ES2333174T3 - Maquina de llenado giratoria para llenar recipientes con liquidos. - Google Patents
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Abstract
Máquina de llenado giratoria para llenar recipientes con líquidos, que comprende: - un carrusel giratorio (4) que presenta, montadas a lo largo de su periferia, una pluralidad de válvulas de llenado (6), cada una de las cuales presenta: - por lo menos dos tubos coaxiales (7, 8), es decir, un tubo exterior (7) para suministrar el líquido de un depósito de almacenamiento (20) a un recipiente (30) que se ha de llenar con dicho líquido; y un tubo interior de compensación (8) para definir el nivel de líquido en el interior de dicho recipiente (3); - por lo menos una junta (13) montada por debajo del depósito (20) y dispuesta concéntrica y externamente respecto a los citados tubos y capaz de alojar contra ésta la boca de dicho recipiente (3); caracterizada por el hecho de que comprende: medios de transmisión (101); y primeros medios de accionamiento que actúan por lo menos sobre dicho tubo de compensación interior (8) de cada válvula de llenado (6) a través de dichos medios de transmisión (101) para variar simultáneamente de manera regulable la posición vertical de dichos tubos de compensación (8) de todas las válvulas de llenado (6) respecto a dicha junta (13).
Description
Máquina de llenado giratoria para llenar
recipientes con líquidos.
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La presente invención se refiere a una máquina
de llenado giratoria para llenar recipientes con líquidos, de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación principal.
La máquina en cuestión está destinada
ventajosamente a utilizarse en plantas embotelladoras industriales
para el llenado de recipientes, y preferiblemente botellas, con
líquidos en particular de tipo alimentario, tales como bebidas,
vino, agua mineral, etc.
La máquina en cuestión puede utilizarse
preferiblemente en líneas embotelladoras que típicamente comprenden
una máquina de lavado, una máquina taponadora/capsuladora o también,
a lo largo de la parte de la línea más alejada curso abajo, una
máquina etiquetadora y una máquina envasadora.
De manera más precisa, la máquina en cuestión es
del tipo de las que van provistas, de manera totalmente
convencional, de un carrusel (o torreta) giratorio que presenta,
montado a lo largo de su periferia, una pluralidad de válvulas de
llenado que pueden transportar el líquido contenido en un depósito
cilíndrico dentro de las botellas.
Tal como es conocido, dependiendo de los
procedimientos utilizados para llevar a cabo las operaciones de
llenado, las máquinas de llenado se clasifican comúnmente como
máquinas vacío reducido, máquinas isobáricas, máquinas de presión
reducida, máquinas de gravedad, etc.
Las máquinas de llenado de vacío reducido se han
diseñado principalmente para el llenado de recipientes con vinos
que no tienen gas y pueden funcionar de modo que la presión en el
interior del recipiente se reduzca a la presión (por debajo de la
presión atmosférica) del depósito en cuyo interior se almacena el
líquido que va a introducir y para transportar aire contenido en el
recipiente externamente sin entrar en contacto con el producto. Las
válvulas de estas máquinas, según la tecnología de construcción
estándar, consisten generalmente en un conjunto de tubos
concéntricos (normalmente dos) uno de los cuales va insertado en el
interior del otro; el tubo exterior se utiliza para introducir el
líquido
en la botella, mientras que el aire o el gas contenido en el interior de la botella asciende a lo largo del tubo interior.
en la botella, mientras que el aire o el gas contenido en el interior de la botella asciende a lo largo del tubo interior.
Las máquinas de llenado denominadas isobáricas
se han diseñado principalmente para llenar recipientes con vinos
gaseosos y funcionan bajo presiones mucho mayores que la presión
atmosférica. El llenado de los recipientes se realiza cuando la
presión final en el recipiente es la misma que la presión en el
interior de un depósito que se encuentra montado convenientemente
sobre las válvulas.
Las máquinas de llenado de presión reducida
realizan el embotellado en condiciones en las que existe una ligera
presión tal que el fluido retiene una pequeña cantidad de gas, pero
sin someterse a los requisitos técnicos y normas que gobiernan las
máquinas isobáricas. Este último tipo de máquina es particularmente
adecuado para embotellar productos sin grumos y líquidos
ligeramente gaseosos.
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Las máquinas de llenado volumétrico o por
gravedad prevén que el llenado se realice por caída libre y
dosificación constante; en este caso, el producto, extraído de un
recipiente, es transportado a una serie de dispositivos
dosificadores y es dispensado por estos últimos a los
recipientes.
Las máquinas de llenado de tipo conocido que se
han descrito anteriormente ofrecen una amplia posibilidad de
regulación, a través de una interfaz de usuario simplificada, del
tiempo de funcionamiento y las presiones de las válvulas de
llenado. Debido a la posibilidad de regular el tiempo requerido por
las válvulas para realizar unas etapas de llenado determinadas, es
posible optimizar las operaciones en cuanto a la velocidad
instantánea de la máquina de llenado y el tipo de producto a
embotellar.
