ITMI20121312A1 - Valvola parzializzatrice per regolare la portata di un fluido di riempimento per macchina riempitrice dotata di tale valvola - Google Patents

Description

VALVOLA PARZIALIZZATRICE PER REGOLARE LA PORTATA DI UN FLUIDO DI RIEMPIMENTO PER MACCHINA RIEMPITRICE DOTATA

DI TALE VALVOLA

La presente invenzione riguarda una valvola parzializzatrice per regolare la portata di un fluido di riempimento del tipo installabile in una macchina riempitrice di bottiglie, flaconi, lattine, barattoli o altri contenitori in generale.

I fluidi di riempimento erogati possono essere di natura alimentare più o meno cremosi, quali per esempio latte o bevande in genere, ma anche oli alimentari, oppure altri tipi di fluido quale oli lubrificanti, detergenti, o altro.

Nel processo industriale di riempimento di liquidi è desiderabile poter riempire i contenitori con portate variabili.

Infatti si richiede che la velocità di riempimento possa essere inizialmente ridotta, poi elevata e sul finale ancora ridotta.

In tal modo si accelera la fase di riempimento intermedia per ridurre i tempi; si inizia lentamente per limitare la formazione di schiuma e si termina ancora lentamente, per dosare con maggiore precisione la corretta quantità di fluido da immettere nel contenitore.

Esistono diversi brevetti, dove vengono descritte valvole note assemblate in macchine riempitrici in grado di variare la portata del liquido da imbottigliare.

In particolare tali valvole, inserite nel condotto nel quale transita il fluido da erogare, comprendono un corpo mobile e una battuta di riscontro posta a valle del corpo mobile rispetto alla direzione di avanzamento del fluido.

In tali realizzazioni il corpo mobile individua una posizione di minimo flusso, nella quale si trova in appoggio "a riposo" contro la battuta, e una posizione di massimo flusso in cui il corpo mobile è mantenuto sollevato "contro corrente" rispetto alla battuta.

La movimentazione del corpo mobile e il suo stazionamento in posizione sollevata contro corrente possono essere comandati in modo magnetico.

Le soluzioni note sopra descritte presentano alcuni svantaggi.

Un primo svantaggio risiede nel fatto che nella condizione di massimo flusso, condizione prevista per la maggior parte della durata delle operazioni di riempimento, il corpo mobile deve essere sostenuto sollevato in modo tale da vincere la corrente del fluido che tende a spingerlo verso la battuta.

Tale condizione richiede un alto dispendio di energia per intervalli di tempo paragonabili all'intero tempo di riempimento.

Infatti il riempimento a flusso ridotto viene effettuato solo a fine ciclo per tempi molto brevi. Un altro svantaggio risiede nel controllo di tale posizione sollevata.

Infatti al variare della natura del fluido da erogare può variare l'energia richiesta per il mantenimento del corpo mobile in posizione sollevata rendendo difficile mantenere stabilmente il corpo mobile in tale posizione sollevata.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una valvola parzializzatrice note per regolare la portata di un fluido di riempimento alternativa a quelle e in grado di risolvere gli inconvenienti sopra citati della tecnica nota in una maniera estremamente semplice, economica e particolarmente funzionale.

Altro scopo è quello di realizzare una valvola parzializzatrice per regolare la portata di un fluido di riempimento e una macchina riempitrice dotata di tale valvola di riempimento in cui non sia richiesta l'erogazione di energia in condizione di massimo flusso.

Ancora un altro scopo è realizzare una valvola parzializzatrice per regolare la portata di un fluido di riempimento e una macchina riempitrice dotata di tale valvola in cui sia possibile controllare e mantenere stabilmente la posizione sollevata del corpo mobile indipendentemente dalla natura del fluido da erogare.

Questi scopi secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando una valvola parzializzatrice per regolare la portata di un fluido di riempimento e una macchina riempitrice dotata di tale valvola come esposto nelle rivendicazione 1 e 10.

