ES2308267T3

ES2308267T3 - Dispensador de combinacion gravimetrica y volumetrica para multiples fluidos y metodo.

Info

Publication number: ES2308267T3
Application number: ES04794888T
Authority: ES
Inventors: Kenneth R. Kaufhold; Steven R. Page; Donald A. Remmerlhart
Original assignee: Fluid Management Inc
Current assignee: Fluid Management Inc
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2008-12-01
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: AU2004287383B2; CA2543648C; JP4634393B2; JP2007510538A; US20060086405A1; AU2004287383A1; EP1684893A1; DE602004014015D1; ATE395969T1; US6991004B2; WO2005044437A1; US20050092386A1; CA2543648A1; EP1684893B1; US7147012B2

Abstract

Un sistema de dispensación de fluido de combinación gravimétrica y volumétrica (10) que comprende: una balanza (15), la balanza (15) unida a un controlador (21), el controlador (21) unido a una pluralidad de válvulas (14) y una pluralidad de bombas (34), una pluralidad de depósitos base (11) alojando los materiales base, estando cada depósito de base (11) conectado a una de las válvulas (14), una pluralidad de depósitos de aditivo (33) alojando los aditivos, estando cada depósito de aditivo (33) conectado a una de las bombas (34), un tubo múltiple (32) para acomodar cada válvula (14) y una pluralidad de boquillas, estando cada boquilla conectada a una de las bombas (34), en donde los materiales base se distribuyen usando señales desde la balanza (15) al controlador (21) y desde el controlador (21) a las válvulas (14) caracterizado porque - las válvulas son válvulas de dos etapas (14) a las que están conectadas los depósitos de base (11), - las bombas son bombas de nutación (34) a las cuales están conectados los depósitos de aditivo (33), - los materiales base se dispensan secuencialmente y gravimétricamente usando señales desde la balanza (15) al controlador (21) y desde el controlador (15) a las válvulas de dos etapas (14), y los aditivos se dispensan volumétricamente por el control de las bombas de nutación (34) con el controlador (21).

Description

Dispensador de combinación gravimétrica y volumétrica para múltiples fluidos y método.

Antecedentes Campo técnico

Se muestran y se describen un sistema de dispensación mejorado y un proceso para dispensar varios líquidos de un sistema de dispensación de una formulación líquida. Más específicamente, se describe un sistema de dispensación mejorado para combinar los múltiples líquidos y/o semipastas de una formulación líquida por medio del cual los múltiples líquidos incluyen uno o más fluidos base los cuales constituyen una mayoría de la formulación y que pueden dispensarse por peso porque la cantidad exacta de tales ingredientes base no es importante, y además que la formulación incluye cantidades más pequeñas de aditivos que deben ser dispensadas de forma precisa y, de acuerdo con eso, son dispensadas de forma precisa por volumen usando el dispensador descrito. El sistema dispensador incluye una balanza para medir la cantidad de materiales base agregada y una pluralidad de bombas de nutación para distribuir con precisión cantidades más pequeñas de aditivos. Se emplea un controlador para controlar el funcionamiento de las válvulas a través de las cuales se dispensan los materiales base y para controlar el funcionamiento de las bombas de nutación que dispensan las cantidades más pequeñas de los varios aditivos.

Antecedentes de la técnica relacionada

Varios productos líquidos como las tintas, los tintes, lociones cosméticas y pinturas se fabrican a partir de una pluralidad de diferentes líquidos y/o semipastas, los cuales incluyen materiales base o solventes y aditivos especiales como colorantes o tintes o aditivos funcionales que afectan la propiedad del líquido o producto semipastoso.

A lo largo de esta especificación, el término "líquido" se utiliza abarcando semipastas, pastas y otros materiales capaces de bombearse. Se conocen varios dispensadores para distribuir los varios ingredientes de un producto líquido en un recipiente. Algunos de estos dispensadores son más exactos que otros y algunos de estos dispensadores operan más rápidamente que otros. Aun cuando la discusión siguiente se dirigirá hacia la formulación de pinturas, se notará que las aplicaciones y los dispensadores y métodos de distribución descritos aquí son aplicables a varios campos más allá de las pinturas, y esta invención se aplica en general a formulaciones líquidas que consisten en cantidades relativamente grandes de materiales base o solventes o agua y cantidades relativamente pequeñas de aditivos como tintes o colorantes u otros ingredientes funcionales que deben agregarse con precisión.

Volviendo al campo de las pinturas, se notará que las pinturas están hechas en un inmenso número de colores diferentes y matices de colores. Cada color específico de la pintura tiene una fórmula específica de componentes para proporcionar el color deseado. Una fórmula de pintura generalmente incluye una cantidad relativamente grande de un componente base y cantidades más pequeñas de uno o más colorantes. Cada colorante se mide según la fórmula y se distribuye desde un suministro del colorante a granel, es añadido a la base, y después mezclado para producir el color de la pintura deseado.

Típicamente, el material base se pre-formula y, en el ambiente del menudeo, los colorantes se agregan a la pintura mediante un dispensador de colorante existente. Así, la base se formula separadamente y se distribuye separadamente de los colorantes. Por ejemplo, la Patente US 6.221.145 describe un método de preparar formulaciones base para pinturas. La patente '145 enseña un método para preparar varias formulaciones base en una tienda de menudeo para que puedan venderse pinturas con un uso específico en mente, como una base lisa para paredes, una base de alto brillo para madera y recortes u otras aplicaciones como pisos, cemento, etc.

Para utilizar la tecnología descrita en la patente '145 debe usarse un aparato dispensador separado para preparar la formulación base y un aparato separado debe usarse para distribuir los colorantes, debido a las cantidades inmensamente diferentes empleadas para los materiales base y los colorantes. Específicamente, los materiales base pueden agregarse por peso o pueden estimarse por el técnico que tiene alguna habilidad o experiencia. Sin embargo, los colorantes deben agregarse de forma muy precisa ya que un mililitro o menos de error en la cantidad de colorante pueden producir un error notable en el color del producto de la pintura.

