ES2910937T3

ES2910937T3 - Conjunto de cilindros invertidos para formar y llenar un recipiente con líquido

Info

Publication number: ES2910937T3
Application number: ES17895347T
Authority: ES
Inventors: G David Lisch; Kirk Edward Maki
Original assignee: Amcor Rigid Plastics USA LLC
Current assignee: Amcor Rigid Packaging USA LLC
Priority date: 2017-02-01
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2037-06-20
Also published as: BR112019015396A2; EP3576925A1; EP3576925A4; CA3051486A1; CO2019008257A2; US10780625B2; BR112019015396B1; EP3576925B1; US20200009780A1; MX2019009073A; WO2018144055A1

Abstract

Un sistema de formación y llenado de líquidos para formar y llenar un recipiente con un líquido, el sistema de formación y llenado de líquidos comprende: un motor (12); una caja de engranaje (14) acoplada operativamente al motor (12), configurada para recibir una salida de accionamiento del motor (12) y emitir una fuerza de accionamiento de la caja de engranaje; un tornillo lineal (16) acoplado operativamente a la caja de engranaje (14) configurado para producir un movimiento lineal en respuesta al movimiento de rotación de la caja de engranaje (14); un cilindro de formación (20) configurado para dar salida a líquido presurizado para formar y llenar el recipiente, en el que el cilindro de formación (20) está en una orientación invertida; el sistema se caracteriza por un conjunto de placa colectora superior y válvula de ventilación (22) acoplada al cilindro de formación (20) para recibir el líquido presurizado; y una válvula de ventilación (26) acoplada de forma operativa al conjunto de válvula de ventilación del colector superior y de la tapa del extremo (22), configurada para ventilar el aire atrapado dentro del líquido presurizado.

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto de cilindros invertidos para formar y llenar un recipiente con líquido

Campo

La presente divulgación se refiere a sistemas de llenado de líquidos y, más particularmente, se refiere a sistemas de llenado de líquidos que tienen un conjunto de cilindros invertidos para formar y llenar un recipiente con líquido. Antecedentes y sumario

Esta sección proporciona información de antecedente relacionada con la presente divulgación, la cual no es necesariamente la técnica anterior. Esta sección proporciona además un sumario general de la divulgación, y no es una divulgación exhaustiva de su ámbito total o de todas sus características.

Los sistemas de llenado de líquidos existentes para el llenado de recipientes se han utilizado durante varios años. Sin embargo, se ha comprobado que los sistemas convencionales presentan un número de desventajas. En algunos sistemas convencionales, el aire puede quedar atrapado en el sistema. El aire, al ser un fluido compresible, da lugar a un "colchón" que impide que el fluido dentro del sistema alcance la presión total. Esta reducción de la presión crea una situación en la que el recipiente puede no estar completamente lleno y/o formado. El aire es propenso a su fusión en "burbujas" más grandes que amortiguan las presiones de funcionamiento del sistema, si no se retira o se elimina del sistema. Los sistemas convencionales utilizan una etapa de purga y también un ciclo de recirculación que "barre" el aire atrapado fuera del cilindro.

El documento patente US 3,640,671 A desvela una máquina de moldeo por soplado con un conjunto de cabezal de soplado que incluye un alojamiento que tiene medios de válvula en el mismo para agotar rápidamente el gas de soplado de la cavidad del molde después de la formación del artículo sin retirar el conjunto del registro con la abertura del molde. Los documentos WO2014/009249A1 y WO2014/209341 A1 son también ilustrativos de los antecedentes técnicos de la invención.

Las presentes enseñanzas superan las desventajas de la técnica anterior de una manera novedosa. Como se comprenderá a continuación, la inversión del cilindro de llenado principal, de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas, permite que el aire atrapado en el producto se desplace hacia una zona de ventilación mediante el uso del flujo ascendente natural del aire a través del líquido, que luego se puede eliminar mediante el uso de una válvula para permitir que el aire se libere a través de la válvula. También se puede liberar una pequeña cantidad de producto líquido que posiblemente se reutilice. En consecuencia, las presentes enseñanzas proporcionan un sistema que elimina o minimiza la necesidad de este flujo constante de recirculación de líquido a través del cabezal.

Otras áreas de aplicabilidad se harán evidentes a partir de la descripción proporcionada en la presente memoria. La descripción y los ejemplos específicos de este sumario están destinados únicamente con fines ilustrativos y no pretenden limitar el ámbito de la presente divulgación.

Dibujos

Los dibujos descritos en la presente memoria son sólo para fines ilustrativos de realizaciones seleccionadas y no de todas las implementaciones posibles, y no pretenden limitar el ámbito de la presente divulgación.

