ITMI20130698A1 - Valvola e metodo per l'erogazione di un flusso compatto di fluidi per una macchina riempitrice - Google Patents

Description

VALVOLA E METODO PER L’EROGAZIONE DI UN FLUSSO COMPATTO

DI FLUIDI PER UNA MACCHINA RIEMPITRICE

La presente invenzione si riferisce a una valvola per l’erogazione di un flusso compatto di fluidi per una macchina riempitrice.

In tale settore, ovvero quello delle macchine riempitrici di fluidi, per valvola di erogazione si intende la parte terminale della macchina di erogazione del fluido, altrimenti chiamata ugello di erogazione, ove al suo interno à ̈ previsto uno stelo mobile per arrestare e consentire selettivamente l’erogazione del prodotto.

Il fluido erogato viene poi raccolto in bottiglie o contenitori posti in posizione affacciata alla valvola e al fluido in erogazione dalla macchina riempitrice. I fluidi da erogare 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 fluidi industriali quali oli lubrificanti, detergenti o altro.

Un esempio di una valvola erogatrice 10’ oggi nota à ̈ mostrata in figura 1 durante la fase di riempimento di un contenitore o bottiglia 30’.

Tali valvole note 10’ comprendono:

- un elemento tubolare 12’ definente un canale interno 16’ di passaggio del fluido da erogare e dotato di un’estremità libera 13’ di erogazione provvista di un’apertura di erogazione 14’ dalla quale fuoriesce il fluido da erogare; e

- un elemento a stelo 15’ mobile all’interno di detto canale interno 16’ fra una posizione di chiusura per otturazione e una di apertura di erogazione 14’ per consentire l’erogazione del prodotto.

Nel processo industriale di riempimento di contenitori o bottiglie di fluidi à ̈ desiderabile poter riempire i contenitori nel minor tempo possibile.

Al fine di perseguire tale scopo, il fluido in erogazione non fuoriesce dalla macchina solo per gravità, ma viene spinto sotto l’azione di una pressione di erogazione.

Pressione che naturalmente à ̈ funzione della tipologia di fluido da erogare.

In tale condizione, ovvero di fluido in erogazione spinto o sotto pressione, si verifica, in forma maggiore con alcuni tipi di fluidi, un fenomeno fisico per cui il fluido erogato, subito a valle dell’apertura di erogazione 14’, si espande all’allargandosi oltre l’apertura di erogazione 14’ medesima.

Tale condizione, schematizzata in figura 1, à ̈ dovuta alla viscosità del fluido che, più o meno a seconda del tipo di fluido, rimane parzialmente “attaccato†al bordo dell’apertura di erogazione 14’ generando una componente di flusso sostanzialmente ortogonale alla direzione di erogazione.

Questo fenomeno di allargamento indesiderato della sezione del flusso di liquido erogato diminuisce all’aumentare della distanza con l’apertura di erogazione 14’ e sostanzialmente si esaurisce a una distanza pari a cinque diametri dell’apertura di erogazione 14’.

In altri termini, a una determinata distanza dall’apertura di erogazione 14’, la sezione del flusso di liquido erogato torna a essere quella desiderata.

Per desiderata si intende una sezione tale da poter entrare nel foro del contenitore senza sporcare il contenitore e permettendo allo stesso tempo la fuoriuscita dell’aria dal contenitore medesimo.

Alla luce di quanto sopra una possibile soluzione potrebbe essere quella di disporre la bottiglia a una distanza tale dall’apertura di erogazione 14’ da intercettare il flusso erogato solo quando à ̈ ritornato alla sezione desiderata.

Tuttavia, tale soluzione non à ̈ funzionale alle macchine riempitrici oggi note poiché queste ultime sono montate su giostre rotanti.

In tali condizioni, ovvero aumentando la distanza fra la bottiglia e l’apertura di erogazione 14’, il flusso erogato e non ancora raccolto subirebbe infatti delle “deviazioni†per effetto delle forze inerziali rotanti agenti su di esso che lo rendono difficilmente controllabile.

