IT201800004770A1 - Macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi - Google Patents

Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “MACCHINA PER IL RIEMPIMENTO DI BOTTIGLIE CON LIQUIDI”.

DE SCR IZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi.

Nell’industria dell’imbottigliamento sono note diverse tipologie di macchine riempitrici che permettono di riempire le bottiglie con un liquido, ad esempio vino, birra, acqua, bibite e altro ancora.

Una prima tipologia di macchine prevede la presenza di un serbatoio, che contiene il liquido e che eventualmente può essere pressurizzato, ad esempio nel caso in cui il liquido contenga anidride carbonica.

Inferiormente al serbatoio sono collegate fluidicamente una o più canne, disposte in verticale ad una quota fissa, che permettono di erogare il liquido direttamente all’interno delle bottiglie.

Queste canne di tipo noto sono dotate di una valvola la cui apertura determina l’erogazione del liquido e il conseguente riempimento della bottiglia.

Tale valvola può essere posta in corrispondenza dell’estremità inferiore della canna, oppure in corrispondenza di una porzione di collegamento tra la canna e il sovrastante serbatoio.

Per riempire le bottiglie, quest’ultime vengono disposte al di sotto del serbatoio, in allineamento con le canne, e quindi vengono sollevate determinando l’introduzione delle canne nelle bottiglie.

Ogni canna fissa ha una lunghezza corrispondente indicativamente all’altezza delle bottiglie da riempire; pertanto, l’estremità inferiore delle canne, da cui fuoriesce il liquido, viene a trovarsi in prossimità del fondo della bottiglia e il riempimento della bottiglia determina l’immersione della canna nel liquido.

Prima di procedere con il riempimento vero e proprio, questa tipologia di macchine può eventualmente permettere di realizzare il vuoto nelle bottiglie e poi di iniettare un’atmosfera protettiva pressurizzata, volta a ridurre il contatto del liquido con l’ossigeno ed evitarne l’ossidazione.

Queste macchine di tipo noto presentano alcuni inconvenienti, tra i quali va annoverato il fatto che esse non garantiscono il raggiungimento dello stesso livello di riempimento del liquido in tutte le bottiglie, e ciò è altamente penalizzante.

La quantità di liquido introdotta nelle bottiglie, infatti, può essere regolata “a volume” o “a livello” tramite la chiusura della valvola che, come detto, è collocata nella canna di riempimento superiormente o inferiormente.

Nel caso in cui la regolazione avvenga “a volume”, se la valvola è collocata sul fondo della canna allora l’estrazione della stessa dalla bottiglia provoca una corrispondente sottrazione del volume che comporta un abbassamento del livello nella bottiglia non costante, perché dipendente dalla regolarità di forma del collo che, soprattutto nelle bottiglie in vetro, è molto variabile. Anche nel caso in cui la chiusura della valvola avvenga alla sommità della canna si assiste ad una sottrazione di volume al momento dell’estrazione della canna dalla bottiglia, anche se in misura minore rispetto al caso precedente; a ciò si aggiunge comunque il fatto che la chiusura dall’alto determina uno svantaggioso gocciolamento dovuto allo svuotamento del liquido nella canna.

Il riempimento “a volume” risente in modo particolare di questi problemi che dipendono non solo dalla forma del collo ma più in generale di tutta la bottiglia.

Il riempimento “a livello”, invece, viene ottenuto tramite sensori interni od esterni alla bottiglia che devono operare per mezzo di controlli digitali sulla valvola di chiusura e, pertanto, risentono dei tempi di risposta e della velocità di riempimento, non consentendo di ottenere con esattezza il livello desiderato, a meno di non procedere con una successiva aspirazione del liquido in eccesso.

Un altro inconveniente di queste macchine consiste nel fatto che, a seconda della tipologia di bottiglia, le canne devono essere sostituite con altre di lunghezza adeguata, il che determina sconvenientemente numerosi interventi di settaggio della macchina che devono essere eseguiti da personale specializzato dal costo non trascurabile e che si sommano ai normali interventi di manutenzione.

Un ulteriore inconveniente consiste nel fatto che la notevole lunghezza delle canne fa si che le bottiglie, per essere sollevate ed abbassate a consentire la completa introduzione ed estrazione delle canne, devono percorrere una corsa di sollevamento/abbassamento piuttosto grande, il che rallenta il funzionamento della macchina e dell’intero impianto di imbottigliamento.

In una differente tipologia di macchine riempitrici, le canne sono sostituite da una coppia di tubi, di cui uno interno fisso ed uno esterno mobile.

Tra i due tubi è definita un’intercapedine attraverso la quale passa il liquido proveniente dal serbatoio.

Quando il tubo esterno è abbassato, l’intercapedine è chiusa e il liquido non viene erogato; quando invece il tubo esterno è alzato, l’intercapedine si apre e il liquido viene erogato.

Sul tubo esterno è montato un anello esterno destinato a ricevere in appoggio la bocca della bottiglia quando quest’ultima viene sollevata.

Il sollevamento della bottiglia, in pratica, oltre a introdurre i tubi all’interno della bocca della bottiglia, determina il sollevamento del tubo esterno e la contemporanea erogazione del liquido direttamente all’interno della bottiglia.

Quando la bottiglia viene sollevata, infatti, la bocca della bottiglia va in battuta sull’anello esterno e solleva il tubo mobile, che in tal modo consente al liquido di fuoriuscire dall’intercapedine e riempire la bottiglia; quando la bottiglia viene abbassata, il tubo mobile si abbassa interrompendo l’erogazione del liquido.

In questo caso i tubi hanno una lunghezza sensibilmente inferiore rispetto all’altezza della bottiglia e dunque il riempimento della bottiglie avviene a pioggia dall’alto.

Anche questa seconda tipologia di macchine riempitrici presenta alcuni inconvenienti, in particolare il fatto che la caduta dall’alto del liquido determina un aumento del contatto tra il liquido e l’aria, portando a una maggiore ossidazione del liquido, oltre a provocare l’indesiderata formazione di schiuma.

