ES2303841T3 - Un aparato de llenado con liquido del tipo de caudalimetro. - Google Patents

Un aparato de llenado con liquido del tipo de caudalimetro. Download PDF

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Nayoshi Tanaka
Hiroyuki Okazaki
Shouichi Koga
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Toyo Jidoki Co Ltd
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    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67CCLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
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Abstract

Un aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro, que comprende: una pluralidad de toberas de llenado (21) cada una con una abertura de alimentación y una válvula (38) que abre y cierra, medios (22) de accionamiento de válvula instalados en una posición que corresponde a cada una de dichas toberas de llenado y que abren y cierran la mencionada válvula (38) de cada una de dichas toberas de llenado (21), un depósito (46) que almacena líquido en él, medios (47, 48, 49, 50) de suministro de líquido conectados a un lado de aguas arriba del mencionado depósito (46), medios reguladores de la presión del aire que regulan la presión del aire en dicho depósito (46), un conducto (42) de líquido que se extiende desde el citado depósito (46) hasta una cámara de distribución (39) y que, luego, se ramifica en canales (34) de conducción de líquido conectados, cada uno, a cada una de dichas toberas de llenado (21), un perceptor (43) de presión de líquido que detecta la presión de un líquido en dicho conducto (42) de líquido, y un caudalímetro (35) dispuesto en cada uno de dichos canales (34) de conducción de líquido, en una posición que corresponde a cada una de dichas toberas de llenado (21); en el que dichos medios reguladores de la presión del aire son accionados sobre la base de una señal de detección de dicho perceptor (43) de presión del líquido, regulando así dicha presión en el mencionado depósito (46) de forma que dicha presión de dicho líquido en dicho conducto (42) de líquido se mantenga en un valor constante, y dicha válvula (38) de cada una de dichas toberas de llenado (21) es abierta por dichos medios (22) de accionamiento de válvula con una temporización especificada y es cerrada por dichos medios (22) de accionamiento de válvula sobre la base de una señal de medición de cada uno de dichos caudalímetros (35), llenando así recipientes (W) con una cantidad fija de un líquido de llenado; caracterizado porque dichos medios reguladores de la presión de aire están constituidos por: una fuente (71) de suministro de aire comprimido, una pluralidad de vías (72a, 72b, 72c, 72d) de suministro de aire previstas en paralelo entre dicha fuente (71) de suministro de aire comprimido y dicho depósito (46), válvulas (74a, 74b, 74c, 74d) para abrir y cerrar las vías de suministro de aire, que abren y cierran dichas vías (72a, 72b, 72c, 72d) de suministro de aire, una pluralidad de vías (75a, 75b, 75c, 75d) de descarga de aire conectadas en paralelo con dicho depósito (46), válvulas (77a, 77b, 77c, 77d) para abrir y cerrar las vías de descarga de aire, que abren y cierran dichas vías (75a, 75b, 75c, 75d) de descarga de aire, un dispositivo de control (78) que controla, basándose en una señal de detección de dicho perceptor (43) de presión de líquido, las operaciones de apertura y de cierre de dichas válvulas (74a, 74b, 74c, 74d) para abrir y cerrar las vías de suministro de aire y de dichas válvulas (77a, 77b, 77c, 77d) para abrir y cerrar las vías de descarga de aire.

Description

Un aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro.
Antecedentes del invento 1. Campo del invento
El invento se refiere a un aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
2. Técnica anterior
La solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública (Kokai) núm. 11-193094 describe un aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro, de esta clase.
El aparato de llenado incluye mecanismos de llenado que están dispuestos a intervalos fijos en la dirección circunferencial en un cuerpo rotativo que gira continuamente y llena recipientes con un líquido. El aparato incluye, además, un depósito que almacena el líquido, medios para el suministro de líquido conectados con el depósito, medios de puesta a presión que ponen a presión el interior del depósito, y canales para conducción del líquido que parten del depósito a través de una cámara de distribución y están conectados a respectivas toberas de llenado.
En este aparato de llenado con líquido, la válvula de regulación de la presión de los medios de puesta a presión es controlada sobre la base de señales de detección de un perceptor de presión de líquido que está instalado junto al depósito de forma que se introduzca aire a presión constante en el depósito. Cuando un perceptor de la superficie del líquido detecta que el nivel de ésta en el depósito ha descendido por debajo de una altura especificada, se activan los medios de suministro de líquido sobre la base de la señal de detección de este perceptor del nivel de la superficie del líquido con el fin de rellenar con líquido el depósito, manteniéndose así la presión del líquido en el depósito y en los canales de conducción del líquido en un valor constante.
Tales aparatos de llenado con líquido incluyen un aparato en el que caudalímetros correspondientes a las respectivas toberas de llenado están dispuestos en el canal de conducción de líquido ramificado. En este aparato de llenado, las válvulas de llenado se abren como resultado de la actuación de unos medios de accionamiento de las válvulas con una temporización especificada por un dispositivo de control en el momento del llenado, y las válvulas de llenado se cierran como resultado de la actuación de los medios de accionamiento de las válvulas por el dispositivo de control en un instante en que el caudal detectado por los caudalímetros ha alcanzado un valor especificado, de manera que la cantidad de líquido con que se llenan los recipientes (por ejemplo, bolsas) se mantenga en un valor constante.
En casos en que el líquido circula por los canales de conducción con una cierta velocidad de flujo o mayor, es decir, en casos en que las válvulas se encuentran en estado completamente abierto, el caudal del líquido en los canales de conducción medido por dichos caudalímetros puede medirse con precisión aún cuando no sea constante la presión del líquido. Sin embargo, cuando las válvulas se abren o se cierran, resulta difícil conseguir una medición exacta del caudal (cantidad de inyección) del líquido que circula por los canales de conducción, ya que la velocidad de flujo es pequeña y varía bruscamente. Además, este caudal fluctúa mucho con la presión del líquido. En consecuencia, en un aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro, es necesario mantener la presión del líquido en la proximidad de las toberas de llenado a un valor constante con el fin de mantener constante la cantidad de líquido con que se llenan los recipientes (incluyendo la cantidad de inyección).
