ES2323539T3 - Dispositivo de sellado para producir envases sellados de un producto de alimentacion vertible. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de sellado (1) para producir envases sellados (2) rellenos de un producto de alimentación vertible a partir de un material de empaquetamiento en lámina, comprendiendo dicho dispositivo de sellado (1): - un bastidor de soporte (6); - medios de formación (12, 13, 33) que se pueden mover con respecto a dicho bastidor (6) a lo largo de una trayectoria dada (P2) para doblar dicho material de empaquetamiento hasta proporcionarle una forma dada; - medios de sellado (29) portados por dichos medios de formación (12, 13, 33) para sellar dicho material de empaquetamiento en lámina y formar dichos envases (2); y - medios de potencia electromagnéticos (50) para suministrar energía eléctrica a dichos medios de sellado (29), comprendiendo dichos medios de potencia (50) al menos un devanado primario (56) fijado a dicho bastidor (6) y que se pueden conectar a una fuente de energía eléctrica, y un devanado secundario (63) que se puede mover a lo largo de dicha trayectoria (P2), dando potencia a dichos medios de sellado (29), y recibiendo energía eléctrica por la inducción electromagnética de dicho devanado primario (56) cuando dicho devanado secundario se desplaza pasado el devanado primario (56); caracterizado porque, cuando está interconectado mediante la inducción electromagnética, dicho devanado primario (56) y dicho devanado secundario (63) están dispuestos de manera que tengan respectivas partes adyacentes (59, 59''; 67) interadyacentes en una primera dirección (B) transversal a dicha trayectoria (P2), y porque dichas partes adyacentes (59, 59''; 67) de dicho devanado primario y dicho devanado secundario (56, 63) están vueltas una hacia la otra en una segunda dirección (E), perpendicular a dicha primera dirección (B) y a dicha trayectoria (P2), cuando el devanado primario y el devanado secundario (56, 63) están interconectados por inducción.
Description
Dispositivo de sellado para producir envases
sellados de un producto de alimentación vertible.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de sellado para producir envases sellados de un producto
de alimentación vertible.
Como se conoce, muchos productos de alimentación
vertibles, tales como, zumo de fruta, leche pasteurizada o UHT
(tratada a temperatura ultra-elevada), vino, salsa
de tomate, etc. se venden en envases fabricados de material de
empaquetamiento esterilizado.
Un ejemplo típico de este tipo de envase es el
envase con forma de paralelepípedo para productos de alimentación
líquidos o vertibles conocidos como Tetra Brik Aseptic (marca
registrada), que está hecho doblando y obturando el material de
empaquetado de tira laminada.
El material de empaquetado normalmente tiene una
estructura de múltiples capas que comprende una capa de material
fibroso, por ejemplo, papel, cubierta en ambos lados con capas de
material plástico de sellado con calor, por ejemplo,
polietileno.
En el caso de envases asépticos para productos
de largo tiempo de almacenamiento, tales como leche UHT, el
material de empaquetamiento comprende una capa de material de
barrera, por ejemplo, una hoja de aluminio o EVOH, que está
superpuesta sobre una capa de material plástico de sellado por
calor, y está a su vez cubierta con otra capa de material plástico
sellada con calor que finalmente forma la cara interior del envase
que contiene el producto de alimentación.
Como se conoce, los envases de este tipo son
producidos, por ejemplo, de máquinas de empaquetado totalmente
automáticas, en las cuales se forma un tubo continuo a partir del
material de empaquetamiento de lámina continua. Más concretamente,
la lámina continua del material de empaquetamiento se desenrolla a
partir de un carrete y se suministra a través de una cámara
aséptica sobre la máquina de empaquetamiento, en la que es
esterilizada, por ejemplo aplicando un agente de esterilización tal
como peróxido de hidrógeno, que se evapora posteriormente por
calentamiento, y/o sometiendo al material de empaquetado a la
radiación de intensidad y longitud de onda apropiada; y la lámina
continua esterilizada se manutiene en un ambiente estéril, cerrado y
se dobla en un cilindro y se obtura longitudinalmente para formar
un tubo continuo de manera conocida.
El tubo de material de empaquetamiento, que en
efecto forma una extensión de la cámara aséptica, es suministrado
en una dirección vertical, se llena del producto de alimentación
esterilizado o procesado de forma estéril, y es suministrado a
través de un dispositivo de sellado para formar los envases
individuales. Esto es, dentro del dispositivo de sellado, el tubo
es sellado en un número de secciones transversales igualmente
separadas para formar una tira continua de envases de almohada
conectados entre sí mediante respectivas bandas de sellado
transversales, es decir que se extiende perpendicularmente en la
dirección de desplazamiento del tubo. Los envases de almohada son
separados cortando las bandas de sellado trasversales relativas, y
son transportadas a una estación de doblado en la que son dobladas
mecánicamente para formar respectivos envases con forma final de
paralelepípedos.
Las máquinas de empaquetado son conocidas, como
se ha descrito, por ejemplo en la patente Europea
EP-B-0887265, que comprende dos
transportadores de cadena que definen respectivas trayectorias sin
fin y fijados con un respectivo número de mandíbulas de sellado.
Las dos trayectorias tienen ramificaciones respectivas que se
enfrentan sustancialmente y son paralelas entre sí, y entre las
cuales el tubo de material de empaquetado es suministrado de manera
que las mandíbulas de un transportador cooperan con las
correspondientes mandíbulas del otro transportador a lo largo de
dichas ramificaciones de las respectivas trayectorias, para agarra
el tubo en un número de secciones transversales sucesivas, y para
obturar y cortar los envases.