Otro requisito cada vez más apremiante en la
industria de embotellado, en particular en el sector del embotellado
de productos alimenticios, es el desarrollo de máquinas de llenado
con ciclos de embotellado que se llevan a cabo en presencia de gas
inerte para evitar efectos de oxidación.
A este respecto, la patente WO 99/03774 describe
una máquina de llenado que realiza una evacuación previa del aire
presente en la botella y la posterior inyección de gas inerte.
Otra característica de las máquinas de llenado
más modernas es la posibilidad de realizar diariamente una limpieza
completa, y en particular la limpieza de cualquier parte de la
máquina que entra en el contacto con los productos alimentarios a
embotellar.
Las máquinas de llenado que existen actualmente
en el mercado, en particular para la industria del vino, típicamente
prevén una etapa de preparación y ajuste para adaptar el producto
de llenado y la cantidad de producto que va a introducir en el
recipiente al formato del recipiente que se ha de llenar.
Estas operaciones de adaptación realizadas por
el operario tienen como resultado unos tiempos de inactividad en la
producción, riesgo de contaminación de la máquina y generalmente
sólo permiten una separación y ajuste no continuo lo que, por su
naturaleza, resulta por lo tanto algo impreciso.
Actualmente un cambio en el formato de la
botella da lugar a la necesidad de realizar varias operaciones de
sustitución y/o ajuste para adaptar distintas piezas mecánicas de la
máquina al nuevo formato. En particular, estas operaciones deben
realizarse para los medios que transportan las botellas (por ejemplo
de las cintas transportadoras a las placas de soporte) y para los
tubos (o tuberías) de llenado de las válvulas.
Estos últimos, de hecho, tienen que ser
sustituidos en todas las válvulas por otros tubos de distinto tamaño
utilizando llaves de accionamiento o conexiones de acoplamiento
rápido, o bien tienen que ajustarse en todas las válvulas por
ejemplo por medio del roscado o desenroscado de elementos
telescópicos.
Durante un cambio de formato, el cono de
centrado del recipiente que va montado por debajo de la válvula
normalmente también tiene que ser sustituido.
Más recientemente, se han introducido en el
mercado máquinas de llenado que pueden realizar el ajuste en altura
de todos los tubos de llenado de la válvula simultáneamente.
Este ajuste se consigue por medio de unos
mecanismos excesivamente complejos que ralentizan la circulación de
los líquidos, aumentando la pérdida de carga en los mismos y
demostrando básicamente que son demasiado costosos desde un punto
de vista de costes y operativamente desventajosos.
Actualmente, por lo tanto, cada cambio de
formato requiere la intervención de operarios especializados en
particular para modificar el ajuste de los tubos de retorno de
aire.
Esto de hecho se traduce en numerosos
inconvenientes, incluyendo una pérdida de productividad debido a la
detención momentánea de la producción a lo largo de toda la línea de
embotellado (hasta que se completan las operaciones de ajuste) y el
riesgo de contaminar las partes de llenado del recipiente.
Otro inconveniente asociado a las operaciones de
cambio de formato es la necesidad de la empresa de disponer de
técnicos expertos competentes que sean capaces de manejar
correctamente y rápidamente todas las operaciones de ajuste citadas
anteriormente.
Finalmente, otro inconveniente es el riesgo de
que el operario pueda realizar sin querer una maniobra incorrecta
que pueda resultar en un mal funcionamiento principal y por lo tanto
también en un daño serio a toda la línea.
Con respecto a esto, la patente
GB-A-1.316.629 describe una máquina
de llenado con una pluralidad de válvulas de llenado, cuya máquina
realiza el ajuste del nivel del líquido a los recipientes por medio
de unas sondas montadas en cada una de las válvulas de llenado en
el extremo de correspondientes ejes. Es posible realizar un ajuste
común de la posición de las sondas de todas las válvulas de llenado
por medio de unos piñones que se acoplan a correspondientes sondas,
y que se mueven, por medio de un mecanismo de accionamiento común,
hacia abajo y hacia arriba para regular el nivel del líquido de
llenado a los recipientes.
En esta situación, el objetivo principal de la
presente invención es por lo tanto superar los inconvenientes de la
técnica conocida hasta ahora disponiendo una máquina de llenado
giratoria para llenar recipientes con líquidos, que permita
realizar un cambio de formato de los recipientes de manera simple y
rápida.
Otro objetivo de la presente invención es
disponer una máquina de llenado giratoria para llenar recipientes
con líquidos que permita realizar el ajuste del nivel en los
recipientes de manera automática y con un alto grado de precisión y
fiabilidad.
Otro objetivo de la presente invención es
disponer una máquina de llenado giratoria para llenar recipientes
con líquidos que permita el cambio de los ajustes específicos para
cada usuario, relativos a los parámetros asociados a las botellas,
el producto y la temperatura de llenado.
Otro objetivo de la presente invención es
disponer una máquina de llenado giratoria para llenar recipientes
con líquidos que permita una optimización de las operaciones de
limpieza en cuanto a velocidad y tiempos de funcionamiento y
calidad de la limpieza realizada.