Sin embargo, los aparatos usuales de llenado con líquido del tipo de caudalímetro presentan los siguientes problemas:
(1) Como la precisión del control de la presión del aire, por parte de los medios de puesta a presión, en el depósito no es muy buena (es decir, la presión del aire dentro del depósito muestra grandes fluctuaciones), resulta difícil mantener la presión del líquido a un valor constante. Especialmente en el caso de líquidos que tienen poca viscosidad, la presión del líquido utilizado para el llenado debe fijarse en un valor bajo, de modo que la presión del aire dentro del depósito también debe controlarse en un valor bajo. Sin embargo, en tales casos, en un aparato usual se consigue un control con buena precisión.
(2) Incluso si la presión del líquido en el depósito o en el canal de conducción del líquido junto al depósito se mantiene a un valor constante, la presión del líquido en la proximidad de las toberas de llenado puede que no sea constante. Más específicamente, la pérdida de presión provocada por la resistencia de las conducciones que se extienden desde la posición en la instalación del perceptor de presión del líquido (es decir, la posición en que se mide la presión del líquido) hasta las toberas de llenado aumenta al aumentar la viscosidad del líquido; y si la temperatura del líquido varía o varía la temperatura del aire (por ejemplo, entre la mañana y el mediodía) de forma que la viscosidad del líquido varía, entonces la presión del líquido en la proximidad de las toberas de llenado fluctuará incluso en casos en que el perceptor de la presión del líquido muestre la misma presión de líquido.
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(3) También existen problemas con la propia precisión de percepción de la presión del líquido detectada por el perceptor de presión del líquido. Dicho de otro modo, en los casos en que las válvulas de una pluralidad de toberas de llenado sean abiertas y cerradas en sucesión, la consecuencia es que se percibe una presión anormal a consecuencia del fenómeno de golpe de ariete cuando se cierran las válvulas. Además, en la posición del perceptor de la presión del líquido puede quedar aire contenido en el líquido, de manera que resulta imposible conseguir una detección definida y precisa debido a la compresibilidad del aire.
Sumario del invento
En consecuencia, el objeto del presente invento es eliminar tales problemas en un aparato de llenado con líquido usual, del tipo de caudalímetro, de modo que la presión del líquido en la proximidad de las toberas de llenado se mantenga en un valor constante y que la cantidad de líquido con que se llenan los recipientes se mantenga, también, en un valor constante.
El objeto antes mencionado se consigue mediante un aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro, en el que los medios de regulación de la presión del aire están constituidos por:
una fuente de suministro de aire comprimido,
una pluralidad de vías de suministro de aire previstas en paralelo entre la fuente de suministro de aire comprimido y el depósito,
válvulas de apertura y cierre de las vías de suministro de aire, que abren y cierran las vías de suministro de aire,
una pluralidad de vías de descarga de aire conectadas en paralelo con el depósito,
válvulas de apertura y cierre de las vías de descarga de aire, que abren y cierran las vías de descarga de aire, y
un dispositivo de control que controla, basándose en una señal de detección del perceptor de presión de líquido, operaciones de apertura y de cierre de las válvulas de apertura y cierre de las vías de suministro de aire y de las válvulas de apertura y cierre de las vías de descarga de aire.
Las válvulas de apertura y cierre de las vías de suministro de aire y las válvulas de apertura y cierre de las vías de descarga de aire pueden ser válvulas electromagnéticas. El ajuste según el cual se selecciona qué válvula de apertura y cierre de las vías de suministro de aire y qué válvula de apertura y cierre de las vías de descarga de aire (con el fin de abrirla) en respuesta a la señal de detección del perceptor de la presión del líquido, se realiza en el dispositivo de control. Basándose en dicho ajuste, el dispositivo de control selecciona una válvula particular de apertura y cierre de las vías de suministro de aire y una válvula particular de apertura y cierre de las vías de descarga de aire que correspondan a la señal de detección del perceptor de la presión del líquido, abriendo así la válvula de apertura y cierre de las vías de suministro de aire y la válvula de apertura y cierre de las vías de descarga de aire correspondientes.
Por ejemplo, proporcionando válvulas de estrangulación en la vía de suministro de aire y en la vía de descarga de aire respectivas, la magnitud del flujo de aire en la vía de suministro de aire y en la vía de descarga de aire se regulan mediante la válvula de estrangulación de manera que sean diferentes entre sí. Cuando la amplitud de disociación del valor detectado del perceptor de la presión del líquido y el valor fijado (valor objetivo) es grande, se selecciona la vía de suministro de aire o la vía de descarga de aire que permitan una mayor cantidad de flujo (dicho de otro modo, se abren la válvula de apertura y cierre de las vías de suministro de aire y la válvula de apertura y cierre de las vías de descarga de aire correspondientes). Como resultado, al igual que en el caso de las válvulas de control proporcional, cuando la amplitud de disociación es pequeña, los cambios de la presión de aire (y de la presión del líquido) son moderados y se consigue un control fino. Por otro lado, cuando la amplitud de disociación es grande, entonces la presión del líquido se aproxima más al valor fijado (valor objetivo). Así, en cualquier caso, los cambios en la medida de la fluctuación de la presión del líquido pueden ser pequeños y se consigue un control preciso.
También es posible realizar el ajuste de tal modo que se seleccionen, dependiendo de las necesidades, una pluralidad de vías de suministro de aire y de vías de descarga de aire.