También son conocidas máquinas de empaquetado
que comprenden sólo dos pares de mandíbulas, que actúan
alternativamente sobre el tubo del material de empaquetamiento para
agarrar y obturar, por ejemplo, el sellado por calor, a lo largo de
un cierto número de secciones transversales igualmente
separadas.
Cuando la operación de sellado se ha completado,
un cortador, portador, por ejemplo, por una de las mandíbulas de
cada par y que interactúa con el tubo de material empleado, se
activa para cortarlo a lo largo de la línea central de la sección
transversal que se acaba de obturar, y de este modo separar un
paquete de almohada del extremo inferior del tubo de material de
empaquetamiento. El extremo inferior que es sellado
transversalmente, las mandíbulas relativas, que alcanzan la
posición de punto muerto inferior, se pueden abrir para evitar la
interferencia con la parte superior del tubo. Al mismo tiempo, el
otro par de mandíbulas, accionadas exactamente de la misma manera,
se mueven hacia abajo desde la posición de punto muerto superior, y
repiten el anterior proceso de agarre/formación, sellado
y corte.
y corte.
Alternativamente, el material de empaquetamiento
se puede cortar en elementos de partida, que son transformados en
paquetes en husillos de conformación, y los paquetes resultantes se
llenan de producto de alimentación y se sellan. Un ejemplo de tal
paquete es el llamado paquete "con tejado superior", comúnmente
conocido con el nombre registrado de "Tetra Rex" (marca
registrada).
Más concretamente, una sucesión de láminas de
material de empaquetamiento son alimentadas a la máquina y son
dobladas para superponer y sellar los bordes opuestos con el fin de
conformar los respectivos elementos de partida con forma
sustancialmente tubular o con forma de manguito abiertos en ambos
extremos.
Los elementos de partida tubulares son
suministrados en las respectivos husillos de conformación móviles a
lo largo de una trayectoria dada; en particular, los husillos
comúnmente son parte de un transportador, sobre el cual se realizan
las operaciones de doblado y sellado.
Más concretamente, los elementos de partida
tubulares son sellados en un extremo, rellenos de producto de
alimentación vertible y después sellados en el extremo opuesto para
formar un paquete final.
En los tipos de máquinas de empaquetamiento
anteriormente descritos, las operaciones de sellado se realizan
agarrando el material de empaquetamiento entre dos miembros de
presión y suministrando energía a los medios de calentamiento
portados por uno de los miembros de presión con el fin de obtener la
fusión local del material plástico de sellado por calor agarrado
entre los miembros de presión.
En el caso de máquinas de empaquetamiento de
tipo mandíbula, los miembros de presión están definidos por los
pares de mandíbulas que actúan sobre el tubo de material de
empaquetamiento, mientras que en el caso de máquinas de
empaquetamiento de tipo husillo, la parte del material de
empaquetamiento que va a ser sellado generalmente es agarrado entre
un extremo del husillo relativo y un miembro de empaquetamiento que
se puede mover acercándose y alejándose de tal husillo.
Cuando los paquetes que van a ser formados son
de tipo aséptico con un capa de material eléctricamente conductor,
típicamente aluminio, como el material de barrera, las operaciones
de sellado normalmente se realizan por inducción de corrientes de
pérdida eléctricas en la capa de aluminio, de manera que se funde
localmente el material plástico de sellado por calor.
Más concretamente, uno de los dos miembros de
presión entre los cuales es agarrado el material de empaquetamiento
comprende un cuerpo principal fabricado de un material no conductor
y un inductor alojado en un asiento delantero del cuerpo principal;
y el otro miembro de presión tiene almohadillas de presión de
material flexible, por ejemplo caucho.
El inductor es activado cuando el par de
miembros de presión agarra el material de empaquetamiento para
obturar una sección del mismo sellando con calor el material de
cubierta plástico.
En el caso de paquetes sin capa de aluminio u
otro material eléctricamente conductor, por ejemplo paquetes con
una capa de barrera de EVOH, las secciones transversales del tubo
están normalmente obturadas utilizando una barra caliente para
calentar localmente el material de empaquetamiento hacia dentro.
Más concretamente, una de las mandíbulas está
fijada con la barra caliente, mientras que la otra está normalmente
fijada con una o más almohadillas de presión de material flexible.
El llamado método de sellado mediante "barra caliente" descrito
exige un contacto relativamente prolongado entre la barra caliente y
el material de empaquetamiento.
Para acelerar la fusión localizada del material
de empaquetamiento, y así incrementar la velocidad de producción de
paquetes, se utilizan ampliamente dispositivos de sellado por
ultrasonidos. Éstos sustancialmente comprenden un generador de
vibración mecánico, o sonotrodo, y un yunque, por ejemplo como se ha
descrito en el documento
EP-B-615907, que están fijados a un
respectivo par de miembros de presión, y cooperan mutuamente para
calentar el material de empaquetamiento mediante vibración de
ultrasonidos.
En todas las soluciones anteriores, los medios
de calentamiento o sellado que se pueden mover con las mandíbulas
relativas o con el transportador de carrusel deben estar activados
eléctricamente mediante una fuente de energía eléctrica fija en un
punto predeterminado a lo largo de la trayectoria de los medios de
calentamiento. En otras palabras, la energía eléctrica debe ser
transferida desde una fuente fija hasta un dispositivo de usuario
móvil a lo largo de una parte de la trayectoria de dispositivo de
usuario.
