ES2860690T3 - Sistema de pulverización electrostática - Google Patents
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Abstract
Un sistema de distribución de lubricante que comprende: un suministro de lubricante (12); un cabezal de pulverización electrostática (14) para recibir lubricante desde dicho suministro de lubricante (12); incluyendo dicho cabezal de pulverización (14) un cuerpo de boquilla (20) que define una cámara de recepción de lubricante (21); un conjunto de electrodo que incluye un electrodo (40) montado en dicho cuerpo de boquilla (20) y conectado a una fuente de alta tensión para cargar lubricante electrostáticamente dirigido a dicha cámara de recepción de lubricante (21); un tubo capilar (30) soportado por dicho cuerpo de boquilla (20); teniendo dicho tubo capilar (30) un extremo de entrada que se comunica con dicha cámara de recepción de lubricante (21) y un extremo de salida que define un orificio de descarga (30a) de dicho cabezal de pulverización electrostática (14); teniendo dicho tubo capilar (30) un diámetro interno entre 0,508 y 0,813 mm (0,020 y 0,032 pulgadas) para dirigir el lubricante cargado electrostáticamente desde dicho cabezal de pulverización (14) en forma de una única corriente de gotitas cargadas electrostáticamente en relación alineada para su aplicación sobre un artículo (11) que se va a lubricar en una línea (51) fuertemente controlada que tiene un ancho no mayor de 3,175 mm (0,125 pulgadas); caracterizado por que dicho electrodo (40) está montado para un posicionamiento ajustable con respecto a dicho cuerpo de boquilla (26), y dicho electrodo (40) tiene un extremo terminal (40a) que se puede colocar en una relación de separación predeterminada con el extremo de entrada de dicho tubo capilar (30) para controlar el caudal de lubricante a través de dicho tubo capilar (30) como un incidente al posicionamiento ajustable del electrodo (40).
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de pulverización electrostática
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud de patente reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de EE. UU. n.° 62/015.113, presentada el 20 de junio de 2014.
Campo de la invención
La presente invención se refiere, en general, a sistemas de distribución de lubricantes, y más particularmente a un sistema de pulverización electrostática para aplicar ceras termofusibles, aceites, grasas u otros lubricantes sobre piezas metálicas o similares. La invención tiene una aplicación particular en los sistemas para aplicar ceras termofusibles a latas en máquinas de acabado de latas de bebidas.
Antecedentes de la invención
En máquinas de acabado de latas de bebidas, es necesario aplicar un lubricante, tal como cera, al borde áspero superior de una lata antes de que la lata entre en la máquina de acabado de latas para lubricar los tintes de formación de la máquina. La cera debe aplicarse en una línea fina de aproximadamente no más de 0,3175 cm (0,125 pulgadas) desde la parte superior de la lata y no debe envolver el interior de la lata. Se conoce el uso de dispositivos aplicadores de rodillo para aplicar tal cera alrededor de los perímetros de extremo de las latas. En tales dispositivos, una serie de rodillos de trabajo se sumergen parcialmente en una cuba de cera fundida debajo de la línea transportadora en movimiento. Los rodillos empapados de cera aplican cera a las latas a medida que pasan sobre una cinta transportadora. Debido a la disposición de tales aplicaciones de rodillos, los fragmentos sueltos de óxido de aluminio de los bordes ásperos de las latas que se están recubriendo pueden caer en la cuba, mezclándose con la cera y acumulándose en los rodillos. Esto crea marcas oscuras indeseables en los bordes de la lata. Tales dispositivos tampoco permiten un ajuste o una consistencia fiable en la aplicación de cera en operaciones de enlatado de alta velocidad. Una lubricación insuficiente o desigual puede causar irritación en el interior de los tintes de formación de la máquina. Una vez que el tinte se gripa podría causar abolladuras, golpes o arañazos en las latas procesadas posteriormente. Lubricar de más, particularmente en el interior de las latas, puede dar como resultado la contaminación del propio producto de bebida. Dado que las máquinas de acabado de latas funcionan a velocidades de hasta 3000 latas por minuto, cualquiera de estos defectos en la aplicación de la cera puede provocar el rechazo y el descarte de grandes lotes de latas.