La FIG. 1 ilustra un esquema fluido de un conjunto de formación y llenado de líquido de cilindro invertido de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas;

La FIG. 2 es una vista en perspectiva del conjunto de formación y llenado de líquido de cilindro invertido de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas, con porciones eliminadas para mayor claridad;

La FIG. 3 es una vista en perspectiva del conjunto de formación y llenado de líquido de cilindro invertido de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas, con porciones eliminadas para mayor claridad;

La FIG. 4 es una vista lateral del conjunto de formación y llenado de líquido de cilindro invertido de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas, con porciones eliminadas para mayor claridad;

La FIG. 5 es una vista en perspectiva del motor, la caja de engranajes, el tornillo lineal y el acoplador de alineación de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas;

La FIG. 6 es una vista en perspectiva de un conjunto de la placa del colector superior y válvula de ventilación de la tapa del extremo de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas; y

La FIG. 7 es una vista en sección transversal del conjunto de la placa del colector superior y la válvula de ventilación de la tapa del extremo de acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas.

Los números de referencia correspondientes indican las partes correspondientes en las diversas vistas de los dibujos.

Descripción detallada

Las realizaciones de ejemplo se describirán ahora de manera más completa con referencia a los dibujos adjuntos.

Las realizaciones de ejemplo se proporcionan de forma que esta divulgación sea exhaustiva y transmita plenamente el ámbito a los expertos en la técnica. Se exponen numerosos detalles específicos, tales como ejemplos de componentes, dispositivos y procedimientos específicos, para proporcionar una comprensión completa de las realizaciones de la presente divulgación. Será evidente para los expertos en la técnica que no es necesario emplear detalles específicos, que las realizaciones de ejemplo pueden ser reivindicadas en diversas formas diferentes y que ninguna de ellas debe ser interpretada para limitar el ámbito de la divulgación. En algunas realizaciones de ejemplo, no se describen en detalle los procedimientos conocidos, las estructuras de dispositivos conocidas, y las tecnologías conocidas.

La terminología utilizada en la presente memoria tiene como propósito describir únicamente realizaciones de ejemplo particulares y no pretende ser limitativa. Tal y como se utilizan en la presente memoria, las formas singulares "un", "una" y "el" pueden estar destinadas a incluir también las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Los términos "comprende", "que comprende”, “que incluye" y "que tiene" son inclusivos y, por lo tanto, especifican la presencia de características, números enteros, etapas, operaciones, elementos y/o componentes declarados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, números enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos. Las etapas del procedimiento, los procedimientos, y las operaciones descritas en la presente memoria no deben interpretarse como que requieren necesariamente su realización en el orden particular discutido o ilustrado, a menos que se identifique específicamente como un orden de realización. También debe entenderse que pueden emplearse etapas adicionales o alternativas.

Cuando se hace referencia a un elemento o capa como si estuviera "sobre", "acoplado a", "conectado a" o "acoplado a" otro elemento o capa, puede estar directamente sobre, acoplado, conectado o acoplado al otro elemento o capa, o pueden estar presentes elementos o capas intermedias. Por el contrario, cuando se refiere a que un elemento está "directamente sobre", "directamente acoplado a", "directamente conectado a" o "directamente acoplado a" otro elemento o capa, pueden no presentarse elementos o capas intermedias. Otras palabras utilizadas para describir la relación entre elementos deben interpretarse de manera similar (por ejemplo, "entre" frente a "directamente entre", "adyacente" frente a "directamente adyacente", etc.). Tal y como se utiliza en la presente memoria, el término "y/o" incluye todas las combinaciones de uno o más de los elementos enumerados asociados.

Aunque los términos primero, segundo, tercero, etc. pueden utilizarse en la presente memoria para describir varios elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones no deben ser limitados por estos términos. Estos términos sólo pueden utilizarse para distinguir un elemento, componente, región, capa o sección de otra región, capa o sección. Los términos tales como "primero", "segundo", y otros términos numéricos utilizados en la presente memoria no implican una secuencia u orden, a menos que el contexto lo indique claramente. Por lo tanto, un primer elemento, componente, región, capa o sección que se discute más abajo podría denominarse un segundo elemento, componente, región, capa o sección sin apartarse de las enseñanzas de las realizaciones de ejemplo.

