ITMI20010232A1 - Macchina perfezionata per il riempimentodi contenitori - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale:

La presente invenzione si riferisce ad una macchina perfezionata per il riempimento di contenitori e in particolare per il riempimento di bottiglie.

Le operazioni di riempimento dei contenitori, quali bottiglie, flaconi o barattoli, con prodotti alimentari, cosmetici, chimici, farmaceutici, creme, colle, vernici, detersivi o altro, comprendono operazioni differenziate a seconda del prodotto utilizzato.

Più in particolare, nell'industria enologica, si pre-vedono una serie di operazioni preliminari di lavaggio, sciacquatura e sterilizzazione delle bottiglie da riempire; successivamente, le operazioni di riempimento vengono eseguite in vari modi, a seconda del prodotto di riempimento.

Per esempio, si possono utilizzare macchine isobariche per il riempimento di contenitori con vini gasificati o spumanti, atte a funzionare in modo che la pressione del contenitore uguagli quella del recipiente da cui proviene il vino da introdurre e l'aria contenuta in bottiglia venga convogliata all'esterno.

Tali macchine comprendono essenzialmente un serbatoio cilindrico orizzontale, inferiormente al quale sono previsti una serie di rubinetti di riempimento; i rubinetti sono costituti solitamente da un insieme di due cannule concentriche fisse, inserite 1'una dentro l'altra, di cui una terminante nei pressi del fondo del serbatoio di contenimento e l'altra posizionata in modo tale da sfociare, attraverso il liquido del serbatoio, in una camera contenente gas inerte, che viene utilizzato per lo scarico dell'aria contenuta nella bottiglia.

La cannula esterna viene utilizzata per far discendere il liquido in bottiglia, mentre lungo la cannula interna risale l'aria contenuta all'interno.

Sono note altresì macchine di riempimento sottovuoto per il trattamento di vini, liquori, sciroppi, succhi di frutta, oli o prodotti chimici liquidi, shampoo, cosmetici; tali macchine lavorano in leggera depressione, creando il vuoto, più o meno spinto, nel contenitore, da cui viene aspirato il prodotto che arriva al serbatoio della macchina, montato superiormente ad un gruppo di riempimento.

Altre macchine di riempimento tradizionali sono costituite da quelle volumetriche o a gravità, in cui il riempimento avviene per caduta libera e a dosaggio costante; in tal caso, il prodotto, aspirato da un contenitore, viene inviato ad una serie di dosatori e da questi erogato nei contenitori.

In ogni caso, lo stato dell'arte attuale è caratterizzato dal fatto di utilizzare rubinetti a gravità o a leggera depressione, comprendenti due cannule, delle quali quella interna è fissa; in tali rubinetti, la chiusura di deflusso del liquido viene ottenuta per mezzo di una molla, solidale al corpo esterno della macchina, che agisce direttamente sulla cannula esterna.

Un esempio realizzativo dei rubinetti in questione è illustrato in figura 1, ove con 10 è indicato un ugello di un gruppo di riempimento 12 di una macchina riempitrice; l'ugello 10 è posto all'estremità inferiore di una tubolatura comprendente due cannule concentriche, indicate con 13 e 14, entro le quali scorrono, rispettivamente ed in versi opposti, il liquido da introdurre nel contenitore da riempire e l'aria in uscita dal contenitore verso l'esterno.

L'aria è aspirata dal contenitore tramite una pompa a vuoto, che è collegata ad una camera superiore di un serbatoio 15 entro la quale sbocca la cannula 13; il serbatoio 15 comprende, inoltre, una zona di raccolta del liquido, prospiciente la cannula 13, la quale risulta fissata in corrispondenza del fermo 16.

Il contenitore da riempire viene fatto aderire ermeticamente contro la guarnizione 19 guidata da un cono centratore 17, mobile per mezzo dell'asta 20, in modo che l'aria presente all'interno sia espulsa man mano che si applica il vuoto lungo la cannula 13.

Il moto del contenitore verso l'alto causa l'innalzamento della cannula 14, la quale si allontana dalla guarnizione 11, facendo defluire il liquido all'interno del contenitore attraverso l'ugello 10. Si prevede inoltre di utilizzare una molla 18, che, in condizioni di riposo, mantiene chiuso il rubinetto, facendo aderire la cannula esterna 14 alla guarnizione 11 del gruppo di riempimento 12.

