ES2270157T3 - Procedimiento e instalacion de regulacion del llenado de un recipiente con un liquido. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de regulación del llenado de un recipiente (7) con un líquido (2) llevado a partir de una fuente (S) en el mencionado recipiente (7) por una boquilla de llenado propia para cooperar de modo estanco con una abertura del mencionado recipiente (7) y que tiene un primer orificio para el paso del líquido, el gas contenido en el recipiente se descarga a medida que se llena el recipiente, caracterizado por el hecho de que se controla de modo proporcional (en 11) el flujo del gas descargado de modo que se regule un caudal del líquido que penetra dentro del recipiente (7).
Description
Procedimiento e instalación de regulación del
llenado de un recipiente con un líquido.
La presente invención se refiere al sector del
llenado de recipientes con líquido, y más específicamente a unos
perfeccionamientos aportados a la regulación del llenado de un
recipiente con un líquido. Se aplica muy particularmente, aunque no
exclusivamente, a la regulación del llenado de un recipiente con un
líquido contenido en un depósito y llevado en gran caudal por la
gravedad dentro del mencionado recipiente cerrado de modo estanco,
el gas contenido en éste se descarga a medida que se llena el
recipiente.
El llenado de un recipiente con un líquido puede
ir acompañado de fenómenos indeseables, tales como la formación de
espuma (por ejemplo en líquidos carbonatados, y entre otros, la
cerveza). La formación de espuma sobreviene, notablemente, al
principio del llenado, cuando el chorro de líquido viene a golpear
el fondo del recipiente, y al final del llenado, cuando el nivel de
líquido alcanza el estrechamiento correspondiente al borde del
recipiente.
Ya se conoce el llenado de recipientes con
boquillas de llenado colocadas para generar un chorro cónico o
"en paraguas" de producto que se proyecta, muy rápidamente
después de la salida de la boquilla, contra la pared lateral
interna del recipiente. El producto fluye a continuación a lo largo
de esta pared, lo que tiene como resultado una menor formación de
espuma.
Ya se conoce, igualmente, el dirigir además un
chorro de gas cónico hacia la pared interna del recipiente y el
proyectar el chorro de líquido "en paraguas" entre la pared
del recipiente y el flujo gaseoso. Reduciéndose aún mejor la
formación de espuma incluso para unos caudales elevados.
Sin embargo, los resultados obtenidos con estas
instalaciones conocidas se consideran insuficientes, ya que, si la
cantidad de espuma engendrada durante el llenado ciertamente se ha
reducido sensiblemente, subsiste aún algo de ella, cuando el deseo
de la práctica es que no se produzca o que no haya casi
espuma.
De acuerdo con el documento DE 40 36 290, se
conoce la disminución de la velocidad de llenado de un recipiente
con líquido, al abrir y cerrar periódicamente una válvula presente
en el circuito de escape del gas presente en el recipiente. Sin
embargo esta válvula es del tipo abierto / cerrado (función
completo o nada) de modo que con cada apertura de la válvula, el
líquido se introduce en el recipiente con un caudal máximo: de ello
por tanto resulta la formación de espuma cuando el chorro líquido
viene a golpear el fondo del recipiente al principio del llenado,
pero también cuando el líquido alcanza el estrechamiento
correspondiente con el borde del recipiente, y aún cada vez que se
vuelve a abrir la válvula en el transcurso del proceso de llenado y
que el chorro de líquido viene a golpear la superficie del líquido
ya presente en el recipiente.
La invención tiene por tanto esencialmente como
objetivo proponer una solución perfeccionada que lleva al resultado
deseado y que solo necesita un arreglo tecnológico limitado de las
instalaciones.
A tal efecto, la invención propone, de acuerdo
con una primera realización, un procedimiento de regulación del
llenado de un recipiente con un líquido llevado a partir de una
fuente, dentro del mencionado recipiente, por una boquilla de
llenado propia para cooperar herméticamente con una abertura del
mencionado recipiente y que tiene un primer orificio para el paso
del líquido, el gas contenido en el recipiente se descarga hacia el
exterior por un segundo orificio a medida que se llena el
recipiente, el mencionado procedimiento se caracteriza, de acuerdo
con la invención, por el hecho de que controla de modo
proporcional el flujo del gas que se descarga de modo que se regule
el caudal del líquido que penetra en el recipiente.
De esta forma, de acuerdo con el procedimiento
de la invención, el control de regulación se lleva a cabo no sobre
el flujo del líquido mismo, sino sobre el del gas descargado fuera
del recipiente. Dicho de otra forma, al actuar sobre el caudal del
gas descargado, se frena el flujo del líquido sin perturbar a éste
por la agregación de una válvula cualquiera de regulación entre el
depósito y el recipiente.