Un altro inconveniente consiste nel fatto che siffatte macchine non permettono di pressurizzare/depressurizzare la bottiglia, impedendone l’utilizzo con liquidi frizzanti il ché costituisce un notevole limite di applicazione.

Una terza tipologia di macchine riempitrici è illustrata nel documento brevettuale WO 2017/216697 A1.

In tale tipologia sono previste due canne solidali tra loro, una interna all’altra e con un’intercapedine definita in mezzo.

Attraverso la canna interna viene erogato il liquido nella bottiglia mentre attraverso l’intercapedine passa un gas inerte.

Le due canne vengono movimentate dal basso verso l’alto durante l’erogazione del liquido senza immergersi mai nel liquido all’interno della bottiglia.

Le canne, in pratica, vengono introdotte all’interno della bottiglia ponendosi inizialmente in prossimità del fondo della bottiglia e poi vengono sollevate durante il riempimento, in modo da mantenere una distanza sostanzialmente costante rispetto al pelo libero del liquido presente nella bottiglia che sale durante il riempimento.

Il raggiungimento del corretto livello di riempimento viene rilevato da un sensore ottico.

Anche questa terza tipologia di macchine riempirtici presenta alcuni inconvenienti.

Tale macchina, infatti, è molto complessa, e di conseguenza costosa, poiché il sistema di movimentazione delle canne deve disporre di una velocità variabile e regolabile a seconda della bottiglia da riempire, dovendo seguire il pelo libero del liquido man mano che la bottiglia si riempie.

A ciò si aggiunge che il sensore ottico che rileva il raggiungimento del desiderato livello di riempimento, oltre a comportare anch’esso un costo non trascurabile, può presentare problemi di affidabilità nella lettura effettuata.

Il funzionamento di un siffatto sensore, infatti, dipende fortemente dai parametri ottici della bottiglia e del liquido in essa contenuto, quali il colore, la riflettenza, l’opacità e la presenza/assenza di schiuma, che possono determinare rilevamenti inesatti e comunque lunghe e laboriose operazioni di settaggio.

Il compito principale della presente invenzione è quello di escogitare una macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi che sia i grado di garantire, in modo pratico, agevole e funzionale, un livello di riempimento sempre costante in tutte le bottiglie senza necessitare di componenti di controllo, rilevamento e misurazione particolarmente complessi e costosi. A ltro scopo del presente trovato è quello di escogitare una macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi che possa lavorare a velocità di riempimento molto sostenute, così da incrementare la produttività dell’intero impianto di imbottigliamento.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di escogitare una macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi in grado di riempire qualunque tipologia di bottiglia con qualunque tipologia di liquidi, senza la formazione di schiuma e senza provocare indesiderati fenomeni ossidativi. Ancora un altro scopo del presente trovato è quello di proporre una macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi che, rispetto agli esempi di tecnica nota precedentemente citati, permetta di ridurre sensibilmente il tempo necessario agli interventi di settaggio e di manutenzione della macchina.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di escogitare una macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto. Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dalla presente macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi avente le caratteristiche di rivendicazione 1.

A ltre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:

la figura 1 è una vista in assonometria della macchina secondo il trovato; la figura 2 è una vista, parzialmente in esploso, della macchina secondo il trovato;

la figura 3 è una vista in sezione di un particolare della macchina secondo il trovato;

la figura 4 è una vista in sezione di un altro particolare della macchina secondo il trovato in una prima fase di riempimento di una bottiglia; la figura 5 è una vista in sezione di un ulteriore particolare della macchina secondo il trovato in una seconda fase di riempimento di una bottiglia; la figura 6 è una vista in sezione del particolare di figura 5 in una terza fase di riempimento di una bottiglia;

la figura 7 è una vista in sezione del particolare di figura 4 in una quarta fase di riempimento di una bottiglia.

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 una macchina per il riempimento di bottiglie con liquidi.

Nella forma di attuazione mostrata nelle figure, la bottiglia B riempibile con la macchina 1 presenta un fondo F che si estende verso l’alto a definire una parete laterale P terminante in un collo C più stretto, che è dotato di una bocca superiore S attraverso la quale avviene il riempimento e la successiva erogazione del liquido L contenuto al suo interno.

Più in dettaglio, la bottiglia B mostrata nelle figure è sagomata con la forma e le dimensioni della bottiglia cosiddetta “Reggiana”.

Non si esclude, tuttavia, che la bottiglia B possa presentare forme e dimensioni differenti.

In questo senso si sottolinea che, nell’ambito delle presente trattazione, con la parola bottiglia non si intendono soltanto i classici recipienti di vetro o plastica ma, per estensione, anche qualsiasi contenitore dotato di una bocca superiore, ossia di un’apertura di riempimento ed erogazione disposta sostanzialmente alla sommità del contenitore.

A ciò si aggiunge il fatto che, sempre nell’ambito della presente trattazione, la bottiglia B è destinata ad essere riempita con un liquido L di qualsiasi tipo, ad esempio acqua, vino, birra, succo di frutta, latte, bibite, ma anche carburante, medicinali, sapone liquido, shampoo, etc..

Come meglio verrà spiegato in seguito, infatti, una peculiarità della presente macchina 1 è quella di poter operare con liquidi L di diversa densità e viscosità.

La macchina 1 comprende almeno una struttura di supporto 2 alla quale è associato almeno un serbatoio 3 di contenimento del liquido L da introdurre nella bottiglia B.

A seconda del tipo di liquido L , il serbatoio 3 può essere pressurizzato, ossia posto ad una pressione interna superiore alla pressione atmosferica. Preferibilmente, inoltre, il serbatoio 3 è riempito in parte con il liquido L e in parte contiene un’atmosfera gassosa G; in altre parole il liquido L nel serbatoio 3 ha un certo livello e definisce un pelo libero L1 sopra il quale è presente un gas, preferibilmente di tipo inerte come azoto o anidride carbonica.

La macchina 1 comprende, inoltre, almeno un circuito di trasferimento 4 atto a trasferire il liquido L dal serbatoio 3 alla bottiglia B.