La porzione 12 del rubinetto comprende ulteriormente un corpo scorrevole 19, dotato di una guarnizione a tenuta ermetica, che fa battuta sul collo della bottiglia, durante l'operazione di riempimento.

E' possibile, infine, correlare il rubinetto al movimento di una camma, che trasmette il moto ad un piattello di supporto della base della bottiglia, cosicché l'entrata del liquido in bottiglia sia comandato dalla rotazione della camma stessa, la quale assume varie posizioni di funzionamento.

In tal caso, l'estremità superiore della cannula 13 attraversa il serbatoio 15 e giunge ad una valvola, commutabile fra tre posizioni diverse di funzionamento ed atta a connettere tale estremità con, alternativamente, una prima camera riempita con gas inerte, una seconda camera in cui è realizzata una leggera depressione ed una terza camera ad alto vuoto.

In questo modo, è possibile effettuare le fasi di pre-evacuazione dell'aria contenuta nella bottiglia e di insufflazione di gas inerte nel collo della stessa, pur evitando la contaminazione degli ossidi nel liquido .

Tuttavia, la tenuta ermetica prevista in corrispondenza dell'ugello 10 è determinata dalla forza di pressione della cannula esterna 14, che realizza una battuta meccanica sulla guarnizione 11, a fronte della pressione della molla 18; in queste condizioni, il movimento frequente della cannula 14, che si alza e si abbassa ad ogni riempimento, causa normalmente un rapido deteriorarsi della guarnizione 11 con conseguente perdite di liquido ad ugello 10 chiuso.

E' evidente, inoltre, che qualsiasi lieve deterioramento o malfunzionamento della molla 18 provoca difetti sulla tenuta, la quale può risultare ulteriormente difettosa tra un movimento di apertura ed una fase di chiusura, a causa delle inevitabili tolleranze che presentano i componenti meccanici.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati e, in particolare, quello di indicare una macchina perfezionata per il riempimento di contenitori, che consenta di mantenere una tenuta ermetica estremamente spinta durante tutte le fasi del riempimento.

Altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare una macchina perfezionata per il riempimento di contenitori, in particolare bottiglie, che permetta di utilizzare sia rubinetti standard a leggera depres-sione sia rubinetti a basso assorbimento di ossigeno. Ulteriore scopo dell'invenzione è quello di indicare una macchina perfezionata per il riempimento di con-tenitori, che consenta di effettuare in sequenza le fasi di apertura e chiusura del rubinetto, senza presentare particolari problemi di accoppiamento fra le parti e di tenuta in fase di chiusura.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di indicare una macchina perfezionata per il riempimento di contenitori, di facile ed economica realizzazione, utilizzando componenti noti e a costi contenuti, in virtù dei vantaggi conseguiti.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti da una macchina perfezionata per il riempimento di contenitori, in particolare bottiglie, secondo la rivendicazione 1, alla quale si rimanda per brevità.

In modo vantaggioso, si prevede di utilizzare una cannula interna, che realizza il precarico della guarnizione mediante l'azione di una molla interna; la cannula risulta quindi mobile durante le operazioni di apertura del rubinetto.

Nel caso di rubinetto standard o a basso assorbimento di ossigeno, può anche essere prevista una battuta meccanica di arresto del corpo mobile del rubinetto, che permette di far sì che la molla applicata alla cannula risulti particolarmente soffice, in quanto sulla battuta meccanica si scarica la forza realizzata dalla molla di chiusura.

In tal modo, le operazioni di chiusura del rubinetto sono particolarmente efficaci e determinano una tenuta ermetica costante e sicura nel tempo.

Ulteriori scopi e vantaggi risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue e dai disegni annessi, riferiti ad un esempio di realizzazione esemplificativo ma non limitativo, in cui:

- la figura 1 mostra una sezione trasversale, parzialmente in vista e parziale, di un gruppo di riempimento utilizzato in macchine riempitrici di contenitori, in particolare di bottiglie, di tipo tradizionale;

- la figura 2 mostra una vista dall'alto parziale di un gruppo di riempimento utilizzato in macchine riempitrici, comprendenti una serie di rubinetti di tipo standard o a leggera depressione, secondo la presente invenzione;

- la figura 3 è una sezione trasversale, parzialmente in vista e parziale, fatta lungo la linea III-III di figura 2, secondo la presente invenzione;