Ulteriori caratteristiche dell'invenzione sono evidenziate dalle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche e i vantaggi di una valvola parzializzatrice per regolare la portata di un fluido di riempimento e di una macchina riempitrice dotata di tale valvola secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:

- la figura 1 mostra, in vista laterale e parzialmente in sezione, un esempio realizzativo di una macchina riempitrice dotata di valvola parzializzatrice secondo la presente invenzione;

- la figura 2 mostra schematicamente e in sezione la valvola parzializzatrice di figura 1 nella configurazione di portata massima;

- la figura 3 mostra, mostra schematicamente e in sezione la valvola parzializzatrice di figura 1 nella configurazione di portata minima;

- la figura 4 mostra in sezione un esempio realizzativo del corpo mobile della valvola parzializzatrice delle precedenti figure; e

- le figure 5 e 6 mostrano viste prospettiche frontali e posteriori del corpo mobile sezionato in figura 4. Con riferimento alle figure, viene mostrato con 10 un esempio realizzativo di una valvola parzializzatrice secondo la presente invenzione per regolare la portata di un fluido di riempimento e con 100 una macchina riempitrice dotata di tale valvola 10.

Nella presente descrizione le espressioni "a/di monte" e "a/di valle" sono riferite alla direzione del flusso del liquido di riempimento nella valvola parzializzatrice, direzione schematizzata delle figure con le frecce F, f a seconda della portata.

Per esempio i liquidi che possono essere erogati con la presente valvola sono latte o bevande in genere, ma anche oli alimentari, oppure altri tipi di fluido quale oli lubrificanti, detergenti, o altro.

La macchina riempitrice 100 può essere utilizzata per riempire bottiglie, pacchetti, flaconi, lattine, barattoli o altri contenitori con liquidi di riempimento.

La macchina 100 può essere provvista di uno o più canali erogatori 103 predisposti per erogare il liquido, o più in generale il fluido, di riempimento prescelto. Ciascun canale erogatore 103 forma internamente un condotto 105 attraverso cui il fluido di riempimento può scorrere. Il condotto 105 termina con un ugello erogatore 107 predisposto per espellere il fluido di riempimento e dirigerlo nella bottiglia B o altro contenitore da riempire.

L'ugello 107 è a sua volta dotato di una valvola di apertura e chiusura del flusso.

Lungo il condotto 105, a monte dell'ugello erogatore 107, é montata almeno una valvola parzializzatrice 10, indipendente dalla suddetta valvola di apertura e chiusura del flusso e predisposta per regolare la portata del fluido di riempimento fra una condizione di massima portata e una di minima portata.

La valvola parzializzatrice 10 comprende un elemento tubolare 11 che definisce al suo interno un tratto di condotto fisso 50.

Come mostrato tale tratto di condotto fisso 50 è di fatto una porzione del condotto 105 o può essere integrato con esso. L'elemento tubolare 11 può essere realizzato per esempio in un opportuno materiale plastico.

Secondo la presente invenzione, la valvola parzializzatrice 10 comprende due battute 12, 26 e un corpo mobile 14 disposti nel tratto di condotto fisso 50 mobile fra tali battute 12, 26.

In particolare una prima battuta 12 è posta a monte del corpo mobile 14 e la seconda battuta 26 a valle del corpo mobile 14.

In altre parole la corsa del corpo mobile 14 è limitata alla distanza fra le battute 12 e 26 di monte e di valle.

II corpo mobile 14, visibile nelle figure 4-6, è di forma cilindrica e comprende un canale centrale 16 e almeno uno, preferibilmente tre disposti equispaziati, canali periferici 16' ricavati come ribassamenti del profilo laterale del copro 14.

Come verrà dettagliato, a seconda della posizione del corpo mobile 14 rispetto alle battute il fluido potrà transitare solo nel canale centrale 16, per realizzate una portata minore f, o attraverso anche i canali laterali 16' a realizzare una portata maggiore F.