Preferiblemente, el aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro del presente invento es un aparato de llenado con líquido de tipo rotativo, como se ve en la técnica anterior. En este caso, las toberas de llenado están dispuestas a intervalos fijos en una pluralidad de posiciones en dirección circunferencial en un cuerpo giratorio que está unido a un árbol hueco giratorio conectado a unos medios de accionamiento y que gira continuamente, los medios de accionamiento de las válvulas y los caudalímetros son hechos girar junto con las toberas de llenado y una junta rotativa está dispuesta coaxialmente con el árbol hueco giratorio de manera que la junta rotativa forme parte del canal de conducción de líquido y la cámara de distribución está formada en la sección inferior, rotativa, de esta junta rotativa.
En el aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro descrito en lo que antecede, es deseable prever unos medios de detección del nivel de la superficie del líquido que detecten la altura de la superficie del líquido dentro del depósito. Los medios de detección del nivel de la superficie del líquido controlan, mediante señales de detección de los mismos, a los medios de suministro de líquido, manteniendo así el nivel de la superficie del líquido en un valor constante. Al mantener el nivel de la superficie del líquido en un valor constante, el volumen del espacio superior (que es el espacio en el que hay aire) dentro del depósito se mantiene en un valor constante. Como resultado, puede mantenerse constante el funcionamiento de los medios de regulación de la presión del aire en el espacio superior puede mantenerse constante, y se realiza un control más estable de la presión del líquido. La razón para ello es que, como el aire es compresible, una gran fluctuación del volumen del espacio superior va acompañada por una fluctuación en el efecto de la misma cantidad de suministro o de descarga de aire sobre la presión del aire en el espacio superior pero esta fluctuación puede suprimirse.
Los medios de suministro de líquido anteriormente descritos pueden comprender una bomba, conectada a la fuente de suministro de líquido y una válvula de control de la cantidad de suministro de líquido, que está interpuesta entre esta bomba y el depósito; y la válvula de control de la cantidad de suministro de líquido es controlada sobre la base de la señal de detección de los medios de detección del nivel de la superficie del líquido. Podría utilizarse una válvula de control proporcional como válvula para el control de la cantidad de suministro de líquido. La función de la válvula de control proporcional se describe en lo que antecede. Así, la válvula es controlada en un grado de apertura apropiado correspondiente a la magnitud del valor detectado del nivel de la superficie del líquido, por ejemplo fijando el grado de apertura en una magnitud proporcional a la amplitud de disociación entre el valor detectado y el valor fijado (valor objetivo) del nivel de la superficie del líquido. Como resultado, puede reducirse la magnitud de la fluctuación del nivel de la superficie del líquido y se lleva a cabo un control preciso.
En la estructura anterior, el perceptor de la presión del líquido puede disponerse entre la bomba descrita anteriormente y la válvula de control de la cantidad de suministro de líquido, controlando así el número de revoluciones de la bomba basándose en la señal de detección del perceptor de presión del líquido. En términos concretos, el número de revoluciones de la bomba se reduce cuando el perceptor de la presión del líquido detecta una presión elevada, de manera que se alivie o se elimine la carga de presión sobre la bomba y el líquido. Si el número de revoluciones de la bomba no se reduce en caso de presión elevada, el líquido es sometido a un amasado por la fuerte carga de presión en la bomba, lo que hace que el líquido sufra, en la bomba, un incremento de volumen y un cambio de composición.
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Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista frontal en sección del conjunto de toberas de un aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro;
la figura 2 es una vista frontal del conjunto de depósito del mismo;
la figura 3 es un diagrama que ilustra un método de control de la válvula para el control de la cantidad de suministro de aire y de la válvula para el control de la cantidad de descarga de aire del depósito;
la figura 4 es una vista frontal en sección del conjunto de toberas de otro tipo de aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro;
la figura 5 es una vista frontal en sección de unos medios de regulación de la presión del aire utilizados en el aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro del presente invento; y
la figura 6 es un diagrama que ilustra un método de control de los medios de regulación de la presión del aire de la figura 5.
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Descripción detallada del invento
En lo que sigue se describirá concretamente, con referencia a las figuras 1 a 4, un aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro.
El conjunto de toberas de este aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro es de tipo rotativo. Como se muestra en las figura 1, un pie 2 está instalado en posición erecta en una base 1, y un árbol hueco 3 giratorio está soportado a rotación en este pie 2. El árbol hueco 3 giratorio es hecho girar continuamente por medios de accionamiento (no mostrados) a través de una rueda dentada 4 sujeta al extremo inferior del árbol hueco 3 giratorio.
Una rueda de cadena 5 y mesas rotativas 6 y 7 están sujetas a la circunferencia del árbol hueco 3 giratorio.
Un extremo de una cadena sinfín 8 está montado en la rueda de cadena 5, y una pluralidad de pares 9 de agarradores que retienen ambos bordes de las bolsas (envases) W están unidos a esta cadena sinfín 8 a intervalos iguales. Los pares 9 de agarradores son movidos, así, siguiendo una trayectoria horizontal en forma de pista cuando giran el árbol hueco 3 giratorio y la rueda de cadena 5. La cadena sinfín 8 se forma conectando una pluralidad de eslabones 11 mediante ejes de conexión en una configuración sinfín, y los pares 9 de agarradores y mecanismos operativos 12 que abren y cierran los pares 9 de agarradores (estos mecanismos operativos 12 son hechos funcionar mediante una leva, etc., están dispuestos a lo largo de la trayectoria de movimiento de la cadena sinfín 8) están unidos a las superficies laterales exteriores de los respectivos eslabones 11. Rodillos superior e inferior 13 y 14 están dispuestos en los ejes de conexión, y rodillos interiores 15 están dispuestos en las partes internas de los eslabones 11. Los rodillos 13 a 15 corren sobre un miembro de guía que está dispuesto a lo largo de la trayectoria de movimiento de la cadena sinfín 8 en lugares distintos de la rueda de cadena 5. Entretanto, la rueda de cadena 5 tiene una parte dentada 16 formada mediante un miembro anular que está dispuesto en la circunferencia de la rueda de cadena 5. Partes rebajadas 16a y 16b con las que se aplican los rodillos superior e inferior 13 y 14, están formadas a intervalos especificados en la parte dentada 16 y una garganta 16c en la que están introducidos los rodillos interiores 15 están formados también en la parte dentada 16. La rotación de la rueda de cadena 5 es transmitida a la cadena sinfín 8 por la aplicación de los rodillos superior e inferior 13 y 14 con las partes rebajadas 16a y 16b, de modo que la cadena sinfín 8 es hecha girar.
