ITBO20010155A1 - Rubinetto-erogatore di sostanze fluide all'interno di contenitori - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

dell'invenzione industriale dal titolo: "Rubinetto-erogatore di sostanze fluide all’interno di contenitori."

La presente invenzione è relativa ad un rubinetto-erogatore di sostanze fluide all’interno di contenitori.

La presente invenzione viene vantaggiosamente impiegata nelle macchine riempitrici automatiche atte a riempire dei contenitori con fluidi di differente viscosità e differente contenuto di gas nonché fluidi con differente capacità di generare schiuma.

Nel seguito della descrizione si parlerà genericamente di sostanze fluide proprio per evidenziare la generalità del campo di applicazione della presente invenzione.

Le macchine riempitrici sopra menzionate comprendono, solitamente, un serbatoio di alimentazione delle citate sostanze fluide, il quale è supportato da un convogliatore riempitore, dotato di una pluralità di rubinetti-erogatori e atto a ricevere in corrispondenza di una prima stazione di trasferimento una successione di contenitori da riempire. Tali contenitori sono dotati di una imboccatura di riempimento che la macchina riempitrice automaticamente associa a ciascun rubinetto-erogatore affinché avvenga il trasferimento del fluido dal serbatoio al contenitore. Eseguita l’azione di riempimento i contenitori pieni vengono alimentati ad un convogliatore di uscita attraverso una seconda stazione di trasferimento.

Secondo quanto noto esistono sostanzialmente tre diverse tipologie di macchine riempitrici le quali si differenziano tra loro a causa delle differenti modalità di erogazione ed arresto del fluido.

Un primo tipo è costituito dalle cosiddette “Macchine Riempitrici Isobariche”. Tali macchine sono caratterizzate dall’avere un medesimo valore di pressione tra l’interno del contenitore da riempire e la parte superiore del serbatoio, essendo tale valore maggiore di quello della pressione atmosferica; ciò si ottiene ponendo in comunicazione tali ambienti mediante un condotto passante all’ interno del canale utilizzato per il trasferimento del fluido dal serbatoio al contenitore. Queste macchine sono principalmente utilizzate per l’imbottigliamento di bevande e liquidi gassosi quali spumanti e bibite.

Un secondo tipo di riempitrici automatiche è costituito dalle “Macchine Riempitrici a Vuoto”. Tali macchine, utilizzate soprattutto per materiali a viscosità elevata quali gelatine e saponi liquidi, sono caratterizzate dal fatto che la pressione all’ interno del contenitore viene mantenuta ad un livello inferiore alla pressione atmosferica. Il principio di funzionamento è quindi quello di sfruttare la differenza di pressione esistente fra il contenitore ed il serbatoio al fine di riempire agevolmente il contenitore stesso svuotandolo contemporaneamente dell’ aria in esso contenuta. La situazione di “vuoto”, o meglio di bassa pressione, creata serve anche ad inibire la formazione di schiuma da parte del fluido durante l’erogazione. Per realizzare la bassa pressione aH’intemo del contenitore si utilizza un condotto che collega la sommità del contenitore stesso ad una pompa a vuoto. Tale condotto viene solitamente realizzato, come nelle macchine isobariche, integrato all’asta di comando del rubinetto-erogatore.

Vi sono altre caratteristiche comuni ai due tipi di macchine descritte, oltre alla presenza del suddetto condotto; una di queste è la necessità di realizzare un collegamento a tenuta fra il rubinettoerogatore e l’imboccatura di riempimento del contenitore, infatti in assenza di tenuta non sarebbe possibile garantire i valori di pressione desiderati. Altra caratteristica comune alle macchine isobariche e a quelle “a vuoto” riguarda le modalità di arresto dell’erogazione del fluido: in entrambi i casi infatti il fluido cessa di fluire nel contenitore nell’istante in cui il pelo libero del fluido contenuto nel contenitore lambisce l’estremità del condotto sopra descritto.

A seconda della velocità di riempimento e della velocità di movimento del convogliatore riempitore, può intercorrere del tempo fra l'istante in cui si arresta il riempimento del contenitore e l'istante in cui avviene il distacco relativo fra contenitore e rispettivo rubinetto-erogatore; non è importante quanto tempo intercorre fra questi due istanti, ma è importante che al momento del distacco il rubinetto sia chiuso.