Le pareti esterne 16" del corpo mobile 14, ove non sono presenti i canali periferici 16' sono in sostanziale contatto laterale con la pareti interne del condotto 50.

Le battute 12 e 26 e il corpo mobile 14 sono configurati per variare la portata del fluido di riempimento che attraversa la valvola parzializzatrice 10 in modo tale da aumentare o ridurre le sezioni di passaggio per il liquido che attraversa il condotto fisso 50.

Come visibile nella figura 2, la configurazione di massima portata si ha quando il corpo mobile 14 si trova in appoggio con la sua porzione posteriore piana 41 contro la battuta di valle 26 con la porzione frontale 40 libera in modo tale da consentire il passaggio del fluido in tutti i canali 16, 16'.

Poiché il corpo mobile 14 si appoggia naturalmente contro la battuta di valle 26 sia per effetto della spinta del fluido stesso sia per gravità, durante le fasi operative di portata massima non è richiesta alcuna erogazione di energia.

La battuta 26 non è altro che una battuta circonferenziale che non ostruisce, se non in minima parte, con i canali periferici 16'.

Al contrario, come visibile nella figura 3, la configurazione di minima portata si ha quando il corpo mobile 14 si trova in posizione sollevata contro corrente con la sua porzione frontale 40 in appoggio contro la battuta di monte 12.

Il fatto che corpo mobile 14 sia effettivamente sollevato ad individuare la portata richiesta è facilmente determinabile tramite il contatto meccanico con la battuta 12 e quindi facilmente controllabile anche al variare della natura del fluido da erogare. Preferibilmente la battuta di monte 12 comprende uno strozzatore periferico sagomato disposto internamente alle pareti del condotto fisso 50.

Tale strozzatore periferico 12 è sagomato in modo tale che ostruire i canali periferici 16' lasciando libero per il passaggio del fluido solo il canale centrale 16. Per garantire tale accoppiamento sia la porzione frontale 40 del corpo mobile 14 sia lo strozzatore periferico 12 presenta superfici coniugate inclinate. In altre parole, in condizioni di portata massima il fluido transita attraverso tutti i canali 16, 16' del corpo mobile 14. In condizione di minima portata il fluido transita attraverso solo il canale contrale 16 del corpo mobile 14.

Come già riportato la battuta di valle 26, a differenza della battuta di monte 12, non realizza una strozzatura per il fluido che transita ma solo un appoggio di fine corsa per il corpo mobile 14.

Vantaggiosamente tale battuta di valle 26 può essere ricavata o connessa ad una guarnizione 43 di uno dei raccordi a tenuta tra la valvola 10 e il resto della macchina riempitrice 100.

In modo analogo una guarnizione 44 può essere prevista a monte della valvola 14 ricavata o connessa alla battuta di monte 12.

I riferimenti 26A, 26B indicano due manopole per il montaggio e lo smontaggio rapido della valvola 10 su un condotto erogatore 103 o altra parte di macchina.

La valvola 10 é provvista di un attuatore di tipo magnetico 20 predisposto per movimentare il corpo mobile 14 tra le battute 12 e 26 di monte e di valle. Per consentire tale comando magnetico il corpo mobile 14 è realizzato in un opportuno materiale ferromagnetico, paramagnetico i diamagnetico, o in un magnete permanente, e 1'attuatore 20 comprende un elettromagnete. Preferibilmente l'elettromagnete comprende una o più spire conduttrici 22 e un eventuale nucleo di opportuno materiale ferromagnetico.

Vantaggiosamente l'elettromagnete, e in particolare le sue spire conduttrici, sono disposte all'esterno del condotto fisso 50. In questo modo l'elettromagnete 20, rimanendo ben separato dal fluido di riempimento che percorre il condotto fisso 50, può azionare a distanza dall'esterno dell'involucro 11 il corpo mobile strozzatore 14 alloggiato nel condotto 50.

