ITBO20060836A1

ITBO20060836A1 - Sistema tempo-pressione per il dosaggio di liquidi

Info

Publication number: ITBO20060836A1
Application number: IT000836A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Monti
Original assignee: Marchesini Group Spa
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2008-06-07
Also published as: EP1930241A1; US20080135587A1; EP1930241B1; ES2328181T3; DE602007001941D1

Description

SISTEMA TEMPO-PRESSIONE PER IL DOSAGGIO DI LIQUIDI

A nome: MARCHESINI GROUP S.p.A.

Con sede a PIANORO (BO) in Via Nazionale, 100

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico dei sistemi di dosaggio cosiddetti a “tempo-pressione”.

Sono noti sistemi di dosaggio tempo-pressione che comprendono: un serbatoio di contenimento di un liquido od una miscela di liquidi, comunicante con uno o più condotti (ad esempio in materiale siliconico) per lo scarico dei liquidi all’interno di relativi contenitori; organi per la regolazione della pressione dei liquidi, contenuti all’interno del serbatoio, ad un valore prestabilito; un’unità di strozzatura di un tratto del condotto di scarico, azionata per occludere/consentire il passaggio dei liquidi in pressione provenienti dal serbatoio, secondo intervalli di tempo prefissati, con conseguente definizione e proiezione di quantità dosate di liquidi all’interno dei relativi contenitori sottostanti il condotto di scarico; un dispositivo ausiliario, disposto fra l’ugello del condotto di scarico e l’unità di strozzatura, agente anch’esso per interferenza su un corrispondente tratto del condotto di scarico per impedire il gocciolamento di liquido a seguito della proiezione delle quantità dosate all’interno dei contenitori; ed una centralina elettrica che gestisce il funzionamento degli organi di regolazione della pressione, dell’unità di strozzatura e del dispositivo ausiliario.

L’unità di strozzatura comprende sostanzialmente un elemento di ostruzione di un tratto del condotto di scarico ed un organo attuatore che lo movimenta fra una posizione di strozzatura ed una di disimpegno del tratto di condotto medesimo, rispettivamente per occludere e consentire il passaggio dei liquidi in pressione contenuti nel serbatoio, i quali per effetto di ciò vengono proiettati secondo quantità dosate lungo il condotto di scarico fino all’interno di corrispondenti elementi contenitori; come noto, la quantità di liquidi definente una relativa dose resta individuata dall’intervallo di tempo che intercorre fra il disimpegno del tratto di condotto di scarico e la successiva strozzatura di quest’ultimo ad opera dell’elemento di ostruzione, tenendo conto anche della pressione cui sono sottoposti i liquidi all’interno del serbatoio e delle dimensioni geometriche del condotto di scarico.

Attualmente, le unità di strozzatura sono composte prevalentemente da valvole pneumatiche od elettromagnetiche, aventi il relativo elemento di ostruzione azionato appunto da un attuatore pneumatico ovvero elettromagnetico, in modalità ON-OFF; tale tipologia di valvole presenta dei limiti intrinseci, in quanto non è possibile stabilire né controllare la legge del moto con cui devono operare; gli intervalli di tempo che intercorrono fra il comando di apertura e chiusura della valvola operato dalla centralina e, rispettivamente, l’effettivo disimpegno e strozzatura del tratto di condotto di scarico devono essere rilevati per via sperimentale e sono comunque destinati a variare nel tempo, ad esempio a causa dell’invecchiamento dei materiali ed all’usura dei componenti.

Gli inconvenienti di cui sopra, propri delle unità di strozzatura di tipo noto, sono ancor più invalidanti allorché i sistemi di dosaggio tempo-pressione risultano destinati ad applicazioni specifiche, ad esempio, in campo farmaceutico o della cosmesi, ove è di estrema importanza la definizione di quantità dosate prestabilite ed uguali fra loro; l’intervallo di apertura della valvola, infatti, è affetto da un grado di incertezza inadeguato per simili applicazioni, dato che le due fasi transitorie in cui si verifica rispettivamente il disimpegno e la strozzatura del tratto di condotto di scarico non sono controllabili né prevedibili nel tempo.