Tubos de soporte 17 que tienen gargantas formadas en su interior, están dispuestos a intervalos iguales en posiciones intermedias en la rueda de cadena 5. Los tubos de soporte 17 sostienen árboles 18 que suben y bajan de modo que los árboles que suben y bajan puedan ser hechos subir y bajar libremente. El extremo trasero de un brazo 19 orientado en dirección radial, está sujeto a cada árbol 18 que sube y baja, y una tobera de llenado 21 y los medios 22 de accionamiento de la válvula (cilindro neumático para accionamiento de la válvula) de esta tobera están sujetos al extremo de punta del brazo 19. Además, hay casquillos 23 sujetos a los extremos traseros de los respectivos brazos 19 mediante ménsulas. Estos casquillos 23 están montados sobre ejes de guía 24 que suben y bajan, que están dispuestos a intervalos iguales en la circunferencia de la mesa rotativa 6 de forma que estos casquillos 23 puedan ser hechos deslizar. Además, las partes superiores de los árboles 18 que suben y bajan son guiadas a deslizamiento mediante casquillos 25 que están dispuestos, igualmente, equiespaciados en la circunferencia de la mesa rotativa 7.
Rodillos de leva 26 están unidos a los extremos inferiores de los árboles 18 que suben y bajan mediante miembros de árbol que pueden moverse hacia arriba y hacia abajo a lo largo de las gargantas de los tubos de soporte 17, y los rodillos de leva 26 corren sobre una leva 27 de toberas, que sube y baja, dispuesta en la circunferencia del árbol hueco 3 giratorio.
Los pares 9 de agarradores (y las bolsas W por ellos retenidas), que son transportados por la cadena sinfín 8 y las toberas de llenado 21 son movidos siguiente trayectorias en forma de arco de círculo alineadas por encima y por debajo cuando es hecho girar el árbol hueco 3 giratorio. Durante este movimiento, las toberas de llenado 21 son hechas bajar (e introducidas en las bolsas W), detenidas a la altura de las bolsas (de manera que, en ese momento, las bolsas se llenan con líquido) y, luego, son levantadas (de forma que las toberas de llenado son retiradas fuera de las bolsas W) por la acción de los rodillos de leva 26 y de la leva 27 de toberas, que sube y baja.
El número de referencia 28 designa un plato receptor utilizado para recuperar el líquido de limpieza durante la limpieza de los canales de conducción de líquido, las toberas de llenado, etc.
Un depósito de aire 31 está sujeto concéntricamente a la parte superior del árbol hueco 3 giratorio y mesas rotativas 32 y 33 están sujetas a su circunferencia. Los canales 34 de conducción de líquido (que parten del conducto 42 para líquido) para suministrar el líquido a las respectivas toberas de llenado 21, están unidos a la mesa rotativa 32, y caudalímetros electromagnéticos 35 están unidos a los respectivos canales 34 de conducción de líquido. Asimismo, dentro de una caja anular 36 de acomodación, dispuesta entre las mesas rotativas 32 y 33, están dispuestos secuenciadores 37 y válvulas electromagnéticas 38 de apertura y cierre, con el fin de que se correspondan a los respectivos caudalímetros electromagnéticos 35 y cilindros neumáticos 22 para accionamiento de las válvulas.
Cada secuenciador 37 recibe una señal pulsatoria desde el correspondiente caudalímetro electromagnético 35. En el momento en que esta señal pulsatoria alcanza un valor especificado, el secuenciador 37 envía una señal de control a la correspondiente válvula electromagnética 38 de apertura y cierre y acciona esta válvula 38, de modo que aire comprimido del depósito 31 es enviado al correspondiente cilindro neumático 22 de accionamiento de la válvula. Como resultado, se cierra la válvula de la tobera de llenado 21 correspondiente, y se interrumpe el suministro de descarga de líquido.
Además, el cableado (no mostrado) para la fuente de alimentación (no mostrada) de los respectivos secuenciadores 37 y válvulas electromagnéticas 38 de apertura y cierre y el cableado de control conectado a un dispositivo de control externo (no mostrado), así como las conducciones para el aire comprimido del depósito 31, etc., están conectados entre el interior y el exterior del árbol hueco 3 giratorio mediante anillos rozantes.
Una cámara de distribución 39 que tiene una sección transversal expandida, está dispuesta en la parte superior del depósito 31 de aire de forma que sea coaxial con el árbol hueco 3 giratorio y es hecha girar junto con el árbol hueco 3 giratorio. La cámara de distribución 39 comunica con un conducto 42 de líquido (lado fijo) mediante una junta rotativa 41 que es coaxial con el árbol hueco 3 giratorio. Además, una pluralidad de canales 34 de conducción de líquido están conectados a la circunferencia de la cámara de distribución 39 (dicho de otro modo, el conducto 42 de líquido se ramifica en una pluralidad de canales 34 de conducción de líquido) y estos canales 34 de conducción de líquido comunican con las respectivas toberas de llenado 21. El conducto 42 de líquido tiene una parte vertical directamente encima de la junta rotativa 41 y un perceptor 43 de presión del líquido, que mide la presión del líquido, está dispuesto en esta parte vertical.