Esto puede hacerse utilizando sustancialmente
dos métodos conocidos, cada uno de los cuales, sin embargo, tiene
desventajas y limitaciones.
En un primer método, los miembros de presión
equipados con los medios de calentamiento están equipados también
con cepillos preferiblemente fabricados de carbono, y que, a lo
largo de una parte predeterminada de su recorrido, deslizan a lo
largo de barras de potencia de cobre fijadas al bastidor de la
máquina de empaquetamiento.
El rápido desgaste de los cepillos y el contacto
no estable entre los cepillos y las barras de potencia son las
principales desventajas de este método, que, además, tiende a
empeorar cuando el régimen de salida de la máquina de
empaquetamiento aumenta.
Para eliminar estas desventajas, hace pocos
años, un método ha sido perfeccionado mediante el cual la energía
eléctrica es transferida desde la fuente fijada al dispositivo de
usuario móvil mediante inducción electromagnética. Un ejemplo de
este método aplicado a máquinas de empaquetamiento de tipo cadena se
describe en la Solicitud de Patente WO 00/64662, y un ejemplo
similar, aplicado a una máquina de empaquetamiento que se
caracteriza porque sólo tiene un par de mandíbulas, se describe en
la patente EP-B-0732190.
En ambos casos, la energía eléctrica es
transferida desde una unidad de transmisión, fijada al bastidor de
la máquina de empaquetamiento, a una unidad de recepción fijada a
una de las mandíbulas en un par relativo.
La unidad de transmisión tiene un núcleo
magnético fijo con un devanado primario conectado a la fuente de
energía eléctrica, y la unidad de recepción tiene un núcleo
magnético móvil integral con el cuerpo de la mandíbula relativa y
fijado con un devanado secundario conectado a los medios de
calentamiento. Cuando la unidad de recepción se desplaza pasada la
unidad de transmisión, la corriente eléctrica es inducida en el
devanado secundario para activar los medios de calentamiento.
Sin que haya contacto entre las unidades de
recepción y transmisión, el método anterior resuelve el problema
del desgaste.
Por otra parte, los sistemas de transferencia de
energía eléctrica mediante inducción descritos en los documentos
anteriores son ineficaces y altamente sensibles a las vibraciones en
la separación de aire entre los núcleos de la unidad de transmisión
y recepción. Dado que el tamaño de la separación de aire depende de
las inevitables tolerancias de conexión de las partes componente de
la máquina de empaquetamiento, las soluciones descritas en los
documentos anteriores fracasan en asegurar, a día de hoy, la
fiabilidad necesaria del sistema de transferencia de energía
empleado.
La Solicitud de patente WO 00/64662, en
particular, emplea una configuración de E opuesta para los núcleos
fijo y móvil. Más especialmente, cada núcleo comprende una parte de
barra, desde la cual se extienden perpendicularmente tres
ramificaciones paralelas y, en uso se enfrentan a las ramificaciones
correspondientes del otro núcleo.
Los ensayos realizados por la Solicitante en
este tipo de configuración de núcleo de las unidades de transmisión
y recepción muestran un incremento considerable en la dispersión de
flujo magnético y en la corriente de magnetización al lado de
pequeños incrementos en la separación de aire entre los núcleos fijo
y móvil.
En las Figuras 7 y 8, las curvas W_{3} y
M_{3} muestran, para una configuración de E opuesta de los núcleos
fijo y móvil, la potencia aparente y la corriente de magnetización
junto con un aumento en la separación de aire entre los núcleos.
Como se puede observar, las curvas están caracterizadas por los
valores relativamente elevados de corriente de magnetización y la
potencia aparente, y cambia de pendiente bruscamente, confirmando
de este modo la extrema sensibilidad de la solución del documento WO
00/64662 a las variaciones de la separación de aire entre los
núcleos fijo y móvil.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un dispositivo de sellado para producir paquetes
sellados de un producto de alimentación vertible, diseñado para
eliminar, de una manera sencilla y con bajo coste, las desventajas
anteriormente mencionadas, típicamente asociadas con los
dispositivos de sellado conocidos, y que, en particular, emplea un
sistema de transferencia de energía eléctrica electromagnética
eficaz insensible a la separación de aire entre la parte de
transmisión fija y la parte de recepción móvil.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un dispositivo de sellado para producir envases sellados
de un producto de alimentación vertible, como se reivindica en la
reivindicación 1.
Una realización preferida, no limitativa, de la
presente invención se describirá a modo de ejemplo con referencia a
los dibujos adjuntos, en los que:
la Fig. 1 muestra una vista en perspectiva, con
partes retiradas para mayor claridad, de un dispositivo de sellado
de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención;
la Fig. 2 muestra una vista lateral esquemática
del dispositivo de sellado de la Figura 1;
la Figura 3 muestra una vista a escala mayor en
perspectiva de parte del dispositivo de sellado de la Figura 1;
la Figura 4 muestra una vista a escala mayor en
perspectiva de un detalle de la Figura 3;
la Figura 5 muestra una sección a escala mayor a
lo largo de la línea V-V de la Figura 4;
la Figura 6 muestra la misma sección que en la
Figura 5, de una variación del detalle de la Figura 4;
las Figuras 7 y 8 muestran gráficos comparativos
de las cantidades características de los dispositivos de sellado de
acuerdo con las enseñanzas de la presente invención; y los
dispositivos de sellado conocidos.