Nella particolare forma di attuazione illustrata nelle figure, la macchina 1 mostra un unico circuito di trasferimento 4 che serve un’unica bottiglia B. È facile comprendere, tuttavia, che la macchina 1 è preferibilmente dotata di una pluralità di circuiti di trasferimento 4 analoghi a quello mostrato nelle figure.

A tale proposito si sottolinea che la struttura di supporto 2 e il serbatoio 3 hanno utilmente una conformazione cilindrica, ad asse verticale A , e la pluralità di circuiti di trasferimento 4 va intesa disposta circolarmente sulla periferia della struttura di supporto 2.

V antaggiosamente la struttura di supporto 2 è mobile in rotazione attorno al proprio asse verticale A; in questo modo una pluralità di bottiglie B può essere riempita dalla macchina 1 durante la loro movimentazione lungo una linea di avanzamento delle bottiglie B di conformazione almeno in parte circolare, come accade anche in altre macchine di tipo noto.

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di attuazione in cui la struttura di supporto 2 non sia ruotabile e il serbatoio 3 sia posto al di sopra di un nastro trasportatore con funzionamento passo-passo.

Il circuito di trasferimento 4 comprende:

- almeno un primo tubo esterno 5 provvisto di una prima estremità inferiore 6 inseribile nella bocca superiore S e provvista di un’apertura inferiore 7; e

- almeno un secondo tubo interno 8, collocato dentro al primo tubo esterno 5 e provvisto di una seconda estremità inferiore 9 dotata di almeno un’apertura di erogazione 10 del liquido L .

Sia il primo tubo esterno 5 sia il secondo tubo interno 8 sono disposti in verticale.

Il primo tubo esterno 5, in particolare, è rigidamente associato alla struttura di supporto 2 in una posizione fissa.

Nella forma di attuazione mostrata nelle figure, ad esempio, la struttura di supporto 2 comprende una torretta 11 che si estende sostanzialmente in verticale al di sotto del serbatoio 3 e che ha una base inferiore 12 in corrispondenza della quale è montato il primo tubo esterno 5.

La torretta 11, utilmente, comprende quattro elementi tubolari 13, 14, che si estendono sostanzialmente in verticale dal serbatoio 3 alla base inferiore 12 e sono disposti affiancati tra loro sui quattro vertici di un quadrilatero di base; i quattro elementi tubolari 13, 14 sono suddivisi in una coppia di primi elementi tubolari 13 e in una coppia di secondi elementi tubolari 14, in cui i primi elementi tubolari 13 sono disposti lungo una diagonale del quadrilatero di base e i secondi elementi tubolari 14 sono disposti lungo l’altra diagonale del quadrilatero di base.

L’inserimento del primo tubo esterno 5 all’interno della bocca superiore S della bottiglia B avviene, ad esempio, mediante il sollevamento della bottiglia B, dopo che quest’ultima è stata opportunamente allineata al circuito di trasferimento 4.

In pratica, il primo tubo esterno 5 resta ad una quota (ossia una distanza dal suolo) prefissata e la bottiglia B sale e scende per accoppiarsi e disaccoppiarsi con il primo tubo esterno 5.

Il secondo tubo interno 8, invece, è mobile rispetto al primo tubo esterno 5 e passa attraverso l’apertura inferiore 7 tra una configurazione sollevata, in cui la seconda estremità inferiore 9 è almeno parzialmente ritratta nel primo tubo esterno 5, ed una configurazione abbassata, in cui la seconda estremità inferiore 9 sporge verso il basso dal primo tubo esterno 5 attraverso l’apertura inferiore 7.

Per spostare il secondo tubo interno 8 tra la configurazione sollevata e la configurazione abbassata la macchina 1 comprende mezzi automatizzati di movimentazione 15.

V antaggiosamente, i mezzi automatizzati di movimentazione 15 comprendono almeno un cilindro pneumatico 16, 17 avente una corsa di lunghezza atta a collocare la seconda estremità inferiore 9 in contatto col fondo F della bottiglia B.

In pratica, il cilindro pneumatico 16, 17 comprende una camicia esterna 16 ed uno stelo interno 17 sfilabile dalla camicia esterna 16 sotto l’azione di aria in pressione.

La lunghezza della camicia esterna 16 e dello stelo interno 17 definiscono la corsa del cilindro pneumatico 16, 17, ossia la distanza reciproca che percorrono la camicia esterna 16 e lo stelo interno 17 per passare da una prima posizione limite, in cui lo stelo interno 17 è in massima parte retratto all’interno della camicia esterna 16, ed una seconda posizione limite, in cui lo stelo interno 17 è in massima parte estratto dalla camicia esterna 16.

La corsa del cilindro pneumatico 16, 17, come detto, è sufficientemente grande da consentire alla seconda estremità inferiore 9 di raggiungere ed appoggiarsi sul fondo F della bottiglia B.

Per movimentare il secondo tubo interno 8 la pressione dell’aria nel cilindro pneumatico 16, 17 è piuttosto limitata, così quando la seconda estremità inferiore 9 entra in contatto con il fondo F non si determina alcun danneggiamento della bottiglia B, indipendentemente dalla forma e dalla conformazione della bottiglia stessa.

In ogni caso, per attutire l’urto con la bottiglia B e non graffiare il fondo F, la seconda estremità inferiore 9 è dotata di un tamponcino 18 in materiale plastico e/o cedevole.

Nella forma di attuazione mostrata nelle figure, i mezzi automatizzati di movimentazione 15 comprendono una coppia di cilindri pneumatici 16, 17 disposti da parti diametralmente opposte del secondo tubo interno 8.

Inoltre, sempre nella forma di attuazione mostrata nelle figure, gli steli interni 17 dei cilindri pneumatici 16, 17 sono associati al secondo tubo interno 8 mentre le camicie esterne 16 dei cilindri pneumatici 16, 17 sono associate alla struttura di supporto 2, in particolare alla torretta 11.

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di attuazione in cui i mezzi automatizzati di movimentazione 15 comprendano un diverso numero di cilindri pneumatici 16, 17 e/o in cui gli steli interni 17 dei cilindri pneumatici 16, 17 siano associati alla struttura di supporto 2 mentre le camicie esterne 16 dei cilindri pneumatici 16, 17 siano associate al secondo tubo interno 8.