Otro objetivo de la presente invención es
disponer una máquina de llenado giratoria para llenar recipientes
con líquidos, que permita al operario conmutar fácilmente el ciclo
operativo previsto, por medio de un panel de control, entre llenado
por vacío reducido, llenado por presión reducida y finalmente
llenado por gravedad.
Otro objetivo de la presente invención es
disponer una máquina de llenado giratoria para llenar recipientes
con líquidos que sea extremadamente segura para operarios y muy
fiable en términos de funcionamiento.
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Las características técnicas de la invención, de
acuerdo con los objetivos indicados anteriormente, pueden
determinarse claramente a partir de las reivindicaciones siguientes
y sus ventajas resultarán más claras a partir de la descripción
detallada que sigue, que se da con referencia a los dibujos que se
adjuntan los cuales muestran una realización meramente a modo de
ejemplo y no limitativo de la misma, en los cuales:
La figura 1 muestra una vista en planta y una
vista general de la máquina de llenado giratoria para llenar
recipientes con líquidos, de acuerdo con la presente invención;
La figura 2 muestra una vista lateral de un
detalle ampliado de la máquina de acuerdo con la figura 1 con
algunas partes eliminadas para que las otras partes puedan
apreciarse de manera más clara, relativas a una válvula de llenado
montada en un depósito;
La figura 3 muestra una vista en sección
transversal de la válvula de acuerdo con la figura 2;
La figura 4 muestra una vista en perspectiva
global de la máquina de llenado giratoria para llenar recipientes
con líquidos, de acuerdo con la presente invención;
La figura 5 muestra una vista lateral de un
detalle ampliado de la máquina según la figura 1 con algunas partes
eliminadas para que las otras partes puedan apreciarse de manera más
clara, relativas a otra realización de una válvula de llenado
montada en un depósito con una bandeja de descarga rápida
asociada;
La figura 6 muestra una vista lateral de un
detalle ampliado de la máquina según la figura 1 con algunas partes
eliminadas de modo que las otras partes puedan apreciarse de manera
más clara, relativas a una válvula de llenado montada en un
depósito, tal como se indica, con una tapa para limpiar la
válvula;
La figura 7 muestra una vista lateral de un
detalle ampliado de la máquina según la figura 1 con algunas partes
eliminadas de modo que las otras partes puedan ser apreciadas más
claramente, relativas a una válvula de llenado montada en un
depósito, tal como se indica, con primeros medios de accionamiento,
que actúan a través de unos medios de transmisión para elevar un
par de tubos coaxiales.
Con referencia a los dibujos adjuntos, 1 indica
en su totalidad la máquina de llenado giratoria para llenar
recipientes con líquidos, de acuerdo con la presente invención.
La máquina 1 citada anteriormente puede
disponerse, de manera totalmente convencional, en el interior de una
planta embotelladora, por ejemplo curso abajo de una máquina de
lavado y curso arriba de una máquina taponadora a la cual está
conectada operativamente a través de unos medios de transporte.
La máquina de llenado 1 (figura 4) presenta un
bastidor externo 23, unas paredes de protección 24, 25 en el
perímetro de la máquina 1 y una cabina externa 1a que contiene los
dispositivos operativos eléctricos y electrónicos (figura 1).
La máquina también va provista, de modo
conocido, de un carrusel o torreta giratorio 4 dispuesto dentro del
bastidor 23 y presenta, montadas a lo largo de su periferia, una
pluralidad de válvulas de llenado 6.
Los recipientes 3, en particular botellas, que
se han de llenar van insertados en el bastidor 23 y se cargan sobre
la guía o cinta transportadora 2 de modo que avanzan en la dirección
y sentido definido por la flecha de entrada FI y la flecha de
salida FU.
Los recipientes 3 tienen que llenarse
preferiblemente con sustancias alimentarias tales como leche, vino,
zumo de frutas, etc., y a tal fin son transportados, uno tras otro,
a lo largo de la cinta de guía 2 y después transportados a las
proximidades de una rueda de entrada 31 del carrusel 4 que realiza,
por medio de las válvulas de llenado 6, todas las etapas necesarias
para el embotellado.
La presencia real de los recipientes 3 es
verificada a través de un sensor 22 que se encuentra situado en el
extremo del husillo alimentador 26 e inmediatamente delante de la
rueda de entrada 31 y es capaz de detener el funcionamiento de la
válvula de llenado correspondiente 6 si no hay recipientes 3
entrando en el carrusel 4.
Si no hay recipientes 3, el funcionamiento de la
válvula de llenado individual 6 se interrumpe, pero no la máquina
de llenado 1, continuando funcionando correctamente para mantener
una elevada productividad ya que el siguiente recipiente 3 puede
llenarse correctamente.
Cada válvula 6 presenta un par de tubos
coaxiales 7, 8, es decir, un tubo exterior 7 para suministrar el
líquido de un depósito de almacenamiento 20 al recipiente 3 a
llenar que gira en el carrusel 4 por debajo de la correspondiente
válvula 6, y un tubo interior de compensación 8 (o tubo de retorno
de aire) para determinar el nivel de líquido en el interior del
recipiente 3.
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La parte inferior de las tuberías (o tubos) 7 y
8 está configurada para insertarse a lo largo de por lo menos una
sección del cuello de la botella 3.