Los dispensadores de colorante existentes se han usado en las tiendas y ferreterías de suministro de pintura al menudeo. Por ejemplo, el equipamiento existente que distribuye colorante ha incluido máquinas manuales y automatizadas. El equipo automatizado que dispensa colorantes puede incluir algunos recipientes del colorante a granel, en el cual cada recipiente del colorante se conecta a una entrada de una bomba de fluido. La salida de la bomba de fluido se conecta a una válvula de 3 vías que tiene una salida dispensadora conectada a una boquilla distribuidora y una salida de derivación conectada a una línea de recirculación de fluido. También, un motor puede manejar todas las bombas o varias bombas pueden ser manejadas por un solo motor a través de un mecanismo de acción común o cada bomba puede manejarse por un motor individual. Cuando se dispensa una cantidad de colorante, el motor maneja las bombas y la válvula de 3 vías para el colorante particular se abre para permitir dispensar el colorante a través de la boquilla. El periodo de tiempo que la válvula permanece abierta determina la cantidad de colorante dispensada. Las otras válvulas de 3 vías, que están todas manejándose simultáneamente por el motor, están en un modo de derivación para que el colorante recircule de nuevo a su recipiente en lugar de ser dispensado indeseablemente.

Otros dispensadores de colorante de pintura utilizan una bomba de nutación y un sistema de control por computadora para controlar la bomba. Las bombas de nutación tienen un pistón que se posiciona dentro de un alojamiento que tiene una entrada y una salida de fluido. El pistón se desliza simultáneamente de forma axial y gira dentro del alojamiento. Las bombas de nutación existentes han sido operadas por el pistón girando a través de una rotación completa de 360º y correspondiendo a un recorrido lineal del pistón. Tal funcionamiento del pistón produce una cantidad específica de fluido bombeada por la bomba de nutación con cada revolución. Por lo tanto, la cantidad de fluido bombeada por cualquier bomba de nutación dada se limita a múltiplos del volumen específico. Si se desea un volumen de fluido más pequeño, entonces se usa una bomba de nutación calibrada más pequeña o se hacen los ajustes manuales de calibración a la bomba.

Por ejemplo, en los colorantes de la pintura, un mínimo a dispensar puede ser aproximadamente 1/256 de una onza fluida. Las patentes de Estados Unidos n^{os} 6.540.486 y 6.398.513 describen las mejoras a la tecnología de bombeo de nutación que se provee para una distribución más exacta de los colorantes de la pintura y otros fluidos como los tintes de pelo y aplicaciones de cosméticos.

Aun cuando la tecnología de bombeo de nutación tiene aplicaciones beneficiosas para la dispensación de cantidades relativamente pequeñas de líquidos como los colorantes y los aditivos funcionales a una formulación líquida, las bombas de nutación carecen de la velocidad de otros tipos de bombas, y por consiguiente son ineficientes en términos de tiempo cuando se trata de dispensar materiales base y solventes. Así, a pesar de los desarrollos expuestos en la patente de Estados Unidos nº 6.221.145, muchos minoristas de pintura prefieren llevar bases pre-empaquetadas a las cuales ellos sólo necesitan agregar los colorantes por la vía de una de las máquinas que distribuye colorantes, actualmente disponibles. La razón es que esos minoristas de pintura son reacios o incapaces de dedicar la cantidad de espacio que se exigiría para alojar dos máquinas de dispensación separadas, una para los materiales base y otra para los colorantes.

Específicamente, los dispensadores de colorante disponibles actualmente son bastante grandes debido a la necesidad de la cabina para alojar una pluralidad de botes de colorante, como ocho o más (doce preferentemente) y una bomba separada para cada bote. El volumen del dispensador de colorante es exacerbado por la necesidad de incluir un controlador, como una unidad de proceso central, un teclado y un monitor y el espacio de la cabina para alojar estos artículos. Además, algunos dispensadores deben incluir un número grande de colorantes diferentes (más de veinte), aumentando por eso el tamaño de la cabina que aloja los botes.

Debido a que cada tienda o facilidad del menudeo se diseña diferentemente, muchos minoristas se enfrentan a la difícil tarea de hacer la habitación para tales dispensadores de colorante de pintura automatizados grandes en áreas de espacio limitado. Como resultado, existe una necesidad de un diseño más flexible para dispensadores de colorante de pintura automatizados que posibilitaría que la configuración de estos dispensadores sea fácilmente alterada, dependiendo, de la facilidad en las cuales ellos sean instalados. El uso de una máquina separada para llevar a cabo los procesos de la patente '145 también sería muy problemático y no sería bien recibido por los comerciantes con espacio limitado.

Además, la mayoría de los dispensadores de colorante de pintura automatizados se diseñan para distribuir los colorantes de la pintura en una cubeta o recipiente grande, 18,9 \ell (cinco galones). Como resultado, el estante que soporta el recipiente está dispuesto verticalmente debajo de la salida dispensadora una distancia suficiente para que permita disponer un recipiente de cinco galones encima del estante soporte pero debajo de la salida distribuidora o boquilla. Sin embargo, los minoristas de pintura también mezclan y venden las pinturas en cantidades más pequeñas como galones, cuartos de galón y pintas. Cuando un minorista necesita mezclar por encargo una cantidad más pequeña de pintura utilizando un dispensador automatizado diseñado para distribuir colorantes en recipientes más grandes de 18,9 \ell (cinco galones), un recipiente más pequeño está dispuesto tan lejos por debajo de la salida distribuidora que la salpicadura del colorante cuando éste alcanza el recipiente más pequeño es común y problemática. Obviamente, cuando el colorante salpica fuera del recipiente, la exactitud del color de la pintura resultante es arbitraria. Además, la salpicadura de colorante de la pintura fuera del receptáculo del recipiente también resulta en colorante siendo rociado sobre el aparato dispensador que causa un aspecto desagradable y necesidad de limpieza frecuente. Así, hay necesidad de un diseño mejorado de un dispensador de colorante de pintura que permita al dispensador acomodar fácilmente los recipientes grandes y pequeños para de este modo eliminar el problema de salpicadura.