Términos relativos al espacio, tales como "interior", "exterior", "debajo", "por debajo", "inferior", "por encima", "superior", y similares, pueden ser utilizados en la presente memoria para facilitar la descripción, para describir la relación de un elemento o característica con otro(s) elemento(s) o característica(s) como se ilustra en las figuras. Los términos relativos al espacio pueden abarcar diferentes orientaciones del dispositivo en uso o funcionamiento, además de la orientación representada en las figuras. Por ejemplo, si el dispositivo de las figuras está volteado, los elementos descritos como "por debajo" o "debajo" de otros elementos o características se orientarían entonces "por encima" de los otros elementos o características. Por lo tanto, el término de ejemplo "por debajo" puede abarcar tanto una orientación de por encima como de por debajo. El dispositivo puede estar orientado de otra manera (girado 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores espacialmente relativos utilizados en la presente memoria se interpretan en consecuencia.

De acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas, se proporciona un conjunto de formación y llenado de líquido de cilindro invertido 10 para el llenado de líquido en un recipiente a presión que tiene atributos únicos y novedosos. En algunas realizaciones, las presentes enseñanzas se dirigen a un conjunto de formación y llenado de cilindro invertido 10 para formar y llenar simultáneamente recipientes de plástico, tales como recipientes de PET para agua, bebidas, alimentos y otros productos líquidos no alimentarios.

En algunas realizaciones, el conjunto de formación y llenado de cilindro invertido 10 puede comprender un servomotor 12 para dar salida a una fuerza de accionamiento, una caja de engranaje 14 acoplada de forma operativa al motor 12 configurada para recibir la salida de accionamiento del motor 12 y dar salida a una fuerza de accionamiento de la caja de engranaje, un tornillo lineal 16, tal como un tornillo de rodillos o de bolas, acoplado de forma operativa a la caja de engranaje 14 y configurado para producir un movimiento lineal en respuesta al movimiento de rotación de la caja de engranaje 14, un acoplador de alineación 18, un cilindro de formación y llenado invertido 20, una placa de distribución superior y un conjunto de válvula de ventilación de la tapa del extremo 22. Este conjunto 10 está orientado de forma vertical y lineal con el motor 12 en la parte inferior y el cilindro de formación y llenado invertido 20 que tiene la placa del colector superior y el conjunto de la válvula de ventilación de la tapa del extremo 22 en la parte superior.

Como se debería apreciar en las figuras y en la discusión de la presente memoria, el cilindro de formación y llenado 20 está en una posición "invertida", lo que significa que el pistón interno del cilindro de formación y llenado 20 empuja el contenido hacia arriba para salir del cilindro de formación y llenado 20 hacia el conjunto de válvula de ventilación de la placa colectora superior y la tapa del extremo 22 que distribuye el contenido del cilindro de formación y llenado 20 a un sistema de plataforma de formación y llenado de plástico 24 para la fabricación de recipientes de plástico.

De acuerdo con los principios de las presentes enseñanzas, el conjunto de válvula de ventilación de la placa del colector superior y la tapa del extremo 22 comprende una válvula de ventilación 26 unida a un colector superior 28 para permitir la purga de aire del sistema antes de formar y llenar un recipiente. Es decir, cuando el cilindro de formación y llenado 20 se llena de líquido arrastrado con aire, el aire burbujea naturalmente hacia la parte superior del cilindro de formación y llenado 20 y puede ser purgado eficientemente del sistema a través de la válvula de ventilación 26. El tiempo de apertura y cierre de la válvula de ventilación se coordina con el accionamiento del cilindro de formación y llenado 20 y otras válvulas que controlan la entrada y salida de fluido del cilindro de formación y llenado 20.

Con especial referencia a la FIG. 1, el conjunto de formación y llenado de cilindro invertido 10 puede comprender además una red de fluido 30 para su funcionamiento. La red de fluido 30 del conjunto de formación y llenado de cilindro invertido 10 puede comprender una fuente de fluido 32, tal como una fuente de fluido, un tanque o un depósito para mantener un fluido de formación en el mismo, acoplado fluidamente a una válvula de suministro 34 a través de una bomba 36. La válvula de suministro 34 es operable entre una posición abierta y una posición cerrada. La válvula de suministro 34 está acoplada fluidamente a un puerto de entrada 38 del cilindro de formación y llenado invertido 20 y a una válvula de tanque de equilibrio 40. La válvula de tanque de equilibrio 40 está acoplada fluidamente a un tanque de equilibrio 42 que está acoplado operativamente a una línea de ventilación 44 a través de una válvula de liberación de aire 46 que está normalmente abierta para que el aire escape y cerrada cuando hay líquido.