En la figura 1, el número de referencia 44 designa las válvulas manuales para abrir y cerrar los pasos de flujo, que están dispuestas en los respectivos canales 34 de conducción de líquido, y el número de referencia 45 designa una válvula de apertura y cierre utilizada para la ventilación del aire.
El control de la cantidad de llenado con líquido mediante las toberas de llenado 21 del conjunto de toberas representado en la figura 1, se consigue de la siguiente forma:
(1) Cuando las respectivas toberas de llenado 21 son hechas girar de forma continua merced a la rotación continuada del árbol hueco 3 giratorio a velocidad constante, el dispositivo de control externo (no mostrado) envía señales de control a las válvulas electromagnéticas 38 de apertura y cierre previstas para las respectivas toberas de llenado 21 con una temporización especificada previamente fijada (por ejemplo, en sincronismo con el momento en que cada tobera de llenado 21 llega a una posición especificada en su trayectoria de desplazamiento circular). Como resultado, se accionan las válvulas 38. En consecuencia, el aire comprimido del depósito 31 es enviado a los cilindros neumáticos 22 para accionar las válvulas, abriendo así las válvulas de las toberas de llenado 21 de forma que se inicie el suministro de líquido.
(2) Al mismo tiempo, los caudalímetros 35 para las respectivas válvulas de llenado 21 envían señales pulsatorias que corresponden al caudal a los respectivos secuenciadores 37.
(3) En el momento en que las señales pulsatorias procedentes de los caudalímetros 35 alcanzan un valor especificado, los secuenciadores 37 envían señales de control a las correspondientes válvulas electromagnéticas 38 de apertura y cierre de modo que las válvulas 38 sean accionadas a la inversa. Como resultado, los cilindros neumáticos 22 para accionamiento de las válvulas son activados a la inversa, y las válvulas de las toberas de llenado 21 son cerradas, interrumpiéndose así el suministro de líquido a las toberas de llenado 21.
La figura 2 muestra un conjunto de depósito que está dispuesto en el lado de aguas arriba del conducto 42 de líquido. El conjunto de depósito suministra el líquido al conjunto de toberas mostrado en la figura 1. El conjunto de depósito está constituido por un depósito 46, un conducto 47 de suministro de líquido que está conectado a una fuente de suministro de líquido (no mostrada) que está dispuesta en el lado de aguas arriba del depósito 46, una bomba 48 que está dispuesta en el conducto 47 de suministro de líquido, un perceptor 49 de presión de líquido y una válvula 50 de control de la cantidad de suministro de líquido. La válvula 47 de suministro de líquido, la bomba 48, el perceptor 49 de presión de líquido y la válvula 50 de control de la cantidad de suministro de líquido constituyen los medios de suministro de líquido del presente invento.
El depósito 46 incluye una válvula 51 de control de la cantidad de suministro de aire que está conectada a una fuente de suministro de aire comprimido (no mostrada), una válvula 52 de control de la cantidad de descarga de aire, un medidor 53 del nivel de la superficie del líquido que es un flotador en el depósito 46 y que detecta la altura de la superficie del líquido, y una válvula de seguridad 54 que abre cuando la presión en el espacio superior del depósito alcanza o supera un valor especificado. La válvula 51 de control de la cantidad de suministro de aire, la válvula 52 de control de la cantidad de descarga de aire y la válvula 50 de control de la cantidad de suministro de líquido son, todas, válvulas proporcionales. En la figura 2, los números de referencia 55 y 56 designan válvulas manuales de apertura y cierre de los pasos de flujo, y el número de referencia 57 se refiere a una válvula de apertura y cierre del paso de líquido residual que es hecha funcionar manualmente.
La presión del aire en el depósito 46 del conjunto de depósito representado en la figura 2 es controlada mediante la válvula 51 de control de la cantidad de suministro de aire y la válvula 52 de control de la cantidad de descarga de aire de forma que la presión de líquido detectada por el perceptor 43 de presión de líquido (véase la figura 1) es mantenida en un cierto valor establecido (valor objetivo) como se describe en lo que sigue (véase la figura 3).
En el diagrama de la figura 3, los bloques numerados tienen el siguiente significado:
80
Relación entre el valor detectado del perceptor de la presión del líquido y grado de apertura de la válvula de control de la cantidad de descarga de aire.
81
Relación entre el valor detectado del perceptor de la presión del líquido y el grado de apertura de la válvula de control de la cantidad de suministro de aire.
82
Cálculo del grado de apertura de la válvula de control de la cantidad de descarga de aire.
83
Orden de apertura o cierre de la válvula basada en el valor calculado.
84
Cálculo del grado de apertura de la válvula de control de la cantidad de suministro de aire.
85
Orden de apertura o cierre de la válvula basada en el valor calculado.
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(1) Se realiza un ajuste previo en el dispositivo de control de la relación entre la presión del líquido detectada por el perceptor 43 de la presión del líquido y el grado de apertura de la válvula 51 de control de la cantidad de suministro de aire (por ejemplo, el grado de apertura es cero cuando el valor detectado sea igual o mayor que el valor fijado (valor objetivo), y el grado de apertura es mayor al aumentar la amplitud de disociación cuando el valor detectado es menor que el valor fijado) y para el grado de apertura de la válvula 52 de control de la cantidad de descarga de aire (por ejemplo, el grado de apertura es cero cuando el valor detectado sea igual o menor que el valor fijado, y el grado de apertura es mayor al aumentar la amplitud de disociación cuando el valor detectado es mayor que el valor fijado (valor objetivo)).
(2) Cuando la señal de detección del perceptor 43 de presión del líquido entra en el dispositivo de control, éste calcula el grado de apertura de la válvula 51 de control de la cantidad de suministro de are y de la válvula 52 de control de la cantidad de descarga de aire basándose en esta señal y envía señales con órdenes de apertura o de cierre a las válvulas respectivas.