De esto se concibe que al pilotar el caudal del
gas descargado de acuerdo con un programa preestablecido durante
el llenado del recipiente, se puede ajustar el caudal del flujo del
líquido de tal forma que el líquido fluye en el recipiente sin la
formación de espuma, o al menos con una formación mínima de espuma.
De esta forma, se puede provocar notablemente un flujo con un
caudal débil al principio del llenado, luego incrementar el caudal
a un máximo para el llenado de la mayor parte del recipiente, y
finalmente reducir el caudal cuando el nivel de líquido alcanza el
borde del recipiente, mientras que en los diferentes regímenes de
flujo el líquido circula, entre el depósito y el recipiente, en un
conducto de sección constante, desprovisto de obstáculo, dicho de
otra forma en unas condiciones favorables para una formación nula o
mínima de espuma.
En una puesta en práctica ventajosa del
procedimiento de la invención, la fuente es un depósito cerrado, el
gas descargado es llevado al depósito en el transcurso del llenado
del recipiente, y al final del llenado del recipiente, se pone el
recipiente en comunicación con la atmósfera controlando la
velocidad de la puesta a una presión determinada.
El procedimiento de acuerdo con la invención
encuentra una aplicación particularmente interesante cuando el
líquido es un líquido carbonatado.
En este último caso, es posible prever que el
líquido contenido en el depósito y vertido en el recipiente sea
sobre-presurizado, y que al final del llenado del
recipiente, se pone el recipiente en comunicación con la atmósfera,
controlando la velocidad de la puesta del líquido carbonatado a una
presión predetermina-
da.
da.
De acuerdo con otra realización del
procedimiento de acuerdo con la invención, se prevé que, durante la
totalidad del llenado del recipiente, el gas contenido en éste sea
descargado hacia la atmósfera.
De acuerdo con una segunda realización, la
invención propone igualmente una instalación de llenado de un
recipiente con un líquido, que consta, para la puesta en práctica
del procedimiento descrito anteriormente, de:
- -
- una fuente de líquido;
- -
- una boquilla de llenado propia para cerrar de modo estanco una abertura de un recipiente y que consta de un conducto de alimentación para llevar el líquido desde la mencionada fuente de líquido hasta dentro del recipiente y un conducto de descarga del gas contenido en el recipiente para descargar el gas a medida que se llena el recipiente,
instalación que, estando instalada
de acuerdo con la invención, se caracteriza por el hecho de que
consta además
de
- -
- una válvula de regulación prevista en el conducto de descarga y
- -
- unos medios de mando conectados a la mencionada válvula de regulación y propios para mandar la apertura proporcional de ésta de modo predeterminado a lo largo del llenado del recipiente de tal forma que el líquido fluye dentro del recipiente con un caudal regulado.
Cuando la instalación consta de una fuente
constituida por un depósito cerrado, bajo presión o no, se prevé
que el conducto de descarga esté interpuesto entre la boquilla de
llenado y el depósito cerrado de modo que el gas descargado fuera
del recipiente durante el llenado de éste se lleva al depósito. En
este caso, es posible de prever, corriente abajo de la válvula de
regulación, unos medios selectores adecuados para poner la salida
de la mencionada válvula selectivamente en relación con el conducto
de descarga en la dirección del depósito o con un conducto puesta a
la atmósfera y que los medios de mando anteriormente mencionados de
mando estén igualmente conectados a los mencionados medios
selectores, de modo tal que al final del llenado del recipiente, o
bien se pone el recipiente, por basculado de los medios selectores,
en comunicación con la atmósfera de tal forma que se consigue una
bajada de la presión en el recipiente a una velocidad
controlada.
Además, se comprende, de acuerdo con lo que
precede, que la invención se puede poner en práctica sea cual sea
el modo de llenado del recipiente: por detección de niveles,
volumétrico, ponderal, lo que hace su sector de uso muy
extendido.
Se comprenderá mejor la invención con la lectura
de la descripción detallada que sigue, de ciertos modos de
realización dados a título puramente ilustrativo. En esta
descripción, se refiere a los dibujos adjuntos en los cuales:
- la figura 1 es un esquema simplificado que
ilustra las disposiciones de base de la invención; y
- las figuras 2 y 3 son dos esquemas
simplificados que ilustran respectivamente dos variantes preferidas
de puesta en práctica de las disposiciones de la invención.