Per realizzare tale chiusura sono utilizzati dei dispositivi meccanici, i quali, comandati da un meccanismo a camma ed attivati subito prima del distacco fra il contenitore pieno e il rubinetto-erogatore, provvedono a chiudere il rubinetto per evitare qualsiasi sgocciolamento o perdita di materiale.

Un terzo tipo di macchine riempitrici automatiche è rappresentato dalle cosiddette macchine “a Peso”. In tali macchine sono presenti, in corrispondenza di ciascun rubinetto-erogatore, delle celle di carico che, mediante un dispositivo elettromeccanico, controllano l’erogazione del fluido e lo arrestano quando il contenitore ed il fluido in esso contenuto raggiungono un valore di peso prestabilito. Il sistema di chiusura dell’erogazione nelle macchine “a Peso” risulta costruttivamente molto complesso e costoso in quanto tutta una serie di pistoni, comandati solitamente da attuatori lineari, viene disposta sulla sommità del convogliatore riempitore al fine di regolare aperture e chiusure di ogni singolo rubinetto.

Un primo inconveniente che si incontra con le macchine riempitrici sopra descritte riguarda le condizioni igieniche di funzionamento; l’apparato di movimentazione che provvede ad aprire e chiudere il rubinetto-erogatore prevede necessariamente un collegamento tra l’organo valvolare mobile, contenuto internamente a ciascun rubinetto-erogatore, ed i rispettivi organi attuatori. La complessità dei suddetti collegamenti unita al numero quasi sempre elevato di rubinetti-erogatori presenti sulla singola macchina fa sì che sia molto elevato il numero delle guarnizioni di tenuta presenti su ciascuna macchina: risulta quindi difficile impedire in maniera assoluta qualsiasi tipo di infiltrazione da parte dei fluido di riempimento. Come diretta conseguenza di quanto sopra, si è costretti a dover limitare o addirittura rinunciare alla lubrificazione di parti in movimento per evitare il rischio che tale lubrificante entri in contatto con il fluido di riempimento a causa del malfunzionamento di un organo di tenuta.

Scopo della seguente invenzione è quello di fornire un dispositivo rubinetto-erogatore i cui organi attuatori non risultino ingombranti né rendano difficoltoso, a causa della loro complessità e del loro posizionamento, il mantenimento degli elevati standard igienici richiesti dalle vigenti norme intemazionali.

Secondo la seguente invenzione viene realizzato un rubinettoerogatore di fluidi all'interno di contenitori provvisti di una imboccatura di riempimento, comprendente un corpo fisso dotato di una camicia sostanzialmente tubolare sviluppantesi lungo un asse longitudinale di sviluppo prevalente e definente un condotto di alimentazione per i detti fluidi, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi otturatori fissi rispetto al condotto, un corpo dosatore comprendente una bocca di scarico atta ad essere associata all'imboccatura di riempimento di un contenitore, detto corpo dosatore essendo mobile rispetto a detti mezzi otturatori fissi almeno tra una posizione sollevata di chiusura ed una abbassata di apertura della detta bocca di scarico.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di realizzazione puramente esemplificativo e non limitativa, in cui:

- la figura 1 illustra una vista in elevazione laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di una preferita forma di attuazione del dispositivo rubinetto-erogatore secondo la presente invenzione integrato in una macchina riempitrice del tipo a peso, riprodotto in configurazione aperta;

- la figura 2 illustra una vista in elevazione laterale del rubinettoerogatore di figura 1 , riprodotto in configurazione chiusa.

- la figura 3 illustra una vista in elevazione laterale di una ulteriore forma realizzativa di un rubinetto-erogatore secondo la presente invenzione integrato in una macchina riempitrice del tipo isobarica od a vuoto, riprodotto in configurazione aperta.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato un rubinettoerogatore di fluidi atto ad essere montato lungo la periferia di una giostra di tipo noto e non illustrata per il riempimento di contenitori 2 dotati di una imboccatura 3 di riempimento.