(3) El grado de apertura de la válvula 51 de control de la cantidad de suministro de aire y de la válvula 52 de control de la cantidad de descarga de aire se ajustan de acuerdo con las señales con órdenes de apertura o de cierre del dispositivo de control.
Entretanto, el nivel de la superficie del líquido dentro del depósito 46 es controlado en un valor constante mediante la válvula 50 de control de la cantidad de suministro de líquido de la siguiente forma:
(1) Se realiza un ajuste previo en el dispositivo de control de la relación entre el nivel de la superficie del líquido detectado por el medidor 53 de la altura de la superficie del líquido y el grado de apertura de la válvula 50 de control de la cantidad de suministro de líquido (por ejemplo, el grado de apertura es cero cuando el valor detectado es igual o mayor que el valor fijado (valor objetivo), y el grado de apertura es mayor a medida que aumenta la amplitud de disociación cuando el valor detectado es menor que el valor fijado).
(2) Cuando la señal de detección del medidor 53 de la altura de la superficie del líquido entra en el dispositivo de control, éste calcula el grado de apertura de la válvula 50 de control de la cantidad de suministro de líquido basándose en esta señal y envía a la válvula señales con órdenes de apertura o de cierre.
(3) El grado de apertura de la válvula 50 de control de la cantidad de suministro de líquido se regula de acuerdo con las señales con órdenes de apertura o de cierre del dispositivo de control.
El número de revoluciones de la bomba 48 es controlado sobre la base de la señal de detección del perceptor 49 de la presión del líquido. En términos concretos, la relación entre el valor detectado por el perceptor 49 de presión del líquido y el número de revoluciones de la bomba 48 (relación que es tal que el número de revoluciones de la bomba disminuye a medida que aumenta la presión detectada del líquido), se establece anticipadamente. Alternativamente, en lugar de realizar un control basándose en la señal de detección del perceptor 49 de presión del líquido, puede controlarse el número de revoluciones de la bomba sobre la base del grado de apertura de la válvula de control 50. En términos concretos, la relación entre el grado de apertura de la válvula 50 de control de la cantidad de suministro de líquido y el número de revoluciones de la bomba 48 (relación que es tal que el número de revoluciones de la bomba se reduce a medida que disminuye este grado de apertura), se ajusta con anticipación.
La figura 4 muestra otro aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro (conjunto de toberas) del presente invento. Este aparato de llenado se diferencia del aparato de llenado representado en la figura 1 porque la cámara de distribución 61 es mayor, de forma que en la cámara de distribución 61 esté dispuesto un perceptor 62 de la presión del líquido. Elementos similares a los de la figura 1 están designados con los mismos números de referencia.
Con la disposición de la figura 4, puede detectarse la presión del líquido en un lugar más próximo a las toberas de llenado 21 (véase la figura 1) que en el aparato de llenado de la figura 1. Asimismo, la velocidad de circulación del líquido es menor. En consecuencia, la detección es más precisa.
La figura 5 muestra una realización del presente invento. En esta realización, los medios para la regulación de la presión del aire descritos en lo que antecede (la válvula 51 de control de la cantidad de suministro de aire y la válvula 52 de control de la cantidad de descarga de aire) empleados en el aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro, representado en las figuras 1 y 2, son sustituidos por otro tipo de medios reguladores de la presión del aire (en la figura 5, los mismos elementos de las figuras 1 y 2 reciben los mismos números de referencia).
Más específicamente, los medios para regulación de la presión del aire de la figura 5 están constituidos por una fuente 71 de suministro de aire comprimido (compresor), cuatro vías 72a, 72b, 72c y 72d de suministro de aire previstas en paralelo entre la fuente 71 de suministro de aire comprimido y el depósito 46, válvulas de estrangulación 73a, 73b, 73c y 73d y válvulas 74a, 74b, 74 y 74d para abrir y cerrar las vías de suministro de aire (siendo dichas válvulas electromagnéticas y estando normalmente abiertas) montadas, cada una, en las respectivas vías 72a, 72b, 72c y 72d de suministro de aire.
Los medios reguladores de la presión del aire de la figura 5 incluyen, además, cuatro vías 75a, 75b, 75c y 75d de descarga de aire conectadas en paralelo con el depósito 46, las válvulas de estrangulación 76a, 76b, 76c y 76d y las válvulas 77a, 77b, 77c y 77d de apertura y cierre de las vías de descarga de aire (siendo dichas válvulas electromagnéticas y estando, normalmente, cerradas) montadas, cada una, en las respectivas vías 75a, 75b, 75c y 75d de descarga de aire.
Los medios de regulación de la presión del aire incluyen, además, un dispositivo 78 de control que controla, basándose en la señal de detección del perceptor 43 de presión del líquido, las acciones de apertura y de cierre de las válvulas 74a, 74b, 74c y 74d de apertura y de cierre de las vías de suministro de aire y las válvulas 77a, 77b, 77c y 77d de apertura y cierre de las vías de descarga de aire. Los extremos de punta de las válvulas de estrangulación 76a, 76b, 76c y 76d están formados en un solo tubo que desemboca a la atmósfera en la abertura 76e.
En la figura 5, el número de referencia 79 designa un regulador electroneumático (un regulador que ajusta la presión del aire mediante señales eléctricas) que regula la presión del aire descargado por el compresor 71. El regulador electroneumático 79 también forma parte de los medios reguladores de la presión del aire de la figura 5.