El número 1 en las Figuras 1 y 2 indica como un
todo un dispositivo de sellado para producir de forma continua
envases sellados 2 de un producto de alimentación vertible, tal como
leche pasteurizada o UHT, zumo de frutas, vino, etc., a partir de
un tubo 3 de material de empaquetamiento.
El tubo 3 es formado de manera conocida, aguas
arriba del dispositivo 1, doblando longitudinalmente y sellando una
lámina continua de material de hoja de sellado por calor, y se llena
con el producto de alimentación esterilizado o procesado estéril
para el empaquetamiento.
El dispositivo 1 comprende un bastidor 6
(Figuras 1 y 3) definido por dos paredes laterales 7a, 7b y por dos
paredes transversales paralelas 8a, 8b fijadas rígidamente entre las
paredes laterales 7a, 7b para definir, con las paredes laterales
7a, 7b, una cavidad 9; y dos transportadores de cadena 10, 11
soportados por el bastidor y que tienen respectivas man-
díbulas 12, 13 (sólo un par de las cuales se muestra en la Figura 1) que cooperan una con otra para interactuar con el tubo 3 de material de empaquetamiento suministrados a lo largo de una trayectoria vertical A, a través de la cavidad 9.
díbulas 12, 13 (sólo un par de las cuales se muestra en la Figura 1) que cooperan una con otra para interactuar con el tubo 3 de material de empaquetamiento suministrados a lo largo de una trayectoria vertical A, a través de la cavidad 9.
Con particular referencia a la Figura 2, los
transportadores 10, 11 definen respectivas trayectorias sin fin P,
Q, a lo largo de las cuales las mandíbulas 12, 13 son suministradas,
y que se extiende alrededor de las respectivas paredes 8a, 8b del
bastidor 6.
El transportador 10 comprende una cadena
articulada 15 que se extiende a lo largo de la trayectoria P; y dos
ruedas de accionamiento 16 que engranan con ambos lados de la cadena
15 en el extremo inferior de la trayectoria P. Las mandíbulas 12
son una parte integral, y definen articulaciones alternantes de la
cadena 15, y están conectadas entre sí de manera articulada
mediante pares de barras 17.
Más concretamente, cada mandíbula 12 (Figuras
1-3) comprende un cuerpo principal 20, que es
alargado en una dirección B perpendicular a la trayectoria A y a
las paredes laterales 7a, 7b, y tiene respectivos alargamientos
extremos 21, 22, desde cada uno de los cuales sobresale un primer y
segundo pasadores 23, 24 que tienen ejes C, D separados y paralelos
a la dirección B. Las barras 17 pivotan sobre los pasadores 23, 24
de las mandíbulas 12 para conectar los pasadores 23 de la mandíbula
12 a los pasadores 24 de la mandíbula adyacente 12.
De la misma forma, el transportador 11 (Figuras
1 y 2) comprende una cadena articulada 25 que se extiende a lo
largo de la trayectoria Q; y dos ruedas de accionamiento 26 que
engranan con la cadena 25 en el extremo inferior de la trayectoria
Q. La cadena 25 está definida por un cierto número de mandíbulas 13
conectadas entre sí de manera articulada, y sólo descritas con
detalle en la medida que sean diferentes de las mandíbulas 12, y se
requiera para la claridad de entendimiento de la presente invención.
Las partes de las mandíbulas 13 idénticas o correspondientes a
parte de las mandíbulas 12 descritas se indican utilizando los
mismos números de referencia. Brevemente, cada mandíbula 13
comprende un cuerpo principal 20 que tiene pares de pasadores
extremos 23, 24 sobre los cuales pivotan las barras 17 que conectan
con pares adyacentes de las mandíbulas 13.
Cada mandíbula 12 (figuras 1 a 3) comprende un
miembro de calentamiento 29 fijado a un cuerpo principal 20,
paralelo a la dirección B, como se ha definido, en el ejemplo
mostrado, por un inductor activado eléctricamente como se describe
con detalle más adelante.
Alternativamente, cada mandíbula 12 puede alojar
un tipo diferente de miembro de calentamiento, por ejemplo un
sonotrodo accionado eléctricamente para el sellado por
ultrasonidos.
En lugar del miembro de calentamiento 29, cada
mandíbula 13 comprende una barra de presión 32, que coopera con el
miembro de calentamiento 29 de la correspondiente mandíbula 12 para
agarrar a una sección transversal del tubo 3 (Figura 2), y tiene,
en la parte delantera, una o más bandas de material elastómero
relativamente flexible.
Las mandíbulas 12 y 13 (Figuras 1 y 3)
comprenden también respectivos dispositivos 33 para controlar el
volumen de envases 2 cuando se sellan los envases. Cada dispositivo
33 - que se conoce, por ejemplo del documento
EP-B-0887265, y por tanto no se
describe con detalle - sustancialmente comprende una media envuelta
34 articulada a un cuerpo principal 20, alrededor de un eje
paralelo a los ejes C, D mediante dos ménsulas de soporte integrales
con la media envuelta 34.
Como se muestra en la Figura 1, cada media
envuelta 34 coopera en la parte delantera con una media envuelta
complementaria 34 para formar una cavidad con forma sustancialmente
paralelepipédica para alojar un paquete 2 que se está formando.
Cada dispositivo 33 comprende también un rodillo seguidor de leva 36
fijado a una ménsula de soporte a su vez fijada integralmente a la
parte posterior de la relativa media envuelta 34.