- la figura 4 è una vista assonometrica parziale del gruppo di riempimento di cui alle figure 2 e 3, secondo la presente invenzione;

- la figura 5 mostra una vista dall'alto parziale di un gruppo di riempimento utilizzato in macchine riempitrici, comprendenti una serie di rubinetti a basso assorbimento di ossigeno, secondo la presente invenzione;

- la figura 6 è una sezione trasversale, parzialmente in vista e parziale, fatta lungo la linea VI-VI di figura 5, secondo la presente invenzione;

- la figura 7 è una vista assonometrica parziale del gruppo di riempimento di cui alle figure 5 e 6, secondo la presente invenzione;

- la figura 8 è una sezione trasversale, parzialmente in vista, dell'intero gruppo di riempimento di cui alla figura 6, secondo la presente invenzione.

Con particolare riferimento alla figura 3, con 22 è indicata una piastra di supporto di un cono centratore (non rappresentato in figura) del gruppo di riempimento 21, con 23 un'asta di guida del cono, con 24 una prima cannula esterna ove scorre il liquido, con 24A una seconda cannula, disposta internamente alla prima cannula 24, con 25 un corpo scorrevole contenente una guarnizione anulare di tenuta 29, con 26 una bussola di aggancio del rubinetto, con 27 una guarnizione posta inferiormente, in corrispondenza dell'ugello di uscita 28 del liquido proveniente dalla cannula esterna 24, mentre con 30 e 31 sono indicati due anelli elastici concentrici di tenuta della cannula esterna 24.

Inoltre con 32 è indicato un ulteriore anello elastico a protezione della molla 33, con 34 è indicato un anello di guida del gruppo di riempimento 21, con 35 è indicata una guarnizione posta sulla sommità del rubinetto in corrispondenza del livello superiore della cannula esterna 24, con 36 è indicato un O-ring a protezione dell'anello elastico 31, mentre con 38 è indicato un fermo meccanico della cannula interna 24A e con 39 una molla interna al gruppo 21.

Più in particolare, secondo la realizzazione esemplificativa, ma non limitativa, del rubinetto standard a leggera depressione, mostrato in dettaglio nella figura 3, si distinguono un corpo esterno fisso 43, un cilindro interno mobile 44, solidale alla prima cannula esterna 24, ed una seconda cannula interna 24A. Secondo la presente invenzione, si prevede di posizionare una molla, indicata con 39, vincolata, rispettivamente, alla cannula interna 24A e al corpo fisso 43.

In una fase iniziale di riposo, quando il contenitore da riempire risulta allontanato dal gruppo 21, il corpo fisso 43 ed il cilindro mobile 44 risultano solidali e la molla 39 è compressa, mentre la molla 33 risulta scarica; quindi, la forza elastica della molla 39 tende ad estenderla verso l'alto, in modo tale che la tensione così accumulata contribuisca a mantenerla in posizione accorciata di compressione.

La forza elastica della molla 39 tende a trascinare la cannula 24A verso l'alto, mantenendo saldamente a tenuta la guarnizione 27 alla cannula esterna 24 ove scorre il liquido di riempimento dei contenitori.

In tal modo, quindi, la cannula interna 24A realizza il precarico della guarnizione 27, mediante la molla interna 39; la cannula 24A risulta quindi mobile durante l'operazione successiva di apertura dell'ugello 28 determinata dall'innalzamento della cannula esterna 24 in direzione verticale e parallelamente alla cannula concentrica 24A.

In una fase successiva, in cui il contenitore da riempire viene appoggiato al cono centratore e alla guarnizione 29, tale pressione provoca l'apertura del rubinetto, a causa dell'innalzamento del cilindro mobile 44, il quale, a sua volta, è connesso al corpo fisso 43, tramite la molla 33; in effetti, si instaura un movimento relativo tra il cilindro mobile 44, associato alla cannula interna 24A, e il corpo fisso 43, sino ad una certa posizione di compressione della molla 33.

Conseguentemente, la cannula esterna 24, che contiene il liquido di riempimento, sale e determina, dunque, un allungamento della molla 39, la quale trascina con sé, nel movimento di salita, la cannula interna 24A, che rimane a contatto della cannula 24 in prossimità dell'ugello 28.