Vantaggiosamente, come accennato in precedenza, quando l'elettromagnete o altro attuatore 20 é disattivato, la valvola 10 é predisposta in modo da essere commutata nella posizione operativa a portata massima.

La valvola 10 é quindi del tipo normalmente aperto permettendo di conseguire notevoli risparmi energetici. Viene ora descritto il funzionamento della macchina riempitrice 1 e della valvola parzializzatrice 10.

Quando l'attuatore 20 non é attivo, per esempio quando le spire 22 dell'elettromagnete non sono percorse da corrente, il corpo mobile 14 viene spinto dal flusso del liquido di riempimento verso valle, e si arresta contro la battuta 26 nella posizione operativa di portata massima.

In tale posizione operativa la battuta di monte 12 é alla massima distanza dalla bocca di ingresso mobile 18 del corpo mobile 14, la corrispondente perdita di carico é minima e il flusso del liquido di riempimento é al massimo valore consentito dalla valvola parzializzatrice 10.

Con la valvola parzializzatrice 10 in questa prima condizione operativa la macchina riempitrice 100 può effettuare vantaggiosamente la prima fase di riempimento veloce di una bottiglia o altro contenitore .

Raggiunto un livello di riempimento predeterminato, per esempio i 3/4 del contenuto finale desiderato, l'attuatore 20 viene attivato per esempio alimentando con corrente le spire conduttrici 22 dell'elettromagnete .

Viene in tal modo generata una forza agente sul corpo mobile 14 che quindi scorre assialmente verso la battuta di monte 12.

Secondo una particolare realizzazione anche la battuta di monte 12 può essere mobile in modo tale da rendere ancora più rapido il passaggio da una all'altra configurazione .

In questa configurazione operativa la battuta di monte 12 ostruisce i canali periferici 16' del corpo mobile 14.

La corrispondente limitazione della portata é massima e il flusso del liquido di riempimento é al minimo valore consentito dalla valvola parzializzatrice 10.

Con la valvola parzializzatrice 10 in questa seconda condizione operativa la macchina riempitrice 100 può effettuare vantaggiosamente la seconda fase di riempimento lento di una bottiglia o altro contenitore, permettendo di regolare con maggiore precisione il livello finale di riempimento della bottiglia.

Infine, a seguito di accurate prove di laboratorio volte ad ottimizzare il dispositivo in termini energetici e di ingombro, preferibilmente l'elemento tubolare 11, ovvero l'elemento che definisce al suo interno il tratto di condotto fisso 50 nel quale di muove il corpo mobile 14, può essere realizzato in materiale inox magnetico, quale per esempio SAF2205, IMRE, AISI 430 o, in generale, in qualsiasi altro materiale sensibile al campo magnetico generato dalla bobina 20.

In tal caso, e in modo sorprendente, la Richiedente ha verificato un considerevole aumento del "rendimento magnetico" del limitatore, ovvero una notevole riduzione dell'energia richiesta per movimentare il corpo mobile 14.

Riduzione che può raggiungere anche il valore di 1/6 rispetto ai valori nominali nel caso in cui il condotto 50 sia realizzato in materiale plastico o in materiale insensibile al campo magnetico generato dalla bobina 20.

Quindi, vantaggiosamente, nel caso di l'elemento tubolare 11 realizzato in materiale inox magnetico la potenza erogata dalla bobina 20 può essere sensibilmente ridotta senza compromettere la corretta funzionalità del limitatore con una conseguentemente riduzione dell'ingombro della bobina stessa 20 attorno al condotto 50.

Si è così visto che una valvola parzializzatrice per regolare la portata di un fluido di riempimento secondo la presente invenzione e una macchina riempitrice dotata di tale valvola realizzano gli scopi in precedenza evidenziati.