El documento WO2007/092288 divulga un sistema de distribución de lubricante. El sistema de distribución incluye un suministro de lubricante, una boquilla distribuidora de lubricante y un panel de control. La boquilla distribuidora incluye un cuerpo de boquilla con un paso de fluido en el mismo que está en comunicación fluida con el suministro de lubricante, un conjunto de electrodos para cargar lubricante electrostáticamente en el paso de fluido y al menos un orificio de descarga a través del cual se puede descargar lubricante cargado electrostáticamente. El orificio de descarga está definido por al menos una aguja de pulverización que tiene un primer extremo en comunicación fluida con el paso de fluido y un segundo extremo que se extiende hacia fuera del cuerpo de boquilla. El panel de control dirige el flujo de lubricante desde el suministro de lubricante a la boquilla distribuidora de lubricante y controla la potencia eléctrica suministrada al conjunto de electrodos.
El documento WO01/87491 describe aparatos y métodos de pulverización que emplean múltiples estructuras de boquilla (54) para producir múltiples pulverizaciones de partículas, p. ej., nanopartículas, para diversas aplicaciones, p. ej., productos farmacéuticos. Por ejemplo, un dispositivo de distribución de electropulverización puede incluir una pluralidad de estructuras de boquilla, en donde cada estructura de boquilla está separada de las estructuras de boquilla adyacentes por una distancia entre boquillas (L). Las pulverizaciones de partículas se establecen a partir de las estructuras de boquilla creando un campo eléctrico no uniforme entre las estructuras de boquilla y un electrodo aislado eléctricamente de las mismas.
Objetos y sumario de la invención
Es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de pulverización para aplicar de manera más uniforme y eficiente ceras termofusibles, aceites u otros lubricantes para piezas metálicas o similares.
Otro objeto es proporcionar un sistema de pulverización electrostática como se caracterizó anteriormente que está adaptado para aplicar con mayor precisión líneas finas de lubricante a piezas metálicas en operaciones de fabricación de alta velocidad.
Otro objeto es proporcionar un sistema de pulverización electrostática del tipo anterior que esté adaptado para un funcionamiento ajustable para la aplicación de pulverización particular realizada.
Otro objeto más es proporcionar un sistema de pulverización electrostática del tipo anterior que tenga una aplicabilidad particular para su uso en máquinas de acabado de latas de bebidas de alta velocidad.
Otro objeto más es proporcionar un sistema de pulverización electrostática de este tipo que sea de construcción relativamente simple y que se preste a una fabricación y un uso económicos. De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema de distribución de lubricante de acuerdo con la reivindicación 1 de las reivindicaciones adjuntas. De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un sistema de distribución de lubricante de acuerdo con la reivindicación 10 de las reivindicaciones adjuntas.
Otros objetos y ventajas de la invención serán evidentes tras la lectura de la siguiente descripción detallada y al hacer referencia a los dibujos, en los que:
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una perspectiva de un sistema de distribución de lubricante ilustrativo de acuerdo con la presente invención mostrado para su uso en una operación de acabado de latas;
la figura 2 es una sección vertical ampliada del cabezal de distribución de líquido electrostático del sistema ilustrado;
la figura 3 es una sección ampliada de un detalle circular designado como B en la figura 2;
la figura 4 es una perspectiva fragmentaria ampliada del cabezal de distribución electrostático que aplica lubricante de línea fina a los perímetros de extremo de las latas, como durante el procesamiento en una operación de acabado de latas; y
la figura 5 es una sección fragmentaria ampliada que ilustra el montaje ajustable del electrodo de carga dentro del cuerpo de boquilla del cabezal de distribución electrostático ilustrado.
Aunque la invención es susceptible de diversas modificaciones y construcciones alternativas, una cierta realización ilustrativa de la misma se ha mostrado en los dibujos y se describirá a continuación en detalle. Debería entenderse, sin embargo, que no hay intención de limitar la invención a la forma específica divulgada, sino, por el contrario, la invención pretende cubrir todas las modificaciones, construcciones alternativas y equivalentes que entran dentro del alcance de la invención tal y como está definida en las reivindicaciones adjuntas.