A partire da tali problematiche della tecnica nota, lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un valvola di erogazione per macchine riempitrici che sia alternativa a quelle note, particolarmente efficiente e in grado di contrastare, se non eliminare, il fenomeno di allargamento della sezione del fluido quando appena erogato.

In altri termini, scopo della presente invenzione à ̈ quello di offrire una soluzione tecnica che, a parità di erogazione, permetta di avvicinare la bottiglia alla valvola senza sporcare la bottiglia e permettendo la fuoriuscita dell’aria dal contenitore medesimo.

Secondo l’aspetto più generale dell’invenzione, la valvola della presente invenzione prevede in modo innovativo dei mezzi per il selettivo riscaldamento dell’apertura di erogazione associati esternamente all’estremità libera di erogazione del fluido.

In tal modo il riscaldamento localizzato dell’apertura di erogazione, che naturalmente risulta in modo evidente meno dispendioso che provvedere a condizionare termicamente direttamente il fluido da erogare, modifica la viscosità del fluido temporaneamente, e solo localmente in corrispondenza della corona esterna alla fuoruscita della valvola, riducendo il fenomeno di allargamento della sezione erogata.

In tal modo, nelle figure 1 e 3 si vuole schematicamente riportare la fase di erogazione di un medesimo fluido a parità di spinta o pressione e distanza della bottiglia ed à ̈ apprezzabile come grazie alla presente invenzione, a parità di erogazione, si eviti l’interferenza del fluido con l’apertura del contenitore.

Ottimizzando l’invenzione si può prevedere la presenza di un sensore di temperatura dell’apertura di erogazione per controllare in modo corretto i mezzi per il selettivo riscaldamento, i quali possono anche essere realizzati in forma di più resistenze azionabili selettivamente e in modo indipendente.

In modo innovativo, tali mezzi per il selettivo riscaldamento possono essere integrati nella macchina ma possono anche essere realizzati in un dispositivo, per esempio ad anello, associabile alle valvole oggi in uso.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione saranno evidenziate dalle rivendicazioni dipendenti e dalla forma di realizzazione preferita mostrata nelle figure.

Le caratteristiche e i vantaggi di una 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 una sezione di una valvola secondo la tecnica nota;

- le figure 2 e 3 mostrano un esempio realizzativo di una valvola della presente invenzione nelle condizioni di chiusura e di erogazione; e

- le figure 4-6 mostrano particolari dei mezzi specifici della valvola della presente invenzione che permettono di raggiungere i risultati richiesti.

Con riferimento alle figure, viene mostrato con 10 una valvola per l’erogazione di un flusso compatto di fluidi per una macchina riempitrice secondo la presente invenzione.

Tale valvola 10 per l’erogazione di un flusso compatto di fluidi 11 per una macchina riempitrice comprende: - un elemento tubolare 12 definente un canale interno 16 di passaggio del fluido 11 da erogare, ove l’elemento tubolare 12 à ̈ da un lato associato a una macchina riempitrice e da un altro lato à ̈ dotato di un’estremità libera 13 di erogazione provvista di un’apertura di erogazione 14 dalla quale fuoriesce il fluido da erogare; e

- mezzi 15, preferibilmente in forma di otturatore a stelo, di selettiva apertura e chiusura dell’apertura di erogazione 14.

Secondo due realizzazioni alternative, l’apertura può avvenire movimentando lo stelo 15 a valvola ferma, oppure abbassando il corpo della valvola a stelo 15 fermo.

Tale ultima realizzazione, che di fatto avvicina l’apertura di erogazione al contenitore 30, à ̈ particolarmente funzionale alla presente invenzione che, come emergerà dalla descrizione, permette di controllare e “compattare†la sezione del fluido in erogazione facendolo penetrare in sicurezza anche in contenitori ravvicinati.