Los rodillos seguidores 36 de las mandíbulas 12
y 13 cooperan con las respectivas levas 38 fijadas a las paredes 8a
y 8b del bastidor 6, y de las cuales sólo la asociada con el
transportador 11 se puede ver en la Figura 1.
El movimiento de las mandíbulas 12 y 13 está
controlado por los respectivos pares de levas 40, 41 fijados a las
paredes 8a, 8b del bastidor 6 y que cooperan con los respectivos
pares de rodillos seguidores de leva 42, 43 fijados a los
alargamientos extremos 21, 22 de las mandíbulas 12 y 13. Los
rodillos 42, 43 de cada par son coaxiales con los pasadores 24, 23,
respectivamente, y están desplazados axialmente uno con respecto a
otro para cooperar con la respectiva leva 40, 41.
Más concretamente, la pared 8a (Figuras 1 y 2)
está fijada con dos pares de levas 40, 41 que cooperan con
respectivos pares de rodillos 42, 43 de las mandíbulas 12; y de
manera similar, la pared 8b está fijada con dos pares de levas 40,
41 que cooperan con respectivos pares de rodillos 42, 43 sobre las
mandíbulas 13.
Las levas 40, 41 tienen respectivas partes
sustancialmente con forma de U 40a, 41a que se extienden alrededor
de los bordes superiores de las respectivas paredes 8a, 8b, para
definir partes de retorno, opuestas a respectivas ruedas de
accionamiento 16 y 26 para las respectivas cadenas 15, 25 de los
transportadores 10, 11; y respectivas partes 40b, 41b que se
extienden a lo largo de respectivas paredes 8a, 8b, dentro de la
cavidad 9. Las partes 40a, 41a definen partes P_{1}, Q_{1} de
las dos trayectorias P, Q, junto con las mandíbulas 12 y 13 se
mueven una hacia otra e impactan el tubo 3 de material de
empaquetamiento; y las partes 40b, 41b definen partes de
enfrentamiento, sustancialmente paralelas P_{2}, Q_{2} de las
dos trayectorias P, Q, a lo largo de las cuales las mandíbulas 12 y
13 están mantenidas en contacto bajo presión para formar los
paquetes de unión de sellado 2 en las respectivas bandas de sellado
44 transversales, sustancialmente planas. Una tira continua está
así formada, comprendiendo un número de partes de recipiente con
forma paralelepipédica 45 conectadas entre sí por bandas de sellado
44 que son cortadas o bien a lo largo de la trayectoria P o bien
aguas abajo del dispositivo 1 para formar los envases 2.
Las levas 40, 41 liberan las relativas cadenas
15, 25 en las respectivas partes P_{3}, Q_{3} de las
trayectorias P, Q en la salida de las respectivas ruedas de
accionamiento 16, 26.
A lo largo de las partes P_{3}, Q_{3}, las
cadenas 15, 25 cooperan con los respectivos pares de tensores 46
para mantener las cadenas 15, 25 suficientemente tensas para
asegurar el contacto entre los rodillos 42, 43 de las mandíbulas
12, 13 y las relativas levas 40, 41.
Como se muestra claramente en la Figura 2, las
trayectorias P, Q y A son paralelas entre sí sólo en las partes
P_{2}, Q_{2}.
Con particular referencia a las Figuras 3, 4, 5,
el dispositivo 1 también comprende un conjunto de potencia
electromagnético 50 para suministrar energía eléctrica al miembro de
calentamiento 29 de cada mandíbula 12 a lo largo de la parte
P_{2} de la trayectoria P.
El conjunto de potencia 50 comprende
sustancialmente medios de transmisión 51 conectados a una fuente de
energía eléctrica fija (no mostrada) y fijada integralmente al
bastidor 6; y medios de recepción 52 fijados a las mandíbulas 12 y
que reciben energía eléctrica por la inducción electromagnética
procedente de los medios de transmisión 51 cuando las mandíbulas 12
se desplazan pasados los medios de transmisión 51.
Más concretamente, los medios de transmisión 51
comprenden dos unidades de transmisión de enfrentamiento 53,
separadas, fijadas a las respectivas paredes 7a, 7b, dentro de la
cavidad 9, y que se extienden simétricamente en lados opuestos de
la trayectoria A y la parte P_{2} de la trayectoria P de las
mandíbulas 12.
Más concretamente, cada unidad de transmisión 53
está alargada en una dirección paralela a la trayectoria A y a la
parte P_{2} de la trayectoria P, y sustancialmente comprende una
ménsula de soporte 54 de material plástico, un núcleo magnético
fijo 55, y un devanado primario preferiblemente de cobre 56
conectado a la fuente de energía eléctrica.
El núcleo fijo 55 está definido por una placa
rectangular alargada en la dirección de la trayectoria A, fija a la
ménsula 54, y que sobresale hacia dentro de la cavidad 9 desde la
ménsula 54.
El núcleo fijo 55 está hecho de material
electromagnético y comprende una parte de base con forma de
paralelepípedo 58, desde la cual un cierto número de - en el
ejemplo mostrado, cuatro - salientes paralelos 58 sobresalen en la
dirección B hacia las mandíbulas 12 (Figura 5).
El devanado primario 56 comprende dos placas
conductoras alargadas 59 fijadas a, y que sobresalen de, los
respectivos salientes centrales 58 del núcleo fijo 55, de manera que
forman extensiones de salientes 58 hacia dentro de la cavidad
9.
Los medios de recepción 52 comprenden dos series
de unidades de recepción 60 fijadas alternativamente a los
alargamientos 21, 22 de las respectivas mandíbulas 12 y que
interactúan con las respectivas unidades de transmisión 53.