Descripción detallada de la realización preferida
Haciendo referencia ahora más en particular a los dibujos, se muestra un sistema de distribución de lubricante ilustrativo 10 de acuerdo con la invención. El sistema de distribución de lubricante ilustrado 10 se muestra para su uso en la aplicación de cera termofusible a los perímetros de extremo de las latas de bebida 11, tal como durante el procesamiento a través de una máquina de acabado de latas de alta velocidad. El sistema de distribución de lubricante 10 en este caso incluye un tanque o depósito calentado 12 con un sistema de bombeo interno para contener una cantidad de lubricante tal como cera en un estado calentado, un cabezal de pulverización electrostática 14 acoplado al tanque 12 mediante conductos de suministro y retorno 15, 16, respectivamente, y un control 18 para controlar la potencia al cabezal de pulverización electrostática 14. Como entenderá un experto en la materia, en máquinas de acabado de latas, las latas de bebidas giran simultáneamente a medida que pasan por una estación de revestimiento donde se aplica una pequeña cantidad de lubricante a los perímetros de extremo de las latas. Como apreciará un experto en la materia, la presente invención no se limita a dicha aplicación específica, sino que se puede utilizar en cualquier aplicación que implique el revestimiento de líneas finas de componentes o conjuntos, ya sea que estén hechos de materiales conductores de electricidad o no conductores de electricidad, tal como, por ejemplo, componentes electrónicos, estampados de micrometal y similares. De igual manera, la invención es aplicable a los sistemas de distribución de lubricante tanto si el lubricante se calienta como si no.
El cabezal de pulverización 14 ilustrado incluye un cuerpo de boquilla 20 generalmente cilíndrico que define una cámara de recepción de líquido interno 21 que en este caso funciona como una cámara de suministro y recirculación de líquido 21. El cuerpo de boquilla 20 en este caso tiene una construcción de dos partes que comprende una sección de cuerpo cilíndrico superior 20a y una sección de retención de punta de pulverización inferior 20b. La sección inferior 20b en este caso tiene una pared cilíndrica vertical 22 con una sección 24 roscada externamente para enganche y retención dentro de una parte roscada inferior de la sección de cuerpo superior 20a y define una parte inferior de la cámara de suministro y recirculación de líquido 21. Un par de acoplamientos de conexión de manguera 25, 26 en este caso se soportan de forma roscada dentro de un lado de la sección de cuerpo superior 20a para permitir una fácil conexión y extracción de los conductos de suministro y retorno de lubricante 15, 16 respectivamente. Una junta tórica anular de sellado 28 está interpuesta entre las paredes 29 que se extienden radialmente de la sección de cuerpo inferior 20b y la parte inferior de la sección de cuerpo superior 20a. Las secciones de cuerpo 20a, 20b preferentemente están hechas de material plástico no metálico, tal como las vendidas bajo el nombre comercial Ultem ®, que tiene una rigidez dieléctrica y un punto de fusión elevados y está sujeto a una fabricación mecánica económica.
La sección de cuerpo de boquilla inferior 20b en este caso soporta un tubo capilar 30 dentro de un miembro de soporte vertical que en este caso es un poste cilíndrico 31 dispuesto centralmente con la cámara de suministro o recirculación de líquido 21. El tubo capilar 30 está fabricado preferentemente de acero inoxidable y tiene un diámetro interno de
entre aproximadamente 0,51 y 0,81 cm (0,020 y 0,032 pulgadas). La sección inferior de cuerpo de boquilla 20b en este caso se forma con una extensión cónica dependiente 32, a través de la cual el tubo capilar 30 sobresale una pequeña distancia "1" para definir un orificio de descarga de líquido 30a del cabezal de pulverización 14. Una parte más superior del poste vertical 31 está formada con un paso de entrada de diámetro ampliado 35 para comunicar líquido entre la cámara de suministro y recirculación de líquido 21 y el tubo capilar 30.
