ES2302152T3 - Dispositivo de enfriamiento de una corona de orientacion, corona de orientacion que incluye dicho dispositivo, y maquina, especialmente de soplado, que incluye dicho dispositivo y dicha corona. - Google Patents

Abstract

Máquina de fabricación de recipientes, por soplado, que comprende una corona (2) de orientación y un circuito de paso de un fluido portador de calor, portando dicha corona (2) de orientación un carrusel de una máquina de soplado de recipientes, incluyendo dicha corona dos anillos (4, 7) que se pueden poner en rotación el uno con respecto al otro, incluyendo cada anillo un camino de rodadura, incluyendo la corona por otra parte un dispositivo (8) de rodamiento constituido por cuerpo móviles intercalado entre los dos caminos de rodadura, caracterizado porque se ha previsto un dispositivo de enfriamiento que incluye al menos un circuito (9) de enfriamiento placado contra uno de los dos anillos (4, 7) de dicha corona (2) y porque se han previsto unos medios de medida de la temperatura de la corona (2) y unos medios de control (21) del flujo de fluido portador de calor en función de la diferencia entre esta temperatura de la corona (2) y un valor de referencia, estando conectado el circuito de enfriamiento de la corona (2) al circuito de fluido portador de calor de la máquina.

Description

Dispositivo de enfriamiento de una corona de orientación, corona de orientación que incluye dicho dispositivo, y máquina, especialmente de soplado, que incluye dicho dispositivo y dicha corona.

La invención se refiere al ámbito técnico de las máquinas de soplado de recipientes, tales como las máquinas de inyección por soplado.

Se conoce una máquina de este tipo de fabricación de recipientes por soplado, según el preámbulo de la reivindicación 1 del documento US 5.863.571 A.

La invención encuentra un interés particular para máquinas rotativas del tipo presentado anteriormente que incluye un carrusel portado por una corona de orientación.

Una corona de orientación incluye en general dos anillos que pueden ser puestos en rotación relativa el uno con respecto al otro, incluyendo cada anillo un camino de rodadura, y la corona incluye por otra parte un dispositivo de rotación constituido por órganos o cuerpos de rodadura (tales como bolas o rodamientos de bolas) intercalado entre los dos caminos de rodadura y un dispositivo de fijación de los elementos constitutivos de la corona para impedir la liberación de la misma permitiendo al mismo tiempo la rotación relativa de los dos anillos.

Las máquinas de soplado incluyen generalmente una corona de orientación de este tipo. En efecto, estas máquinas de soplado están provistas convencionalmente de varias unidades de moldeado portadas por un carrusel que es rotatorio en torno a un eje sensiblemente vertical. Para ello, un anillo se une al chasis de la máquina y el carrusel es portado por el otro anillo. Así pues, el carrusel puede girar con relación al chasis. El anillo conectado al chasis se denomina anillo fijo, y al otro anillo se le llama anillo giratorio. El anillo giratorio, y en consecuencia el carrusel, son accionados en rotación por un motor, en general no directamente, sino por medio de mecanismos de piñones y/o de correas.

La solicitante descubrió que se producía un calentamiento relativamente pequeño y localizado de la corona de máquinas de soplado en la utilización corriente de estas máquinas.

Para una corona de 1800 mm de diámetro que gira a 30 revoluciones por minuto, siendo la masa giratoria de 18 toneladas, la solicitante observó un calentamiento localizado del orden de 25 grados.

Este fenómeno había permanecido hasta ahora inadvertido, seguramente en parte porque la corona de orientación se coloca en el centro de una máquina muy compacta, incluyendo esta máquina órganos muy numerosos que se desplazan a alta velocidad cuando la máquina está en funcionamiento.

Sin duda este fenómeno también ha permanecido inadvertido porque es de muy escasa amplitud, un calentamiento del orden de 25 grados, localizado, teniendo todas las probabilidades de no haberse observado en el centro de una máquina que incluye numerosos órganos que disipan calorías, todo ello en un entorno industrial.

La solicitante emitió la hipótesis de que tal calentamiento localizado y pequeño de la corona de orientación podría sin embargo tener consecuencias significativas, al provocar este calentamiento localizado una muy ligera dilatación de la corona que podía inducir una ligera variación de los juegos de funcionamiento, y un desgaste prematuro de algunas partes.

La solicitante, en la base a este descubrimiento de un calentamiento localizado y pequeño, y suponiendo una correlación entre esta montada moderada de temperatura y algunas variaciones de los juegos de funcionamiento de la máquina, se dedicó a paliar este problema técnico detectado.