En particular, la sección terminal del tubo
interior de compensación 8 está destinada a regular hidráulicamente
el nivel máximo de líquido en el interior del recipiente 3 tal como
se especificará claramente a continuación.
El conducto de transporte de líquido está
definido ventajosamente por el espacio intermedio que existe entre
la superficie exterior del tubo de compensación interior 8 y la
superficie interior del tubo de suministro de líquido exterior
7.
Los dos tubos 7, 8 pueden desplazarse por
deslizamiento entre sí para así abrir y cerrar un elemento de cierre
dispuesto entre los mismos y que, de acuerdo con una solución
preferida de la presente invención, consiste en una pieza de cabeza
120 fijada en el extremo inferior del tubo de compensación 8 contra
el cual puede quedar en contacto la boca 121 situada en el extremo
inferior del tubo de suministro de líquido 7. Por lo tanto, la
apertura del elemento de cierre 120 se producirá cuando el tubo
exterior 7 se desplace respecto al tubo interior 8, dejando una
abertura de flujo de fluido abierta.
De manera más general, el conducto de transporte
está definido por el espacio intermedio que existe entre dos tubos
concéntricos, es decir, un tubo exterior y un tubo interior. Por lo
tanto, de manera distinta de la realización descrita anteriormente
será posible prever la disposición de un tubo de compensación y
retorno de aire exclusivo situado concéntrico en el interior de los
dos tubos exteriores entre los cuales quedará todavía definido el
conducto para suministrar líquido del depósito 20 al recipiente 3
con el elemento de cierre dispuesto entre medio de manera similar a
como se ha descrito anteriormente.
El elemento de cierre en el conducto de
transporte puede estar formado también de otra manera conocida, tal
como por ejemplo, a través de una parte en forma de nariz
ensanchada del tubo interior del conducto de transporte capaz de
entrar en contacto contra el resalte anular formado en el lado
interior del tubo exterior del conducto de transporte.
Una guía de extensión 11 se extiende
verticalmente hacia abajo desde la parte inferior 104 del depósito
20, siendo dicha guía coaxial y externa respecto a los dos tubos 7
y 8 y presentando, fijada en el extremo inferior, una junta 13 que
puede alojar contra la misma la boca del recipiente 3.
De acuerdo con la idea subyacente de la presente
invención, la máquina de llenado 1 comprende primeros medios de
accionamiento 100 que actúan en el tubo de compensación 8 de cada
válvula de llenado 6 a través de unos medios de transmisión 101
para variar simultáneamente de manera regulable la posición vertical
de todos los tubos de compensación 8 respecto a la junta 13.
La posición del tubo de compensación 8 respecto
a la junta 13 determina la parte de dicho tubo de compensación 8
que penetra en el recipiente 3 y por lo tanto, tal como quedará
claro a continuación, el nivel de llenado 9 en el interior de dicho
recipiente 3.
De acuerdo con la realización preferida de la
presente invención mostrada en las figuras adjuntas, los primeros
medios de accionamiento 100 actúan en el tubo exterior 7 de cada
válvula de llenado 6 a través de los medios de transmisión 101,
variando simultáneamente y de manera regulable la posición vertical
de ambos tubos 7, 8 respecto a la junta 13. En este caso, la
transmisión del movimiento vertical al tubo de compensación 8 por
el tubo exterior se consigue por medio de unas conexiones mecánicas
entre los dos tubos 7 y 8 y que consisten ventajosamente en un
muelle 15 fijado en sus extremos a los tubos 7, 8.
Será posible prever la disposición de tubos de
compensación y retorno de aire exclusivos situados concéntricamente
en el interior de otros dos tubos exteriores entre los cuales
quedará definido el conducto para suministrar líquido del depósito
al recipiente con la disposición entre medio del elemento de
cierre.
Además, el término "junta" 13 ha de
entenderse que hace referencia a aquella parte que está fijada al
depósito 20 (que, en los ejemplos, consiste en una parte extrema
inferior de la guía de extensión 11 fijada por debajo del depósito)
y contra la cual la boca del recipiente está destinada a quedar en
contacto tanto directamente como a través de un cono de centraje
dispuesto en medio (en este último caso la junta de caucho se
encontrará en el cono de centraje y no en la pieza de contacto
extrema).
Al principio del funcionamiento, es decir,
siempre que exista un cambio de formato de los recipientes 3, la
máquina 1 prevé una operación para el ajuste del nivel del
recipiente 3; este ajuste lo introduce el operario directamente en
el panel, o se recupera uno de los ajustes registrados previamente
en una unidad de control lógico especial de la máquina.
Dependiendo de las órdenes transmitidas, los
primeros medios de accionamiento, que consisten por ejemplo en un
sistema electromecánico tal como por ejemplo uno o más motores
eléctricos, accionan simultáneamente todas las válvulas de llenado
6 a través de los medios de transmisión 101 formados por ejemplo por
un anillo de regulación 17 conectado por una parte a los primeros
medios de accionamiento 100 y fijados por otra parte al tubo
exterior de suministro de líquido 7 de cada una de las válvulas de
llenado 6 a través de unos brazos de transmisión mecánica 10.