El documento US-A-2003/019885 describe un sistema de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Por consiguiente, hay una necesidad de un aparato dispensador de fluido mejorado que sea capaz de rápidamente y eficazmente dispensar cantidades grandes de materiales tales como materiales base o solventes y que pueda rápidamente, y eficazmente con precisión dispensar cantidades pequeñas de materiales tales como tintas, colorantes u otros aditivos. Sería muy deseable combinar ambas de estas funciones tan diferentes en una sola, una máquina compacta que tenga un diseño flexible que permita a la máquina ser instalada en una variedad de plantas de pisos diferentes. Además, tal máquina mejorada debe ser preferentemente capaz de acomodar recipientes de varios tamaños sin los problemas de goteo asociados con las máquinas de la técnica anterior.

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Sumario de la invención

En satisfacción a las necesidades mencionadas, se expone un dispensador de fluido gravimétrico y volumétrico mejorado de acuerdo con las características de la reivindicación 1. El sistema de dispensación comprende una balanza la cual está unida a un controlador. El controlador está unido a una pluralidad de válvulas de dos etapas y una pluralidad de bombas de nutación. El sistema de dispensación también incluye una pluralidad de depósitos de base que alojan los materiales base. Cada depósito base está conectado a una de las válvulas de dos-etapas y viceversa. El sistema de dispensación también incluye una pluralidad de depósitos de aditivo que almacena los aditivos. Cada depósito de aditivo se conecta a una de las bombas de nutación y viceversa. El sistema de distribución también incluye un tubo múltiple para acomodar cada válvula de dos etapas y una pluralidad de boquillas. Cada boquilla se conecta entonces a una de las bombas de nutación y viceversa. Como un resultado, los materiales base pueden dispensarse secuencialmente y gravimétricamente utilizando las señales desde la balanza al controlador y del controlador a las válvulas de dos etapas y en donde los aditivos se dispensan volumétricamente mediante el control de las bombas de nutación con las señales desde el controlador.

En una mejora, el sistema de distribución también comprende una pluralidad de bombas de base con cada depósito de base estando conectado a una de las bombas de base y viceversa para entregar cada material base a su respectiva válvula de dos fases bajo presión.

En otra mejora, el sistema de distribución también comprende un control proporcional que se une al controlador y a cada una de las bombas base. El controlador envía señales al control proporcional para controlar la salida de cada bomba base, bien directamente a la bomba de base o por la vía de una válvula de control.

En una mejora adicional, el controlador envía señales al control proporcional para aumentar o disminuir la salida de una de las bombas de base en un momento, en respuesta a las señales recibidas en el controlador desde la balanza, indicando la cantidad del material base particular que está pasando a través de su respectiva válvula de dos fases.

En otra mejora, cada depósito base almacena un material base diferente. De forma similar, en otra mejora, cada depósito de aditivo almacena un aditivo diferente.

En otra mejora, las válvulas de dos fases están concéntricamente conectadas al tubo múltiple en una salida de cada una de dichas válvulas de dos etapas está inclinada hacia abajo y hacia un eje central alrededor del cual las válvulas de dos fases se montan al tubo múltiple. Usando esta mejora, se dirigen los materiales base hacia un centro axial del recipiente para minimizar la salpicadura.

En una mejora adicional de este concepto, el tubo múltiple comprende una apertura central dispuesta a lo largo del eje central. La apertura central recibe un bloque de orificio comprendiendo una pluralidad de orificios con cada orificio acomodando una boquilla. Cada boquilla se conecta a una de las bombas de nutación y viceversa. Así, los materiales de aditivo se distribuyen a lo largo del eje central o en una relación paralela cercana a éste.

En otra mejora, la balanza de los sistemas distribuidores comprende una superficie horizontal para el apoyo del recipiente a ser llenado con los materiales base y los aditivos. En esta mejora, la superficie horizontal comprende indicadores sobresalientes hacia arriba para facilitar el centrado de recipientes de tamaños diferentes bajo el tubo múltiple.

Aún en otra mejora, cada válvula de dos etapas comprende un cilindro que incluye un primer extremo conectado a un puerto de salida y un segundo extremo conectado a un actuador con un puerto de entrada dispuesto allí entre ellos y que se conecta a su respectivo depósito base. El actuador se conecta a un primer extremo de una varilla que tiene un segundo extremo que sirve como un obturador de flujo bajo. La varilla pasa deslizablemente a través de un primer resorte dispuesto entre el actuador y el obturador de flujo bajo. La varilla pasa deslizablemente a través de un primer manguito dispuesto entre el primer resorte y el obturador de flujo bajo. Un primer extremo del primer manguito engancha el primer resorte y el segundo extremo del primer manguito engancha un segundo resorte. El segundo extremo del primer manguito también se conecta a un segundo manguito. El segundo manguito conecta el primer manguito a un obturador anular de flujo alto. El segundo resorte es atrapado entre el primer manguito y un retenedor anular fijo. La varilla también pasa deslizablemente a través del segundo resorte y segundo manguito y pasa a través del retenedor anular fijo pero se conecta fijamente al retenedor anular fijo. El retenedor anular está compuesto del primer extremo dirigido hacia el segundo extremo del primer manguito y un segundo extremo que soporta el segundo resorte. En una posición cerrada, el primer resorte predispone el obturador de flujo bajo de la varilla y el obturador anular de flujo alto en un ajuste tope con el puerto de salida por vía de ejercer presión desde el primer resorte contra el primer manguito. Para mover desde la posición cerrada a una posición de flujo bajo, el actuador tira de la varilla desde el puerto de salida causando así que el primer extremo del retenedor anular se mueva hacia el primer manguito y moviendo la porción de obturador de flujo bajo de la varilla fuera del ajuste tope con el obturador anular de flujo alto. Para mover desde la posición de flujo bajo a una posición de flujo alto, el actuador continúa moviendo la varilla hacia afuera desde el puerto de salida, para que el primer extremo del retenedor anular enganche el segundo extremo del primer manguito causando por eso que el primer manguito hale el segundo manguito y el obturador de flujo alto anular fuera del puerto de salida, superando la torsión del primer resorte.