Non si escludono, inoltre, alternative forme di attuazione della presente invenzione in cui i mezzi automatizzati di movimentazione 15 siano di tipo diverso dai cilindri pneumatici 16, 17 e comprendano, ad esempio, un attuatore elettromeccanico, oleodinamico o a vite a ricircolo di sfere.

Il secondo tubo interno 8 è posto in collegamento fluidico con il serbatoio 3 mediante un condotto di mandata 19 del liquido L .

Il riempimento della bottiglia B con il liquido L è quindi effettuato facendo passare il liquido L attraverso il secondo tubo interno 8.

V isto che il condotto di mandata 19 e il secondo tubo interno 8 sono disposti inferiormente al serbatoio 3 e la bottiglia B è disposta inferiormente al secondo tubo interno 8, il riempimento della bottiglia B può essere effettuato principalmente per gravità in modo isobarico (ossia con la bottiglia B posta alla stessa pressione interna del serbatoio 3), come meglio verrà descritto in seguito.

Utilmente, al condotto di mandata 19 è associato almeno un gruppo valvolare 20 che è apribile e chiudibile a consentire e impedire il passaggio del liquido L dal serbatoio 3 al secondo tubo interno 8.

Il gruppo valvolare 20 comprende, ad esempio, un otturatore 21 mobile mediante un sistema di movimentazione 22, di tipo pneumatico, idraulico o elettromeccanico.

V antaggiosamente, l’otturatore 21 può assumere tre posizioni:

- una posizione di totale chiusura, in cui l’otturatore 21 chiude completamente il passaggio del liquido L ;

- una posizione di parziale apertura, in cui l’otturatore 21 strozza il passaggio del liquido L lasciandone comunque passare una portata ridotta;

- una posizione di totale apertura, in cui l’otturatore 21 non impedisce il passaggio del liquido L lasciandone passare la massima portata possibile.

In altre parole il gruppo valvolare 20 è in grado di parzializzare, all’occorrenza, la portata di liquido L ed effettuare un riempimento più lento o più rapido a seconda delle esigenze, in particolare in presenza di liquidi L gassati che potrebbero dare vita a fenomeni schiumosi.

Non si escludono, tuttavia, alternative forme di attuazione in cui il gruppo valvolare 20 è collocabile solamente in una posizione di totale chiusura e in una posizione di totale apertura.

Non si escludono, inoltre, alternative forme di attuazione in cui il gruppo valvolare 20 non è previsto e il secondo tubo interno 8 è sempre in collegamento fluidico con il serbatoio 3 tramite il condotto di mandata 19. Il diametro interno del primo tubo esterno 5 e il diametro esterno del secondo tubo interno 8 sono diversi.

In questo modo tra il primo tubo esterno 5 e il secondo tubo interno 8 viene definita un’intercapedine 23.

Ad almeno una tra la prima estremità inferiore 6 e la seconda estremità inferiore 9 sono associati mezzi di chiusura ermetica 24 atti a chiudere ermeticamente l’intercapedine 24 quando il secondo tubo interno 8 è collocato in posizione sollevata, i mezzi di chiusura ermetica 24 essendo collocati inferiormente all’apertura di erogazione 10 nella posizione sollevata.

In questo modo, quando il secondo tubo interno 8 viene collocato nella posizione sollevata, l’eventuale liquido L che continua a uscire dall’apertura di erogazione 10 non entra più nella bottiglia B ma finisce nell’intercapedine 23.

Preferibilmente, i mezzi di chiusura ermetica 24 comprendono almeno un elemento a guarnizione 25, in materiale cedevole (ad esempio un O-ring di gomma), associato alla seconda estremità inferiore 9 sotto all’apertura di erogazione 10.

Quando il secondo tubo interno 8 è in posizione sollevata, l’elemento a guarnizione 25 si schiaccia contro la prima estremità inferiore 6 chiudendo la parte inferiore dell’intercapedine 23 e mettendo in comunicazione l’apertura di erogazione 10 con l’intercapedine 23.

Quando il secondo tubo interno 8 è in posizione abbassata, invece, l’elemento a guarnizione 25 è allontanato dalla prima estremità inferiore 6 e il secondo tubo interno 8 e l’intercapedine 23 vengono posti in comunicazione con l’interno della bottiglia B per riempirla con il liquido L . È facile comprendere, tuttavia, che un analogo comportamento può essere ottenuto anche prevedendo alternative soluzioni realizzative in cui l’elemento a guarnizione 25 è collocato sulla prima estremità inferiore 6, in prossimità dell’apertura inferiore 7, ed è destinato ad entrare in contatto con una corrispondente porzione della seconda estremità inferiore 9 solo nella posizione sollevata.

V antaggiosamente, la macchina 1 comprende almeno un condotto di riserva 26 avente almeno una prima porzione terminale 27 collegata fluidicamente all’intercapedine 23 ed una seconda porzione terminale 28 terminante ad una quota superiore rispetto al pelo libero L1 del liquido L nel serbatoio 3.

La prima porzione terminale 27, ad esempio, è associata alla base inferiore 12.

La seconda porzione terminale 28, invece, è preferibilmente collegata alla sommità del serbatoio 3 e comunica fluidicamente con l’atmosfera gassosa G presente nel serbatoio 3; in questo senso si specifica che, nell’ambito della presente trattazione, per sommità del serbatoio 3 si intende qualsiasi punto del serbatoio 3 posto ad una quota superiore al pelo libero L1 del liquido L .

Utilmente, lungo il condotto di riserva 26 è collocata una valvola di controllo 29, apribile e chiudibile a comando, disposta anch’essa ad una quota superiore rispetto al pelo libero L1 del liquido L nel serbatoio 3.

La macchina 1 comprende inoltre almeno un gruppo di appoggio e tenuta 30 destinato a ricevere in contatto, dal basso, la bocca superiore S della bottiglia B.

Il gruppo di appoggio e tenuta 30 è collocabile attorno al primo tubo esterno 5, così quando il primo tubo esterno 5 viene introdotto nella bottiglia B, la bocca superiore S finisce in appoggio sul gruppo di appoggio e tenuta 30.

