IT201700009231A1

IT201700009231A1 - Dosatore volumetrico ad alta pressione per il riempimento di contenitori quali ad esempio bombole aerosol attraverso valvole aerosol, valvole con sacchetto denominate BOV (bag on valve), valvole a dosaggio e similari con prodotti liquidi e/o cremosi.

Info

Publication number: IT201700009231A1
Application number: IT102017000009231A
Authority: IT
Inventors: Fabio Michele Barozzi
Original assignee: Alphasol S P A
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2018-07-27

Description

Dosatore volumetrico ad alta pressione per il riempimento di contenitori quali ad esempio bombole aerosol attraverso valvole aerosol, valvole con sacchetto denominate BOV (bag on valve), valvole a dosaggio e similari con prodotti liquidi e/o cremosi.

La presente invenzione si riferisce ad un dosatore volumetrico ad alta pressione per il riempimento di contenitori con prodotti liquidi e/o cremosi.

Tale dosatore può essere applicabile in vari settori quali:

• il settore alimentare ove si debbono dosare ad esempio , salse, paté, sughi, marmellate, succhi di frutta, maionese, condimenti, olio, aceto, liquori, creme, miele, confetture, pesto, creme spalmabili, gelatina, ecc…

• il settore lattiero caseario nel quale si devono dosare latte, yogurt, formaggi spalmabili, ricotta, panna cotta, ecc…

• il settore cosmetico, nel quale si devono dosare smalti, gel unghie, fondotinta, bagnoschiuma, shampoo, creme, olii, gel, balsami, lozioni, profumi, essenze, sapone liquido o cremoso, cere, ecc…

• il settore chimico nel quale si debbono dosare solventi, vernici, detergenti, detersivi, inchiostro, pitture, additivi, disinfettanti, ecc…

• il settore farmaceutico nel quale si devono dosare pomate, lozioni, acque termali, soluzioni isotoniche, soluzioni ipertoniche, ecc…

La domanda di brevetto EP2357474 descrive un dosatore volumetrico di prodotti alimentari, che comprende una tramoggia di contenimento del prodotto alimentare, uno stampo delimitante un volume di dosaggio del prodotto alimentare da distribuire, suddiviso in due semi stampi azionabili scorrevolmente da mezzi di movimentazione atti a spostarsi lungo una direzione di avanzamento tra diverse posizioni operative.

Più in dettaglio, queste ultime comprendono una posizione di riempimento, in cui i due semi stampi sono distanziati tra loro per consentire l’afflusso del prodotto alimentare in una camera di riempimento delimitata tra i due semi stampi, una posizione di chiusura, in cui i due semi stampi sono chiusi in battuta l’uno sull’altro al di sotto della tramoggia raccogliendo all’interno del volume di dosaggio almeno parte del prodotto alimentare disceso dalla tramoggia nella camera di riempimento; ed una posizione esterna, in cui lo stampo è spostato fuori dal fondo della tramoggia. Sono previsti mezzi di espulsione per estrarre il prodotto alimentare dal volume di dosaggio dello stampo quando i due semi stampi sono nella suddetta posizione esterna. Le dimensioni della camera di riempimento determinano il volume di dosaggio.

Solitamente i dosaggi in pressione dei liquidi nelle bombole aerosol attraverso le valvole aerosol sono eseguiti tramite classici cilindri a comando pneumatico, dove la pressione è moltiplicata per il rapporto di compressione tra la camera pneumatica e la camera di dosaggio.

Le problematiche di questa applicazione sono relative anche alla velocità di dosaggio che non è costante in quanto risultante della portata dell’aria compressa di alimentazione al dosatore. Anche la pressione stessa non è costante in quanto l’aria compressa essendo un mezzo elastico continua a subire compressioni e dilatazioni classiche del movimento del pistone spinto dalla pressione stessa dell’aria compressa.

Altra problematica è la precisione del volume di prodotto da erogare, la velocità con la quale si raggiunge la quantità desiderata di prodotto erogato e la pressione di dosaggio.

La richiedente ha affrontato il problema della precisione, utilizzando un cilindro elettrico che aziona un meccanismo a siringa di dosaggio permettendo di controllare la precisione, che è in funzione della precisione dello spostamento del pistone e quindi dell’asta del cilindro elettrico.

Nella presente invenzione il problema viene risolto utilizzando un cilindro elettrico come comando per l’azionamento dell’asta che muove il pistone inserito nella camera di dosaggio. La spinta generata dal cilindro elettrico è controllata dall’azionamento e dall’algoritmo di gestione del cilindro, pertanto la spinta è costante. Il volume di dosaggio è controllato dal sensore di posizionamento del cilindro elettrico che ne determina la corsa e quindi il volume. La velocità di dosaggio è controllata dall’azionamento che controlla il cilindro elettrico.

Un aspetto della presente invenzione riguarda un dosatore volumetrico avente le caratteristiche della allegata rivendicazione indipendente 1.

Un ulteriore aspetto della presente invenzione riguarda un metodo per dosare la quantità di prodotto avente le caratteristiche della allegata rivendicazione indipendente 5.

Scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, in cui:

• la figura 1 rappresenta uno schema di principio di un dosatore secondo la presente invenzione;

• le figure 2a, 2b ed 2c rappresentano una forma di realizzazione del dosatore secondo la presente invenzione rispettivamente in vista laterale, in sezione longitudinale ed in vista prospettica;

• la figura 3 rappresenta uno schema a blocchi del principio di funzionamento del dosatore secondo la presente invenzione. Con riferimento alle citate figure il dosatore secondo la presente invenzione comprende un cilindro elettrico 2 che aziona un dispositivo a siringa 3 per il dosaggio della quantità di prodotto che deve essere confezionato. Il pistone 31 della siringa è mosso da tale cilindro per una corsa predeterminata in una camera cilindrica 32 di dosaggio in cui è presente il prodotto, avente volume noto.

Il cilindro elettrico costituisce l’asse di spinta per il pistone della siringa ed il movimento del cilindro elettrico è controllato elettronicamente da una unità elettronica di elaborazione U del dosatore, in grado di misurare corsa e velocità del pistone della siringa tramite il cilindro, dai quali ricavare il corretto volume di dosaggio del prodotto e la pressione all’interno di tale camera sia in fase di aspirazione sia in fase di pompaggio del prodotto.

Il cilindro elettrico è azionato da un motore elettrico ad esempio di tipologia brushless, ma non solo, con sistemi di viti interne per convertire il movimento rotatorio in assiale.

Ai fini della presente invenzione il motore elettrico deve essere di una tipologia che consenta all’unità di elaborazione, ed ad un corrispondente circuito C di pilotaggio e di rilevazione, di rilevare e controllare la corsa e la spinta del cilindro.

Il controllo elettrico della siringa di dosaggio consente di raggiungere precisioni elevate fino sostanzialmente alla pressione di 55 bar.

I volumi di dosaggio possono essere impostabili dall’unità di elaborazione (ad esempio un PLC, MLC, XM) e sono direttamente proporzionali alla corsa impostabile del cilindro. Infatti, i volumi sono dipendenti dalle sezioni della camera di dosaggio che può essere di qualunque valore richiesto (indicativamente da 0 a 1000 ml per i prodotti elencati nella presente descrizione).

Analogamente anche la corsa cioè la velocità di dosaggio può essere impostabile tramite l’unità, in modo da adattare la velocità alla tipologia di circuito, rendendo tale velocità di dosaggio proporzionale alla pressione.

Il ciclo di lavorazione è illustrato in figura 2 e prevede le fasi di: • azionamento del motore e corrispondente traslazione del cilindro 2 e del pistone 31;

• rilevazione della pressione esercitata dal pistone e rilevazione della sua corsa;

• regolazione della velocità di traslazione;

• lettura della posizione iniziale/finale, e quindi della corsa del pistone che determina il dosaggio.

Le continue reiterazioni avvengono grazie all’azionamento del cilindro elettrico in pochi ms (millisecondi) per garantire un comportamento costante e quindi un movimento fluido. La coppia di reazioni letta dal controllore del motore bruschless viene convertita in pressione di dosaggio.

Dall’equazione di Bernoulli

= differenza delle pressioni.

= densità del fluido (Acqua)

- A0=sezione fori valvola

Cf=coefficiente di flusso

si può ricavare la seguente relazione:

La forza generata sull’asta del cilindro è proporzionale alla pressione che dipende dalla portata di dosaggio che a sua volta dipende dalla Velocità. Questa a sua volta dipende dalla viscosità del fluido e dalla sezione dell’orifizio attraverso cui deve passare il fluido. La velocità lineare di spostamento dell’asta è:

= velocità angolare.

S = passo vite

La coppia richiesta del motore è:

= Coppia motore.

S = passo vite

F = Forza di spinta

= rendimento

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dosatore volumetrico per il riempimento di contenitori con prodotti liquidi e/o cremosi, comprendente un cilindro (2) azionato da un motore elettrico che aziona un dispositivo a siringa (3) per il dosaggio della quantità di prodotto che deve essere confezionato, un pistone (31) della siringa essendo mosso da tale cilindro per una corsa predeterminata in una camera cilindrica (32) di dosaggio, in cui è presente il prodotto, avente volume noto, il cilindro (2) costituendo l’asse di spinta per il pistone della siringa ed il movimento del cilindro elettrico essendo controllato elettronicamente da una unità elettronica di elaborazione (U) del dosatore, in grado di misurare corsa e velocità del pistone della siringa tramite il cilindro, dai quali ricavare il corretto volume di dosaggio del prodotto e la pressione all’interno di tale camera sia in fase di aspirazione sia in fase di pompaggio del prodotto stesso.
2. Dosatore secondo la rivendicazione 1 in cui tale cilindro è azionato da un motore elettrico del tipo che consenta all’unità di elaborazione, ed ad un corrispondente circuito (C) di pilotaggio e di rilevazione, di rilevare e controllare la corsa e la spinta del cilindro.
3. Dosatore secondo la rivendicazione 2 in cui il motore elettrico è di tipologia brushless, ma non solo, con sistemi di viti interne per convertire il movimento rotatorio in assiale.
4. Dosatore secondo la rivendicazione 1 in cui il suddetto contenitore è una bombola aerosol riempita attraverso valvole aerosol, valvole con sacchetto denominate BOV, valvole a dosaggio e similari.
5. Metodo per dosare la quantità di un prodotto liquido e/o cremoso, tramite il dosatore della rivendicazione 1, comprendente le seguenti fasi: • azionamento del motore e corrispondente traslazione del cilindro (2) e del pistone (31); rilevazione della pressione esercitata dal pistone e rilevazione della sua corsa; regolazione della velocità di traslazione; lettura della posizione iniziale/finale del pistone che determina il dosaggio.