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En una mejora del concepto anterior, la válvula de dos etapas está cerrada desde la posición de flujo alto a la posición cerrada moviendo hacia atrás a la posición de flujo bajo antes de la posición cerrada.

En otra mejora, los depósitos de base del sistema de dispensación se colocan lejos del tubo múltiple a una distancia de más de 15 pies y las bombas de nutación están dispuestas en cercana proximidad al tubo múltiple, dentro de aproximadamente 3,05 m (10 pies).

En otra mejora, el sistema de dispensación comprende por lo menos cinco depósitos de base, conteniendo cada uno al menos cinco materiales base diferentes y por lo menos cinco, válvulas de dos etapas. En una mejora adicional, el sistema de dispensación comprende además por lo menos diez depósitos de aditivo y por lo menos dos bombas de nutación.

En otra mejora, los materiales de base son materiales base para pintura y los aditivos son los colorantes para pintura y el sistema distribuidor es un dispensador de pintura.

Se describe un método mejorado para dispensar una fórmula de pintura que comprende una pluralidad de materiales base y una pluralidad de colorantes en un recipiente, el cual utiliza un solo aparato dispensador. El método comprende poner un recipiente en una balanza; dispensar uno o más materiales base en el recipiente por peso; dispensar los colorantes en el recipiente por volumen; dispensar cualquiera de los materiales base que se retiene en el recipiente por peso.

En una mejora, tal método de dispensación puede ser llevado a cabo utilizando los sistemas dispensadores descritos anteriormente. En una mejora adicional, uno o más ingredientes adicionales pueden agregarse a mano.

De forma similar, se describe un método mejorado para dispensar una fórmula líquida en donde la fórmula líquida comprende una pluralidad de materiales base líquidos y una pluralidad de aditivos líquidos. De nuevo, se utiliza un solo aparato dispensador y el método comprende: colocar un recipiente en una balanza; distribuir uno o más materiales base en el recipiente por peso; distribuir los materiales aditivos en el recipiente por volumen; y dispensar cualquier material base restante en el recipiente por peso.

Los sistemas de dispensación y los métodos descritos aquí son aplicables más allá de la industria de la pintura, como los cosméticos, bebidas, tintes, tintas, productos de nutrición líquidos, productos medicinales y otras formulaciones líquidas que incluyen cantidades relativamente grandes de materiales base y cantidades relativamente pequeñas de colorantes u otros aditivos.

Breve descripción de los dibujos

Los sistemas de dispensación descritos y los métodos de dispensación se describen más o menos diagramáticamente en los dibujos acompañantes en donde:

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un sistema de dispensación hecho de acuerdo con esta descripción;

La Fig. 2 es una ilustración esquemática del sistema de dispensación expuesto en la Fig. 1 que ilustra además las relaciones entre el controlador, el control proporcional y los depósitos base y bombas conectadas a ellos, junto con la colocación de los recipientes de aditivo y las bombas neumáticas en mobiliario modular descrito;

La Fig. 3 es una vista plana frontal parcial del sistema de dispensación mostrado en la Fig. 1;

La Fig. 4 es una vista plana superior de la superficie horizontal de la balanza del sistema de dispensación mostrado en las Figs. 1-3;

La Fig. 5 es una vista en perspectiva de la balanza como se muestra en la Fig. 4 con un recipiente de un galón dispuesto sobre ella;

La Fig. 6 es otra vista en perspectiva de la balanza mostrada en las Figs. 4 y 5 pero ilustrando la colocación de un recipiente más pequeño de un cuarto de galón dispuesto sobre ella;

La Fig. 7 es una vista parcial explotada del tubo múltiple, las boquillas del aditivo, el bloque de orificio y válvulas de dos pasos del sistema de dispensación mostrado en las Figs. 1-3;

La Fig. 8 es una vista seccional de la válvula de dos pasos mostrada en la Fig. 7;

La Fig. 9 es una vista en perspectiva de fondo del bloque del tubo múltiple mostrado en la Fig. 7;

La Fig. 10 es una vista seccional del bloque del tubo múltiple, bloque de orificio y un par de válvulas de dos pasos como se muestra en la Fig. 7 que indica la dirección de la dispensión de materiales base y aditivos;

La Fig. 11 es una vista en perspectiva de fondo del bloque de orificios mostrado en la Fig. 7;

La Fig. 12 es una vista superior en perspectiva del bloque de orificio mostrado en las Figs. 7 y 11; y

la Fig. 13 es una vista plana de fondo del bloque de orificio mostrado en las Figs. 7 y 11-12.

Debe entenderse que los dibujos no están necesariamente a escala y que las realizaciones son ilustradas algunas veces mediante símbolos gráficos (por ejemplo, las bombas neumáticas), líneas fantasmas, representaciones diagramáticas y vistas fragmentarias. En ciertos casos, los detalles que no son necesarios para una comprensión de esta descripción o que hacen difícil percibir otros detalles se pueden haber omitido. Debe entenderse, por supuesto, que esta descripción no está limitada a las realizaciones particulares y a los métodos ilustrados aquí.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas actualmente

La Fig. 1 ilustra, en parte, un sistema de dispensación 10 hecho de acuerdo con esta descripción. La Fig. 1 sólo es una ilustración parcial porque, como se ilustra en la Fig. 2, el sistema de dispensación 10 también incluye una pluralidad de depósitos de base 11, bombas 12 las cuales se conectan a los depósitos de base individuales mostrados en 11 y conductos mostrados en 13 unidos a los depósitos de base 11 a las válvulas de dos etapas mostradas en 14, todos mostrados en la Fig. 2.