El cilindro de formación y llenado invertido 20 puede estar acoplado fluidamente a una o más cavidades de formación, tales como la cavidad de formación 48 y una segunda cavidad de formación 50, a través de una primera línea 51 y una primera válvula de formación asociada 52 y una segunda línea 53 y una segunda válvula de formación asociada 54, respectivamente. La primera válvula de formación 52 y la segunda válvula de formación 54 pueden estar dispuestas dentro de la placa del colector superior y el conjunto de la válvula de ventilación de la tapa del extremo 22. La primera válvula de formación 52 es operable entre una posición abierta y una posición cerrada. Del mismo modo, la segunda válvula de formación 54 es operable entre una posición abierta y una posición cerrada. La primera cavidad de formación 48 está acoplada fluidamente a la fuente de fluido 32 a través de una primera válvula de recirculación 56, que es operable entre una posición abierta y una posición cerrada. La segunda cavidad de formación 50 está acoplada fluidamente a la fuente de fluido 32 a través de una segunda válvula de recirculación 58, que es operable entre una posición abierta y una posición cerrada. Se debe entender que la primera cavidad 48, la segunda cavidad 50, la primera válvula de recirculación 56 y la segunda recirculación 58 pueden estar contenidas dentro del sistema de plataforma de formación y llenado de plástico 24.

En algunas realizaciones, el conjunto de la válvula de ventilación de la placa del colector superior y de la tapa del extremo 22 puede comprender una primera salida de la válvula 60 acoplada de forma operable a la primera línea 51 y una segunda salida de la válvula 62 acoplada de forma operable a la segunda línea 53. En algunas realizaciones, como se ilustra en la FIG. 7, la primera salida de la válvula 60 y la segunda salida de la válvula 62 pueden estar a lo largo de un pasaje de fluido común 64. El pasaje de fluido 64 puede estar acoplado fluidamente a la línea de salida 66 que está acoplada fluidamente a una salida del cilindro de formación invertido 20. De este modo, el líquido de formación presurizado procedente del cilindro de formación 20 puede pasar a la primera cavidad de formación 48 a través de la línea de entrada 66, el pasaje de fluido 64, la salida de la primera válvula 60, la primera línea 51 y la primera válvula de formación 52. Del mismo modo, el líquido de formación presurizado del cilindro de formación 20 puede pasar a la segunda cavidad de formación 50 a través de la línea de entrada 66, el pasaje de fluido 64, la salida de la segunda válvula 62, la segunda línea 53 y la segunda válvula de formación 54.

El conjunto de válvula de ventilación de la placa del colector superior y de la tapa del extremo 22 puede comprender un pasaje de ventilación 68 acoplado fluidamente a al menos uno de las líneas de entrada 66 y al pasaje de fluido 64. El pasaje de ventilación 68 está dispuesto verticalmente por encima del pasaje de fluido 64, de forma que el aire atrapado dentro del fluido de formación es capaz de subir naturalmente y ser ventilado a través del pasaje de ventilación 68 a una línea de ventilación 70 acoplada fluidamente a la válvula de ventilación del cilindro 26 y finalmente a la línea de ventilación 44 que se extiende al ambiente y/o a un sistema de recolección. El pasaje de ventilación 68 puede comprender una salida de ventilación 72 formada para acoplar el conjunto de válvula de ventilación de la placa múltiple superior y de la tapa del extremo 22 a la línea de ventilación 70.

En algunas realizaciones, la superficie interior 74 del pasaje de fluido 64 y/o del pasaje de ventilación 68 puede tener una superficie cónica o radiada que se extiende hacia la línea de ventilación 70, lo que ayuda a definir un volumen de recogida 76 para dirigir el aire atrapado hacia el pasaje de ventilación 68. En algunas realizaciones, la superficie interior 74 del volumen de recogida 76 puede incluir además cortes diagonales u otras características que irradian desde el centro hacia un diámetro exterior del cilindro y se inclinan hacia el pasaje de ventilación 68, para de este modo dirigir el aire atrapado hacia el pasaje de ventilación 68. Se debe entender que la línea de ventilación 70 y/o el pasaje de ventilación 68 pueden estar en o fuera del centro con respecto a la línea de entrada 66. En algunas realizaciones, la superficie interior 74 puede comprender una superficie ondulada que dirige el aire atrapado hacia el pasaje de ventilación 68.

En algunas realizaciones, el pasaje de ventilación 68 y/o la superficie interna 74 pueden comprender un filtro y/o revestimiento hidrofóbico tal como PTFE o DLC (revestimiento similar al diamante) para evitar la liberación de líquido de formación a través del pasaje de ventilación 68 y permitir que el aire se comprima a través de él. El pasaje de ventilación 68 puede ser utilizado como la ventilación primaria para liberar la presión al final del ciclo de llenado para ventilar la presión del recipiente para una mayor precisión en los niveles finales de llenado del recipiente. Además, el pasaje de ventilación 68 se puede utilizar para ventilar cualquier aire atrapado a través del sistema y fuera de la válvula de ventilación antes de su apertura.