Para cargar eléctricamente un líquido según este se dirige alrededor de la cámara de recirculación 21 y a través del paso de entrada 35 y el tubo capilar 30, el cabezal de pulverización 14 tiene un electrodo alargado de alta tensión 40 soportado dentro de la sección de cuerpo de boquilla superior 20a y extendiéndose de manera dependiente al interior de la cámara de suministro y recirculación de líquido 21. El electrodo 40 puede estar hecho de cualquier material eléctricamente conductor adecuado y en este caso está soportado dentro de un collar interno vertical 41 de la sección de cuerpo de boquilla superior 20a. Para acoplar el electrodo 40 a una fuente eléctrica de alta tensión, una funda de bujía 42 de tipo convencional se coloca sobre el extremo vertical del electrodo 40 para conectar el electrodo 40 al cable de carga de alta tensión 44 conectado al control 18. Se apreciará que la funda 42 puede configurarse para una conexión y desconexión rápida del electrodo 40 al cable 44.
Se puede ver que el lubricante introducido en la cámara de suministro y recirculación de líquido 21 por la línea de suministro 15 no solo se carga por el electrodo 40 sino que se dirige alrededor de la cámara 21 para recirculación a través de la línea de retorno 16 al depósito calentado 12 con el fin de mantener el cuerpo de boquilla 20 y el tubo capilar 30 dentro de un intervalo estrecho de temperatura sin solidificar o sobrecalentar el lubricante, y mientras se mantiene la carga electrostática del líquido sustancialmente aislada dentro de la cámara.
Para controlar el caudal de líquido hacia y a través del tubo capilar 30 para mejorar la carga eléctrica del líquido y la descarga de líquido de línea delgada, el extremo terminal inferior del electrodo 40 tiene un extremo puntiagudo cónico inferior 40a que coopera con un asiento de válvula cónico 48 de ángulo similar en el extremo superior del poste de cuerpo de boquilla 31 y el paso de entrada 35 al tubo capilar 30. El lado igualmente cónico del extremo de electrodo puntiagudo 40a y el asiento de válvula 48 del paso de entrada de poste 35 define un hueco o paso 50 relativamente pequeño a través del cual el líquido puede pasar a una tasa de volumen relativamente pequeña y controlada con precisión. El extremo de electrodo puntiagudo 40a mejora aún más la transferencia de electrones al líquido que pasa, ya que la mayor concentración de electrones se encuentra en la punta del extremo terminal.
Se verá que la carga electrostática aplicada al líquido mientras está dentro del cuerpo de boquilla 20 y pasa a través del tubo capilar 30 provoca la repulsión de moléculas cargadas de manera similar a medida que se descargan del tubo capilar 30. A medida que la corriente de fluido sale del tubo capilar 30, la repulsión hace que el líquido se divida en una atomización de una sola corriente con gotitas alineadas entre sí. Con las gotitas cargadas positivamente y las latas 11 que pasan en el suelo, las gotitas se pueden dirigir con precisión hacia el objetivo, en concreto, los perímetros más superiores de las latas 11 en una trayectoria sustancialmente directa. Esto permite que el cabezal de pulverización 14 mantenga con precisión la descarga de líquido dentro de un intervalo estrictamente controlado, como aproximadamente 0,318 cm (0,125 pulgadas) o menos para revestir la delgada línea 51 del lubricante (figura 4), como se requiere particularmente en el revestimiento de latas en máquinas de acabado de latas. Dicha atomización y dirección del lubricante es además ventajosa, ya que minimiza las caídas de presión en la dirección del líquido y se puede operar con precisión a caudales bajos que evitan la posibilidad de una aplicación excesiva, desperdicio de lubricante y defectos del producto.
De acuerdo con otra característica de la realización ilustrada, el electrodo 40 sirve tanto para cargar el lubricante cuando se dirige a través del cabezal de pulverización 14, así como para controlar y ajustar el caudal del líquido. Tal como se representa en las figuras 2 y 5, el electrodo de carga 40 está soportado de forma roscada dentro de una sección roscada 54 del collar sobresaliente 41 del cuerpo de boquilla 20 y el extremo sobresaliente superior del electrodo está formado con un par de partes planas 55 que, al retirar la funda 42, se pueden acoplar fácilmente con una llave para hacer girar el electrodo 40 de modo que el extremo inferior se pueda colocar con precisión en relación con el asiento de válvula nivelado 48 para el caudal deseado. Por tanto, el caudal de líquido se puede ajustar con precisión para la aplicación particular de la pulverización de línea fina. En este caso, se interpone una junta tórica 58 entre el electrodo 40 y el cuerpo de boquilla 20 en una ubicación hacia el interior de la sección roscada 54 para evitar posibles fugas.