En la figura 1, a la que se referirá en primer
lugar, está representado un ejemplo esquemático de puesta en
práctica de las disposiciones de la invención. Una fuente (S) de
líquido está constituida por un depósito (1) que contiene un
líquido (2) con el cual se desea llenar unos recipientes. El
depósito (1) está representado abierto y el líquido está bajo una
presión atmosférica. De acuerdo con el tipo de instalación, el
depósito (1) puede contener solo una dosis de llenado llevada por
una tubería (3) desde un depósito general a través de un
dispositivo dosificador, notablemente volumétrico (no mostrados).
También puede tratarse de un depósito intermedio alimentado por el
tubo (3) desde un depósito general y equipado con ejemplo de
detectores de niveles alto y bajo (no mostrados).
Del depósito (1) sale un conducto de llenado (4)
provisto de una válvula de llenado (5). El conducto de llenado (4)
llega a una boquilla de llenado (6) que desemboca en un recipiente
(7). La boquilla de llenado (6) coopera con la abertura del
recipiente para obturarlo de modo estanco.
El flujo por gravedad del líquido de depósito
(1) hacia el recipiente (7) se acompaña de la descarga, fuera del
recipiente (7), de un volumen idéntico de gas contenido en el
recipiente (7) (en la figura 1, el trayecto del líquido se ha
esquematizado por unas flechas con un cuerpo simple y el trayecto
del gas descargado por unas flechas de doble cuerpo), gracias a la
presencia de una salida prevista a tal efecto en la boquilla de
llenado (6).
La válvula de llenado (5) es del tipo abierta /
cerrada, con mando a distancia (notablemente eléctrico o
neumático), a partir de una unidad (10) de gestión del
funcionamiento del conjunto de la instalación.
Una instalación del modo descrito anteriormente
permite el control de la salida y de la parada del flujo líquido
que cae por gravedad dentro del recipiente (7). En el caso de
ciertos líquidos, hay formación de espuma debido al choque del
líquido sobre el fondo del recipiente, al principio del llenado,
luego, al final del llenado, cuando el nivel del líquido alcanza el
borde estrechado del recipiente.
Para evitar este inconveniente, se prevé, de
acuerdo con la invención, que de la salida anteriormente mencionada
de la boquilla de llenado (6) salga otro conducto (8) (conducto de
descarga) al que está asociada una válvula de descarga (11) que es
del tipo proporcional y que se coloca bajo el mando de la unidad
de gestión (10). El conducto (8) puede por ejemplo abrirse a la
atmósfera.
En funcionamiento, las dos válvulas de llenado
(5) y de descarga (11) son mandadas de modo simultáneo por la unidad
de gestión (10) de la siguiente forma:
- -
- la válvula de llenado (5) está abierta al mismo tiempo que la válvula proporcional (11) comienza a estar abierta con un paso restringido para el gas descargado fuera del recipiente (7) por la introducción del Líquido que llega por gravedad desde el depósito (1); el gas descargado, al estar frenado, evita que el líquido fluya normalmente dentro del recipiente y disminuye la velocidad de caída de éste por gravedad (reducción del caudal): la restricción impuesta por la válvula proporcional (11) puede ser de tal forma que el flujo del líquido que llega al fondo del recipiente a una velocidad reducida, no va acompañado por una formación de espuma, o al menos la formación de espuma permanece restringida al mínimo;
- -
- a medida que el nivel del líquido se eleva dentro del recipiente (7), la unidad de gestión (10) manda una apertura progresiva (continua o por escalones) de la válvula proporcional (11);
- -
- cuando el nivel de líquido alcanza la proximidad del borde del recipiente, la unidad de gestión (10) manda un cierre progresivo de la válvula proporcional (11) de modo que se reduzca el caudal de flujo del líquido y se reduce la velocidad de la elevación del nivel del líquido en el borde del recipiente, con el fin de evitar allí también la formación de espuma en esta etapa;
- -
- finalmente la válvula proporcional (11) y la válvula de llenado (5) se cierran cuando el recipiente (7) está lleno (nivel de líquido hacia la parte baja del cuello).
Gracias a esta instalación, la válvula de
llenado (5) permanece, durante la fase de llenado del recipiente
(7) abierta al máximo y no constituye una perturbación para el
flujo homogéneo del líquido (el cual puede ser un líquido
carbonatado y/o contener unas fases sólidas - pulpa de fruta por
ejemplo - ).
