ES2303841T3 - Un aparato de llenado con liquido del tipo de caudalimetro. - Google Patents
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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.
El invento se refiere a un aparato de llenado
con líquido del tipo de caudalímetro, de acuerdo con el preámbulo
de la reivindicación 1.
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.
\newpage
(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.
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
(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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