IT201900006584A1

IT201900006584A1 - Apparecchiatura per il prelievo e l’erogazione controllata di liquidi con dosaggio volumetrico.

Info

Publication number: IT201900006584A1
Application number: IT102019000006584A
Authority: IT
Inventors: Mario Scatizzi
Original assignee: Tecnorama Srl
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2020-11-07
Also published as: EP3966382B1; WO2020225836A1; ES2941801T3; PT3966382T; US20220213629A1; BR112021019849A2; JP2022532077A; CN113677843A; EP3966382A1; CN113677843B; JP7426407B2

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un’apparecchiatura per il prelievo e l’erogazione controllata di liquidi con dosaggio volumetrico, in particolare, benché non esclusivamente, per la preparazione di soluzioni coloranti per l’industria tessile.

Il brevetto EP0602737 descrive un’apparecchiatura per il prelievo e l’erogazione controllata di liquidi con dosaggio volumetrico comprendente una struttura con una piattaforma sulla quale, in una prima postazione, sono posizionati più recipienti contenenti sostanze liquide e, in una seconda postazione della stessa piattaforma, sono predisposti ulteriori recipienti destinati a ricevere dosi prestabilite dei liquidi contenuti nei recipienti della prima postazione. Il prelievo dei liquidi dai recipienti della prima postazione ed il dosaggio degli stessi liquidi nei recipienti della seconda postazione sono operati mediante una siringa asservita ad un carro che la movimenta al di sopra della predetta piattaforma secondo un programma di lavoro gestito da una unità di controllo programmabile. Tale sistema presente lo svantaggio di richiedere il lavaggio della siringa con un opportuno solvente dopo ogni utilizzo per evitare contaminazioni dei liquidi contenuti nei recipienti della prima postazione. Ciò da un lato impone tempi operativi eccessivi rispetto alle attuali esigenze di produzione e, dall’altro lato, non garantisce che, successivamente al lavaggio, la camera della siringa sia completamente priva di residui del solvente utilizzato per il lavaggio. Inoltre, ad ogni lavaggio è associata una perdita del liquido contenuto nella camera della siringa, il che incide negativamente sull’economia del processo anche perché impone speciali trattamenti delle sostanze prodotte dai ripetuti lavaggi della siringa.

Il brevetto EP0945728 descrive un’apparecchiatura per il prelievo e l’erogazione controllata di liquidi con dosaggio volumetrico, comprendente una struttura di supporto atta ad accogliere una prima serie di recipienti contenenti sostanze liquide ed una seconda serie di recipienti atti a ricevere una o più di dette sostanze in dosi prestabilite, e mezzi automatici di prelievo delle sostanze dai recipienti della prima serie e di erogazione di dosi prestabilite delle stesse sostanze nei recipienti della seconda serie. I detti mezzi di prelievo ed erogazione comprendono una pluralità di organi singoli di prelievo ed erogazione posizionabili in corrispondenza di ciascuno dei detti recipienti e risolvibilmente accoppiabili con una unità di attivazione e di movimentazione dei detti organi. In una forma realizzativa descritta in EP0945728, i detti organi singoli sono siringhe predisposte ognuna in corrispondenza di un recipiente della prima serie, cosicché ad ognuno dei recipienti della prima serie è associata una corrispondente siringa. Benché tale sistema permetta di evitare il lavaggio di ciascuna siringa prima del suo utilizzo, esso comporta costi relativamente elevati per la necessità di predisporre una siringa in corrispondenza di ciascun recipiente della prima serie.

Lo scopo principale della presente invenzione è quello di ovviare ai predetti inconvenienti.