Il rubinetto-erogatore 1 comprende una camicia 4 tubolare sostanzialmente cilindrica avente un asse A longitudinale sostanzialmente verticale, un corpo 5 fisso tubolare sostanzialmente cilindrico disposto coassiale alla camicia 4 ed estendentesi longitudinalmente contiguo alla camicia 4 tubolare stessa, e un corpo 6 dosatore posizionato coassialmente all'asse A.

La camicia 4 tubolare definisce, con una sua superficie 7 interna, un condotto 8 di alimentazione dei fluidi, tale condotto 8 essendo definito inferiormente, secondo quanto meglio descritto nel seguito, dal corpo 6 dosatore.

Il rubinetto-erogatore 1 è dotato, inoltre, di mezzi 40 otturatori comprendenti uno stelo 9 il quale è montato fisso all'interno del condotto 8.

Secondo le preferite forme di attuazione illustrate nelle figure allegate, i citati mezzi 40 otturatori comprendono, ad una estremità 10 inferiore dello stelo 9 affacciata al contenitore 2 da riempire, un organo 11 otturatore sagomato per impegnare, a tenuta di fluido, il corpo 6 dosatore e regolare l'erogazione del fluido.

Una pluralità di alette 12 di guida si estendono radialmente dallo stelo 9 fino a contatto della superficie 7 interna. Le alette 12 costituiscono nel loro insieme dei mezzi di guida, indicati genericamente con 13, atti a guidare assialmente il corpo 6 dosatore, mantenendolo sostanzialmente coassiale al condotto 8 di alimentazione definito dalla camicia 4. Le alette 12 costituiscono, inoltre, degli elementi di fissaggio dello stelo 9 al corpo 5 fisso tubolare e garantiscono la coassialità fra il corpo 5 e lo stelo 9.

In particolare, il corpo 6 dosatore presenta una superficie 14 interna dotata di un diametro gradualmente decrescente fino ad una bocca 15 di scarico inferiore del condotto 8, in modo da permettere un accoppiamento perfetto con l’organo 11 otturatore.

Il corpo 6 dosatore è mobile assialmente, rispetto all’organo 11 otturatore, lungo una direzione B sostanzialmente parallela all'asse A, tra una posizione sollevata di chiusura della bocca 15 di scarico del condotto 8 di alimentazione, illustrata in figura 2, ed una posizione abbassata, illustrata in figura 1 , di apertura della bocca 15 di scarico stessa.

Internamente al corpo 5 fisso tubolare e coassialmente allo stesso, è disposta una parete 16 sostanzialmente cilindrica. Con una sua porzione 17 a flangia, la parete 16 cilindrica è connessa al corpo 5 fisso tubolare mediante mezzi di fissaggio di tipo noto.

Fra il corpo 5 fisso tubolare e la parete 16 cilindrica è interposta una camera 18 a forma di corona cilindrica la quale camera 18 alloggia al suo interno un elemento 19 attuatore anulare che comprende due cave 20, 21 circonferenziali, rispettivamente interna ed esterna, di alloggiamento di rispettive guarnizioni di tenuta 22, 23 interna ed esterna, ed è dotato di una superficie 24 di spinta.

Le due guarnizioni 22, 23 di tenuta interna ed esterna si impegnano rispettivamente con la parete 16 cilindrica e con il corpo 5 tubolare fisso.

L’elemento 19 attuatore anulare è rigidamente connesso, mediante mezzi di fissaggio di tipo noto, con una parte 25 superiore flangiata del corpo 6 dosatore.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, l’elemento 19 attuatore anulare è mobile all’ interno della camera 18 secondo la citata direzione B solidalmente al corpo 6 dosatore durante i suoi sopradescritti movimenti assiali rispetto all’organo 11 otturatore. Una ghiera 26 anulare filettata è avvitata ad una estremità 27 inferiore del corpo 5 fisso tubolare, in prossimità della bocca 15 di scarico per costituire elemento di battuta della parte 25 superiore flangiata del corpo 6 dosatore nella sua posizione abbassata di apertura della bocca 15 di scarico. Una pluralità di molle 28 elicoidali antagoniste del corpo 6 dosatore sono alloggiate in appositi fori 29 ciechi distribuiti, angolarmente equidistanziati, lungo la circonferenza della citata ghiera 26 anulare per contrastare il corpo 6 dosatore stesso durante il sopracitato movimento verso la posizione abbassata di apertura della bocca 15 di scarico illustrata in figura 1 e garantire altresì, il mantenimento della posizione sollevata di chiusura del corpo 6 dosatore illustrata in figura 2.