La solicitante ha contemplado por tanto unos medios que permiten controlar este calentamiento localizado, para reducirlo o incluso anularlo, con el fin de reducir los fenómenos indeseables, tales como juegos de funcionamiento que aparecen en algunas piezas de las máquinas, pudiendo establecerse estos medios en máquinas existentes. Varios enfoques iniciales no resultaron satisfactorios.

Un primer enfoque consistió en dotar de aletas al anillo móvil. Un segundo consistió en prever pulverizar aceite con ayuda de aire sobre el dispositivo rodante: este enfoque resultó no compatible con las máquinas de soplado de recipientes, ya que podía causar una contaminación, no deseada, de la máquina, contaminación que podía repercutir en los recipientes o en el interior de los mismos, lo que no es aceptable.

La invención tiene por objeto remediar los inconvenientes de las máquinas de soplado conocidas. Con esta finalidad, se describe la invención en la reivindicación 1.

En una realización, un circuito de paso de fluido portador de calor incluye al menos dos etapas. Es así posible enfriar el anillo de la corona a la cual se asocia en toda su altura, siendo gruesos algunos anillos de orientación.

Preferiblemente, el circuito de paso de fluido portador de calor es sensiblemente anular, de manera que casa lo mejor posible con el anillo contra el cual se placa.

Ventajosamente, cada etapa comprende elementos arqueados de conducto, estando cada elemento arqueado de una etapa dada en un primer extremo de sus dos extremos, en relación de fluido portador de calor con otro elemento arqueado de la misma etapa, y estando en relación de fluido portador de calor, por su otro extremo, con un medio de inyección o un medio de aspiración de fluido portador de calor. Así es posible equipar coronas que tienen diámetros diferentes, empleando unos elementos arqueados de longitud bastante pequeña, dado el caso curvando estos elementos a mano o con ayuda de una herramienta portátil, para adaptarlos al rayo de curvatura del anillo contra el cual deben placarse.

Ventajosamente, la circulación del fluido portador de calor se efectúa siguiendo dos sentidos inversos de un etapa dada del circuito en la etapa que le es contigua. Esta circulación a contracorriente permite una mejor homogeneidad en la transferencia de calor.

Ventajosamente, el circuito de paso de fluido portador de calor está formado por elementos arqueados de conducto sensiblemente idénticos, conectados entre sí y conectados a unos medios de aspiración y de inyección de fluido portador de calor. El dispositivo puede así ser fabricado en serie, por ejemplo por perfilado/curvado de tubos de aleación metálica, tal como aleación de aluminio.

Con el fin de facilitar aún más la transferencia térmica por conducción y evitar la presencia de películas de aire entre el conducto de enfriamiento y la corona de orientación, se dispone ventajosamente un producto pastoso entre los elementos arqueados de conducto y esta corona de orientación contra la cual se placan estos elementos. Este producto pastoso, de baja resistencia térmica podrá, por ejemplo, aplicarse a pistola antes del embridado de los elementos arqueados de conducto contra la corona de orientación; alternativamente, se podrá utilizar un componente de doble cara.

Ventajosamente, el fluido portador de calor es agua. El agua es compatible con un entorno alimentario, como el de algunas máquinas de fabricación o de aportación de entrega de artículos de polímeros, en particular, máquinas de fabricación de botellas por soplado, y no plantea problema de contaminación en caso de fuga accidental; además, el efecto portador de calor del agua es suficiente para compensar las temperaturas alcanzadas por las coronas de orientación de las máquinas de soplado; por último, las máquinas de soplado de recipientes incluyen generalmente circuitos de suministro de agua, por ejemplo para enfriar los moldes, a los cuales puede conectarse el circuito de enfriamiento de la corona.

En una realización ventajosa de una máquina de soplado equipada con una corona, con un anillo llamado anillo fijo conectado al chasis de la máquina y un carrusel portado por el otro anillo, llamado giratorio, el circuito de paso de fluido portador de calor incluye elementos de conducto arqueados placados contra el anillo fijo de dicha corona. Así no es necesario establecer una junta giratoria para traer el fluido portador de calor al circuito de paso de este fluido.