A questo risultato si è pervenuti, in conformità della presente invenzione, adottando l’idea di realizzare un’apparecchiatura avente le caratteristiche indicate nella rivendicazione 1. Altre caratteristiche della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Grazie alla presente invenzione, è possibile realizzare un’apparecchiatura per il prelievo e l’erogazione controllata di liquidi con dosaggio volumetrico che evita la contaminazione dei liquidi contenuti nei recipienti di partenza e che, allo stesso tempo, presenta una struttura complessiva semplificata ed un costo di fabbricazione relativamente ridotto.

Questi ed ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione saranno più e meglio compresi da ogni tecnico del ramo grazie alla descrizione che segue ed agli annessi disegni, forniti a titolo esemplificativo ma da non considerarsi in senso limitativo, nei quali:

- la Fig.1 rappresenta una vista laterale di una apparecchiatura in conformità della presente invenzione;

- la Fig. 2 rappresenta una vista in pianta dall’alto dell’apparecchiatura mostrata in Fig.1;

- la Fig.3 rappresenta una schematica vista in sezione verticale di una semi-pipetta utilizzabile ina apparecchiatura in conformità della presente invenzione;

- la Fig.4 rappresenta una semi-pipetta inserita in un recipiente (2) contenente una sostanza liquida;

- la Fig.5 rappresenta il solo recipiente (2) con un adattatore per il posizionamento della rispettiva semi-pipetta;

- le Figg.6A-6G rappresentano schematicamente una sequenza di fasi relative al prelievo di una dose di una sostanza liquida da un recipiente (2);

- le Figg.7A-7D rappresentano schematicamente una sequenza di fasi relative al dosaggio di una sostanza liquida in un diverso recipiente (3);

- le Figg.8A-8D rappresentano schematicamente il riposizionamento di una semipipetta nel rispettivo recipiente (2) di origine;

- la Fig.9 è un dettaglio della Fig.6A;

- la Fig.10 è un dettaglio della Fig.6D che illustra l’assetto espanso del tampone (98) nel pistone (5) di una semi-pipetta;

- la Fig.11 rappresenta una schematica vista in sezione verticale di un pistone (5).

Ridotta alla sua struttura essenziale e con riferimento alle figure degli annessi disegni, un’apparecchiatura per il prelievo e l’erogazione controllata di liquidi con dosaggio volumetrico in conformità della presente invenzione è del tipo comprendente una struttura (S) sulla quale è predisposta una piattaforma (1) atta ad alloggiare una prima serie di recipienti (2) contenenti sostanze liquide destinate ad essere utilizzate per la preparazione di soluzioni ed una seconda serie di recipienti (3) atti a ricevere dosi prestabilite delle sostanze contenute nei recipienti (2) della prima serie. L’apparecchiatura comprende, inoltre, mezzi di prelievo dei liquidi dai recipienti (2) della prima serie e di erogazione di tali liquidi nei recipienti (3) della seconda serie in dosi prestabilite.

Le dette soluzioni sono destinate, ad esempio, alla preparazione di liquidi coloranti per l’industria tessile, od anche alla preparazione di formulazioni farmaceutiche, alimentari o cosmetiche.

In conformità della presente invenzione, su ciascun recipiente (2) della prima serie è applicata una camicia (4) di una siringa o “pipetta” con relativo pistone (5) ed ago (6). Il pistone (5) è sprovvisto dello stelo di azionamento. L’ago (6) è di lunghezza idonea per potersi inserire nel rispettivo recipiente (2) e costituisce l’elemento attraverso il quale il liquido del recipiente (2) può essere aspirato ed iniettato. La parte inferiore (46) della camicia (4) definisce una porzione di raccordo di quest’ultima con l’ago (6). In pratica, la camicia (4), il pistone (5) privo dell’asta ed il relativo ago (6) costituiscono una siringa o pipetta priva dell’asta di azionamento del pistone che, nel contesto della presente descrizione, è definita “semi-pipetta”. Ciascun pistone (5) è dotato di guarnizioni anulari in gomma (50) posizionate in apposite sedi circonferenziali (51) che assicurano la tenuta del contatto con la parete interna della rispettiva camicia (4). L’ago (6) definisce un prolungamento inferiore della camicia (4) mediante la quale viene eseguita l’aspirazione e l’erogazione dei liquidi.