El mando proporcional de la válvula (11) se
lleva a cabo de acuerdo con una secuencia predeterminada dirigida
por la unidad (10) y puede ir acompañado por una detección de un
parámetro que caracteriza el llenado del recipiente (por ejemplo la
duración, el caudal, el volumen derramado, ...). En la figura 1, se
ha supuesto, a título de ejemplo, una detección de caudal
(debitómetro (12)) que entrega una señal de consigna a la unidad de
gestión (10).
Para asegurar el mando deseado, la unidad de
gestión (10) puede constar de un programa preestablecido de
apertura y de cierre de la válvula proporcional (11) en función de
la fase de llenado del recipiente (7).
En la figura 2, a la que se refiere ahora, se ha
representado un ejemplo de realización preferida de las
disposiciones de la invención. La fuente (S) de líquido está
constituida por un depósito (1) que está cerrado, el líquido (2)
puede estar o no bajo presión.
En el conducto (8) hay asociada una válvula de
equilibrado desgasificado (9), que es también del tipo abierto -
cerrado. Aquí el conducto (8) no se abre ya a la atmósfera, pero
está conectado al depósito cerrado (1), notablemente a la parte
superior de éste.
El depósito (1) cerrado, el recipiente (7)
cerrado por la boquilla de llenado (6) y los conductos de llenado
(4) y el desgasificado (8) constituyen, para los gases, un circuito
cerrado estanco.
Para evitar, en toda la medida de lo posible, la
formación de espuma en el transcurso del llenado de los
recipientes, se prevé, de acuerdo con la invención colocar la
válvula (11) de descarga controlada antes mencionada en paralelo
sobre la válvula de desgasificado (8) como se puede ver en la
figura 2.
Un ciclo completo de llenado empieza por tanto,
después de la puesta en contacto estanco de la boquilla de llenado
(6) con la abertura del recipiente (7), por la apertura de la
válvula de equilibrado - desgasificado (9) (la válvula proporcional
de descarga (11) y la válvula de llenado (5) se mantienen cerradas)
para el equilibrado de la presión entre el recipiente (7) y el
depósito (1); luego esta válvula (9) se cierra. Se llevan a cabo a
continuación las etapas indicadas anteriormente en relación con la
figura 1.
Gracias a esta instalación, las funciones de
equilibrado - desgasificado inicial y de descarga del gas fuera del
recipiente cuando éste se llena se llevan a cabo en dos válvulas
distintas, las válvulas (9 y 11) respectivamente.
Cuando el recipiente (7) debe ser llenado con un
líquido carbonatado bajo una presión de acondicionamiento
(P_{o}), es habitual que la operación de llenado /
taponado se lleve a cabo con un líquido carbonatado bajo una presión (P_{1}) superior a la presión (P_{o}) de modo que se tengan en cuenta unas pérdidas de gas acarreadas por las diferentes transferencias hasta el recipiente taponado. Al final del llenado, el recipiente contiene por tanto un líquido a la presión
(P_{1} > P_{o}), mientras que el taponado se debe llevar a cabo bajo la presión predeterminada. Por tanto es habitual terminar la operación de llenado por una etapa de desgasificado que baja la presión del líquido carbonatado de (P_{1}) a (P_{o}).
taponado se lleve a cabo con un líquido carbonatado bajo una presión (P_{1}) superior a la presión (P_{o}) de modo que se tengan en cuenta unas pérdidas de gas acarreadas por las diferentes transferencias hasta el recipiente taponado. Al final del llenado, el recipiente contiene por tanto un líquido a la presión
(P_{1} > P_{o}), mientras que el taponado se debe llevar a cabo bajo la presión predeterminada. Por tanto es habitual terminar la operación de llenado por una etapa de desgasificado que baja la presión del líquido carbonatado de (P_{1}) a (P_{o}).
A tal fin, la instalación descrita anteriormente
con referencia a la figura 2 debe ser adaptada como se ha
ilustrado en la figura 3 (en la cual las referencias numéricas de
las figuras 1 y 2 se han conservado para designar los mismos
elementos).
En el tubo de desgasificación (8) y en aval del
par de la válvula de equilibrado (9) / válvula proporcional (11)
(dicho de otra forma, entre éstas y el depósito (1)), se dispone de
una válvula de parada (13), mientras que una derivación (14),
conectada entre las válvulas (9, 11) y la válvula (13), desemboca
en la atmósfera a través de una válvula de parada (15). El mando de
las válvulas (14 y 15) está asegurado por la unidad de gestión
(10).