Con riferimento ad una qualsiasi delle figure allegate, il condotto 8 di alimentazione dei fluidi è raccordato al corpo 6 dosatore mediante mezzi 30 di collegamento sostanzialmente a tenuta di fluido.

I citati mezzi 30 di collegamento comprendono, interposta tra il corpo 6 dosatore e la camicia 4 tubolare, internamente al corpo 5 fisso tubolare e coassialmente allo stesso, una membrana 3 1 anulare la quale è deformabile elasticamente per seguire i movimenti del corpo 6 dosatore.

La membrana 31 anulare è fissata superiormente alla porzione 17 a flangia della parete 16 cilindrica e, inferiormente, è bloccata a contrasto tra l’elemento 19 attuatore anulare e la parte 25 superiore flangiata del corpo 6 dosatore.

Le alette 12 presentano, in corrispondenza della citata membrana 31 anulare, rispettive rientranze 32 atte a permettere la deformazione elastica della membrana 31 stessa a seguito del raggiungimento da parte del corpo 6 dosatore della sua posizione sollevata di chiusura della bocca 15 di scarico illustrata in figura 2.

La camera 18, in una sua zona 33 superiore, presenta un rispettivo foro 34 che la pone in comunicazione con una sorgente 35 di gas in pressione mediante un relativo condotto 36.

La sorgente 35 di gas in pressione, la camera 18 a forma di corona cilindrica e l’elemento 19 attuatore anulare costituiscono, nel loro complesso, dei mezzi 39 di movimentazione del corpo 6 dosatore. In uso, facendo riferimento alla configurazione di apertura del rubinetto-erogatore 1 riportata indifferentemente nelle figure 1 e 3 allegate, il corpo 6 dosatore assume tale posizione abbassata a seguito dell'azione di spinta generata dal gas in pressione sulla superficie 24 di spinta dell'elemento anulare 19 il quale, durante il suo spostamento lungo la citata direzione B, trascina il citato corpo 6 dosatore in allontanamento dall’organo 1 1 otturatore.

Lo spostamento dell'elemento 19 attuatore anulare, conseguente alla spinta operata dal gas in pressione, è contrastato dalla reazione delle molle 28 elicoidali, le quali risultano compresse nella configurazione aperta riportata nelle figure 1 e 3.

Nel momento in cui un dispositivo valvolare, indicato schematicamente in figura con 37 ed associato ad un rispettivo circuito 38 di controllo e comando, agisce sul condotto 36 interrompendo l'afflusso di gas in pressione verso il rubinettoerogatore 1 attraverso il foro 34, ciascuna molla 28 è libera di estendersi per riassumere la propria configurazione di equilibrio illustrata in figura 2. Durante la propria fase di estensione, ciascuna molla 28 spinge l'elemento 19 attuatore anulare lungo la direzione B verso la zona 33 superiore della propria camera 18 di alloggiamento e, così come avviene nella fase di apertura, l'elemento 19 attuatore anulare trascina il corpo 6 dosatore ad assumere la configurazione chiusa illustrata appunto in figura 2, in corrispondenza della quale è completamente impedito l'efflusso di fluido dalla bocca 15 di scarico.

Come risulta evidente dalla precedente descrizione, dove non si è fatto alcun riferimento al tipo di macchina riempitrice utilizzata, il funzionamento del rubinetto-erogatore non varia da una macchina all'altra, unica differenza essendo costituita dalle modalità di apertura e chiusura del dispositivo 37 valvolare agente sul condotto 36 del gas in pressione: nel caso delle macchine riempitrici "a peso" (illustrate nelle figure 1 e 2) infatti il segnale, di tipo elettrico, sarà inviato al dispositivo 37 valvolare direttamente dalla cella di carico che si occupa di verificare la consistenza ponderale del riempimento del contenitore mentre, per quanto riguarda le macchine riempitrici "isobariche" ed "a vuoto" (di cui un esempio è visibile in figura 3), il dispositivo 37 valvolare viene comandato tramite un segnale, di natura indifferentemente meccanica o elettrica, dipendente dalla posizione del contenitore 2 riempito.