In pratica, nella prima parte del movimento di apertura del rubinetto, la molla 39 subisce un allungamento, mentre la molla 33 continua a premere verso il basso, mantenendo la tenuta sulla guarnizione 27; una volta che la cannula interna 24A raggiunge un punto di arresto verticale, in corrispondenza dello spallamento 40 posto inferiormente alla molla 39, continuando il moto di pressione del contenitore sulla guarnizione 29 si ottiene l'apertura del rubinetto, poiché la cannuccia 24A si ferma grazie ad una battuta meccanica posta in corrispondenza del fermo 40, la molla 33 si scarica parzialmente e la cannula esterna 24 si allontana dalla guarnizione 27 e il liquido è libero di scendere nel contenitore.

In una fase ulteriore di allontanamento del contenitore, a riempimento avvenuto, la cannula esterna 24 ridiscende verso il basso, in modo tale da realizzare la chiusura dell'ugello 28 sulla tenuta della guarnizione 27; il movimento di discesa verso il basso della cannula 24 provoca conseguentemente un trascinamento verso il basso della cannula interna 24A ed una nuova compressione della molla 39, prima di iniziare un ulteriore ciclo di riempimento.

In forme di realizzazione esemplificative, ma non limitative, della presente invenzione, nel caso in cui si utilizzino gruppi di riempimento 21A, del tipo di quello indicato con 21 in figura 3, in macchine comprendenti rubinetti a basso assorbimento di ossigeno (tale realizzazione di rubinetto è schematizzata nelle figure 5-8, in cui è illustrato anche un dispositivo equilivello supplementare), si prevede di far scorrere la cannula 24A all'interno di un collettore superiore 41, che fa parte dell'elemento valvolare multifunzione 42, posto sul coperchio 43 del serbatoio 15 di adduzione del liquido di riempimento.

In questo caso, lo scorrimento della cannula interna 24A avviene lungo una boccola di guida 44, realizzata in materiale plastico antiattrito, in modo che la cannula 24A scorra guidata all'interno di una guarnizione di tenuta, realizzando così un collegamento telescopico con il collettore 41, durante i movimenti di salita e discesa conseguenti alle fasi successive di assenza del contenitore da riempire e di riempimento di un nuovo contenitore che giunge in corrispondenza del rubinetto.

Infine, sia nel caso di rubinetto standard a leggera depressione (figure 2-4) che di rubinetto a basso assorbimento di ossigeno (figure 5-8), può essere prevista la realizzazione di una battuta meccanica di arresto 45 del cilindro mobile 44 del rubinetto su una spina di fermo 37, che permette di utilizzare una molla 39, applicata alla cannula 24A, particolarmente elastica e soffice, in quanto sulla battuta meccanica 45 si scarica tutta la forza realizzata dalla molla di chiusura 33.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche della macchina perfezionata per il riempimento di contenitori, che è oggetto della presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi .

In particolare, si assicura una tenuta efficace, si-cura e continua nel tempo, in corrispondenza del collo della bottiglia, in fase di riempimento, e, al contempo, si riducono sostanzialmente i problemi di rapida usura della guarnizione causati dal continuo scorrimento delle cannule durante l'intero ciclo di funzionamento della macchina.