Volviendo al sistema de dispensación 10 mostrado en la Fig. 1, el sistema 10 incluye una balanza 15 la cual puede ser ajustada verticalmente por vía del pedal de pie 16 para que la superficie horizontal 17 pueda levantarse o bajarse para acomodar un recipiente más grande o más pequeño que el mostrado en 18 en la Fig. 1. Como se muestra en la Fig. 2, la balanza 15 está unida a un controlador 21 que se aloja en el armario 22 dispuesto debajo del teclado 23 y el monitor 24 como se muestra en la Fig. 1. Refiriéndose a las Figs. 1 y 2 juntas, se notará también que un control proporcional 25 se une al controlador 21 y dispuesto en el armario 22. Se notará que el armario 22 no está fijamente conectado al armario central 26 o los armarios del bote de aditivo 27, 28. Así, el arreglo mostrado en la Fig. 1 solo es un arreglo para el dispensador 10 y los armarios 27, 28 pueden disponerse en cualquier lado de los armarios 26 y 22 o detrás de los armarios 26 y 22. Además, el recipiente soporte 29 no está conectado a la balanza 15, éste puede eliminarse o moverse a cualquiera de los lados de la balanza 15.

El armario central 26 aloja las válvulas de dos etapas 14, el bloque del tubo múltiple 32 y los varios conductos desde los botes de aditivo dispuestos dentro de los armarios 27, 28 y los conductos que conectan las válvulas de dos etapas 14 a los depósitos de base 11 se muestran en la Fig. 2.

Volviendo a la Fig. 2, los armarios 27, 28 acomodan una pluralidad de botes de aditivo mostrados en vista translúcida en 33 y sus correspondientes bombas de nutación mostradas en vista translúcida en 34.

En funcionamiento, al dispensar una fórmula líquida en el recipiente 18 que comprende uno o más materiales base que constituyen la mayoría del líquido y la formulación terminada y una pluralidad de materiales de aditivo que constituyen una minoría del líquido de la formulación terminada, un método preferido para operar el sistema de dispensación 10 es como sigue.

Primero, reconociendo que los depósitos de base 11 puedan contener cada uno un material base diferente y mientras seis depósitos de base 11 se muestran pero dejando la posibilidad que solamente un solo material base es usado allí por requerir solamente un solo depósito de base 11 y bomba 12, el sistema 10 empezará primero con el transporte de material base desde uno de los depósitos 11 a través de su conducto respectivo 13 y a su correspondiente válvula de dos fases 14. El material base se entrega a la válvula de dos etapas 14 bajo presión por vía de su correspondiente bomba 12. Así, un sistema de dispensación 10 empieza abriendo una de las válvulas de dos etapas14 por medio de una señal desde el controlador 21 permitiendo por eso al material base pasar a través de la válvula 14 y dentro del recipiente 18.

Para evitar la salpicadura de material base en el recipiente 18 y para proporcionar un flujo inicial suave de material base a través de su válvula respectiva 14, puede utilizarse el control proporcional 25 en una de dos maneras diferentes. El control proporcional 25 puede controlar la velocidad de la bomba 12 utilizándose para modular el flujo de material base desde su depósito base, a través de su respectivo conducto 13 a su válvula respectiva 14 para proporcionar por eso un flujo inicial relativamente lento a través de la válvula 14. Entonces, después que el flujo inicial se establece, el control proporcional 25 puede aumentar la velocidad de la bomba 12 utilizándose para aumentar el flujo a través de la válvula de dos etapas 14. Otro método incluiría el uso de una o más válvulas de control mostradas en 35, las cuales podrían unirse al control proporcional 25 o directamente unidas al controlador 21 para de esa forma modular el flujo inicial de material base a través de su conducto respectivo 13. De cualquier modo, el control proporcional 25 puede ser controlado por el controlador 21.

Cuando el primer material base entra al recipiente 18, la balanza 15 registra el peso en cadena y transmite un flujo de señales al controlador 21. Cuando la cantidad de material base depositado en el recipiente 18 se aproxima a la cantidad deseada para ese material base, el control proporcional 23 puede entonces retardar el flujo de material base a través de la válvula 14, de nuevo para eliminar cualquier problema potencial de salpicadura. Cuando se alcanza la cantidad deseada, el controlador 21 envía entonces una señal para cerrar la válvula 14 que se esté utilizando. La operación secuencial de las válvulas de dos etapas se discutirá debajo con relación a la Fig. 8. La señal desde el controlador 21 a la válvula 14 es realmente una señal para activar el actuador 36 de la válvula 14.

Este proceso puede llevarse a cabo por uno o más de los materiales base entregándose desde los recipientes base 11. En un esquema preferido, uno o más materiales base a ser agregados al recipiente 18 desde los depósitos de base 11 se "salvan" hasta después de la adición de los aditivos. Utilizando este esquema, los volúmenes más pequeños de los aditivos se agregan entre las capas de material base para facilitar posteriormente la mezcla de la formulación en el recipiente 18.