Otros objetos y ventajas de la invención aparecerán durante la descripción siguiente de modos de realización, descripción que va a efectuarse haciendo referencia a los dibujos anexos en los cuales:

- la figura 1 es una vista en perspectiva de un modo de aplicación de la invención, mostrando la figura 1 por otra parte elementos de un chasis de máquina, chasis sobre el cual se ha montado una corona de orientación;

- la figura 2 es una vista que ilustra una disposición de los conductos de circulación de fluido portador de calor tales como se han aplicado en la realización de la figura 1, así como una disposición de un control de regulación;

- la figura 3 es una vista en planta correspondiente a la figura 1, mostrando esta figura 3, en particular, la disposición de medios de medida de temperatura cerca de los cuerpos rodantes de la corona de orientación;

- la figura 4 es una vista en corte de la corona de orientación representada en la figura 3;

- la figura 5 es una vista desde arriba de un elemento del circuito de fluido portador de calor tal como se ha aplicado en la figura 2

- la figura 6 es una vista en detalle de una parte extrema del elemento representado figura 5.

En primer lugar se hace referencia a las figuras 1 y 4.

El chasis 1 de una máquina de soplado de recipientes, está representado parcialmente en esta figura 1 en forma de un montaje de mecano soldado de vigas en cajón y de vigas en H o en I.

Sobre este chasis 1 se ha montado una corona 2 de orientación.

Esta corona 2 de orientación comprende un engranaje dentado exterior 3 (véase la figura 4) montada sobre un anillo 4 giratorio, aquí el anillo externo de la corona. Sobre este anillo 4 giratorio se monta, por ejemplo a través taladros de fijación ciegos o pasantes, lisos o roscados, una masa 5 giratoria con forma de taza agujereada. Sobre esta taza se fijan diversos órganos de la máquina, no representados, formando el conjunto un carrusel. A título ilustrativo, sobre una máquina de la solicitante, la masa giratoria 5 equipada de dichos órganos (moldes, pinzas...) puede tener un peso del orden de dieciocho toneladas para una velocidad de rotación del carrusel, y en consecuencia del anillo 4 giratorio, del orden de treinta revoluciones por minutos.

Se colocan unas juntas 6 entre el anillo 4 externo y un anillo 7 de la corona 2, cuyo anillo se fija al chasis 1 de la máquina. Estas juntas 6 pueden realizarse de elastómero de nitrilo.

Como se ilustra en la figura 4, se intercala un dispositivo 8 de rodamiento constituido de cuerpos rodantes, tales como, por ejemplo, bolas o rodillos de acero de rodamientos, entre los dos anillos, de manera que se permita la rotación relativa de un anillo con respecto al otro. Más concretamente, los cuerpos rodantes están dispuestos entre dos zonas respectivas de cada anillo que constituye un camino de rodadura de perfil adaptado al de los cuerpos rodantes. Así pues, cuando los cuerpos rodantes sean bolas (figura 4), los caminos de rodadura son en forma de gargantas anulares de sección radial en arco de círculo cara a cara.

El engrase de la corona 2 puede realizarse, dado el caso, por medio de agujeros de engrase radiales y tapones de llenado, no representados.

De manera conocida, los anillos 4, 7 pueden realizarse de aceros al carbono, de aceros inoxidables, de aceros o aleaciones con endurecimiento estructural o de aceros especiales para temple bajo atmósfera controlada, en función, en particular, de las solicitaciones en servicio.

Los caminos de rodadura son objeto de un temple por inducción o por llama, y también se puede realizar un tratamiento superficial de los engranajes dentados por ejemplo por cementación o nitruración iónica, en función de los esfuerzos aplicados.

Por ejemplo, en una máquina de soplado, la corona 2 de orientación se somete a cargas axiales, cuya dirección es paralela al eje de rotación R de la corona 2, y también a cargas radiales, momentos de vuelco, y pares de pivotamiento. La corona 2 de orientación transmite estos esfuerzos hacia el chasis 1 fijo.

Ahora se hace referencia más concretamente a las figuras 2 a 6.

De acuerdo con la invención. la corona 2 está dotada de un circuito 9 de paso de un fluido portador de calor que permite un enfriamiento controlado.

En el modo de realización representado, este circuito 9 de paso de fluido portador de calor está colocado contra la superficie interna del anillo 7 y placado sobre la misma, constituyendo el anillo fijo de la corona 2. Como se leerá más adelante, esto presenta la ventaja de no requerir el empleo de conexiones rotativas de fluidos entre el circuito 9 y un circuito de suministro de fluido a la máquina. En otros modos de realización, no representados, es totalmente posible que este circuito se coloque contra el anillo 4 giratorio (aquí el anillo interno) de la corona 2 de orientación y placado sobre el mismo; es incluso posible proporcionar a cada anillo un circuito de paso de fluido portador de calor.

Como se ilustra en la figura 2, preferiblemente, el circuito 9 de paso de fluido portador de calor se distribuye sobre la corona 2 en varias etapas de paso, aquí dos etapas 10H y 10L, que incluyen cada una al menos un elemento 10a, 10b, 10c, 10d de conducto arqueados en el cual circula un fluido portador de calor transportado por conductos 11a a 11f de conexión.