De lo anterior se puede ver que se proporciona un sistema de pulverización electrostática para aplicar de manera uniforme y eficiente ceras termofusibles, aceites y otros lubricantes. Si bien el sistema está particularmente adaptado para aplicar líneas finas de lubricante a piezas metálicas, tales como las áreas objetivo controladas con precisión alrededor del perímetro de las latas en el acabado de latas a alta velocidad especialmente adaptado para aplicar líneas finas de lubricante a las piezas metálicas, como a las áreas objetivo controladas con precisión alrededor del perímetro de latas en máquinas de acabado de latas a alta velocidad, tiene utilidad para muchas otras aplicaciones de pulverización, ya se trate de piezas metálicas o no metálicas. Además, el sistema de distribución está adaptado para facilitar el ajuste para la aplicación de pulverización particular, sin dejar de ser relativamente simple en la construcción.
Claims (10)
1. Un sistema de distribución de lubricante que comprende:
un suministro de lubricante (12);
un cabezal de pulverización electrostática (14) para recibir lubricante desde dicho suministro de lubricante (12); incluyendo dicho cabezal de pulverización (14) un cuerpo de boquilla (20) que define una cámara de recepción de lubricante (21);
un conjunto de electrodo que incluye un electrodo (40) montado en dicho cuerpo de boquilla (20) y conectado a una fuente de alta tensión para cargar lubricante electrostáticamente dirigido a dicha cámara de recepción de lubricante (21);
un tubo capilar (30) soportado por dicho cuerpo de boquilla (20);
teniendo dicho tubo capilar (30) un extremo de entrada que se comunica con dicha cámara de recepción de lubricante (21) y un extremo de salida que define un orificio de descarga (30a) de dicho cabezal de pulverización electrostática (14);
teniendo dicho tubo capilar (30) un diámetro interno entre 0,508 y 0,813 mm (0,020 y 0,032 pulgadas) para dirigir el lubricante cargado electrostáticamente desde dicho cabezal de pulverización (14) en forma de una única corriente de gotitas cargadas electrostáticamente en relación alineada para su aplicación sobre un artículo (11) que se va a lubricar en una línea (51) fuertemente controlada que tiene un ancho no mayor de 3,175 mm (0,125 pulgadas); caracterizado por que
dicho electrodo (40) está montado para un posicionamiento ajustable con respecto a dicho cuerpo de boquilla (26), y dicho electrodo (40) tiene un extremo terminal (40a) que se puede colocar en una relación de separación predeterminada con el extremo de entrada de dicho tubo capilar (30) para controlar el caudal de lubricante a través de dicho tubo capilar (30) como un incidente al posicionamiento ajustable del electrodo (40).
2. El sistema de distribución de lubricante de la reivindicación 1, en el que dicho suministro de lubricante incluye un depósito calentado (12) para calentar el lubricante (20), una línea de suministro de lubricante (15) que sirve de comunicación entre dicho depósito calentado (12) y dicho cuerpo de boquilla (20) para dirigir el lubricante calentado a dicha cámara de recepción de lubricante (21), y una línea de retorno de lubricante (16) para recircular el lubricante desde dicha cámara de recepción de lubricante (21) a dicho depósito calentado (12).
3. El sistema de distribución de lubricante de la reivindicación 1, en el que dicho tubo capilar (30) está soportado dentro de un miembro de soporte (31) del cuerpo de boquilla (20), teniendo dicho miembro de soporte (31) una sección de paso de entrada de forma cónica que se comunica con dicho extremo de entrada de dicho tubo capilar (30), y teniendo dicho electrodo (40) el extremo terminal (40a) de forma cónica colocado en relación adyacente con la sección de entrada de forma cónica de dicho miembro de soporte capilar para controlar con precisión el flujo de lubricante a dicho tubo capilar (30).