En mayor detalle, con referencia al ejemplo de
la figura 7, los primeros medios de accionamiento consisten en un
motor 110 montado en una abrazadera de soporte del motor 111 que
está conectada por medio de una transmisión angular a una rueda
impulsada roscada interiormente 112 en cuyo interior se acopla un
tornillo de rosca trapecial 113 fijado en su extremo inferior al
anillo de regulación 17.
En términos de funcionamiento, la activación del
motor 110 (que normalmente se realiza durante la puesta en marcha
de la máquina o al comienzo de un ciclo de trabajo o también en un
cambio de formato de los recipientes) provoca, a través de los
medios de transmisión 101, la elevación y el descenso de los dos
tubos 7 y 8, regulando el nivel de llenado 9 de los recipientes
3.
Obviamente, sin apartarse de este modo del
alcance de protección de la presente invención, los primeros medios
de accionamiento 100 pueden estar formados por otros sistemas de
accionamiento tales como accionadores lineales u otros medios
equivalentes para elevar el anillo 17. A su vez, los medios de
transmisión 101 pueden estar formados de manera similar por unos
mecanismos cinemáticos de varios tipos conocidos para los expertos
en la materia.
Por ejemplo, el tubo exterior 7 puede presentar
ventajosamente en el extremo superior una parte ensanchada 102 para
la sujeción a la transmisión correspondiente 10 (por ejemplo entre
dos placas paralelas). Sin embargo, la transmisión 10 puede
conectarse de manera distinta también a otras partes de la válvula 6
conectada, a su vez, a los tubos 7 y 8.
Por lo tanto, el anillo de regulación 17 actúa
de elemento posicionador para determinar el nivel 9 que se alcanza
en el interior de los recipientes 3, pudiendo determinar
simultáneamente la posición de todos los tubos 8 para compensar el
nivel 9.
De acuerdo con la realización preferida de la
presente invención mostrada en las figuras adjuntas, los tubos
coaxiales 7, 8 atraviesan la tapa 104 y el fondo 105 del depósito
20, disponiéndose una junta superior 106 y una junta inferior 107 a
través de las cuales los tubos 7,8 deslizan tras la actuación de los
primeros medios de accionamiento 100.
Por lo tanto, la transmisión 10 citada
anteriormente aplica un movimiento vertical a toda la válvula de
llenado 6 (indicada por una línea de puntos y rayas) de modo que
ésta última desliza en el interior del depósito 20 y la guía de
extensión 11.
En términos de funcionamiento, el principio de
funcionamiento de la máquina 1 citada anteriormente es tal como se
describe a continuación.
El recipiente 3 que se ha de llenar, en
particular una botella, una vez que llega y queda por debajo de la
válvula de llenado 6 respectiva, se dispone en contacto hermético
contra la guía de extensión 11 por medio de un cilindro elevador 5,
mientras que la posición vertical de la válvula de llenado 6, que
está predeterminada tal como se ha descrito, permite obtener
uniformemente el nivel entre todas las válvulas de llenado 6 con
una altura que pueda definirse completamente según se desee.
Este sistema de regulación es extremadamente
rápido respecto a su ajuste, tiene un movimiento rápido y unas
juntas dinámicas fiables y la altura determinada se alcanza de
manera precisa. Este sistema de movimiento también tiene la ventaja
apropiada de que no requiere ningún movimiento adicional durante el
funcionamiento con el mismo conjunto de recipientes 3, reduciendo
substancialmente el desgaste y el consumo.
El recipiente 3 se apoya en el cilindro elevador
5 que eleva el cuello 14 del recipiente 3 (en este caso en
cuestión, el cuello 14 de una botella) en contacto hermético con la
junta 13 situada por debajo de la válvula de llenado 6, con una
presión convenientemente diseñada para asegurar un óptimo
funcionamiento de la máquina de acuerdo con la invención (figuras 2
- 4) y al mismo tiempo reducir en la medida de lo posible los
esfuerzos que actúan en el cuello 14; al mismo tiempo se abre una
primera válvula 18 de la válvula de llenado 6 y se conecta a un
circuito de vacío a través de un primer conducto convenientemente
separado 27 y provoca la aspiración de todo el aire de la botella
3.
De este modo, en el interior de la botella 3 se
crea un vacío para evacuar cualquier gas contaminante que pueda
encontrarse presente.
Esto va seguido del cierre de la primera válvula
18 del primer conducto de vacío 27, mientras que la posterior
apertura de una segunda válvula 19 conectada a un segundo conducto
que suministra gas inerte bajo presión 29 permite la inyección de
gas inerte al interior del recipiente 3. Cuando se alcanza un
equilibrio entre la presión del interior del depósito 20 de la
máquina de llenado 1 y del interior del recipiente 3, la apertura
de la válvula de llenado 6 se realiza a través del accionamiento de
los segundos medios de accionamiento que consisten en un cilindro
neumático 28 que va montado sobre la válvula 6 y que desciende
actuando sobre el extremo superior del tubo de compensación 8 que
de este modo es obligado a deslizar dentro del tubo exterior 7,
provocando la apertura del elemento de cierre 120.