Ciò è reso ancor più evidente laddove siano richieste elevate produttività: in tal caso la pressione dei liquidi contenuti all’interno del serbatoio risulterà più elevata e l’intervallo di apertura della valvola, durante il quale avviene il passaggio dei liquidi, con conseguente definizione di una relativa quantità dosata, risulterà ancor più contenuto. Un ulteriore inconveniente delle valvole di tipo noto (ad esempio pneumatiche od elettromagnetiche) consiste nella difficoltà di “tarare” l’azione di occlusione del condotto di scarico in ragione del liquido che lo attraversa; liquidi più o meno viscosi, infatti, richiedono un’azione di strozzatura del condotto di scarico adeguata, che con questa tipologia di valvole non risulta perciò possibile.

Alla luce di quanto sopra, lo scopo della presente invenzione consiste nel proporre un sistema tempo-pressione per il dosaggio di liquidi che risolva in maniera soddisfacente gli inconvenienti sopra lamentati; in tal senso s’intende individuare un’unità di strozzatura che soddisfi gli standard richiesti in termini di affidabilità, produttività, precisione e regolarità di funzionamento anche per applicazioni specifiche quali quelle relative al campo farmaceutico o della cosmesi.

Un ulteriore scopo della presente invenzione consiste nel proporre un sistema i cui costi siano relativamente contenuti rispetto ai vantaggi che si intendono perseguire. I suddetti scopi sono ottenuti in accordo con il contenuto delle rivendicazioni.

Le caratteristiche dell’invenzione, non emergenti da quanto sopra, saranno meglio evidenziate nel seguito, in accordo con quanto riportato nelle rivendicazioni e con l’ausilio delle allegate tavole di disegno, nelle quali:

- la figura 1 rappresenta una vista frontale schematica del sistema di dosaggio tempo-pressione oggetto della presente invenzione;

- le figure 2A, 2B illustrano schematicamente corrispondenti particolari A, B, in scala ingrandita, del sistema di cui alla figura 1, durante una prima configurazione operativa significativa;

- le figure 3A, 3B illustrano schematicamente corrispondenti particolari A, B, in scala ingrandita, del sistema di cui alla figura 1, durante una seconda configurazione operativa significativa;

- la figura 4 rappresenta una vista frontale di una forma pratica di realizzazione del sistema di dosaggio tempo-pressione di cui alla figura 1;

- la figura 5 illustra la vista della sezione V-V di cui alla figura precedente.

Con riferimento particolare alla figura 1, si è indicato con S un serbatoio chiuso di tipo noto per il contenimento di liquidi in pressione, il quale comunica inferiormente con uno o più condotti 1 per lo scarico di detti liquidi all’interno di sottostanti elementi contenitori 2, quali flaconi, tubetti, buste o simili, ad esempio movimentati da una relativa linea di alimentazione, non mostrata in quanto non attinente con l’invenzione; tale serbatoio S risulta altresì comunicante, superiormente, con un condotto di alimentazione dei liquidi 3 e con una sorgente di gas inerte in grado di generare una pressione P tramite un relativo condotto 4.