Il gruppo di appoggio e tenuta 30 è dotato di un anello in materiale cedevole (ad esempio gomma) che evita trafilamenti di aria o altri gas quando collocato in appoggio sulla bocca superiore S della bottiglia B. Come meglio verrà descritto in seguito, la distanza reciproca tra il gruppo di appoggio e tenuta 30 e la prima estremità inferiore 6 definisce il livello di riempimento del liquido L nella bottiglia B.

Utilmente la macchina 1 comprende mezzi di regolazione 31 atti a regolare la distanza reciproca tra il gruppo di appoggio e tenuta 30 e la prima estremità inferiore 6, il livello di riempimento del liquido L nella bottiglia B essendo così impostabile mediante i mezzi di regolazione 31.

In particolare, i mezzi di regolazione 31 comprendono un gruppo di sostegno 32, 33 del gruppo di appoggio e tenuta 30 che è sollevabile ed abbassabile mediante mezzi attuatori 34.

Il gruppo di sostegno 32, 33, ad esempio, comprende una coppia di aste 32 sostanzialmente verticali, che sono alloggiate e liberamente scorrevoli all’interno dei primi elementi tubolari 13.

L’apice inferiore delle aste 32 è associato a e sostiene il gruppo di appoggio e tenuta 30, mentre l’apice superiore delle aste 32 è associato ad un’unità di supporto 33 che, a sua volta, è montata sulla struttura di supporto 2 per interposizione dei mezzi attuatori 34.

I mezzi attuatori 34, ad esempio, consistono in una pluralità di meccanismi a vite senza fine montati sulla struttura di supporto 2 e supportanti l’unità di supporto 33; regolando i meccanismi a vite senza fine è possibile alzare e abbassare l’unità di supporto 33 e, conseguentemente, alzare e abbassare anche le aste 32 e il gruppo di appoggio e tenuta 30.

La lunghezza delle aste 32 e dei primi elementi tubolari 13 è tale da garantire grande stabilità durante la movimentazione in verticale del gruppo di appoggio e tenuta 30, garantendo la perfetta traslazione del gruppo di sostegno 32, 33 ed evitando che le aste 32 possano in qualche modo inclinarsi o piegarsi a seguito di un non corretto allineamento tra la bottiglia B e il primo tubo esterno 5.

Nella particolare forma di attuazione mostrata nelle figure, le aste 32 sono associate all’unità di supporto 33 con un piccolo gioco verticale.

In altre parole, le aste 32 presentano una prima porzione di riscontro 35 destinata ad andare in semplice appoggio su una superficie superiore dell’unità di supporto 33 e presentano una seconda porzione di riscontro 36 atta ad entrare in contatto con una superficie inferiore dell’unità di supporto 33 quando la bottiglia B viene sollevata.

Infatti, quando la bottiglia B viene sollevata per consentire l’introduzione del primo tubo esterno 5 nella bocca superiore S, la bottiglia B spinge le aste 32 contro la superficie inferiore dell’unità di supporto 33 sollevando il gruppo di appoggio e tenuta 30 di una piccola corsa verticale pari al gioco esistente tra le aste 32 e l’unità di supporto 33.

La regolazione della distanza reciproca tra il gruppo di appoggio e tenuta 30 e la prima estremità inferiore 6 viene effettuata mediante i mezzi di regolazione 31 a meno del gioco esistente tra le aste 32 e l’unità di supporto 33.

Il suddetto gioco permette di semplificare le operazioni di montaggio e smontaggio delle aste 32, non essendo previsti, ad esempio, né viti né bulloni; è facile comprendere, tuttavia, che possono essere previste alternative forme di attuazione in cui le aste 32 vengono fissate rigidamente all’unità di supporto 33.

Nella particolare soluzione realizzativa mostrata nelle figure, l’unità di supporto 33 ha una conformazione sostanzialmente anulare e circolare disposta attorno al serbatoio 3.

Tale soluzione, oltre ad sfruttare vantaggiosamente gli spazi a bordo della macchina 1, permette alla medesima unità di supporto 33 di servire la pluralità di circuiti di trasferimento 4 che, come detto, sono da intendersi montati attorno alla struttura di supporto 2 e al serbatoio 3.

Sollevare e abbassare siffatta unità di supporto 33, infatti, permette di sollevare e abbassare tutti i gruppi di appoggio e tenuta 30 della macchina 1 in una volta sola.

Utilmente, al gruppo di appoggio e tenuta 30 sono associati mezzi valvolari 37 collocabili in comunicazione fluidica con l’interno della bottiglia B. Quando il primo tubo esterno 5 è inserito nella bocca superiore S e il secondo tubo interno 8 è collocato in posizione abbassata, i mezzi valvolari 37 sono posizionabili in una configurazione di chiusura in cui la sommità della bottiglia B, i.e. la bocca superiore S, è chiusa e l’interno della bottiglia B può comunicare con l’esterno solo attraverso il secondo tubo interno 8 e l’intercapedine 23.

In questa configurazione di chiusura, pertanto, il riempimento della bottiglia B mediante il liquido L proveniente dal secondo tubo interno 8 determina che il liquido L risale lungo l’intercapedine 23 e lungo il condotto di riserva 26 fino al raggiungimento di un livello pari al pelo libero L1 del liquido L nel serbatoio 3, per il principio dei vasi comunicanti.

Si sottolinea, inoltre, che durante la risalita del liquido L lungo l’intercapedine 23, lo spazio all’interno della bottiglia B definito tra la prima estremità inferiore 6 e la bocca superiore S non si riempie con il liquido L , visto che, con i mezzi valvolari 37 in configurazione di chiusura, tale spazio resta completamente isolato.

Il livello di riempimento del liquido L nella bottiglia B, dunque, coincide con la distanza reciproca tra il gruppo di appoggio e tenuta 30 e la prima estremità inferiore 6 ed è facilmente replicabile ad ogni ciclo di riempimento con qualsiasi bottiglia B, indipendentemente dalla forma del collo C della bottiglia B, dalla velocità di riempimento e dal tipo di liquido L introdotto.