Cada válvula de regulación 6 se dispone en la
parte superior, encima del depósito 20, con unos segundos medios de
accionamiento 28 asociados que ventajosamente van soportados y
fijados al tubo exterior 7 (junto con el cual pueden por lo tanto
moverse) y pueden actuar sobre el extremo superior del tubo de
compensación interior 8 para variar su posición relativa respecto
al tubo exterior 7, provocando la apertura del elemento de
cierre.
El descenso del cilindro neumático 28 provoca al
mismo tiempo también la apertura de una tercera válvula 12B, que
conecta el interior del recipiente 3 a un circuito de vacío reducido
separado 16 por medio del tubo de compensación 8, permitiendo el
llenado del recipiente 3 al nivel deseado 9 cuando la válvula de
llenado 6 se cierra de nuevo como resultado de la acción del muelle
15 que empuja contra la acción del cilindro neumático 28, superando
su presión, cuando se desactiva este último.
La presión del circuito separado de vacío
reducido 16 se estabiliza convenientemente respecto a la presión
del depósito 20 y el interior del recipiente 3, para optimizar la
velocidad y la fluidez de llenado.
Esta presión del circuito separado 16 se define
típicamente, aunque no exclusivamente, para que sea la misma que la
presión interna del depósito 20. La introducción adecuada del
circuito totalmente separado 16 que se ha indicado anteriormente no
permite una total evacuación del gas contenido en el interior del
recipiente 3, para así evitar de una manera completamente fiable
que el gas presente en el recipiente 3 contamine el gas presente en
el interior del depósito 20.
Una vez que se ha completado el llenado, después
de un periodo de tiempo predeterminado, la tercera válvula 12B se
cierra, mientras que una cuarta válvula 12A se abre y conecta el
interior del tubo de compensación 8 al depósito 20. La liberación
del cilindro neumático 28 y la apertura adecuada de la segunda
válvula 19 conecta el circuito de gas a presión 29 al cuello 14 del
recipiente 3 y a los tubos de la válvula de llenado 6 de modo que
el gas a presión empuja el exceso de líquido a través del orificio
central del tubo de compensación 8.
Preferiblemente, el exceso de líquido, en lugar
de introducirse de nuevo al depósito 20, puede transportarse a un
circuito de recirculación separado 21 para evitar cualquier posible
contaminación al interior del depósito 20 de la máquina de llenado
1. También es posible disponer una versión simplificada del objeto
de la invención, en la que las válvulas 12A, 12b se combinan como
una única válvula, lo que prevé el retorno de líquido y gas de
autonivelado dentro de un único conducto de retorno separado 16 o
alternativamente el retorno completo al depósito 20.
Una vez que se ha completado la etapa de
nivelación, las válvulas 12A, 12B y 19 se cierran para optimizar el
consumo de gas inerte y sin ningún otro movimiento adicional de
cualquier parte mecánica. Durante el descenso final del recipiente
3, se produce la apertura de la segunda válvula 19 para así crear
una capa de gas inerte en el interior del cuello 14 de la botella
(recipiente 3) y todo alrededor, puesto que la apertura de la
segunda válvula 19 permanece como tal también durante la extracción
del recipiente 3 de la válvula de llenado 6.
Como resultado del flujo de salida de gas en el
interior del cuello 14 del recipiente 3 y en su zona exterior,
aunque el tubo de compensación 8 ya se haya separado del nivel 9 de
líquido de llenado, es posible conseguir la protección final del
recipiente 3 y asegurar una exposición reducida del líquido al
aire.
Solamente cuando el recipiente 3 se separa de la
válvula de llenado 6 existe un cierre definitivo de la segunda
válvula 19.
También es posible prever una variación adecuada
en la secuencia del ciclo para la limpieza del cuello 14 del
recipiente 3. Esta variación, que es absolutamente preferible cuando
el aparato de llenado perfeccionado alcanza la velocidad de
producción máxima, prevé que, tras la corrección del nivel, se
produzca un cierre adecuado solamente de la tercera y la cuarta
válvula 12A y 12B y exista una separación inmediata del cuello 14
del recipiente 3 de la junta 13, mientras que la segunda válvula 19
puede permanecer abierta. De este modo, el tiempo de inactividad se
recupera ventajosamente a la vez que se reduce la posibilidad de una
infiltración negativa de gases perjudiciales en el interior del
cuello 14 del recipiente 3.
Debido al posicionamiento, en cada válvula de
llenado 6, de la primera y la segunda válvula 18 y 19 en el fondo
de la extensión de guía 11, es posible optimizar el tiempo necesario
para la ejecución de las operaciones del ciclo de llenado,
acelerando las etapas de inserción de vacío y gas, puesto que se
requiere para llenar un menor volumen que solamente consiste en el
recipiente 3 (botella) y los orificios pasantes convenientemente
dimensionados en la junta 13.