A ciascuna semi-pipetta (4, 5, 6) è reversibilmente associabile uno stelo di azionamento del pistone (5) portato da una unità (9) vincolata ad un carro (10) predisposto al di sopra della piattaforma (1). Il carro (10) è montato su una guida (100) che si estende trasversalmente alla struttura (S) e che, a sua volta, è montata su due guide (101) estendentisi lungo i bordi longitudinali della stessa struttura. Inoltre, il carro (10) è asservito a relativi mezzi di movimentazione (di per sé noti ai tecnici del ramo e pertanto non descritti in ulteriore dettaglio) che consentono di movimentarlo lungo la guida trasversale (100) e lungo le guide longitudinali (101). In tal modo, l’unità (9) può essere a sua volta movimentata orizzontalmente sulla struttura (S), ovvero sulla piattaforma (1), come schematicamente indicato dalle doppie frecce “X” ed “Y”. L’unità (9) è vincolata al carro (10) mediante una guida verticale (102) predisposta in una corrispondente superficie (103) dello stesso carro (10) ed è asservita ad un attuatore elettrico (104) che ne controlla la movimentazione (Z) lungo la detta guida verticale (102). Pertanto, l’unità (9) può essere movimentata anche verticalmente, da e verso la piattaforma (1). Resta inteso che il meccanismo di movimentazione dell’unità (9) lungo le dette direzioni (X, Y, Z) può essere di qualsiasi altro adatto tipo.

L’unità (9) comprende un corpo principale (90) vincolato al carro (10) mediante la guida verticale (102). Il detto corpo (90) è cavo e al suo interno è montato un attuatore pneumatico ad asse verticale (91) il cui stelo passa attraverso una parete superiore (900) dello stesso corpo (90). Sullo stelo dell’attuatore (91) è montata una staffa (92) a forma di “L” rovesciata la cui tratta verticale passa anch’essa liberamente attraverso la parete superiore (900) del corpo (90). La tratta orizzontale della staffa (92) funge da supporto per un motore passo-passo (93) orientato con il relativo albero in assetto verticale e rivolto verso il basso. Sul motore (93) è applicata una boccola madrevite (94) nella quale è impegnato il lato superiore di un’asta corrispondentemente filettata (95). Sul lato inferiore dell’asta (95) è fissato un tubo (96) dotato di una luce radiale (97) su cui si innesta un condotto flessibile (non visibile nei disegni) per alimentare aria compressa allo stesso tubo (96). Il tubo (96) passa internamente al corpo (90) e si estende oltre la parete inferiore (901) di quest’ultimo. L’asta (95) associata al motore (93) passa attraverso la parete superiore (900) del corpo (90). Sul lato inferiore del tubo (96) è montato un tampone espandibile (98) che si espande quando nel tubo (96) viene alimentata l’aria compressa. Inferiormente, il tubo (96) è chiuso e termina con un puntale (99) destinato ad inserirsi in ciascuno dei pistoni (5) come ulteriormente descritto nel seguito. In pratica, mentre l’attuatore (104) controlla il movimento del corpo (90) dell’unità (9) lungo la guida (102), l’attuatore (91) controlla la movimentazione verticale del motore (93) rispetto al corpo (90) ed il motore (93) controlla in modo indipendente la movimentazione verticale del tubo (96). Pertanto, la movimentazione verticale del tubo (96) rispetto ai recipienti posizionati sulla piattaforma (1) è controllabile mediante l’azione combinata dell’attuatore (104), dell’attuatore (91) e del motore (93).

L’insieme costituito dall’asta (95) e dal tubo (96) costituisce l’asta di azionamento dei pistoni (5) delle semi-pipette.