Infatti la valvola parzializzatrice della presente invenzione offre una soluzione alternativa alle valvole analoghe oggi note.

Inoltre tale valvola di riempimento non richiede l'erogazione di energia in condizione di massimo flusso e consente di controllare e mantenere stabilmente la posizione sollevata del corpo mobile indipendentemente dalla natura del fluido da erogare.

La battuta di monte fornisce infatti un riscontro del raggiungimento della desiderata posizione sollevata del corpo mobile.

La valvola parzializzatrice per regolare la portata di un fluido di riempimento della presente invenzione e una macchina riempitrice dotata di tale valvola così concepite sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, 1 materiali utilizzati, nonché le loro dimensioni potranno essere di qualsiasi tipo a seconda delle esigenze tecniche .

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Valvola parzializzatrice (10) per regolare la portata di un fluido di riempimento del tipo comprendente: - un elemento tubolare (11) che definisce al suo interno un tratto di condotto fisso (50); e - un corpo mobile (14) all'interno di detto condotto fisso (50) fra una battuta di monte (12) e una di valle (26); in cui - detto corpo mobile (14) e dette battute sono configurate in modo tale che quando detto corpo mobile (14) poggia contro detta battuta di valle (26) si realizza una prima portata di fluido e quando detto corpo mobile (14) poggia contro detta battuta di monte (12) si realizza una seconda portata di fluido; - detta posizione di appoggio di detto corpo mobile (14) contro detta battuta di valle (26) essendo spontanea; detta posizione di appoggio di detto corpo mobile (14) contro detta battuta di monte (12) essendo forzata; - detta prima portata di fluido essendo maggiore di detta seconda portata di fluido.
2. 2) Valvola (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto corpo mobile (14) essendo comandato in modo magnetico.
3. 3) Valvola (10) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto di comprendere un attuatore (20) di tipo magnetico disposto all'esterno di detto elemento tubolare (il), detto corpo mobile (14) essendo realizzato in un materiale tale da essere comandato da detto attuatore (20) di tipo magnetico, detto elemento tubolare (il) essendo realizzato in materiale inox magnetico.
4. 4) Valvola (10) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che detto corpo mobile (14) comprende un corpo tubolare che comprendente un canale passante centrale (16) e canali periferici (16') di passaggio per detto fluido 5) Valvola (10) secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta battuta di monte (12) comprende uno strozzatore periferico configurato in modo tale che, quando detto corpo mobile (14) poggia contro detta battuta di monte (12), detti canali periferici (16') sono ostruiti e detto centrale (16) è libero. 6) Valvola (10) secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che le superfici di contatto di detta battuta di monte (12) e di detto corpo mobile (14) presentano superfici coniugate inclinate. 7) Valvola (10) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detta battuta di monte (12) é mobile rispetto a detto corpo mobile (14) e a detto elemento tubolare (11). 8) Valvola (10) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detta battuta di valle (26) comprende un rilievo anulare che sporge internamente dalla parete di detto condotto (50) configurato in modo tale che, quando detto corpo mobile (14) poggia contro detta battuta di valle (26), anche detti canali periferici (16') sono liberi almeno in parte. 9) Valvola (10) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto di comprendere un attuatore elettromagnetico (20) disposto all'esterno di detto condotto (11) per la generazione di una forza elettromagnetica agente su detto corpo mobile (14). 10) Macchina riempitrice (100) per imbottigliare o comunque riempire contenitori di un fluido di riempimento, comprendente: - un ugello erogatore (107) predisposto per erogare il fluido di riempimento e dirigerlo nella bottiglia (B) o altro contenitore da riempire; - mezzi di selettiva chiusura di detto ugello erogatore (107); e - una valvola parzializzatrice (10) per regolare il flusso del liquido secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, detta valvola parzializzatrice (10) essendo disposta a monte di detto ugello erogatore (107) ed essendo indipendente da detti mezzi di selettiva chiusura di detto ugello erogatore (107).