Utilmente, i mezzi valvolari 37 comprendono almeno una sede di ricezione 38, atta a ricevere la bocca superiore S e posta in collegamento fluidico con lo spazio definito tra la bocca superiore S e il primo tubo esterno 5 quando il primo tubo esterno 5 è inserito nella bottiglia B, ed almeno una tra:

- una valvola da vuoto 39, collegata alla sede di ricezione 38 e a mezzi di aspirazione. Mediante la valvola da vuoto 39 è possibile aspirare l’aria contenuta nella bottiglia B prima del riempimento, così da rimuovere l’ossigeno che potrebbe dare vita a dannosi fenomeni ossidativi del liquido L durante il riempimento;

- una valvola di pressurizzazione 40, collegata alla sede di ricezione 38 e ad una sorgente di un gas. Il gas proveniente dalla sorgente di gas può essere un gas a pressione atmosferica o un gas in pressione, ossia un gas posto ad una pressione molto superiore alla pressione atmosferica. Il gas può essere, ad esempio, un gas inerte, come l’azoto. Preferibilmente, la sorgente del gas coincide con il serbatoio 3 e il gas che attraversa la valvola di pressurizzazione 40 coincide con l’atmosfera gassosa G presente nel serbatoio 3. Non si esclude, tuttavia, che il gas provenga da un contenitore separato e distinto dal serbatoio 3 e posto alla medesima pressione, per evitare qualsiasi contaminazione e/o introduzione di ossigeno. Pressurizzare l’interno della bottiglia B prima di effettuare il riempimento si rende chiaramente necessario in particolare quando il liquido L è gasato e/o comunque contenuto nel serbatoio 3 ad una pressione superiore alla pressione atmosferica, per evitare indesiderati fenomeni schiumogeni e pericolosi sbalzi di pressione durante il riempimento; e

- una valvola di sfiato 41, collegata alla sede di ricezione 38 ed atta alla depressurizzazione della bottiglia B. Quando aperta, in pratica, la valvola di sfiato 41 permette di mettere in comunicazione l’interno della bottiglia B con l’ambiente esterno. Depressurizzare la bottiglia B può essere necessario prima di separare la bottiglia B dal gruppo di appoggio e tenuta 30, qualora essa sia stata riempita con un liquido L in pressione.

Nella particolare forma di attuazione mostrata nelle figure, i mezzi valvolari 37 comprendono sia la valvola da vuoto 39, sia la valvola di pressurizzazione 40, sia la valvola di sfiato 41; non si escludono, tuttavia, alternative forme di attuazione in cui i mezzi valvolari 37 comprendano solo una o solo due di siffatte valvole.

La macchina 1, infine, comprende un gruppo di centraggio 42 della bottiglia B collocabile attorno al collo C della bottiglia B e mobile in direzione di sollevamento e abbassamento durante l’inserimento e il disinserimento del primo tubo esterno 5 nella bocca superiore S.

Il gruppo di centraggio 42, ad esempio, comprende un corpo anulare 43, destinato ad appoggiarsi sul collo C della bottiglia B quando quest’ultima viene sollevata verso il primo tubo esterno 5, ed una coppia di barre 44 sostanzialmente verticali, che sono alloggiate e liberamente scorrevoli all’interno dei secondi elementi tubolari 14.

L’apice inferiore delle barre 44 è associato a e sostiene il corpo anulare 43, mentre l’apice superiore delle barre 44 fuoriesce dall’estremità superiore dei secondi elementi tubolari 14 ed è provvisto di un ringrosso 45 che permette alle barre 44 di appoggiarsi sull’estremità superiore dei secondi elementi tubolari 14 quando la bottiglia B non è sollevata.

La lunghezza delle barre 44 e dei secondi elementi tubolari 14 è tale da garantire grande stabilità durante la movimentazione in verticale del corpo anulare 43, garantendo la perfetta traslazione del gruppo di centraggio 42 ed evitando che le barre 44 possano in qualche modo inclinarsi o piegarsi a seguito di un non corretto allineamento tra la bottiglia B e il primo tubo esterno 5.

Il funzionamento della macchina secondo l’invenzione è il seguente.

Come spiegato in precedenza, la macchina 1 può essere preliminarmente impostata in modo da collocare il gruppo di appoggio e tenuta 30 ad una desiderata distanza dalla prima estremità inferiore 6; operando sui mezzi di regolazione 31, e quindi sui mezzi attuatori 34, il gruppo di appoggio e tenuta 30 viene sollevato ed abbassato fino a raggiungere la quota voluta corrispondente alla desiderata distanza dalla prima estremità inferiore 6, che invece rimane ad una quota fissa.

A questo punto la macchina 1 può essere messa in funzione ed incominciare a riempire le bottiglie B.

Nel prosieguo della presente descrizione si descrive un generico ciclo di funzionamento della macchina 1, che quindi si deve intendere già impostata con il gruppo di appoggio e tenuta 30 collocato alla desiderata distanza dalla prima estremità inferiore 6.

Il ciclo di funzionamento della macchina 1 viene stabilito temporizzando ciclicamente i vari componenti di comando presenti sulla macchina 1 (come l’attivazione dei cilindri pneumatici 16, 17 e l’apertura e la chiusura delle valvole) e può variare a seconda del tipo di liquido L da introdurre nella bottiglia B.

Si considera innanzitutto il caso in cui il liquido L consista in un fluido in pressione non particolarmente viscoso, ad esempio un vino spumante conservato nel serbatoio 3 ad una pressione di circa 5-6 bar.

A tale scopo la macchina 1 si presenta inizialmente come segue:

- il secondo tubo interno 8 è in posizione sollevata;

- il secondo tubo interno 8, l’intercapedine 23 e il condotto di riserva 26 sono rimasti riempiti con il liquido L dalla fine del ciclo precedente; - il gruppo valvolare 20 è in posizione di totale chiusura;

- i mezzi valvolari 37 sono in configurazione di chiusura;

- la valvola di controllo 29 è aperta.