Nell’esempio mostrato nei disegni allegati, l’asta (95) ed il tubo (96) sono verticali e coassiali tra loro.

Sul suo lato inferiore, il corpo (90) è provvisto di una pinza radiale pneumatica autocentrante (P) con tre ganasce radiali (RP) destinate ad impegnare e rispettivamente rilasciare le semi-pipette come ulteriormente descritto nel seguito. La pinza (P) è un componente di per sé noto. Le ganasce (RP) sono preferibilmente a forma di “L” per impegnare il collare superiore (40) di ciascuna semi-pipetta ulteriormente descritto nel seguito.

Ciascun pistone (5) presenta una depressione centrale (52) sul suo lato rivolto verso l’alto. Preferibilmente, la detta depressione (52) è a sezione trasversale circolare per favorirne la presa da parte del tampone espandibile (98). Inoltre, preferibilmente, la parte superiore (520) della depressione (52) presenta una svasatura conica che favorisce e guida l’ingresso del puntale (99) e del tampone (98) nella stessa depressione.

La parte superiore (40) della camicia (4) della semi-pipetta (4, 5) è preferibilmente conformata a mò di collare per agevolarne la presa da parte delle ganasce (RP) della pinza (P). La parte superiore (40) della detta camicia (4) è altresì atta ad appoggiarsi sul bordo superiore di un tubo (T2) posizionato in ciascuno dei recipienti (2) che funge da supporto adattatore per la camicia stessa quando quest’ultima non è impegnata dalla pinza (P). In pratica, il tubo (T2) permette di tenere la semi-pipetta (4, 5, 6) in assetto verticale nel rispettivo recipiente (2).

Una possibile modalità di funzionamento dell’apparecchiatura sopra descritta è il seguente.

Il carro (10), controllato da una unità elettronica programmabile (non visibile nei disegni) che lo movimenta in funzione dei dosaggi da realizzare, viene portato al di sopra di un recipiente (2) contenente il liquido desiderato e nel quale è inserita la rispettiva semipipetta (4, 5, 6). A questo punto, l’attuatore (104) comanda la discesa dell’unità (9) verso il recipiente (2) selezionato, dopodiché l’attuatore (91) comanda la discesa del gruppo (92, 93, 95, 96) rispetto al corpo (90) determinando l’inserimento del puntale (99) e del tampone (98) nella cavità (52) del pistone (5) della semi-pipetta inserita in tale recipiente (2). Successivamente, viene azionata la pinza (P) che afferra il collare superiore (40) della camicia (4). Quindi, viene alimentata aria compressa nel tubo (96), il che determina l’espansione del tampone (98) in detta cavità (52). Pertanto, il pistone (5) risulta associato all’asta (95, 96). Il successivo sollevamento dell’asta (95, 96) ad opera del motore passopasso (93) determina il prelievo di una quantità prestabilita di liquido dal recipiente (2). Le predette operazioni sono schematicamente illustrate nelle Figg. 6A-6F. A questo punto, come mostrato in Fig. 6G, l’unità (9) viene sollevata, con movimento inverso al precedente, ed il carro (9) porta la stessa unità (9), con la semi-pipetta (4, 5, 6) agganciata dalla pinza (P), in corrispondenza di un contenitore (3) destinato a ricevere una dose prestabilita del liquido aspirato nella semi-pipetta, come mostrato in Fig. 7A. Di seguito, come schematicamente illustrato nelle Figg.7B-7D, l’unità (9) viene abbassata fino ad una distanza prestabilita dal contenitore (3), il tampone (98) viene sgonfiato, interrompendo l’alimentazione dell’aria compressa nel tubo (96), ed il motore passopasso aziona la discesa del pistone (5) per un valore corrispondente alla dose di liquido da erogare nel contenitore (3). Terminata tale operazione, il carro (10) riporta l’unità (9) con la semi-pipetta (4, 5, 6) al recipiente (2) di partenza e, con movimenti inversi ai precedenti, la semi-pipetta (4, 5, 6) viene riposizionata su tale recipiente. Successivamente, l’attuatore (91) comanda il sollevamento del gruppo (92, 93, 95, 96) e la pinza (P) rilascia la semi-pipetta (4, 5, 6).