Con por lo menos parte de los materiales base desde los depósitos 11 agregados al recipiente 18, el controlador 21 operará entonces secuencialmente una o más de las bombas de nutación 34 para empezar la adición de los materiales de aditivo al recipiente 18. El funcionamiento de las bombas neumáticas 34 no necesita ser descrito aquí en detalle ya que su funcionamiento se explica en detalle en las Patentes de Estados Unidos No. 6.540.486 y 6.398.513. Operando secuencialmente o consecutivamente, las bombas neumáticas 34 drenan el fluido aditivo desde su respectivo bote 33 y bombean el fluido a través de su respectiva línea del conducto 37 al bloque del tubo múltiple 32, el cual se describirá en detalle más adelante en relación con las Figs.7 y 10-13. Después de la adición de los materiales de aditivo desde los botes 33 por medio de las bombas de nutación 34 y los conductos 37, los materiales base adicionales se añaden sobre los materiales de aditivo desde uno o más de los depósitos de base 11 de la manera descrita anteriormente. De nuevo, se agregan gravimétricamente materiales base desde los depósitos 11, que es por peso usando un lazo de control de realimentación incorporado en el software usado por el controlador 21 que opera el control proporcional 25, y directa o indirectamente opera las bombas 12 y/o las válvulas mostradas en 35. Las bombas de nutación 34 se prefieren para los materiales de aditivo porque ellos son bombas exactas de dispensación volumétrica que son capaces de ser precisas dentro de varias centésimas de una onza, como se describió en las patentes '486 y '513.

Volviendo a la Fig. 3, se notará que un recipiente grande 18 como una cubeta de 18,9 \ell (cinco galones) puede ser fácilmente acomodado por el sistema de dispensación 10 como se muestra en las Figs. 3-5, la superficie horizontal soporte 17 de la balanza 15 puede incluir dos o más indicios 41, 42 para asistir al usuario en centrar el recipiente 18 debajo del bloque del tubo múltiple 32. Un conjunto de indicios 41 podría ser para un recipiente de 18,9 \ell (cinco galones) y otro conjunto de indicios 42 podría ser para un recipiente del tamaño de un cuarto de galón. Indicios adicionales podrían utilizarse para recipientes más pequeños, como recipientes del tamaño de una pinta o recipientes más grandes que 3,79 \ell (un galón) o 18,9 \ell (cinco galones) y los recipientes métricos también. Así, esta descripción no se limita a los dos sistemas de indicios mostrados para la superficie horizontal 17 en las Figs. 3-6.

Volviendo a la Fig. 7, el bloque del tubo múltiple 32 concéntricamente acomoda en este caso seis diferentes válvulas de dos etapas 14. Las válvulas 14 se controlan por los actuadores 36, discutiéndose en detalle el funcionamiento de ellos más adelante con relación a la Fig. 8. Las válvulas 14 también son hacia el centro angulosas hacia un centro axial del bloque del tubo múltiple 32 para que los volúmenes grandes de material base bombeados a través de estas válvulas 14 se dirijan hacia un centro axial del recipiente 18 por vía de la superficie horizonta17 de la balanza 15, ayudando al usuario a centrar el recipiente 18 debajo del bloque del tubo múltiple 32. A lo largo de un centro axial del bloque del tubo múltiple 32 está un bloque de orificio adicional 44 que acomoda una pluralidad de boquillas 45, cada uno de las cuales se conecta a una bomba de nutación 34 (vea Fig. 2). Refiriéndose de nuevo a las válvulas de dos etapas 14, se notará que cada válvula 14 incluye un puerto de entrada 46 que se conecta a una de las líneas 13 que conectan de este modo cada válvula 14 a su respectivo depósito de base 11 (vea Fig. 2). Las boquillas 45 comprenden los vástagos largos los cuales, a su vez, son atravesados y se soportan por la placa soporte mostrada en 47, la cual está acerrojada por encima del bloque de orificio 44 por estos postes de apoyo 48.

Volviendo a la Fig. 8, la válvula de dos etapas y el actuador 36 se muestran en mayor detalle. El actuador 36 está conectado al primer extremo 51 de una varilla 52 que también tiene un segundo extremo 53 que sirve como un obturador de flujo bajo. El actuador 36 puede conectarse a la varilla por medio de un soporte 54 u otro mecanismo de unión conveniente. Un casquete 55 puede usarse para afianzar el extremo 51 o la varilla 52 al actuador 36. El actuador 36 no se muestra en detalle pero se usa para levantar o bajar la varilla 52 como se describe más abajo. La varilla 51 pasa a través de un primer resorte 56 antes del paso a través de un primer manguito 57. El resorte 56 se intercala entre el buje 58 y el primer extremo 59 del primer manguito 57. La varilla 52 pasa deslizablemente a través del primar resorte 56 y el primer manguito 57. El segundo extremo 62 del primer manguito 57 se conecta a un segundo manguito 63. El segundo manguito 63 sirve para conectar el primer manguito 57 al obturador anular 64. El obturador de flujo bajo 53 de la varilla 52 y el obturador anular de flujo alto 64 sirven para cerrar la salida 65 del cilindro 66. La varilla 52 también pasa deslizablemente a través del segundo manguito 63 así como el segundo resorte mostrado en 68. Mientras la varilla 52 pasa además a través del retenedor anular 69, la varilla 52 está fijamente conectada al retenedor anular 69. Mientras el primer extremo 71 del retenedor anular enfrenta el segundo extremo 62 del primer manguito 57, el segundo extremo 72 del retenedor anular 69 se fija a la varilla 52. El retenedor anular 69 sirve como un soporte y alojamiento parcial para el segundo resorte 68.

La válvula 14 como se muestra en la Fig. 8 está en una posición cerrada. Para abrir la válvula, el actuador 36 hace salir la varilla 52 hacia arriba contra el primer resorte 56. La varilla 52 se desliza a través del primer y segundo manguitos 57 y 63 desplazando por eso el obturador de flujo bajo 53 desde la abertura central del obturador anular de flujo alto 64. Un flujo relativamente bajo se establece a través de la abertura 73 (la cual sirve como un asiento para el obturador de flujo bajo 53) como se definió mediante el obturador anular de flujo alto 64 y el puerto de entrada 46. Para abrir completamente la válvula de dos etapas 14, el actuador 36 continúa para sacar la varilla hacia arriba y, el primer extremo 71 del retenedor anular 69 se aproxima y engancha el segundo extremo 62 del primer manguito 57. Esta acción causa que el primero y segundo manguitos 57, 63 sean empujados hacia arriba contra la influencia del primer resorte 56 halando por eso hacia arriba el obturador anular de flujo alto 64 y fuera del asiento 75 del puerto de salida 65 permitiendo así que la válvula 14 logre una posición totalmente abierta y el flujo alto entre el puerto de entrada 46 y el puerto de salida 65.