Más precisamente, en la realización representada en la figura 2, el circuito 9 de paso de fluido portador de calor incluye dos etapas 10H, 10L superpuestas constituidas cada una por al menos dos elementos (elementos 10a, 10b para la primera etapa 10H; elementos 10c, 10d para la segunda etapa 10L) arqueados sensiblemente idénticos conectados por conductos de conexión.

Los extremos de los elementos 10a, 10b arqueados de una primera etapa 10H, superior, se colocan según una sección de primer diámetro D1.

Los extremos de los elementos 10c, 10d arqueados de la segunda etapa 10L inferior, se colocan según una sección de segundo diámetro D2.

Esta disposición permite enfriar bien un anillo que presenta, sobre su altura, varias secciones de diámetros diferentes.

Por supuesto, el número de etapas superpuestas podría aumentarse, en función del perfil del anillo: para un anillo que no presente variación de diámetro, podría utilizarse una única etapa, que permitiría enfriar toda la altura del anillo.

Además, el empleo de al menos dos elementos en serie por etapa, aunque no necesario, facilita la instalación del dispositivo de enfriamiento en máquinas ya existentes; por otro lado, se facilita el transporte: el diámetro de la corona de orientación de una máquina de soplado puede superar algunos metros.

Tal como aparece en la figura 2, el fluido portador de calor, a partir de una primera conexión 12a tal como una conexión de bifurcación en un circuito (no representado) de fluido existente en la máquina, mediante un conducto 11a de conexión, paso por un primer elemento 10a arqueado de la etapa superior 10H, otro conducto 11b de conexión, un segundo elemento 10b de la etapa superior 10H para ser evacuado hacia una segunda conexión 12b tal como otra conexión de bifurcación en un circuito de fluido mediante un conducto 11c de conexión.

Tal como aparece en la figura 2, el fluido portador de calor se fluye, en los elementos 10a, 10b en un primer sentido, aquí el sentido inverso al de las agujas de un reloj.

Por otra parte, partiendo de la primera conexión 12a, el fluido portador de calor pasa, mediante otro conducto 11d de conexión, a un primer elemento 10c de la etapa inferior 10L, un conducto 11e de conexión, un segundo elemento 10d arqueado de la etapa inferior 10B, para ser evacuado hacia la segunda conexión 12b, a través de un conducto 11f.

Tal como aparece en la figura 2, el fluido portador de calor fluye, en los elementos 10c, a 10d, en un segundo sentido, aquí el sentido de las agujas de un reloj.

La entrada y la salida de fluido portador de calor en los dos elementos 10a, 10b de la etapa superior 10H se efectúan en una zona 13 desplazada 90º aproximadamente con relación a la zona 14 de entrada y salida del fluido en los elementos 10c, 10d de la etapa inferior.

Mediante estas disposiciones se homogeniza el enfriamiento de la corona.

Se entiende que los términos "inferior", "superior" sólo se emplean aquí con fines de claridad y que el fluido portador de calor podrá, en otra aplicación, circular en sentido inverso a los anteriormente mencionados, llegando el fluido por la segunda conexión 12b y saliendo por la primera conexión 12a.

Tal como aparece en la figura 4, los elementos 10a a 10d tienen, en una aplicación, una sección sensiblemente rectangular, colocándose ventajosamente una cara mayor 15 de estas secciones en apoyo contra el anillo 7 interno, constituyendo aquí el anillo fijo de la corona 2.

Ventajosamente se coloca una junta térmica 16 entre esta cara 15 y el anillo 7 interno, por ejemplo en forma de una pasta comercializada por la sociedad Bergquist bajo la denominación GapPad®VO Ultra soft. Esta pasta presenta, según su proveedor, una capacidad calorífica del orden de un Julio por gramo-ºKelvin (ASTM C351), y una conductividad térmica del orden de un Watio por metro ºKelvin (ASTM D5470).

Tal como aparece en las figuras 5 y 6, los elementos 10a, 10b, 10c, 10d arqueados (de los cuales sólo uno es visible en la figura 5), por ejemplo tubos de aleación de aluminio de 30 mm por 15 mm con grosor de 2 mm, están provistos de orificios 17 de conexión, por ejemplo referenciados por soldadura como 18, para la conexión de los conductos 11a a 11f representados en la figura 2.

La regulación de la temperatura del fluido que circula en el dispositivo puede efectuarse con ayuda de los elementos puestos de relieve a continuación.