Poiché a ciascun recipiente (2) non è associata una pipetta completa ma, al contrario, è associata una pipetta priva dell’asta di azionamento del pistone, e si utilizza una sola asta di azionamento per il prelievo e l’erogazione dei liquidi, il costo complessivo dell’apparecchiatura ne risulta ridotto rispetto alle apparecchiature note. Allo stesso tempo, poiché l’asta di azionamento dei pistoni contenuti nelle semi-pipette non entra in contatto con i liquidi, non si hanno contaminazioni e non sono richiesti lavaggi intermedi. Preferibilmente, come descritto in precedenza, la fase di dosaggio dei liquidi viene eseguita dopo aver sgonfiato il tampone (98). Ciò determina una maggiore precisione nella fase di dosaggio in quanto l’elasticità dovuta all’espansione pneumatica del tampone (98) viene eliminata, per cui l’azione spingente esercitata dall’asta (96) non ne risulta influenzata.

L’azionamento del carro (10) e degli attuatori sopra menzionati è controllato da una unità di controllo del tipo noto ai tecnici dell’automazione industriale.

Pertanto, un’apparecchiatura per il prelievo e l’erogazione controllata di liquidi con dosaggio volumetrico, in conformità della presente invenzione comprende una struttura (S) sulla quale è predisposta una piattaforma (1) atta ad alloggiare una prima serie di recipienti (2) contenenti sostanze liquide destinate ad essere prelevate e dosate ed una seconda serie di recipienti (3) atti a ricevere dosi prestabilite delle sostanze contenute nei recipienti (2) della prima serie, l’apparecchiatura comprendendo, inoltre, mezzi di prelievo dei liquidi dai recipienti (2) della prima serie e di erogazione di tali liquidi nei recipienti (3) della seconda serie in dosi prestabilite; su ciascun recipiente (2) della prima serie è inserita una semi-pipetta costituita da una camicia (4) definente un volume riempibile con il liquido del rispettivo recipiente (2) della prima serie, un pistone (5) privo di asta di azionamento ed un ago (6) attraverso il quale il detto liquido può essere aspirato ed iniettato; e i detti mezzi di prelievo dei liquidi dai recipienti (2) della prima serie e di erogazione di tali liquidi nei recipienti (3) della seconda serie comprendono una unità (9) dotata di una asta verticale (95, 96) per l’azionamento del pistone (5) di ciascuna semipipetta (4, 5, 6), la detta unità (9) essendo vincolata ad un carro (10) che a sua volta è movimentabile al di sopra della detta piattaforma (1), la detta unità (9) essendo movimentabile verticalmente da e verso la piattaforma (1).

Preferibilmente, in conformità di un possibile esempio di realizzazione dell’invenzione, la detta unità (9) è vincolata al detto carro (10) mediante una guida verticale (102) predisposta in una corrispondente superficie (103) dello stesso carro (10) ed è asservita ad un attuatore elettrico (104) che ne controlla la movimentazione (Z) lungo la detta guida verticale (102).

Inoltre, preferibilmente, l’unità (9) comprende un corpo cavo (90) vincolato al carro (10) mediante la guida verticale (102) ed al cui interno è posizionata passante verticalmente la detta asta (95, 96), quest’ultima essendo movimentata verticalmente all’interno del corpo cavo (90) mediante un corrispondente attuatore ad asse verticale (91).

E’altresì preferibilmente previsto che il detto attuatore ad asse verticale (91) sia posizionato all’interno del detto corpo cavo (90).