Al contrario, con la tecnica oggi nota un avvicinamento del contenitore potrebbe provocare fuoriuscite indesiderate di fluido dal contenitore stesso.

L’estremità libera 13 può essere di pezzo con l’elemento tubolare 12 o, come mostrato nelle figure, un elemento indipendente a esso associato.

Secondo l’invenzione, la valvola comprende mezzi per il selettivo riscaldamento 17 dell’apertura di erogazione 14 associati all’estremità libera 13 di erogazione.

Tali mezzi 17 possono essere integrati all’estremità libera 13 oppure essere di per sé un dispositivo selettivamente associabile all’apertura di erogazione 14 e, quindi, installabile anche su valvole oggi in uso.

Come mostrato, tali mezzi per il selettivo riscaldamento 17 sono associati e agiscono esternamente, ovvero non nel canale 16, all’estremità libera 13 sostanzialmente in corrispondenza dell’apertura di erogazione 14.

In tal modo, quando ritenuto necessario, questi mezzi riscaldano l’apertura di erogazione 14 modificando localmente la viscosità del fluido 11 da erogare in corrispondenza della fuoruscita 14 della valvola 10. Effetto di tale riscaldamento à ̈ mostrato in figura 3 ove viene ridotto, se non eliminato, il fenomeno di allargamento della sezione erogata del fluido 11 lasciando una porzione “d†libera all’inserimento del fluido 11 nella bottiglia 30.

Grazie alla presente invenzione à ̈ quindi possibile offrire una soluzione tecnica che permette di avvicinare la bottiglia alla valvola e a parità di erogazione, ovvero di fluido e di pressione di erogazione, ottenere un efficiente riempimento senza sporcare la bottiglia 30 e permettendo la fuoriuscita dell’aria dal contenitore medesimo.

Per comandare in modo ottimale ed evitare sprechi energetici, la valvola 10 comprende inoltre un sensore di temperatura 20 associato all’estremità libera 13 sostanzialmente in corrispondenza dell’apertura di erogazione 14.

Tale sensore 20 Ã ̈ connesso a una centralina 23 di comando dei mezzi per il selettivo riscaldamento 17. Le figure 4-6 mostrano una possibile realizzazione dei suddetti mezzi per il selettivo riscaldamento 17.

In particolare, questi mezzi 17 possono prevedere una prima resistenza 18 associata all’estremità libera 13 sostanzialmente in corrispondenza dell’apertura di erogazione 14, nonché l’eventuale presenza di una seconda 21 e di una terza resistenza 22.

L’apertura di erogazione 14 solitamente comprende un tratto verticale 19 di erogazione e la prima resistenza 18 provvede, almeno parzialmente, ad avvolgerlo esternamente verticalmente.

Per mantenere l’apertura di erogazione 14 alla temperatura desiderata, la seconda resistenza 21 à ̈ disposta, sempre verticalmente, a monte dell’apertura di erogazione 14. La funzione di tale seconda resistenza 21 à ̈ quella di rallentare la naturale migrazione del calore dell’apertura di erogazione 14 riscaldata al resto della condotta 12 a monte.

Infine, la terza resistenza 22 à ̈ disposta orizzontalmente a valle dell’apertura di erogazione 14 che mantiene in parte riscaldato il fluido 11 erogato. Le tre resistenze 18, 21, 22 sono azionabili in modo indipendente.

Il funzionamento della valvola 10 della presente invenzione prevede inoltre, in aggiunta al normale funzionamento delle valvole analoghe oggi note, la fase di riscaldare selettivamente l’apertura di erogazione 14 ove tale riscaldamento à ̈ comandato da una centralina in funzione di un segnale di temperatura dell’apertura di erogazione 14 misurato da appositi sensori, per esempio del tipo a termocoppia.

Si à ̈ così visto che una valvola per l’erogazione di un flusso compatto di fluidi per una macchina riempitrice secondo la presente invenzione realizza gli scopi in precedenza evidenziati.