Para cerrar la válvula 14, sucede lo contrario con el obturador anular de alto flujo enganchando el asiento 75 primero antes que el obturador de flujo bajo 53 de la varilla 52 enganche el asiento o abertura 73 del obturador anular de flujo alto 64. Una válvula de dos etapas similar a una mostrada en 14 en la Fig. 8 se prefiere porque al abrir la válvula 14, un funcionamiento de flujo bajo, se logra primero en el desplazamiento del obturador de flujo bajo 53 de la varilla 52 antes de un funcionamiento de flujo alto cuando el obturador anular de flujo alto es desplazado desde el asiento 75. De forma similar, al cerrar la válvula 14, la misma se mueve desde una operación de alto flujo donde el obturador anular de flujo alto se desplaza desde el asiento 75 a una operación de flujo bajo donde el obturador anular 64 se asienta contra el asiento 75 previo al asentamiento del obturador de bajo flujo 53 contra el asiento 73.

Volviendo a la Fig. 9, se muestra una vista en perspectiva de fondo del bloque del tubo múltiple 32. La abertura 77 acomoda las válvulas de dos etapas 14 y la abertura central 78 acomoda el bloque del orificio mostrado en las Figs. 11-13. Las aberturas 77 son angulosas dirigiendo por eso el flujo desde las válvulas 14 hacia un centro axial 81 mostrado en la Fig. 10 el cual pasa a través de un centro axial de la abertura 78. Así, los materiales base se inyectan dentro del recipiente 18 hacia el centro axial 81 de éste como se muestra en la Fig. 10.

El bloque de orificio 44 como se muestra en las Figs. 10-13 incluye un orificio 82 para cada una de las boquillas 45 mostradas en la Fig. 7. Refiriéndose a la superficie del fondo 83 del bloque de orificio 44 mostrado en la Fig. 11 se notará que la superficie es principalmente llana y por consiguiente fácil de limpiar y es fácilmente imponible bajo el alojamiento delantero 84 mostrado en la Fig. 1.

Una ventaja importante para el sistema de dispensación 10 mostrado y descrito aquí es que los materiales base y los materiales de aditivo pueden ser dispensados dentro de un recipiente usando un solo sistema. Además, como se muestra en la Fig. 2, los depósitos mayores 11 de material base pueden guardarse en un lugar remoto del aparato de dispensación 10. Por ejemplo, el material base puede guardarse en grandes tolvas 11 dispuestas fuera del ambiente del menudeo o fuera de una tienda o suelo de la fábrica conservando por eso el valioso espacio. El diseño modular del mobiliario 27, 28 para los botes de aditivo 33 posibilita el diseño de un sistema con tan pocos como tres o cuatro botes de aditivo 33 hasta tanto como doce o más botes de aditivo 33 como se muestra en la Fig. 2. Además, proporcionando un método de dispensar por medio del cual al menos una porción de los materiales base son agregados al recipiente 18 primero antes de los materiales de aditivo y seguido entonces por la adición de materiales base adicionales, la capacidad de mezcla resulta mejorada para los fluidos viscosos, como las pinturas.

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Referencias citadas en la descripción

Este listado de referencias citadas por el solicitante tiene como único fin la conveniencia del lector. No forma parte del documento de la Patente Europea. Aunque se ha puesto gran cuidado en la compilación de las referencias, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza cualquier responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripción

\bullet US 6221145 B

\bullet US 6540486 B

\bullet US 6398513 B

\bullet US 2003019885 A.

Claims

1. Un sistema de dispensación de fluido de combinación gravimétrica y volumétrica (10) que comprende:

: una balanza (15), la balanza (15) unida a un controlador (21),

: el controlador (21) unido a una pluralidad de válvulas (14) y una pluralidad de bombas (34),

: una pluralidad de depósitos base (11) alojando los materiales base, estando cada depósito de base (11) conectado a una de las válvulas (14),

: una pluralidad de depósitos de aditivo (33) alojando los aditivos, estando cada depósito de aditivo (33) conectado a una de las bombas (34),

: un tubo múltiple (32) para acomodar cada válvula (14) y una pluralidad de boquillas, estando cada boquilla conectada a una de las bombas (34),

: en donde los materiales base se distribuyen usando señales desde la balanza (15) al controlador (21) y desde el controlador (21) a las válvulas (14) caracterizado porque

-: las válvulas son válvulas de dos etapas (14) a las que están conectadas los depósitos de base (11),

-: las bombas son bombas de nutación (34) a las cuales están conectados los depósitos de aditivo (33),

-: los materiales base se dispensan secuencialmente y gravimétricamente usando señales desde la balanza (15) al controlador (21) y desde el controlador (15) a las válvulas de dos etapas (14), y

: los aditivos se dispensan volumétricamente por el control de las bombas de nutación (34) con el controlador (21).

2. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1 que comprende además una pluralidad de bombas de base (12), conectándose cada depósito de base (11) a una de las bombas de base (12) para entregar cada material base a su respectiva válvula de dos etapas (14) bajo presión.

3. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 2 que comprende además un control proporcional (25) unido al controlador (21) y a cada una de las bombas de base (12), el controlador (21) enviando señales al control proporcional (25) para controlar la salida desde cada bomba de base (12).

4. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 3 en donde el controlador (21) envía señales al control proporcional (25) para aumentar o disminuir la salida de una de las bombas de base (25) en respuesta a las señales recibidas en el controlador (21) desde la balanza (15) indicando la cantidad de un material base particular que ha pasado a través de su respectiva válvula de dos etapas (14).

5. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1 en donde con cada depósito de base (11) se aloja un material base diferente.

6. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1 en donde cada depósito de aditivo (33) aloja un aditivo diferente.

7. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1 en donde las válvulas de dos etapas (14) se conectan concéntricamente al tubo múltiple (32) y una salida de cada una de dichas válvulas de dos etapas (14) se dirige hacia abajo y hacia un eje central alrededor del cual las válvulas de dos etapas (14) se montan al tubo múltiple (32).

8. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 7 en donde el tubo múltiple (32) comprende una apertura central dispuesta a lo largo del eje central, recibiendo la apertura central un bloque de orificio (44) que comprende una pluralidad de orificios (82), acomodando cada orificio (82) una boquilla (45), conectándose cada boquilla (45) a una de las bombas de nutación (34).

9. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1 en donde la balanza (15) comprende una superficie horizontal (17) para soportar un recipiente (18) a ser llenado con materiales base y aditivos, la superficie horizontal (17) que comprende indicios (41, 42) para centrar los recipientes (18) de tamaños diferentes bajo el tubo múltiple (32).

10. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1 en donde cada válvula de dos etapas (14) comprende:

: un cilindro (66) que comprende un primer extremo conectado a un puerto de salida y un segundo extremo conectado a un actuador (36) con un puerto de entrada (65) dispuesto entre ellos y el cual está conectado a su respectivo depósito de base (11),

: el actuador (36) conectándose a un primer extremo (51) de una varilla (52) que tiene un segundo extremo (53) que sirve como un obturador de flujo bajo,

: la varilla (52) pasando deslizablemente a través de un primer resorte (56) dispuesto entre el actuador y el obturador de flujo bajo,

: la varilla (52) pasando también deslizablemente a través de un primer manguito (57) dispuesto entre el primer resorte (56) y el obturador de flujo bajo,

: un primer extremo (59) del primer manguito (57) enganchando el primer resorte (56) y un segundo extremo (62) del primer manguito (57) enganchando un segundo resorte (68), conectándose también el segundo extremo (62) del primer manguito (57) a un segundo manguito (63),

: el segundo manguito (63) que conecta el primer manguito (57) a un obturador anular de flujo alto (64),

: el segundo resorte (68) siendo atrapado entre el primer manguito (57) y un retenedor anular fijo (69),

: la varilla (52) también pasando deslizablemente a través del segundo resorte (68) y segundo manguito (63) y atravesando al retenedor anular fijo (69) pero conectándose fijamente a él,

: el retenedor anular (69) que comprende un primer extremo (71) dirigido hacia el segundo extremo (62) del primer manguito (57) y un segundo extremo (72) que soporta el segundo resorte (68),

: en donde, en una posición cerrada, el primer resorte (56) predispone el obturador de flujo bajo (53) de la varilla (51) y el obturador anular de flujo alto (64) dentro de un enganche que sella con el puerto de salida mediante la influencia de la presión del primer resorte (56) contra el primer manguito (57),

: para mover desde la posición cerrada a una posición de flujo bajo, el actuador (36) separa la varilla (51) del puerto de salida provocando así que el primer extremo del retenedor anular (69) se mueva hacia el primer manguito y moviendo la porción del obturador de flujo bajo de la varilla (51) fuera del enganche que sella con el obturador anular de flujo alto (64),

: para mover la posición de flujo bajo a un posición de flujo alto, el actuador (36) continúa para mover la varilla (51) fuera del puerto de salida para que el primer extremo del retenedor anular (69) enganche al segundo extremo del primer manguito (57) causando así que el primer manguito (57) separe el segundo manguito (63) y el obturador anular de flujo alto (64) del puerto de salida venciendo la influencia del primer resorte (56).

11. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 10 en donde desde la posición de flujo alto se cierra la válvula de dos etapas (14) moviéndose hacia atrás a la posición de flujo bajo antes de la posición cerrada.

12. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1 en donde los depósitos de base (11) se localizan alejados del tubo múltiple (32) por una distancia mayor que 4,57 m (15 pies) mientras las bombas de nutación (34) están dispuestas dentro de 3,05 m (10 pies) del tubo múltiple (32).

13. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1 en donde el sistema de dispensación (10) comprende por lo menos 5 depósitos de base (11) y por lo menos 5 válvulas de dos etapas (14) y por lo menos 10 depósitos de aditivo (33) y por lo menos 10 bombas de nutación (34).

14. El sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1 en donde los materiales base son materiales base para pintura y los aditivos son colorantes para pintura y el sistema de dispensación (10) es un dispensador de pintura.

15. Un método para dispensar una fórmula de pintura que comprende una pluralidad de materiales base y una pluralidad de colorantes dentro de un recipiente (18) usando un solo aparato dispensador, comprendiendo el método:

: poner un recipiente (18) en una balanza (15),

: dispensar uno o más materiales base en el recipiente (18) por peso;

: dispensar los colorantes en el recipiente (18) por volumen;

: dispensar cualquiera de los materiales base restantes en el recipiente (18) por peso,

en donde la dispensación de los materiales base y los aditivos se lleva a cabo con el sistema dispensador (10) de la reivindicación 1.

16. El método de la reivindicación 15 en donde uno o más ingredientes adicionales se añaden manualmente al recipiente.

17. Un método para dispensar una fórmula líquida que comprende una pluralidad de materiales base líquidos y una pluralidad de aditivos líquidos en un recipiente (18) usando un solo aparato dispensador, comprendiendo el método:

: poner un recipiente (18) en una balanza (15),

: dispensar uno o más materiales base en el recipiente (18) por peso,

: dispensar los materiales de aditivo en el recipiente (18) por volumen,

en donde la dispensación de los materiales base y aditivos se lleva a cabo con el sistema de dispensación (10) de la reivindicación 1.

18. El método de la reivindicación 17 en donde uno o más ingredientes adicionales se agregan al recipiente (18) manualmente.