso (9) para un fluido (7) para llenar dicho recipiente (8), donde dicho paso (9) para dicho fluido (7) de llenado está separado de dichos medios (14) de guía y de dicho tapón (3), por medio de una membrana (32) de aislamiento y de sellado, estando abierta dicha membrana en la parte inferior, de tal manera que permite emerger hacia abajo una punta (30) de dicho tapón (3), donde dicha punta (30) está unida de forma extraíble con dicho tapón (3).

2. Unidad de válvula según la reivindicación 1, en la que dicha membrana (32) comprende una parte inferior (32a) de mayor espesor.

3. Unidad de válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en la que dicha membrana (32) comprende una pluralidad de aletas (33) para estabilizar el flujo de dicho fluido (7) de llenado.

4. Unidad de válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicho cuerpo hueco (2) comprende una abertura (5) de entrada y una abertura (6) de salida para dicho fluido (7), estando situada dicha abertura (6) de salida por debajo y alineada con dicho tapón (3), estando conectadas la parte cilíndrica de dicho cuerpo hueco (2) y dicha abertura (6) de salida por medio de una parte (11) de conexión que tiene una forma curvada en su sección transversal.

5. Unidad de válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dichos medios (14) de guía están situados fuera de dicho tapón (3).

6. Unidad de válvula según la reivindicación 5, en la que dichos medios (14) de guía comprenden una placa perforada (15) desde la cual se extiende hacia abajo un vástago hueco (16) diseñado para alojar dicho tapón (3) coaxial y deslizantemente.

7. Unidad de válvula según la reivindicación 5 ó 6, en la que los medios (14) de guía comprenden al menos dos guías deslizantes (17a, 17b) separadas entre sí de tal manera que se asegura que dicho tapón es coaxial y está alineado con dicha abertura (6) de salida.

8. Unidad de válvula según la reivindicación 7, en la cual dichas guías deslizantes (17a, 17b) son del tipo de anillo abierto.

9. Unidad de válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que dichos medios (14) de guía comprenden un conducto (20) de evacuación de aire.

10. Unidad de válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que dicha punta (30) de dicho tapón (3) tiene esencialmente forma de flecha en su sección transversal.

11. Unidad de válvula según la reivindicación 10, en la que dicha punta (30) comprende una parte apuntada (30b) esencialmente cónica, que tiene un perfil cóncavo en su sección transversal.

12. Unidad de válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la cual se disponen unos medios de accionamiento de dicho tapón (3).

13. Unidad de válvula según la reivindicación 12, en la que dichos medios de accionamiento del tapón (3) comprenden un pistón (22) que está integrado con el extremo superior de dicho tapón (3) y una cámara (26) de presurización asociada para el funcionamiento con dicho pistón (22), comunicándose dicha cámara (26) de presurización con un conducto (27) de presurización para la introducción de aire comprimido a una presión suficiente para elevar dicho pistón (22).

14. Unidad de válvula según la reivindicación 13, estando asociado también dicho pistón (22) con un resorte (25) en oposición y con unos medios (23) limitadores del recorrido para dicho pistón (22).

15. Unidad de válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en la que dicho tapón (3) comprende un elemento (28) de soporte situado por encima de dicha punta (30) y que interactúa con dicha punta (30) para retener la solapa inferior de dicha membrana (32).

16. Unidad de válvula según la reivindicación 15, en la que dicho elemento (28) de soporte comprende unos medios de agarre en gancho de dicha membrana (32) a dicho elemento (28) de soporte.

17. Máquina de llenado que comprende una o más unidades de válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.

18. Máquina de llenado según la reivindicación 17, en la que dicha máquina es de tipo giratorio.