Con riferimento alle figure allegate, la membrana 31 anulare è vantaggiosamente utilizzata per evitare che il fluido si depositi negli interstizi che inevitabilmente si vengono a creare fra gli accoppiamenti dei vari organi costituenti i mezzi 39 di movimentazione, rendendo così estremamente rapide ed efficaci le necessarie operazioni di pulizia ed evitando il possibile instaurarsi di turbolenze indesiderate nel fluido che attraversa il rubinettoerogatore 1 durante il suo normale funzionamento.

Claims (13)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Rubinetto-erogatore di fluidi all’interno di contenitori (2) provvisti di una imboccatura (3) di riempimento, comprendente un corpo (5) fisso dotato di una camicia (4) sostanzialmente tubolare sviluppantesi lungo un asse (A) longitudinale di sviluppo prevalente e definente un condotto (8) di alimentazione per i detti fluidi, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (40) otturatori fìssi rispetto al condotto (8), un corpo (6) dosatore comprendente una bocca (15) di scarico atta ad essere associata all'imboccatura (3) di riempimento di un contenitore (2), detto corpo (6) dosatore essendo mobile rispetto a detti mezzi (40) otturatori fissi almeno tra una posizione sollevata di chiusura ed una abbassata di apertura della detta bocca (15) di scarico.
2. 2) Rubinetto-erogatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto corpo (6) dosatore è collegato a detta camicia (4) mediante mezzi (30) di collegamento sostanzialmente a tenuta di fluido.
3. 3) Rubinetto-erogatore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (30) di collegamento comprendono una membrana (31) anulare deformabile almeno fra una prima configurazione distesa corrispondente alla citata posizione abbassata del corpo (6) dosatore per l’apertura di detta bocca (15) di scarico ed una seconda configurazione contratta corrispondente alla citata posizione sollevata per la chiusura di detta bocca (15) di scarico.
4. 4) Rubinetto-erogatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto corpo (6) dosatore mobile è asservito a rispettivi mezzi (39) di movimentazione.
5. 5) Rubinetto-erogatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (39) di movimentazione comprendono una sorgente (35) erogante gas in pressione esercitante un’azione di spinta su un elemento (19) attuatore solidale a detto corpo (6) dosatore, per muovere detto corpo (6) dosatore stesso in almeno un verso secondo detta direzione (B) determinata.
6. 6) Rubinetto-erogatore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto elemento (19) attuatore è alloggiato all’interno di una camera (18) sostanzialmente anulare interposta tra detto corpo (6) dosatore mobile e detto corpo (5) fisso.
7. 7) Rubinetto-erogatore secondo le rivendicazioni 5 e 6, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (28) elastici antagonisti di detto corpo (6) dosatore, per contrastare detto corpo (6) dosatore stesso durante il suo movimento in almeno un verso secondo detta direzione (B) determinata.
8. 8) Rubinetto-erogatore secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che detta camera (18) anulare comunica con detta sorgente (35) di gas in pressione.
9. 9) Rubinetto-erogatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (40) otturatori comprendono uno stelo (9) sviluppantesi lungo detto asse (A) longitudinale e dotato, ad una propria estremità (10) inferiore affacciata a detto corpo (6) dosatore, di un organo (11) otturatore conformato in modo da impegnarsi con detto corpo (6) dosatore stesso.
10. 10) Rubinetto-erogatore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (40) otturatori comprendono mezzi (13) di guida per mantenere detto corpo (6) dosatore parallelo a detto condotto (8) di alimentazione di detti fluidi.
11. 11) Rubinetto-erogatore secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (13) di guida comprendono almeno due alette (12) sviluppantesi radialmente a partire da detto stelo (9).
12. 12) Rubinetto-erogatore secondo la rivendicazione 1 1 , caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette almeno due alette (12) presenta una rientranza (32) per permettere alla membrana (31) anulare deformabile di assumere detta seconda configurazione contratta.
13. 13) Rubinetto-erogatore sostanzialmente come descritto con riferimento ad una qualsiasi delle figure dei disegni annessi.