En estos medios reguladores de la presión del aire, las válvulas de estrangulación 73a, 73b, 73c y 73d se regulan de forma que la cantidad de aire que circula por las vías de suministro de aire se incremente en el orden: vía de suministro de aire 72a \rightarrow vía de suministro de aire 72b \rightarrow vía de suministro de aire 72c \rightarrow vía de suministro de aire 72d; por otra parte, las válvulas de estrangulación 76a, 76b, 76c y 76d se regulan de forma que la cantidad de aire que circula por las vías de descarga de aire crezca en el orden: vía de descarga de aire 75a \rightarrow vía de descarga de aire 75b \rightarrow vía de descarga de aire 75c \rightarrow vía de descarga de aire 75d.
Asimismo, la relación entre la presión de líquido detectada por el perceptor 43 de presión del líquido y la acción de apertura de las válvulas 74a, 74b, 74c y 74d de apertura y cierre de las vías de suministro de aire y de las válvulas 77a, 77b, 77c y 77d de apertura y cierre de las vías de descarga de aire, ejecutada por el dispositivo de control 78, se establece de la siguiente forma (véase la figura 6). El presente invento no debe limitarse al ejemplo descrito más abajo).
(1) El valor objetivo de la presión del líquido detectado por el perceptor 43 de presión del líquido se establece en 15 kpa. Cuando la presión del líquido se encuentre entre el primer valor de límite inferior establecido en 13 kpa y el primer valor de límite superior establecido en 17 kpa, entonces se cierran todas las válvulas 74a, 74b, 74c y 74d de apertura y cierre de las vías de suministro de aire y las válvulas 77a, 77b, 77c y 77d de apertura y cierre de las vías de descarga de aire y, así, no se suministra ni se evacua aire.
(2) Cuando la presión del líquido detectada por el perceptor 43 de presión del líquido disminuye de modo que el primer valor límite inferior establecido llega a 13 kpa, entonces se abre la válvula 74a de apertura y cierre de la vía de suministro de aire (cuando se selecciona la vía 72a de suministro de aire). Por el contrario, cuando la presión del líquido detectada por el perceptor 43 de presión del líquido aumenta de modo que el primer valor límite superior establecido llega a 17 kpa, entonces se abre la válvula 77a de apertura y cierre de la vía de descarga de aire (cuando se selecciona la vía 75a de descarga de aire).
(3) Cuando la presión del líquido detectada por el perceptor 43 de presión del líquido llega al segundo valor límite inferior establecido en 8 kpa, entonces se abre la válvula 74d de apertura y cierre de la vía de suministro de aire (cuando se selecciona la vía 72d de suministro de aire). Por el contrario, cuando la presión del líquido detectada por el perceptor 43 de presión del líquido llega al segundo valor límite superior establecido en 22 kpa, entonces se abre la válvula 77d de apertura y cierre de la vía de descarga de aire (cuando se selecciona la vía 75d de descarga de aire).
(4) La diferencia de presión q entre el valor objetivo de 15 kpa y el segundo valor límite inferior establecido de 8 kpa se divide en tres y, cuando la presión del líquido detectada por el perceptor 43 de presión del líquido disminuye en el valor de q/3 respecto del valor objetivo, entonces se abre la válvula 74b para apertura y cierre de la vía de suministro de aire (cuando se selecciona la vía 72b de suministro de aire). Cuando la presión del líquido detectada por el perceptor 43 de presión del líquido disminuye en una magnitud igual a 2q/3 respecto del valor objetivo, entonces se abre la válvula 74c para apertura y cierre de la vía de suministro de aire (cuando se selecciona la vía 72c de suministro de aire). Asimismo, la diferencia de presión r entre el valor objetivo de 15 kpa y el segundo valor límite superior establecido en 22 kpa se divide en tres y, cuando la presión del líquido detectada por el perceptor 43 de presión del líquido aumenta en un valor igual a r/3 respecto del valor objetivo, entonces se abre la válvula 77b para apertura y cierre de la vía de descarga de aire (cuando se selecciona la vía 75b de descarga de aire). Cuando la presión del líquido detectada por el perceptor 43 de presión del líquido aumenta en un valor igual a 2r/3 respecto del valor objetivo, entonces se abre la válvula 77c para apertura y cierre de la vía de descarga de aire (cuando se selecciona la vía 75c de descarga de aire).
En los antes mencionados medios de regulación de la presión del aire de la figura 5, las válvulas 74a, 74b, 74c y 74d de apertura y cierre de las vías de suministro de aire y las válvulas 77a, 77b, 77c y 77d de apertura y cierre de las vías de descarga de aire son válvulas electromagnéticas y, así, reaccionan inmediatamente a la señal de control emitida por el dispositivo de control 78. En consecuencia, puede realizarse rápidamente la selección de las vías de suministro de aire o de las vías de descarga de aire que corresponden a la presión del líquido detectada por el perceptor de la presión del líquido. Dicho de otro modo, se obtiene rápidamente la velocidad del suministro de aire o la velocidad de la descarga de aire correspondiente a la presión del líquido detectada por el perceptor de la presión del líquido. En consecuencia, aún en el momento de iniciarse el llenado de los recipientes con líquido y de completarse el llenado, en el que la magnitud de la fluctuación de la presión del líquido tiende a ser elevada y la amplitud de disociación con relación al valor objetivo tiende a incrementarse bruscamente, la presión del líquido puede llevarse a un valor más parecido al valor objetivo, restringiendo así los cambios de la presión del líquido.
En la anterior realización, la magnitud del flujo de aire en las vías 72a, 72b, 72c y 72d de suministro de aire y en las vías 75a, 75b, 75c y 75d de descarga de aire se cambia haciendo variar la medida en que se abren las válvulas de estrangulación 73a, 73b, 73c y 73d y 76a, 76b, 76c y 76d. Asimismo, la velocidad del suministro de aire al depósito 46 y la velocidad de descarga de aire desde el depósito 46 se controla seleccionando una de las vías de suministro de aire 72a, 72b, 72c y 72d y de las vías de descarga de aire 75a, 75b, 75c y 75d. Sin embargo, puede obtenerse el mismo efecto empleando conductos que difieran en sus diámetros internos, en lugar de las válvulas de estrangulación descritas.