Se coloca unos medios de medida 19 de temperatura de la corona 2, tales como una sonda o un captador, cerca de los cuerpos rodantes, tal como aparece en la figura 4. Estos medios de medida 19 y unos medios de medida 20 de la temperatura ambiente, tales como otra sonda u otro captador, se conectan a un controlador 21, también conectado a un caudalímetro 22 de una electroválvula 23 colocada en el circuito de retorno del fluido portador de calor, como se ha esquematizado en la figura 2.

La solicitante ha constatado que una regulación de tipo todo o nada en el caudal de fluido portador de calor resultaba satisfactoria para el enfriamiento de una corona de orientación de máquina de soplado, en la cual la masa rotatoria a 30 revoluciones por minuto era de 18 toneladas, para un diámetro de corona del orden de 1800 mm.

Con tales parámetros, son satisfactorios unos tiempos de apertura de válvula de cinco minutos separados por unos tiempos de cierre de diez minutos, para un caudal de fluido portador de calor del orden de 0,5 a 1,5 metros cúbicos por hora, siendo el fluido portador de calor agua a aproximadamente siete grados Celsius.

Claims (11)

1. Máquina de fabricación de recipientes, por soplado, que comprende una corona (2) de orientación y un circuito de paso de un fluido portador de calor, portando dicha corona (2) de orientación un carrusel de una máquina de soplado de recipientes, incluyendo dicha corona dos anillos (4, 7) que se pueden poner en rotación el uno con respecto al otro, incluyendo cada anillo un camino de rodadura, incluyendo la corona por otra parte un dispositivo (8) de rodamiento constituido por cuerpo móviles intercalado entre los dos caminos de rodadura, caracterizado porque se ha previsto un dispositivo de enfriamiento que incluye al menos un circuito (9) de enfriamiento placado contra uno de los dos anillos (4, 7) de dicha corona (2) y porque se han previsto unos medios de medida de la temperatura de la corona (2) y unos medios de control (21) del flujo de fluido portador de calor en función de la diferencia entre esta temperatura de la corona (2) y un valor de referencia, estando conectado el circuito de enfriamiento de la corona (2) al circuito de fluido portador de calor de la máquina.

2. Máquina según la reivindicación 1, caracterizada porque incluye una corona, dotada de un anillo (7) llamado anillo fijo, vinculado al chasis de la máquina, y un anillo (4) que porta un carrusel, y porque el dispositivo de enfriamiento de la corona (2) comprende unos sectores (10a, 10b, 10c, 10d) de conducto arqueados placados contra el anillo (7) fijo de dicha corona (2).

3. Máquina según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el circuito (9) de enfriamiento es sensiblemente anular y comprende unos elementos (10a, 10b, 10c, 10d) de conducto arqueados placados contra un anillo (7) de dicha corona

4. Máquina según una de las reivindicación 1 a 3, caracterizada porque el circuito (9) de enfriamiento comprende al menos un etapa (10H; 10L) con al menos un elemento (10a, 10b, 10c, 10d) de conducto arqueado.

5. Máquina según la reivindicación 4, caracterizada porque una etapa (10H; 10L) comprende al menos un elemento de conducto conectado por un primer extremo de sus dos extremos, a una conexión (12a) de llegada de fluido portador de calor, y por su otro extremo a una conexión (12b) de salida de fluido portador de calor.

6. Máquina según la reivindicación 5, caracterizada porque una etapa (10H; 10L) comprende al menos dos elementos (10a, 10b; 10c, 10d) de conducto arqueados, conectados entre sí por conductos (11b, 1le) de conexión, estando unido un elemento (10a; 10c) por una primera conexión (12a) a un circuito de llegada de fluido existente en la máquina, estando unido un extremo de otro elemento 10b; 10d) por una segunda conexión (12b) a un circuito de salida de fluido existente en la máquina.

7. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque el dispositivo de enfriamiento incluye al menos dos etapas (10H; 10L) y la circulación del fluido portador de calor se efectúa según dos sentidos inversos de una etapa dada del circuito a la etapa que le es contigua.

8. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el circuito (9) de enfriamiento está formado por elementos arqueados de conducto sensiblemente idénticos, conectados entre sí y conectados a unos medios de llegada y de salida de fluido portador de calor.

9. Máquina según la reivindicación 8, caracterizada porque se dispone una junta térmica (16) entre los elementos arqueados de conducto y la corona de orientación contra la cual se placan estos elementos.

10. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el fluido portador de calor es agua.

11. Máquina según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichos medios de medida (19) de la temperatura de la corona están constituidos por una sonda colocada en la proximidad de los cuerpos rodantes del dispositivo (8) de rodamiento de la corona (2).