Una bottiglia B viene quindi collocata inferiormente al circuito di trasferimento 4, in allineamento con il primo tubo esterno 5.

Il sollevamento della bottiglia B porta la bocca superiore S in appoggio sul gruppo di appoggio e tenuta 30 e determina l’introduzione delle estremità inferiori 6, 9 dei tubi 5, 8 all’interno della bottiglia B; tale operazione è agevolata dal gruppo di centraggio 42 che, appoggiandosi sul collo C della bottiglia B, ne guida il movimento.

In questa posizione (figura 4) si procede a svuotare la bottiglia B dall’aria al suo interno; a tale scopo si apre la valvola da vuoto 39 e l’aria contenuta nella bottiglia B viene risucchiata dai mezzi di aspirazione attraverso la sede di ricezione 38 e la valvola da vuoto 39.

A questo punto la valvola da vuoto 39 viene chiusa e viene aperta la valvola di pressurizzazione 40, che mette in comunicazione l’interno della bottiglia B con l’atmosfera gassosa G all’interno del serbatoio 3.

Il serbatoio 3 e la bottiglia B si trovano quindi alla stessa pressione e il liquido L può essere fatto defluire dal serbatoio 3 alla bottiglia B per semplice gravità.

A tale scopo il secondo tubo interno 8 viene abbassato fino ad appoggiarsi sul fondo F della bottiglia B e il gruppo valvolare 20 viene collocato in posizione di parziale apertura.

In queste condizioni si assiste innanzitutto allo svuotamento del condotto di riserva 26, che riversa il suo intero contenuto nella bottiglia B, e all’arrivo di altro liquido L proveniente dal secondo tubo interno 8, anche se lentamente per via del fatto che il gruppo valvolare 20 viene collocato in posizione di parziale apertura.

Nelle prime fasi di riempimento è preferibile fare entrare il liquido L lentamente per evitare fenomeni schiumogeni, almeno fino alla completa immersione dell’apertura di erogazione 10, ossia fino a quando l’apertura di erogazione 10 risulta completamente immersa nel liquido L introdotto nella bottiglia B (figura 5).

Da questo momento in poi il riempimento può avvenire più rapidamente collocando il gruppo valvolare 20 in posizione di totale apertura.

Durante lo svuotamento del condotto di riserva 26, la valvola di pressurizzazione 40 resta aperta; in questo modo il gas presente nella bottiglia B può defluire nel serbatoio 3 man mano che il condotto di riserva si svuota.

Una volta completato lo svuotamento del condotto di riserva 26, la valvola di pressurizzazione 40 si richiude, facendo tornare tutti i mezzi valvolari 37 in configurazione di chiusura.

In queste condizioni il riempimento continua con il gas presente nella bottiglia B che ritorna nel serbatoio 3 passando attraverso il condotto di riserva 26.

Quando il livello del liquido L raggiunge la prima estremità inferiore 6, il liquido L continua a scendere dal secondo tubo interno 8 e incomincia a riempire l’intercapedine 23 e il condotto di riserva 26, fino a raggiungere automaticamente un livello pari al pelo libero L1 del liquido L nel serbatoio 3, per il principio dei vasi comunicanti (figura 6).

A questo punto il secondo tubo interno 8 viene sollevato, collocando nuovamente i mezzi di chiusura ermetica 24 a chiusura dell’intercapedine 23 (figura 7); durante il sollevamento del secondo tubo interno 8, il volume da esso occupato viene automaticamente occupato da altro liquido L proveniente dal serbatoio 3, senza modificare il livello di riempimento della bottiglia B.

Una volta sollevato il secondo tubo interno 8, la valvola di sfiato 41 viene aperta depressurizzando la bottiglia B (figura 7), che è ora pronta per essere allontanata dal gruppo di appoggio e tenuta 30 e dalla macchina 1 per essere inviata alle successive stazioni dell’impianto di imbottigliamento. Durante tutto il ciclo appena descritto ed illustrato, la valvola di controllo 29 resta sempre aperta.

È facile comprendere che per altri tipi di liquidi L possono essere previste varianti rispetto al funzionamento di cui sopra.

Ad esempio:

- se il liquido L è particolarmente resistente all’ossidazione e risente poco o niente della presenza di ossigeno, allora la fase di estrazione dell’aria prima di introdurre il liquido L può essere saltata;

- se il liquido L è non gasato e conservato nel serbatoio 3 alla pressione atmosferica, allora la fase di depressurizzazione può essere saltata;

- se il liquido L è particolarmente denso e viscoso (ad esempio olio) la macchina 1 è in grado di funzionare in modo molto performante con le piccole modifiche che seguono.

Nel caso di un liquido L come l’olio, che è resistente all’ossidazione, le operazioni di estrazione dell’aria, di pressurizzazione della bottiglia B e di depressurizzazione della bottiglia B non sono necessarie.

Ciononostante il serbatoio 3 viene comunque pressurizzato con una leggera sovrappressione (ad esempio a 0,5 bar) rispetto alla pressione atmosferica. La bottiglia B viene sollevata e collocata in appoggio sul gruppo di appoggio e tenuta 30 analogamente al ciclo di funzionamento precedentemente descritto.

In questa posizione viene aperta la valvola di sfiato 41 lasciando chiuse sia la valvola da vuoto 39 sia la valvola di pressurizzazione 40, si abbassa il secondo tubo interno 8 fino ad appoggiarlo sul fondo F della bottiglia B e si colloca il gruppo valvolare 20 nella posizione di totale apertura.

In questo modo si fa defluire il liquido L dal condotto di riserva 26 e dal serbatoio 3 alla bottiglia B non solo per semplice gravità ma anche sfruttando la sovrappressione nel serbatoio 3, che spinge il liquido L dal serbatoio 3, a pressione maggiore, verso la bottiglia B, ove invece è presente la pressione atmosferica.

Ciò permette di velocizzare notevolmente l’operazione di riempimento della bottiglia B in quanto un liquido L molto denso e viscoso come l’olio tenderebbe a defluire molto lentamente se messo in moto dalla sola forza di gravità.