\newpage
Cada unidad de recepción 60 (Figuras 3 y 4)
sobresale desde un alargamiento relativo 21, 22 de la mandíbula
relativa 12, y sustancialmente comprende una ménsula de soporte 61,
un núcleo magnético móvil 62, y un devanado secundario de cobre 63,
que recibe energía eléctrica mediante inducción electromagnética
desde el devanado primario 56 cuando la unidad de recepción 60 se
desplaza pasada la relativa unidad de transmisión 53.
En el ejemplo mostrado, el núcleo móvil 62 está
definido por un cuerpo fabricado preferiblemente de ferrita, que
sobresale del alargamiento relativo 21, 22 de la mandíbula relativa
12 hacia la pared relativa 7a, 7b del bastidor 6, y que tiene una
sección preferiblemente con forma de E en un plano perpendicular a
la trayectoria A.
Más concretamente, el núcleo móvil 62 comprende
una parte de base 64 con forma de una placa rectangular, desde la
cual tres salientes paralelos 65 sobresalen en la dirección B hacia
la pared lateral relativa 7a, 7b (Figura 5).
En el ejemplo mostrado, el devanado secundario
63 comprende un conductor de placa 66 que tiene una parte extrema
67 enrollada para formar una vuelta alrededor del saliente central
65 del núcleo móvil 62; y una parte alargada 68 que conecta la
parte extrema 67 al miembro de calentamiento 29.
Ventajosamente, cuando los medios de transmisión
y recepción 51, 52 están interconectados por la inducción
electromagnética, es decir, a lo largo de la parte P_{2} de la
trayectoria P, cada unidad de recepción 60 y la unidad de
transmisión relativa 53 están dispuestas de manera que las placas
conductoras 59 del devanado primario 56 y la parte extrema 67 del
devanado secundario 63 se entrelazan en la dirección B. En otras
palabras, a lo largo de la parte P_{2} de la trayectoria P, las
placas conductoras 59 de cada devanado primario 56 se enfrentan a
los lados opuestos de la parte extrema 67 del devanado secundario
relativo 63 en una dirección E perpendicular a la trayectoria A, a
la dirección B, y por lo tanto, a las paredes 8a, 8b del bastidor
6.
Cuando los miembros de transmisión y recepción
51, 52 están interconectados mediante la inducción electromagnética,
los núcleos fijo y móvil 55, 62 de cada unidad de transmisión 53 y
la unidad de recepción relativa 60 preferiblemente también se
entrelazan en la dirección B, es decir, los salientes 58, 65 de uno
de los núcleos 55, 62 están alojados dentro de las respectivas
cavidades limitados por los salientes 65, 58 del otro núcleo 62,
55.
El número 53' en la Figura 6 indica como un todo
una variación de la unidad de transmisión de acuerdo con las
enseñanzas de la presente invención y que se describe a continuación
sólo en la medida en que difiera de la unidad de transmisión 53.
Cualesquiera partes de la unidad de transmisión 53' correspondientes
o equivalentes a las de la unidad de transmisión 52 ya descrita
están indicadas, cuando es posible, utilizando los mismos números
de
referencia.
referencia.
La unidad de transmisión 53' difiere
sustancialmente de la unidad de transmisión 53 al comprender un
núcleo magnético fijo 55' con forma de placa rectangular sin
salientes, y desde el cual sobresalen dos placas conductoras 59'
idénticas a las placas conductoras 59.
En este caso, cuando los miembros de transmisión
y recepción 51, 52 están interconectados mediante inducción
electromagnética, el devanado primario 56 y el devanado secundario
63 se entrelazan en la dirección B (es decir, las placas
conductoras 59' de uno de los devanados primarios se enfrenta a los
lados opuestos de la parte extrema 67 del devanado secundario
relativo 63 en la dirección E), pero el núcleo fijo 55' y el núcleo
móvil 62 no.
Las Figuras 7 y 8 muestran dos gráficos de
ensayo comparativos de las cantidades características de
dispositivos de sellado 1 que emplean las configuraciones de las
Figuras 5 y 6 del núcleo fijo 55, 55' y el núcleo móvil 52, y un
dispositivo de sellado que emplea la configuración de E opuesta
conocida de los núcleos fijos y móviles, como se ha descrito en la
Solicitud de Patente WO 00/64662, respectivamente.
Más concretamente, el gráfico de la Figura 7
muestra la corriente de magnetización M como una función de la
separación de aire G entre los núcleos fijo y móvil de los distintos
dispositivos de sellado. Como se puede observar, la corriente de
magnetización permanece mucho más baja para dispositivos de sellado
1 de acuerdo con la invención (curvas M_{1} y M_{2} para las
configuraciones de las Figuras 5 y 6, respectivamente) que para los
dispositivos de sellado conocidos que emplean una configuración de E
opuesta de los núcleos fijo y móvil (curva M_{3}).
Además, a medida que la separación de aire G
aumenta, la corriente de magnetización M permanece más o menos
constante (M_{1}) para la configuración de la Figura 5 del
dispositivo de sellado 1, aumenta ligeramente (M_{2}) para la
configuración de la Figura 6 del dispositivo de sellado 1, y aumenta
claramente (M_{3}) para el dispositivo de sellado que emplea una
configuración de E opuesta de los núcleos fijo y móvil.