Infatti, la presente invenzione realizza una valvola di erogazione per macchine riempitrici alternativa a quelle note, particolarmente efficiente e in grado di contrastare, se non eliminare, il fenomeno di allargamento della sezione del fluido quando appena erogato.

In altri termini, la valvola della presente invenzione offre una soluzione tecnica che, a parità di erogazione ovvero di fluido e di pressione di erogazione, permette di avvicinare la bottiglia alla valvola senza sporcare la bottiglia e permettendo la fuoriuscita dell’aria dal contenitore medesimo.

La valvola della presente invenzione così concepita à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, i materiali utilizzati, nonché le loro dimensioni, potranno essere di qualsiasi tipo a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Valvola (10) per l’erogazione di un flusso compatto di fluidi (11) per una macchina riempitrice comprendente: - un elemento tubolare (12) definente un canale interno (16) di passaggio del fluido (11) da erogare, detto elemento tubolare (12) essendo da un lato associato a una macchina riempitrice e da un altro lato essendo dotato di un’estremità libera (13) di erogazione provvista di un’apertura di erogazione (14) dalla quale fuoriesce detto fluido da erogare; - mezzi (15) di selettiva apertura e chiusura di detta apertura di erogazione (14); caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi per il selettivo riscaldamento (17) di detta apertura di erogazione (14) associati a detta estremità libera (13) di erogazione.
2. 2) Valvola (10) secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detti mezzi per il selettivo riscaldamento (17) sono associati esternamente a detta estremità libera (13) sostanzialmente in corrispondenza di detta apertura di erogazione (14).
3. 3) Valvola (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto di comprendere un sensore di temperatura (20) associato a detta estremità libera (13) sostanzialmente in corrispondenza di detta apertura di erogazione (14), detto sensore essendo connesso a una centralina (23) di comando di detti mezzi per il selettivo riscaldamento (17).
4. 4) Valvola (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti mezzi di selettivo riscaldamento (17) comprendono una prima resistenza (18) associata a detta estremità libera (13) sostanzialmente in corrispondenza di detta apertura di erogazione (14).
5. 5) Valvola (10) secondo la rivendicazione 4 caratterizzata dal fatto che detta apertura di erogazione (14) comprende un tratto verticale (19) di erogazione, detta prima resistenza (18) avvolgendo esternamente verticalmente almeno parzialmente detto tratto verticale (19) di erogazione.
6. 6) Valvola (10) secondo la rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto di comprendere una seconda resistenza (21) associata a detta estremità libera (13) a monte di detta apertura di erogazione (14).
7. 7) Valvola (10) secondo la rivendicazione 6 caratterizzata dal fatto di comprendere una terza resistenza (22) associata a detta estremità libera (13) a valle di detta apertura di erogazione (14).
8. 8) Valvola (10) secondo la rivendicazione 6 caratterizzata dal fatto che dette resistenze (18, 21, 22) sono azionabili in modo indipendente.
9. 9) Metodo per l’erogazione di un flusso compatto di fluidi (11) per una macchina riempitrice del tipo comprendente: - un elemento tubolare (12) definente un canale interno (16) di passaggio del fluido da erogare, detto elemento tubolare (12) essendo da un lato associato a una macchina riempitrice e da un altro lato essendo dotato di un’estremità libera (13) di erogazione provvista di un’apertura di erogazione (14) dalla quale fuoriesce detto fluido da erogare; - mezzi (15) di selettiva apertura e chiusura di detta apertura di erogazione (14); detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di prevedere la fase di riscaldare selettivamente detta apertura di erogazione (14).
10. 10) Metodo secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di misurare la temperatura di detta apertura di erogazione (14), trasmettere detto segnale di temperatura a una centralina di comando (20) e comandare detta fase di riscaldamento in funzione di detto segnale di temperatura misurato.