Por otra parte, ventajosamente, las válvulas
12A, 12B, 18, 19, son electroválvulas que están controladas por la
unidad de control lógico de modo que los respectivos tiempos de
apertura se determinan exactamente para optimizar el ciclo de
llenado, siendo posible regularlos independientemente para cada
válvula de llenado 6, para así optimizar el ciclo para cada válvula
de llenado 6, contrarrestando los efectos de las tolerancias de
mecanizado mecánico.
Por otra parte, la unidad de control lógico es
capaz de memorizar las posiciones de la altura de los tubos 7, 8 o
las válvulas de llenado 6 a los cuales corresponden los distintos
formatos del recipiente y los reproducen con el funcionamiento de
los primeros medios de accionamiento simplemente a través de un
panel del control, para permitir durante un cambio de formato de
las botellas 3 un rápido ajuste de los niveles 9 establecidos para
todas las válvulas de llenado 6.
Cada válvula de llenado 6 se acciona para
moverse verticalmente de manera controlada simultáneamente por los
primeros medios de accionamiento 100 para ajustar el nivel 9 en el
recipiente 3 e incluye los tubos coaxiales 7, 8, los segundos
medios de accionamiento 28, el elemento de cierre 120 y por lo menos
una válvula 12A, 12b dispuesta para interceptar el tubo de
compensación interior 8.
Para automatizar y simplificar tanto como sea
posible la operación de lavado de la máquina de llenado 1, se ha
estudiado también una posición particular de la válvula de llenado 6
tal que se facilita el lavado de todas las partes, eliminando
cualquier posibilidad de estancamiento. Para tal fin, los tubos
concéntricos 7, 8 pueden accionarse por los primeros medios de
accionamiento 100 para moverse hacia arriba hasta que quedan
totalmente retraídos en el interior de la extensión de guía 11 y
preferiblemente hasta que pasan más allá de la junta 13 para así
formar, junto con una tapa de cierre 32 montada preferiblemente
basculante en la parte inferior de la guía de extensión 11, un
receptáculo cerrado 160 adecuado para permitir la recirculación de
un producto de limpieza tanto en el interior como en el exterior de
la superficie de la válvula de llenado 6. Para tal fin, la tapa 32
es accionada automáticamente o manualmente para desplazarse entre
una posición de cierre por debajo de la extensión de guía 11 (y en
particular por debajo del cono de centraje 150, tal como se muestra
en la figura 6) y una posición de apertura para el funcionamiento
normal de la máquina, en la que se separa del fondo de la guía
11.
Debido a la automatización de la máquina de
llenado 1, no solamente puede determinarse la programación
específica para cada formato o grupo de recipientes 3, para cada
temperatura de trabajo y para cada sustancia tratada, sino que
también es posible personalizar las operaciones individuales de las
electroválvulas neumáticas 12A, 12B, 18, 19 de cada válvula de
llenado 6 para su ajuste en altura o dependiendo del nivel de
líquido a obtener en el interior de la botella 3. Debido a esta
versatilidad operativa, la máquina puede utilizarse para funcionar
con diferentes ciclos operativos, incluyendo el llenado por vacío
reducido, el llenado por presión reducida y también el llenado por
gravedad reducida.
Esta posibilidad es de una importancia decisiva
para obtener un máximo rendimiento de todas las válvulas de llenado
6 y para asegurar que la calidad del procedimiento de llenado sea
uniforme y constante. Además, los accionadores de las válvulas 12A,
12B, 18, 19 y el cilindro neumático 28 pueden fabricarse de
materiales que sean totalmente compatibles con los productos
alimentarios, que puedan lavarse perfectamente y vayan equipados
con cámaras de control apropiadas que permitan la verificación de
cualquier mal funcionamiento, sin contaminar el producto utilizado
para llenar los recipientes.
Se prevé también que pueda modificarse el modo
de llenado de los recipientes 3, introduciendo un estrangulamiento
dimensionado adecuadamente en los pasos de la cuarta válvula 12A de
manera que el llenado del recipiente 3 se ralentice durante la
etapa final para así evitar totalmente la formación de espuma en el
cuello 14 del recipiente 3. Para reducir tanto como sea posible el
tiempo de inactividad del cambio del producto, se prevé también
poder equipar la máquina de llenado 1 con una serie de bandejas de
descarga retráctiles 33, a través de las cuales pueda descargarse
el producto todavía presente en el interior del depósito 20, cuando
el llenado de los lotes de recipientes 3 previsto se haya
completado. Las citadas bandejas 33 son accionadas y colocadas
solamente en el momento requerido, en particular cuando se
interrumpe el flujo de recipientes 3 que se suministran, por medio
de unos accionadores apropiados 35, de manera que las válvulas de
llenado individuales 6 se abran y permitan que el producto fluya al
pasar sobre las bandejas 33.