Nell’esempio illustrato, a ciascun condotto di scarico 1 è associata un’unità di strozzatura 5 ed un dispositivo ausiliario 6. L’unità di strozzatura 5 comprende un motore elettrico 7, in particolare del tipo noto come brushless, in grado di regolare il posizionamento angolare del relativo albero in funzione di una prefissata legge temporale imposta da una corrispondente centralina C. Il motore 7 trascina in rotazione un elemento a camma 8 il quale a sua volta movimenta un elemento di ostruzione 9 fra due distinte posizioni operative, una di disimpegno PD di un corrispondente tratto T1 del relativo condotto di scarico 1, vedasi figura 2B, in cui detto elemento di ostruzione 9 sfiora il condotto 1, ed una di strozzatura PS del tratto T1, vedasi figura 3B, nella quale lo stesso elemento 9 ostruisce completamente il tratto di condotto T1, deformandolo elasticamente. In particolare, l’elemento di ostruzione 9 monta superiormente un rullino folle 10 per ridurre l’attrito con l’elemento a camma 8. Dalla parte opposta dell’unità di strozzatura 5, rispetto al tratto T1 del condotto di scarico 1, è previsto un primo riscontro 11. Il dispositivo ausiliario 6, di tipo noto, comprende ad esempio uno stelo 12 con testa arrotondata assoggettato ad organi attuatori 13 e mantenuto a costante contatto di un corrispondente tratto T2 del condotto di scarico 1: tale stelo 12, come risulterà chiaro nel corso della trattazione, viene azionato in relazione di fase con l’unità di strozzatura 5 fra una prima configurazione O1 in cui preme contro il tratto T2, realizzando una lieve deformazione elastica locale (figura 2A), ed una seconda configurazione O2 ritratta (figura 3A), in cui risulta a semplice contatto del tratto T2 del condotto di scarico 1; comunque, le posizioni assunte dallo stelo 12 in queste due configurazioni O1, O2 possono essere variate per modificare l’azione aspirante all’interno del condotto di scarico 1. Anche in questo caso, è previsto un secondo riscontro 14 da parte opposta del dispositivo ausiliario 6 rispetto al tratto di condotto T2.

La citata centralina elettrica C, infine, riceve il segnale elettrico proveniente da un sensore di pressione 15 disposto all’interno del serbatoio S e regola il funzionamento della sorgente in pressione P, dell’unità di strozzatura 5 e del dispositivo ausiliario 6. Segue la descrizione del funzionamento del sistema di dosaggio oggetto della presente invenzione, con riferimento ad un ciclo operativo.

In maniera nota, la centralina elettrica C mantiene i liquidi contenuti all’interno del serbatoio S ad un prestabilito valore di pressione, regolando il funzionamento della sorgente in pressione P sulla base del segnale ricevuto dal sensore 15.

Come precisato in premessa, l’unità di strozzatura 5 ed il dispositivo ausiliario 6 vengono azionati dalla centralina elettronica C in idonea relazione di fase fra loro. Le quantità dosate di liquidi restano individuate dall’intervallo di apertura del tratto di condotto di scarico 1 soggetto all’unità di strozzatura 5, nel caso illustrato il tratto T1; per effetto della pressione cui sono sottoposti i liquidi all’interno del serbatoio S, la relativa quantità dosata in formazione viene proiettata lungo il condotto di scarico 1 fino all’interno di un corrispondente contenitore 2 sottostante al sistema di dosaggio; in relazione di fase con la formazione e proiezione della quantità dosata lungo il condotto di scarico 1, lo stelo 12 del dispositivo ausiliario 6 viene movimentato nella prima configurazione O1 (figura 2A). A seguito della fuoriuscita della quantità dosata attraverso il relativo ugello 30 del condotto di scarico 1, lo stelo 12 viene azionato nella seconda configurazione O2, cioè ritratto onde creare una lieve depressione all’interno del condotto di scarico 1 che evita il gocciolamento di liquido dall’ugello 30.