4. El sistema de distribución de lubricante (10) de la reivindicación 3, en el que dicho extremo terminal (40a) de dicho electrodo (40) es puntiagudo y se puede colocar dentro de la sección de entrada (48) de dicho miembro de soporte (31).
5. El sistema de distribución de lubricante (10) de la reivindicación 1, en el que dicho electrodo (40) está soportado de forma roscada dentro de dicho cuerpo de boquilla (20) y se puede colocar de forma ajustable en respuesta a la rotación del electrodo (40).
6. El sistema de distribución de lubricante (10) de la reivindicación 1, en el que dicho tubo capilar (30) está soportado dentro de un poste de soporte vertical (31) de dicho cuerpo de boquilla (20), definiendo dicho poste de soporte (31) un paso de entrada (35) que sirve de comunicación entre dicha cámara de recepción de lubricante (21) y dicho tubo capilar (30), y teniendo dicho electrodo (40) un extremo cónico (40a) corriente abajo posicionable selectivamente en relación con el extremo corriente arriba de dicho poste de soporte (31) para controlar el caudal de lubricante a través de dicho tubo capilar (30) en relación con la posición ajustada del electrodo (40).
7. El sistema de distribución de lubricante (10) de la reivindicación 6, en el que dicho tubo capilar (30) está montado dentro de dicho poste de soporte (31) con un extremo corriente arriba en relación rebajada con el extremo corriente arriba de dicho poste de soporte (31).
8. El sistema de distribución de lubricante (10) de la reivindicación 7, en el que un extremo corriente arriba de dicho poste de soporte (31) define una entrada de lubricante troncocónica (48) ahusada y complementaria al extremo cónico (40a) corriente abajo del electrodo (40).
9. El sistema de distribución de lubricante (10) de la reivindicación 7, en el que el extremo (40a) de forma cónica de dicho electrodo (40) tiene un extremo puntiagudo para mejorar la transferencia de electrones de lubricante durante la entrada a dicho paso de entrada (35).
10. Un sistema de distribución de lubricante que comprende:
un suministro de lubricante (12);
un cabezal de pulverización electrostática (14) para recibir lubricante desde dicho suministro de lubricante (12); incluyendo dicho cabezal de pulverización (14) un cuerpo de boquilla (20) que define una cámara de recepción de lubricante (21);
un conjunto de electrodo que incluye un electrodo (40) montado en dicho cuerpo de boquilla (20) y conectado a una fuente de alta tensión para cargar lubricante electrostáticamente dirigido a dicha cámara de recepción de lubricante (21);
un tubo capilar (30) soportado por dicho cuerpo de boquilla (20);
teniendo dicho tubo capilar (30) un extremo de entrada que se comunica con dicha cámara de recepción de lubricante (21) y un extremo de salida que define un orificio de descarga (30a) de dicho cabezal de pulverización electrostática (14);
teniendo dicho tubo capilar (30) un diámetro interno entre 0,508 y 0,813 mm (0,020 y 0,032 pulgadas) para dirigir el lubricante cargado electrostáticamente desde dicho cabezal de pulverización (14) en forma de una única corriente de gotitas cargadas electrostáticamente en relación alineada para su aplicación sobre un artículo (11) que se va a lubricar en una línea (51) fuertemente controlada que tiene un ancho no mayor de 3,175 mm (0,125 pulgadas); caracterizado por que
estando soportado dicho tubo capilar (30) dentro de un miembro de soporte (31) del cuerpo de boquilla (20), teniendo dicho miembro de soporte (31) una sección de paso de entrada de forma cónica (48) que se comunica con dicho extremo de entrada de dicho tubo capilar (30), y teniendo dicho electrodo (40) un extremo terminal (40a) de forma cónica colocado en relación adyacente con la sección de entrada de forma cónica (48) de dicho miembro de soporte de tubo capilar (31) para controlar con precisión el flujo de lubricante a dicho tubo capilar (30).
Applications Claiming Priority (2)
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