Una volta concluso lo svuotamento del condotto di riserva 26, la valvola di controllo 29 viene chiusa, così da evitare un by-pass di gas tra l’atmosfera gassosa G del serbatoio 3 e la valvola di sfiato 41.

Il liquido L continua quindi ad essere erogato nella bottiglia B attraverso il secondo tubo interno 8 sfruttando la sovrappressione del serbatoio 3 anche quando il condotto di riserva 26 si è svuotato.

Quando il livello di liquido L nella bottiglia B è ormai prossimo a raggiungere la prima estremità inferiore 6, allora la valvola di sfiato 41 viene chiusa mentre la valvola di controllo 29 viene aperta, permettendo al liquido L di risalire attraverso l’intercapedine 23 e il condotto di riserva 26, sfruttando solamente la gravità e in modo analogo al ciclo di funzionamento descritto in precedenza.

A questo punto il secondo tubo interno 8 viene sollevato e la bottiglia B può essere allontanata dal gruppo di appoggio e tenuta 30 e dalla macchina 1 per essere inviata alle successive stazioni dell’impianto di imbottigliamento.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Macchina (1) per il riempimento di bottiglie con liquidi, comprendente: - almeno una struttura di supporto (2); - almeno un serbatoio (3) di contenimento di un liquido (L ) associato a detta struttura di supporto (2); - almeno un circuito di trasferimento (4) di detto liquido (L) da detto serbatoio (3) ad almeno una bottiglia (B) provvista di una bocca superiore (S); caratterizzata dal fatto che detto circuito di trasferimento (4) comprende: - almeno un primo tubo esterno (5) provvisto di una prima estremità inferiore (6) inseribile in detta bocca superiore (S) e provvista di un’apertura inferiore (7); e - almeno un secondo tubo interno (8), collocato dentro a detto primo tubo esterno (5) e provvisto di una seconda estremità inferiore (9) dotata di almeno un’apertura di erogazione (10) di detto liquido (L); in cui: - detto secondo tubo interno (8) è mobile rispetto a detto primo tubo esterno (5) attraverso detta apertura inferiore (7) tra una configurazione sollevata ed una configurazione abbassata; - tra detto primo tubo esterno (5) e detto secondo tubo interno (8) è definita un’intercapedine (23); e - ad almeno una tra detta prima estremità inferiore (6) e detta seconda estremità inferiore (9) sono associati mezzi di chiusura ermetica (24) atti a chiudere ermeticamente detta intercapedine (23) quando detto secondo tubo interno (8) è collocato in posizione sollevata, detti mezzi di chiusura ermetica (24) essendo collocati inferiormente a detta apertura di erogazione (10) in detta posizione sollevata.
2. 2) Macchina (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende almeno un gruppo di appoggio e tenuta (30) di detta bocca superiore (S) collocabile attorno a detto primo tubo esterno (5), la distanza reciproca tra detto gruppo di appoggio e tenuta (30) e detta prima estremità inferiore (6) definendo il livello di riempimento di detto liquido (L) in detta bottiglia (B).
3. 3) Macchina (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che comprende mezzi di regolazione (31) di detta distanza reciproca tra detto gruppo di appoggio e tenuta (30) e detta prima estremità inferiore (6), detto livello di riempimento essendo impostabile mediante detti mezzi di regolazione (31).
4. 4) Macchina (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende almeno un condotto di riserva (26) avente almeno una prima porzione terminale (35) collegata a detta intercapedine (23) ed una seconda porzione terminale (36) terminante ad una quota superiore rispetto a un pelo libero di detto liquido (L) in detto serbatoio (3).
5. 5) Macchina (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta seconda porzione terminale (36) è collegata alla sommità di detto serbatoio (3) e comunica con un’atmosfera gassosa (G) presente in detto serbatoio (3).
6. 6) Macchina (1) secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzata dal fatto che comprende mezzi valvolari (37) associati a detto gruppo di appoggio e tenuta (30) e collocabili in comunicazione fluidica con l’interno di detta bottiglia (B), in cui detti mezzi valvolari (37) sono posizionabili in una configurazione di chiusura in cui la sommità di detta bottiglia (B) è chiusa e il riempimento di detta bottiglia (B) mediante detto liquido (L ) proveniente da detto secondo tubo interno (8) determina che detto liquido (L ) risale lungo detta intercapedine (23) e lungo detto condotto di riserva (26) fino al raggiungimento di detto pelo libero del liquido (L ) in detto serbatoio (3).
7. 7) Macchina (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detti mezzi valvolari (37) comprendono almeno una sede di ricezione (38) di detta bocca superiore (S) e posta in collegamento fluidico con lo spazio definito tra detta bocca superiore (S) e detto primo tubo esterno (5), ed almeno una tra: - una valvola da vuoto (39), collegata a detta sede di ricezione (38) e a mezzi di aspirazione; - una valvola di pressurizzazione (40), collegata a detta sede di ricezione (38) e ad una sorgente di un gas; e - una valvola di sfiato (41), collegata a detta sede di ricezione (38) ed atta alla depressurizzazione di detta bottiglia (B).
8. 8) Macchina (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende un gruppo di centraggio (42) di detta bottiglia (B) collocabile attorno a un collo (C) di detta bottiglia (B) e mobile in direzione di sollevamento e abbassamento durante l’inserimento e il disinserimento di detto primo tubo esterno (5) in detta bocca superiore (S).
9. 9) Macchina (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto secondo tubo interno (8) è posto in collegamento fluidico con detto serbatoio (3) mediante un condotto di mandata (19) di detto liquido (L) al quale è associato almeno un gruppo valvolare (20) che è apribile e chiudibile a consentire e impedire il passaggio di detto liquido (L) da detto serbatoio (3) a detto secondo tubo interno (8).
10. 10) Macchina (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende mezzi automatizzati di movimentazione (15) di detto secondo tubo interno (8) tra detta configurazione sollevata e detta configurazione abbassata, in cui detti mezzi automatizzati di movimentazione (15) comprendono almeno un cilindro pneumatico (16, 17) avente una corsa di lunghezza atta a collocare detta seconda estremità inferiore (9) in contatto con un fondo (F) di detta bottiglia (B).