E' chiaro che numerose varianti possono essere apportate alla macchina per il riempimento di contenitori in questione, senza per questo uscire dai princìpi di novità insiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e gli stessi potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per il riempimento di contenitori, in particolare per il riempimento di bottiglie, del tipo a gravità o a leggera depressione o a basso assorbimento di ossigeno, comprendente una serie di gruppi di riempimento (21, 21A) comandati da mezzi sincronizzatori, atti a far discendere il liquido nel contenitore nel momento in cui detto contenitore si presenta in corrispondenza di almeno un ugello (28) di uscita del liquido, ogni gruppo di riempimento (21, 21A) comprendendo altresì un rubinetto, che include almeno una cannula (24, 24A) di adduzione di liquido e/o di fuoriuscita di aria da detto contenitore, caratterizzato dal fatto che detta cannula (24) di adduzione del liquido a detto contenitore realizza un precarico di una guarnizione (27) posta in corrispondenza di detto ugello (28) di uscita del liquido, per mezzo di almeno una prima molla (39), atta a rendere mobile detta cannula (24) di adduzione del liquido durante le operazioni di apertura di detto rubinetto.
2. 2. Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto gruppo di riempimento (21, 21A) comprende almeno una piastra di supporto (22) di un cono centratore ed un'asta di guida (23) di detto cono, dette cannule (24, 24A) di adduzione di liquido e di fuoriuscita di aria risultando concentriche e interne una all'altra.
3. 3. Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un corpo esterno fisso (43) ed un cilindro interno mobile (44), solidale a detta cannula (24) di adduzione del liquido.
4. 4 . Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta prima molla (39) risulta vincolata, rispettivamente, a detta cannula (24A) di fuoriuscita dell'aria e a detto corpo fisso (43).
5. 5. Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che, in una fase iniziale di riposo, quando detto contenitore da riempire risulta allontanato dal gruppo di riempimento (21, 21A), detto corpo fisso (43) e detto cilindro mobile (44) risultano solidali tra loro e detta prima molla (39) è compressa, mentre una seconda molla (33), posta tra corpo esterno (43) e detto cilindro mobile (44) risulta precaricata con un minimo carico, in modo tale che detta prima molla (39) sia mantenuta in posizione accorciata di compressione.
6. 6 . Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detta prima molla (39) tende a trascinare detta cannula (24A) di fuoriuscita dell'aria verso l'alto, mantenendo saldamente a tenuta detta guarnizione (27) alla cannula (24) di adduzione del liquido.
7. 7 . Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che, in fasi successive, in cui detto contenitore viene appoggiato e premuto su detta guarnizione (29), si provoca l'apertura di detto rubinetto, a causa dell'innalzamento di detto cilindro mobile (44), sino ad una determinata posizione di compressione di detta seconda molla (33) e, conseguentemente, detta cannula di adduzione (24) del liquido di riempimento sale e determina un allungamento di detta prima molla (39), la quale trascina con sé, nel movimento di salita, detta cannula (24A) di fuoriuscita dell'aria, che rimane a contatto di detta cannula di adduzione (24) in prossimità di detto ugello di uscita (28).
8. 8. Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta cannula (24A) di fuoriuscita dell'aria presenta almeno un punto di arresto verticale, in corrispondenza di almeno uno spallamento (40) posto inferiormente a detta prima molla (39).
9. 9. Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che, in una ulteriore fase di allontanamento di detto contenitore dalla guarnizione (29), a riempimento avvenuto, detta cannula di adduzione (24) ridiscende verso il basso, in modo da realizzare una chiusura a tenuta ermetica di detto ugello (28) e provocando, conseguentemente, un trascinamento verso il basso di detta cannula (24A) di fuoriuscita dell'aria ed una nuova compressione di detta prima molla (39), che risulta nuovamente carica, prima di iniziare un nuovo ciclo di riempimento.
10. 10. Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 1, in cui si utilizza almeno un gruppo di riempimento (21A) comprendente almeno un rubinetto a basso assorbimento di ossigeno, caratterizzata dal fatto che detta cannula (24A) di fuoriuscita dell'aria scorre, almeno parzialmente, all'interno di un collettore superiore (41), che fa parte di un elemento valvolare multifunzione (42), posto sul coperchio (43) di un serbatoio (15) di adduzione del liquido di riempimento.
11. 11. Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che lo scorrimento di detta cannula (24A) di fuoriuscita dell'aria avviene lungo almeno una boccola di guida (44), in modo da realizzare un collegamento telesco-pico con detto collettore (41), durante i movimenti di salita e discesa conseguenti alle fasi di assenza del contenitore da riempire e di riempimento di un nuovo contenitore che giunge in corrispondenza di detto rubinetto.
12. 12. Macchina per il riempimento di contenitori come alla rivendicazione 1, in cui si utilizza almeno un gruppo di riempimento (21, 21A) comprendente almeno un rubinetto standard a leggera depressione o un rubinetto a basso assorbimento di ossigeno, caratterizzata dal fatto che detto corpo mobile (44) prevede almeno una battuta meccanica di arresto (45) su almeno una spina di fermo (37), che permette di realizzare detta prima molla (39), in modo che risulti particolarmente elastica e soffice, in quanto su detta battuta meccanica (45) si scarica tutta la forza realizzata da detta seconda molla (33) di chiusura.
13. 13. Macchina perfezionata per il riempimento di contenitori, in particolare per il riempimento di bottisostanzialmente come descritta ed illustrata e per gli scopi specificati.