Claims (12)
1. Máquina de llenado giratoria para llenar
recipientes con líquidos, que comprende:
- un carrusel giratorio (4) que presenta,
montadas a lo largo de su periferia, una pluralidad de válvulas de
llenado (6), cada una de las cuales presenta:
- por lo menos dos tubos coaxiales (7, 8), es
decir, un tubo exterior (7) para suministrar el líquido de un
depósito de almacenamiento (20) a un recipiente (30) que se ha de
llenar con dicho líquido; y un tubo interior de compensación (8)
para definir el nivel de líquido en el interior de dicho recipiente
(3);
- por lo menos una junta (13) montada por debajo
del depósito (20) y dispuesta concéntrica y externamente respecto a
los citados tubos y capaz de alojar contra ésta la boca de dicho
recipiente (3);
caracterizada por el hecho de que
comprende:
medios de transmisión (101); y
primeros medios de accionamiento que actúan por
lo menos sobre dicho tubo de compensación interior (8) de cada
válvula de llenado (6) a través de dichos medios de transmisión
(101) para variar simultáneamente de manera regulable la posición
vertical de dichos tubos de compensación (8) de todas las válvulas
de llenado (6) respecto a dicha junta (13).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dichos
tubos coaxiales (7, 8) definen entre ellos un conducto para
transportar líquido entre dicho depósito de almacenamiento (20) y
el citado recipiente (3) y en la que dichos tubos coaxiales (7, 8)
pueden moverse por deslizamiento uno respecto al otro para abrir y
cerrar un elemento de cierre (120) dispuesto entre ellos.
3. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que dichos
primeros medios de accionamiento (100) actúan sobre el tubo
exterior (7) de cada válvula de llenado (6) a través de dichos
medios de transmisión (101), variando simultáneamente de manera
regulable la posición vertical de ambos tubos (7, 8) respecto a la
junta (13); obteniéndose la transmisión del movimiento vertical al
tubo de compensación (8) a través del tubo exterior mediante unas
conexiones mecánicas (15) entre los dos tubos (7, 8);
comprendiendo dichos medios de transmisión por
lo menos un anillo de regulación (17) fijado por medio de unas
transmisiones mecánicas (10) al tubo exterior de suministro de
líquido (7) de cada una de las citadas válvulas de llenado (6).
\vskip1.000000\baselineskip
4. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dichos
tubos coaxiales (7, 8) atraviesan la tapa (105) y el fondo (106) de
dicho depósito (20), existiendo por lo menos una junta superior
(106) y por lo menos una junta inferior (107) a través de las cuales
dichos tubos (7, 8) deslizan tras el accionamiento de dichos
primeros medios de accionamiento (100).
5. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que comprende
una guía de extensión (11) fijada debajo del fondo (20) de dicho
depósito (20) concéntricamente y externamente respecto a los
citados tubos (7, 8) y presentando dicha junta (130) fijada en su
extremo inferior.
6. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que cada
válvula comprende segundos medios de accionamiento (28) soportados
por dicho tubo exterior (7) y que pueden moverse con el mismo,
pudiendo actuar sobre el extremo superior de dicho tubo interior de
compensación (8) para variar su posición relativa respecto al
citado tubo exterior (7), provocando la apertura de dicho elemento
de cierre (120).
7. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 3, caracterizada por el hecho de que dicho
tubo exterior (7) presenta, en su extremo superior, una zona
ensanchada (102) para la sujeción a la transmisión correspondiente
(110) de dichos medios de transmisión (101).
8. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 6, caracterizada por el hecho de que cada una
de dichas válvulas de llenado (6) incluyendo dichos tubos coaxiales
(7, 8), dichos segundos medios de accionamiento (28), el citado
elemento de cierre (120) y por lo menos una válvula (12a, 12B)
dispuesta para interceptar dicho tubo de compensación interior (8)
es accionado para moverse verticalmente de manera controlada a
través de dichos primeros medios de accionamiento (100).
9. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 6, caracterizada por el hecho de que está
equipada con una unidad de control lógico capaz de almacenar las
posiciones en altura de dichos tubos (7, 8) correspondientes a
distintos formatos de recipientes (3) y reproducirlos al accionar
dichos primeros medios de accionamiento (100).
10. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que
comprende un circuito a presión (29) interceptado por una segunda
válvula (19) montada en dicha guía de extensión (11) en un extremo
inferior en las proximidades del cono de recepción de dicho
recipiente (3) y que puede introducir gas hacia dicho recipiente
(3) a través de unos orificios pasantes formados en la citada junta
(13), y por lo menos una tercera válvula montada para interceptar
dicho tubo de compensación (8), pudiendo obligar dicho circuito de
presión (29) con la citada segunda y tercera válvula abiertas, con
el gas inerte a presión, a que el exceso de nivel de líquido
contenido en el interior de dicho recipiente (3) atraviese dicho
tubo de compensación (8), hacia el interior de dicho depósito (20)
o hacia un circuito de recuperación separado (16).
11. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 6, caracterizada por el hecho de que dichos
segundos medios de accionamiento (28) consisten en un cilindro
neumático (28) para cada válvula (6).
12. Máquina de llenado giratoria según la
reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dichos
tubos concéntricos (7, 8) pueden ser accionados por los citados
primeros medios de accionamiento (100) para moverse hacia arriba
hasta que quedan completamente retraídos en el interior de dicha
guía de extensión (11), para formar, con una tapa de cierre (32),
un receptáculo cerrado (16) adecuado para permitir la recirculación
de un producto de limpieza tanto en el interior como en el exterior
de la superficie de la válvula de llenado (6).
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