El funcionamiento de la instalación es entonces
el siguiente. Al final del ciclo de llenado descrito anteriormente
en relación con la figura 1 (en el transcurso del cual la válvula
(15) se mantiene cerrada y la válvula (13) se mantiene abierta),
después del cierre de la válvula proporcional (11) se cierra la
válvula (13), se abre la válvula de equilibrado (9), luego se abre
la válvula (15) de puesta a la atmósfera. Tan pronto como la
presión se baja al valor predeterminado (P_{o}), se cierra la
válvula (15), se cierra la válvula de equilibrado (9) y se abre la
válvula (13). La consigna de presión (P_{o}), que se puede
detectar por ejemplo por un captador de presión (16) dispuesto en
la proximidad del recipiente (7) en el tubo (8), puede ser
suministrada a la unidad de gestión (10), del modo ilustrado en la
figura 2 (o bien ser aplicada directamente al accionador de la
válvula (15)).
Las dos válvulas (13, 15) funcionan como un
selector que permite dirigir el gas salido del recipiente (7) o
bien hacia el depósito (1), o hacia la atmósfera.
Claims (9)
1. Procedimiento de regulación del llenado de
un recipiente (7) con un líquido (2) llevado a partir de una
fuente (S) en el mencionado recipiente (7) por una boquilla de
llenado propia para cooperar de modo estanco con una abertura del
mencionado recipiente (7) y que tiene un primer orificio para el
paso del líquido, el gas contenido en el recipiente se descarga a
medida que se llena el recipiente,
caracterizado por el hecho de que se
controla de modo proporcional (en 11) el flujo del gas descargado
de modo que se regule un caudal del líquido que penetra dentro del
recipiente (7).
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
fuente (S) es un depósito (1) cerrado,
por el hecho de que el gas descargado se lleva
al depósito en el transcurso del llenado del recipiente, y
por el hecho de que al final del llenado del
recipiente (7), se pone el recipiente (7) en comunicación (en 9,
15) con la atmósfera, controlando (en 15) la velocidad de la puesta
a una presión determinada.
3. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por el hecho de que el
líquido es un líquido carbonatado.
4. Procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizado por el hecho de que el
líquido (2) contenido en el depósito (1) y vertido en el recipiente
(7) está sobre presurizado y por el hecho de que al final del
llenado del recipiente (7), se pone el recipiente en comunicación
(en 9, 15) con la atmósfera, controlando (en 15) la velocidad de
la puesta del líquido carbonatado a una presión predeterminada.
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que durante
la totalidad del llenado del recipiente, el gas contenido en éste
se descarga hacia la atmósfera.
6. Instalación de llenado de un recipiente (7)
con un líquido (2), que, para la puesta en práctica del
procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
1 a 5, consta de:
- -
- una fuente (S) de líquido;
- -
- una boquilla de llenado (6) adecuada para cerrar de modo estanco una abertura de un recipiente (7) y que consta dé un conducto de alimentación (4) para llevar el líquido desde la mencionada fuente (S) hasta dentro del recipiente (7) y un conducto (8) de descarga del gas contenido en el recipiente (7) para descargar el gas a medida que se llena el recipiente,
caracterizada por el hecho
de que consta además
de
- -
- una válvula de regulación (11) prevista en el conducto de descarga (8) y
- -
- unos medios de mando (10) conectados a la mencionada válvula de regulación (11) y adecuados para mandar la apertura proporcional de ésta de modo predeterminada a lo largo del llenado del recipiente de tal forma que el líquido fluye dentro del recipiente con un caudal regulado.
7. Instalación de acuerdo con la reivindicación
6, caracterizada por el hecho de que la fuente (S) de
líquido consta de un depósito (1) cerrado y por el hecho de que el
conducto de descarga está interpuesto entre la boquilla de llenado
y el depósito (1) cerrado de modo que el gas descargado fuera del
recipiente (7) durante el llenado de éste sea llevado de nuevo al
depósito (1).
8. Instalación de acuerdo con la reivindicación
7, caracterizada por el hecho de que en aval de la válvula
de regulación (11) hay previstos unos medios selectores (13, 15)
adecuados para poner la salida de la válvula (11) mencionada
selectivamente en relación con el conducto (8) de descarga del gas
en dirección del depósito (1) o con un conducto (14) de puesta a la
atmósfera
y por el hecho de que los medios antes indicados
de mando (10) están igualmente conectados a los medios selectores
(13, 15) indicados de tal forma que al final del llenado del
recipiente, el recipiente se pone, por basculado de los medios
selectores, en comunicación con la atmósfera de modo que se lleva
a cabo una bajada de la presión en el recipiente a una velocidad
controlada.
9. Instalación de acuerdo con la reivindicación
7 o 8, caracterizada por el hecho de que el líquido (2) es
un líquido carbonatado.
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