Preferibilmente, la detta asta (95, 96) comprende una prima parte (95) collegata ad un attuatore (93) che ne controlla la movimentazione verticale ed una seconda parte costituita da un corpo tubolare (96) nel quale può essere immessa aria per l’espansione di un tampone espandibile (98) conformato per impegnare una cavità (52) interna a ciascun pistone (5) quando viene espanso per effetto dell’immissione di aria in detta seconda parte (96).

Preferibilmente, il detto corpo tubolare (96) presenta un puntale (99) in posizione sottostante al tampone espandibile (98).

Preferibilmente il detto tampone (98) impegna il detto pistone (5) solo in una fase di sollevamento del pistone stesso.

In pratica i particolari di esecuzione possono comunque variare in modo equivalente per ciò che attiene ai singoli elementi descritti e illustrati, senza per questo uscire dall’idea di soluzione adottata e perciò restando nei limiti della tutela accordata dal presente brevetto come definita dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Apparecchiatura per il prelievo e l’erogazione controllata di liquidi con dosaggio volumetrico, comprendente una struttura (S) sulla quale è predisposta una piattaforma (1) atta ad alloggiare una prima serie di recipienti (2) contenenti sostanze liquide destinate ad essere prelevate e dosate ed una seconda serie di recipienti (3) atti a ricevere dosi prestabilite delle sostanze contenute nei recipienti (2) della prima serie, l’apparecchiatura comprendendo, inoltre, mezzi di prelievo dei liquidi dai recipienti (2) della prima serie e di erogazione di tali liquidi nei recipienti (3) della seconda serie in dosi prestabilite, caratterizzata dal fatto che su ciascun recipiente (2) della prima serie è inserita una semi-pipetta costituita da una camicia (4) definente un volume riempibile con il liquido del rispettivo recipiente (2) della prima serie, un pistone (5) privo di asta di azionamento ed un ago (6) attraverso il quale il detto liquido può essere aspirato ed iniettato, e dal fatto che i detti mezzi di prelievo dei liquidi dai recipienti (2) della prima serie e di erogazione di tali liquidi nei recipienti (3) della seconda serie comprendono una unità (9) dotata di una asta verticale (95, 96) per l’azionamento del pistone (5) di ciascuna semi-pipetta (4, 5, 6), la detta unità (9) essendo vincolata ad un carro (10) che a sua volta è movimentabile al di sopra della detta piattaforma (1), la detta unità (9) essendo movimentabile verticalmente da e verso la piattaforma (1).
2) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che la detta unità (9) è vincolata al detto carro (10) mediante una guida verticale (102) predisposta in una corrispondente superficie (103) dello stesso carro (10) ed è asservita ad un attuatore elettrico (104) che ne controlla la movimentazione (Z) lungo la detta guida verticale (102).
3) Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 1-2 caratterizzata dal fatto che l’unità (9) comprende un corpo cavo (90) vincolato al carro (10) mediante la guida verticale (102) ed al cui interno è posizionata passante verticalmente la detta asta (95, 96), quest’ultima essendo movimentata verticalmente all’interno del corpo cavo (90) mediante un corrispondente attuatore ad asse verticale (91).
4) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3 caratterizzata dal fatto che il detto attuatore ad asse verticale (91) è posizionato all’interno del detto corpo cavo (90).
5) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che la detta asta (95, 96) comprende una prima parte (95) collegata ad un attuatore (93) che ne controlla la movimentazione verticale ed una seconda parte costituita da un corpo tubolare (96) nel quale può essere immessa aria per l’espansione di un tampone espandibile (98) conformato per impegnare una cavità (52) interna a ciascun pistone (5) quando viene espanso per effetto dell’immissione di aria in detta seconda parte (96).
6) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che il detto corpo tubolare (96) presenta un puntale (99) in posizione sottostante al tampone espandibile (98).
7) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che il detto tampone (98) impegna il detto pistone (5) solo in una fase di sollevamento del pistone stesso.