De manera similar, el gráfico de la Figura 8
muestra la potencia aparente W_{A} en función de la separación de
aire G entre los núcleos fijo y móvil de los diversos dispositivos
de sellado. Como se puede observar, la potencia aparente W_{A}
permanece mucho más baja para los dispositivos de sellado 1 de
acuerdo con la invención (curvas W_{1} y W_{2} para las
configuraciones de las Figuras 5 y 6, respectivamente) que para
dispositivos de sellado que emplean una configuración de E opuesta
de los núcleos fijo y móvil (curva W_{3}).
Además, a medida que la separación de aire G
aumenta, la potencia aparente W_{A} permanece más o menos
constante (W_{1}) para la configuración de la Figura 5 del
dispositivo de sellado 1, aumenta ligeramente (W_{2}) para la
configuración de la Figura 6 del dispositivo de sellado 1, y aumenta
claramente (W_{3}) para el dispositivo de sellado conocido que
emplea una configuración de E opuesta de los núcleos fijo y
móvil.
Brevemente, los gráficos de las Figuras 7 y 8
muestran la configuración de la Figura 5 del dispositivo de sellado
1 caracterizados por unos valores de potencia aparente W_{A}
inferiores, que son más efectivos en la transferencia de energía
eléctrica, y que son menos sensibles a las variaciones del tamaño de
la separación de aire entre el núcleo fijo 55 y el núcleo móvil 62.
Aunque todavía sensible a las variaciones del tamaño de la
separación de aire entre el núcleo fijo 55' y el núcleo móvil 62,
la configuración de la Figura 6 es aún más superior, en términos de
transferencia de energía eléctrica y potencia aparente W_{A} baja,
a la solución conocida que emplea una configuración de E opuesta de
los núcleos fijo y móvil.
El dispositivo de sellado 1 funciona como
sigue.
Los dos transportadores 10, 11 son girados en
direcciones opuestas, como se indica mediante las flechas en la
Figura 2, de manera que las respectivas mandíbulas 12 y 13 cooperan
con el tubo 3 de material de empaquetamiento desde el extremo de
las respectivas partes P_{1}, Q_{1} de las trayectorias P, Q y
a lo largo de las respectivas partes P_{2}, Q_{2} con una ley
de movimiento determinada por los perfiles de las levas 40, 41.
El ciclo de funcionamiento será descrito a
continuación con más detalle con referencia a una mandíbula 12 del
transportador 10 y la correspondiente mandíbula 13 del transportador
11; todas las mandíbulas 12 y 13 realizan obviamente el mismo ciclo
en intervalos de tiempo que dependen del régimen de salida.
A lo largo de las partes P_{1} y Q_{1}, las
mandíbulas 12 y 13 son llevadas juntas para deformar gradualmente y
eventualmente "aplanar" el tubo 3 en una banda transversal
44.
En el extremo de las partes P_{1}, Q_{1},
los dispositivos 33 para controlar el volumen de paquetes 2 son
activados; y las medias envueltas 34 de las mandíbulas 12 y 13 son
llevadas juntas frontalmente para definir una cavidad con forma de
paralelepípedo que define el volumen de parte de recipiente 45 del
envase 2 que está siendo formado.
A lo largo de las respectivas partes P_{2},
Q_{2} de las trayectorias P, Q, las mandíbulas 12 y 13 son
agarradas firmemente contra el tubo 3; en cuya fase, la unidad de
recepción 60 de la mandíbula 12 se desplaza pasada la unidad de
transmisión relativa 53 y se acopla en la dirección B.
Más concretamente, dependiendo del diseño del
núcleo fijo (55 ó 55') la unidad de recepción 60 está colocada con
respecto a la unidad de transmisión relativa 53, en una cualquiera
de las configuraciones mostradas en las Figuras 5 y 6. En ambos
casos, cuando la mandíbula 12 se desplaza a lo largo de la parte
P_{2} de la trayectoria P, la corriente eléctrica es inducida
mediante el devanado primario 56 en el devanado secundario 63 de la
unidad de recepción relativa 60 al miembro de calentamiento de
potencia eléctrica 29, que sella las dos partes superpuestas del
material de empaquetamiento formando la banda 44.
Cuando la unidad de recepción 60 se desacopla de
la unidad de transmisión relativa 53 en el extremo de la parte
P_{2} de la trayectoria P, la corriente eléctrica deja de ser
inducida en el devanado secundario 63; en cuyo punto, las
mandíbulas 12 y 13 liberan la banda de sellado 44 recientemente
formada y retiran la tira de envases 2.
Claramente, se pueden hacer cambios en el
dispositivo de sellado 1 como se ha descrito aquí, sin que, sin
embargo, se aparten del alcance de la invención como está definida
en las reivindicaciones adjuntas.
En particular, el dispositivo 1 puede tener la
característica de uno o dos pares de mandíbulas 12, 13 que actúan
cíclicamente sobre el tubo 3 de material de empaquetamiento.
Además, el diseño de los núcleos fijo y móvil
55, 55', 62 se puede invertir, y uno de ellos puede incluso
comprender sólo dos salientes, es decir, tener forma de C en sección
en un plano perpendicular a la trayectoria A.
Además, la trayectoria a lo largo de la cual se
mueven las unidades de recepción también pueden tener una forma
curvilínea o circunferencial; más específicamente, el dispositivo de
sellado reivindicado puede implementarse, ventajosamente, en
unidades de formación de tipo husillo, tal como se describe en la
parte de introducción de la presente memoria, en donde, para cada
elemento de partida, un elemento de calentamiento con una unidad de
recepción es movido a lo largo de una trayectoria dada y, cuando se
desplaza pasada una unidad de transmisión fijada relativa, es
accionado eléctricamente mediante una corriente eléctrica
inducida.