Se debe entender que la orientación invertida del cilindro de formación 20 de acuerdo con las presentes enseñanzas permite reducir la altura total del sistema en comparación con los sistemas convencionales. Esta reducción de la altura total del sistema permite su instalación en zonas de menor altura del techo. Además, la presente configuración evita la necesidad de montar y/o acoplar el servomotor 12 de tener que ser montado transversalmente a la caja de engranaje 14, lo que limita aún más las pérdidas del tren de transmisión y lo que da lugar a una mayor eficiencia. La descripción anterior de las realizaciones se ha proporcionado con fines ilustrativos y descriptivos. No pretende ser exhaustiva ni limitar la divulgación. Los elementos o características individuales de una realización particular en general, no se limitan a esa realización particular, sino que, en su caso, son intercambiables y se pueden utilizar en una realización seleccionada, incluso si no se muestran o describen específicamente. También se puede variar de diversas maneras. Tales variaciones no se deben considerar como una desviación de la divulgación, y todas estas modificaciones se pretenden incluir dentro del ámbito de la divulgación como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de formación y llenado de líquidos para formar y llenar un recipiente con un líquido, el sistema de formación y llenado de líquidos comprende:

un motor (12);

una caja de engranaje (14) acoplada operativamente al motor (12), configurada para recibir una salida de accionamiento del motor (12) y emitir una fuerza de accionamiento de la caja de engranaje;

un tornillo lineal (16) acoplado operativamente a la caja de engranaje (14) configurado para producir un movimiento lineal en respuesta al movimiento de rotación de la caja de engranaje (14);

un cilindro de formación (20) configurado para dar salida a líquido presurizado para formar y llenar el recipiente, en el que el cilindro de formación (20) está en una orientación invertida; el sistema se caracteriza por

un conjunto de placa colectora superior y válvula de ventilación (22) acoplada al cilindro de formación (20) para recibir el líquido presurizado; y

una válvula de ventilación (26) acoplada de forma operativa al conjunto de válvula de ventilación del colector superior y de la tapa del extremo (22), configurada para ventilar el aire atrapado dentro del líquido presurizado.

2. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que el cilindro de formación (20) tiene un pistón, el pistón está configurado para empujar el líquido verticalmente hacia arriba hacia la placa del colector superior y el conjunto de la válvula de ventilación de la tapa del extremo (22).

3. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que el conjunto de placa de colector superior y válvula de ventilación de la tapa del extremo (22) comprende:

una línea de entrada (66) que recibe el líquido presurizado del cilindro de formación (20);

un pasaje de fluido (64) configurado para que se acople fluidamente a una cavidad de formación (48, 50) ; y un pasaje de ventilación (68) acoplado fluidamente al pasaje de fluido (64), en el que el pasaje de ventilación (68) está además acoplado fluidamente a la válvula de ventilación (26).

4. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 3, en el que el conjunto de placa de distribución superior y válvula de ventilación de la tapa del extremo (22) comprende además: una superficie interior (74) que se extiende a lo largo de al menos uno de los pasajes de fluido (64) y el pasaje de ventilación (68), en el que la superficie interior (74) está configurada para dirigir el aire atrapado dentro del líquido hacia la válvula de ventilación (26).

5. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 4, en el que la superficie interior (74) es cónica, radiada u ondulada.

6. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 4, en el que la superficie interior (74) tiene un revestimiento hidrofóbico.

7. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 3, en el que la línea de entrada (66) está alineada coaxialmente con la línea de ventilación (68).

8. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 3, en el que la línea de entrada está desplazada coaxialmente con respecto al conducto de ventilación.

9. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 3, en el que el pasaje de ventilación (64) tiene un revestimiento hidrofóbico.

10. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 1, comprende además un filtro hidrofóbico acoplado fluidamente a la válvula de ventilación (26).

11. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que la válvula de ventilación (26) es posicionable entre una posición abierta y una posición cerrada.

12. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que el motor (12), la caja de engranajes (14), el tornillo lineal (16), el cilindro de formación (20), la placa de distribución superior y el conjunto de la válvula de ventilación de la tapa del extremo (22) están alineados lineal y verticalmente.

13. El sistema de formación y llenado de líquidos de acuerdo con la Reivindicación 1, en el que la válvula de ventilación (26) está situada en una posición vertical más alta por encima del motor (12), la caja de engranajes (14), el tornillo lineal (16), el cilindro de formación (20), la placa de distribución superior y el conjunto de válvula de ventilación de la tapa del extremo (22).