Vantaggiosamente, il fatto di prevedere il motore brushless 7 integrato nell’unità di strozzatura 5 consente di stabilire e controllare in maniera precisa la legge del moto secondo cui l’elemento di ostruzione 9, tramite l’elemento a camma 8, viene azionato fra la posizione di disimpegno PD e la posizione di strozzatura PS, e viceversa; l’elemento di ostruzione 9, infatti, può muoversi soltanto secondo passi elementari discreti, per cui la sua posizione relativa risulta passo dopo passo sempre nota e certa. In altre parole, il collegamento funzionale del motore brushless 7 con la centralina C permette a quest’ultima di risalire con certezza al tempo che intercorre fra il comando di apertura e chiusura del tratto T1 e, rispettivamente, l’effettivo passaggio dell’elemento di ostruzione 9 nella posizione di disimpegno PD ed in quella di strozzatura PS. In tal senso, l’intervallo di apertura del tratto T1 che definisce la quantità dosata, prefissato un certo valore della pressione dei liquidi all’interno del serbatoio S, può essere calcolato con estrema precisione dalla centralina C; si superano brillantemente, quindi, tutti gli inconvenienti propri delle soluzioni di tipo noto: per applicazioni specifiche in campo farmaceutico o della cosmesi e/o laddove è richiesta una elevata produttività, con conseguente aumento della pressione dei liquidi contenuti all’interno del serbatoio S e diminuzione dell’intervallo di apertura del tratto T1, l’unità di strozzatura 5 garantisce tutti gli standard di affidabilità, precisione e regolarità di funzionamento (generazione di quantità dosate sempre uguali) richiesti. La presente invenzione, pertanto, soddisfa gli scopi prefissati e risolve in maniera ottimale tutti gli inconvenienti lamentati in premessa, propri delle soluzioni di tipo noto; ne segue altresì che il sistema di dosaggio tempo-pressione in oggetto presenta costi relativamente contenuti rispetto ai vantaggi che si sono conseguiti.

Nelle figure 4, 5 è stato riportato il sistema di dosaggio tempo-pressione, oggetto della presente invenzione, in accordo con una forma pratica di realizzazione. In particolare, nell’esempio illustrato sono stati rappresentati organi elastici 20 interposti fra il telaio 21 dell’unità di strozzatura 5 ed uno spallamento 25 conformato dallo stesso elemento di ostruzione 9, per mantenere sempre a contatto quest’ultimo, tramite il citato rullino 10, contro l’elemento a camma 8.

Si intende che quanto sopra è stato descritto a titolo esemplificativo e non limitativo, per cui eventuali varianti di natura pratico-applicativa si intendono rientranti nell’ambito protettivo dell’invenzione come sopra descritto e nel seguito rivendicato.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema tempo-pressione per il dosaggio di liquidi, del tipo comprendente: un serbatoio S di contenimento di detti liquidi comunicante con almeno un condotto di scarico 1 di questi ultimi; organi P per la regolazione della pressione dei citati liquidi, contenuti all’interno del suddetto serbatoio S, ad un valore prestabilito; un’unità di strozzatura 5, agente su un tratto T1 di detto condotto di scarico 1, per occludere/consentire il passaggio di detti liquidi in pressione provenienti dal succitato serbatoio, a determinare la proiezione, ad intervalli di tempo prefissati, di corrispondenti quantità dosate di detti liquidi all’esterno del citato condotto di scarico 1, caratterizzato dal fatto che detta unità di strozzatura 5 comprende un motore elettrico 7, il quale: regola il posizionamento angolare del relativo albero in funzione di una prefissata legge temporale imposta da una corrispondente centralina C; ed aziona ciclicamente un elemento di ostruzione 8 fra una posizione di strozzatura PS del citato tratto T1 di detto condotto di scarico 1, con conseguente occlusione di quest’ultimo, ed una posizione di disimpegno PD del tratto T1 medesimo, a determinare la proiezione, ad intervalli di tempo prefissati, di corrispondenti quantità dosate di detti liquidi all’esterno del citato condotto di scarico 1.
2. Sistema secondo la riv.1, caratterizzato dal fatto che detto motore elettrico 7 è di tipo brushless.
3. Sistema secondo la riv.1, caratterizzato dal fatto che detta unità di strozzatura 5 comprende, ulteriormente, un elemento a camma 8 trascinato in rotazione dal citato motore elettrico 7 ed azionante detto elemento di ostruzione 9 fra le succitate posizioni di strozzatura PS e disimpegno PD.
4. Sistema secondo la riv.2, caratterizzato dal fatto che detta unità di strozzatura 5 comprende, inoltre, organi elastici 20 interposti funzionalmente fra il telaio 21 della citata unità di strozzatura 5 e detto elemento di ostruzione 9 per mantenere a contatto quest’ultimo contro lo stesso elemento a camma 8. Bologna, 06/12/2006 Il Mandatario Ing. Daniele Dall’Olio (Albo Prot. 967BM)