Claims (8)
-
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1. Un dispositivo de sellado (1) para producir envases sellados (2) rellenos de un producto de alimentación vertible a partir de un material de empaquetamiento en lámina, comprendiendo dicho dispositivo de sellado (1):- un bastidor de soporte (6);- medios de formación (12, 13, 33) que se pueden mover con respecto a dicho bastidor (6) a lo largo de una trayectoria dada (P_{2}) para doblar dicho material de empaquetamiento hasta proporcionarle una forma dada;- medios de sellado (29) portados por dichos medios de formación (12, 13, 33) para sellar dicho material de empaquetamiento en lámina y formar dichos envases (2); y- medios de potencia electromagnéticos (50) para suministrar energía eléctrica a dichos medios de sellado (29), comprendiendo dichos medios de potencia (50) al menos un devanado primario (56) fijado a dicho bastidor (6) y que se pueden conectar a una fuente de energía eléctrica, y un devanado secundario (63) que se puede mover a lo largo de dicha trayectoria (P_{2}), dando potencia a dichos medios de sellado (29), y recibiendo energía eléctrica por la inducción electromagnética de dicho devanado primario (56) cuando dicho devanado secundario se desplaza pasado el devanado primario (56);caracterizado porque, cuando está interconectado mediante la inducción electromagnética, dicho devanado primario (56) y dicho devanado secundario (63) están dispuestos de manera que tengan respectivas partes adyacentes (59, 59'; 67) interadyacentes en una primera dirección (B) transversal a dicha trayectoria (P_{2}), y porque dichas partes adyacentes (59, 59'; 67) de dicho devanado primario y dicho devanado secundario (56, 63) están vueltas una hacia la otra en una segunda dirección (E), perpendicular a dicha primera dirección (B) y a dicha trayectoria (P_{2}), cuando el devanado primario y el devanado secundario (56, 63) están interconectados por inducción. - 2. Un dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho devanado primario y dicho devanado secundario (56, 63) son portados respectivamente por un núcleo magnético fijo (55, 55') asegurado a dicho bastidor (6) y por un núcleo magnético móvil (62) que se puede desplazar conjuntamente con dichos medios de sellado (29); teniendo al menos uno (62) de dichos núcleos (55, 55'; 62) al menos dos salientes (65) que sobresalen en dicha primera dirección (B) hacia el otro dicho núcleo (55, 55') cuando dicho devanado primario y dicho devanado secundario (56, 63) están interconectados por inducción.
- 3. Un dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho al menos uno (62) de dichos núcleos (55, 55'; 62) tiene forma de E en sección y en un plano perpendicular a dicha trayectoria (P_{2}).
- 4. Un dispositivo según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el otro dicho núcleo (55') tiene forma de placa, y porque una (67) de dichas partes adyacentes (59, 59'; 67) de dicho devanado primario y dicho devanado secundario (56, 63) es portada por uno de dichos salientes (65) de dicho al menos uno (62) de dichos núcleos (55'; 62), mientras que la otra dicha parte adyacente (59, 59') sobresale desde dicho otro núcleo (55').
- 5. Un dispositivo según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque, cuando está interconectado por inducción electromagnética, dicho núcleo fijo y dicho núcleo móvil (55, 62) son interadyacentes en dicha primera dirección (B).
- 6. Un dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho núcleo fijo y dicho núcleo móvil (55, 62) tienen ambos salientes (58, 65) y porque, cuando están interconectados por inducción electromagnética, dichos salientes (65) de uno de dichos núcleos (62, 55) están alojados dentro de respectivas separaciones limitadas por los salientes (58) del otro núcleo (55, 62).
- 7. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes para producir envases sellados (2) a partir de un tubo (3) de material de empaquetamiento en lámina suministrado a lo largo de una trayectoria de alimentación (A) paralela a dicha trayectoria (P_{2}) de dichos medios de formación (12, 13, 33) y relleno continuamente con un producto de alimentación vertible, caracterizado porque dichos medios de formación comprenden al menos un par de mandíbulas opuestas (12, 13) que se pueden mover con respecto a dicho bastidor (6) para agarrar firmemente dicho tubo (3) de material de empaquetamiento en secciones transversales equidistantes, porque dichos medios de sellado (29) son portados por una primera (12) de dichas mandíbulas (12, 13) y porque dicho devanado secundario (63) también está portado por dicha primera mandíbula (12).
- 8. Un dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por comprender un primer transportador (10) que tiene un cierto número de primeras mandíbulas (12) y que define una primera trayectoria sinfín (P) a lo largo de la cual se desplazan dichas primeras mandíbulas (12); y un segundo transportador (11) que tiene un cierto número de segundas mandíbulas (13) y que define una segunda trayectoria sinfín (Q) a lo largo de la cual se desplazan dichas segundas mandíbulas (13); comprendiendo dichas primera y segunda trayectorias (P, Q) respectivas partes de trabajo (P_{1}, P_{2}; Q_{1}, Q_{2}) adyacentes a dicha trayectoria (A) del tubo (3) de material de empaquetamiento y que se extienden de forma sustancialmente simétrica sobre lados opuestos de dicha trayectoria de tubo (A), de manera que dichas primeras mandíbulas (12) cooperan con dichas respectivas segundas mandíbulas (13) para agarrar firmemente y sellar dicho tubo (3) en respectivas secciones transversales.
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