Además, en la anterior realización, se establece que puede seleccionarse cualquiera de las vías 72a, 72b, 72c y 72d de suministro de aire y de las vías 75a, 75b, 75c y 75d de descarga de aire. Sin embargo, puede establecerse que la selección puede ser realizada para dos o más vías 72a, 72b, 72c y 72d de suministro de aire y dos o más vías 75a, 75b, 75c y 75d de descarga de aire. Por ejemplo, puede establecerse que la vía 72a de suministro de aire se seleccione para el primer valor límite inferior fijado y, cuando la presión del líquido disminuya en q/3 respecto del valor objetivo, se seleccione además la vía 72b de suministro de aire; y, cuando la presión del líquido disminuya en 2q/3 respecto del valor objetivo, entonces se seleccione, además, la vía 72c de suministro de aire y, también, se seleccionen todas las vías 72a, 72b, 72c y 72de de suministro de aire para el segundo valor límite inferior fijado. Las selecciones pueden fijarse libremente según se desee. Cuando se seleccionan simultáneamente una pluralidad de vías de flujo, dependiendo de la presión del líquido, no es necesario que la magnitud del flujo en cada una de las vías 72a, 72b, 72c y 72d de suministro de aire o la magnitud del flujo en cada una de las vías 75a, 75b, 75c y 75d de descarga de aire, sea diferente en unas y en otras.
Por supuesto, el número de vías de suministro de aire y de vías de descarga de aire no se limita a cuatro.

Claims (3)

1. Un aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro, que comprende:
una pluralidad de toberas de llenado (21) cada una con una abertura de alimentación y una válvula (38) que abre y cierra,
medios (22) de accionamiento de válvula instalados en una posición que corresponde a cada una de dichas toberas de llenado y que abren y cierran la mencionada válvula (38) de cada una de dichas toberas de llenado (21),
un depósito (46) que almacena líquido en él,
medios (47, 48, 49, 50) de suministro de líquido conectados a un lado de aguas arriba del mencionado depósito (46),
medios reguladores de la presión del aire que regulan la presión del aire en dicho depósito (46),
un conducto (42) de líquido que se extiende desde el citado depósito (46) hasta una cámara de distribución (39) y que, luego, se ramifica en canales (34) de conducción de líquido conectados, cada uno, a cada una de dichas toberas de llenado (21),
un perceptor (43) de presión de líquido que detecta la presión de un líquido en dicho conducto (42) de líquido, y
un caudalímetro (35) dispuesto en cada uno de dichos canales (34) de conducción de líquido, en una posición que corresponde a cada una de dichas toberas de llenado (21); en el que
dichos medios reguladores de la presión del aire son accionados sobre la base de una señal de detección de dicho perceptor (43) de presión del líquido, regulando así dicha presión en el mencionado depósito (46) de forma que dicha presión de dicho líquido en dicho conducto (42) de líquido se mantenga en un valor constante, y
dicha válvula (38) de cada una de dichas toberas de llenado (21) es abierta por dichos medios (22) de accionamiento de válvula con una temporización especificada y es cerrada por dichos medios (22) de accionamiento de válvula sobre la base de una señal de medición de cada uno de dichos caudalímetros (35), llenando así recipientes (W) con una cantidad fija de un líquido de llenado;
caracterizado porque
dichos medios reguladores de la presión de aire están constituidos por:
una fuente (71) de suministro de aire comprimido,
una pluralidad de vías (72a, 72b, 72c, 72d) de suministro de aire previstas en paralelo entre dicha fuente (71) de suministro de aire comprimido y dicho depósito (46),
válvulas (74a, 74b, 74c, 74d) para abrir y cerrar las vías de suministro de aire, que abren y cierran dichas vías (72a, 72b, 72c, 72d) de suministro de aire,
una pluralidad de vías (75a, 75b, 75c, 75d) de descarga de aire conectadas en paralelo con dicho depósito (46),
válvulas (77a, 77b, 77c, 77d) para abrir y cerrar las vías de descarga de aire, que abren y cierran dichas vías (75a, 75b, 75c, 75d) de descarga de aire,
un dispositivo de control (78) que controla, basándose en una señal de detección de dicho perceptor (43) de presión de líquido, las operaciones de apertura y de cierre de dichas válvulas (74a, 74b, 74c, 74d) para abrir y cerrar las vías de suministro de aire y de dichas válvulas (77a, 77b, 77c, 77d) para abrir y cerrar las vías de descarga de aire.
2. El aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro es un aparato de llenado con líquido de tipo rotativo, y en el que
dichas toberas de llenado (21) están dispuestas a intervalos fijos en un cuerpo giratorio (6) en una pluralidad de lugares en una dirección circunferencial, estando unido dicho cuerpo giratorio (6) a un árbol giratorio (3) conectado a unos medios de accionamiento y que gira continuamente;
siendo hechos girar dicho caudalímetro (35) y dichos medios (22) de accionamiento de válvula junto con dichas toberas de llenado (21),
una junta rotativa (41) está dispuesta coaxialmente con dicho árbol giratorio (3) de modo que dicha junta rotativa (41) forme parte de dicho conducto (42) de líquido, y
dicha cámara de distribución (39) está dispuesta en una sección inferior giratoria de la citada junta rotativa (41).
3. El aparato de llenado con líquido del tipo de caudalímetro de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además unos medios (53) de detección del nivel de la superficie del líquido que detectan la altura de la superficie del líquido en dicho depósito (46), en el que dichos medios (47, 48, 49, 50) de suministro de líquido son controlados de acuerdo con una señal de detección de dichos medios (53) de detección del nivel de la superficie del líquido, manteniéndose así dicho nivel de la superficie del líquido en un valor constante.
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