ITPD20060015A1 - Valvola per il riempimento di bottiglie, da utilizzarsi in impianti industriali di imbottigliamento in ambiente asettico per succhi, bibite e in genere per bevande cosiddette piatte - Google Patents
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Description
“VALVOLA PER IL RIEMPIMENTO DI BOTTIGLIE, DA UTILIZZARSI IN IMPIANTI INDUSTRIALI DI IMBOTTIGLIAMENTO IN AMBIENTE ASETTICO PER SUCCHI, BIBITE, E IN GENERE PER BEVANDE COSIDDETTE PIATTE”
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha per oggetto una valvola per il riempimento di bottiglie, da utilizzarsi in impianti industriali di imbottigliamento in ambiente asettico per succhi, bibite, e in genere per bevande cosiddette “piatte”.
Come è noto, gli impianti di imbottigliamento di bevande di largo consumo devono imbottigliare con portate estremamente varie ed avere una alta produttività (indicata tipicamente in “bottiglie/ora” riempite) per poter raggiungere le necessarie economie di scala.
Inoltre a tali impianti si richiede una certa elasticità produttiva per poter imbottigliare bevande di gusti differenti e per imbottigliare bottiglie di volume differente.
Ancora, il particolare e delicato ambiente in cui si imbottiglia, che deve essere sostanzialmente asettico per evitare proliferazione di germi e batteri airintemo delle bottiglie una volta imbottigliate, obbliga gli impianti di imbottigliamento a frequenti cicli di sterilizzazione e sanitizzazione.
La fase di riempimento delle bottiglie è effettuata tramite un certo numero di valvole di riempimento; tali valvole sono generalmente quelle parti dell’impianto che giocano un ruolo determinante nella velocità di riempimento. Nelle valvole di riempimento risulta importante che all’interno del condotto di riempimento, terminante generalmente con un cannotto inserito nella bottiglia, non possano pervenire germi e batteri.
Nelle valvole note, in particolare nel caso di valvole di tipo meccanico, questo spesso non avviene, in quanto parti coassiali componenti il condotto di riempimento possono risultare in movimento relativo tra loro per permettere l’apertura di un otturatore che chiude lo stesso condotto.
L’interfaccia tra dette parti in movimento relativo risulta essere un canale preferenziale di ingresso di germi nel condotto, in particolare per il fatto che tale interfaccia risulta, per una propria porzione, esposta all’ambiente esterno; durante la movimentazione relativa delle parti, tale porzione viene portata internamente alla struttura della valvola, facilitando l’avanzamento dei germi verso il condotto.
Inoltre, le strutture delle valvole note sono complesse e presentano quindi sia costi per la loro produzione non trascurabili, sia difficoltà di manutenzione, cosa particolarmente critica visti i cicli continui di imbottigliamento.
Compito principale del presente trovato è quello di risolvere le problematiche evidenziate nei tipi noti di valvole per il riempimento di bottiglie.
Nell'ambito del compito principale sopra esposto, un importante scopo del presente trovato è quello di realizzare una valvola per il riempimento di bottiglie, da utilizzarsi in impianti industriali di imbottigliamento in ambiente asettico per succhi, bibite, e in genere per bevande cosiddette “piatte” che permetta di mantenere un livello alto di asetticità durante il funzionamento.
Un ulteriore importante scopo del presente trovato è quello di realizzare una valvola per il riempimento di bottiglie, da utilizzarsi in impianti industriali di imbottigliamento in ambiente asettico per succhi, bibite, e in genere per bevande cosiddette “piatte” che permetta un’alta velocità di riempimento.
Non ultimo scopo del presente trovato è quello di mettere a punto, realizzare una valvola per il riempimento di bottiglie, da utilizzarsi in impianti industriali di imbottigliamento in ambiente asettico per succhi, bibite, e in genere per bevande cosiddette “piatte” che sia strutturalmente semplice.
Questi ed altri scopi ancora, che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da una valvola per il riempimento di bottiglie, da utilizzarsi in impianti industriali di imbottigliamento in ambiente asettico per succhi, bibite, e in genere per bevande cosiddette “piatte”, caratterizzata dal fatto di comprendere un condotto di riempimento, sostanzialmente a sviluppo rettilineo, costituito, secondo un sviluppo dall’alto verso il basso, da un corpo superiore in cui è definita una camera aperta verso il basso e comunicante con un impianto di alimentazione del liquido, e da un cannotto da inserire nella bottiglia da riempire, detto cannotto presentando alle estremità superiore ed inferiore, rispettivamente un’apertura di comunicazione con detta camera ed una bocca di scarico in bottiglia, detta camera e detto cannotto essendo connessi tra loro tramite un raccordo formato da una membrana anulare, elastica ed impermeabile, fissata per la propria circonferenza esterna al bordo inferiore della stessa detta camera e per la circonferenza interna al bordo superiore di detto cannotto, internamente a detto condotto di riempimento essendo presente uno stelo tubolare fissato superiormente sul cielo di detta camera e presentante all’estremità inferiore un corpo otturatore per la detta bocca di scarico di detto cannotto, su detto corpo otturatore essendo presente un foro di sfiato comunicante con l’interno di detto stelo tubolare, a sua volta comunicante con un impianto esterno di sfiato e/o recupero di liquido, deto cannoto comprendendo mezzi ati a consentirgli una traslazione relativa rispeto a deto stelo tubolare da una posizione con la bocca di scarico in chiusura su deto corpo otturatore ad una posizione con deta bocca sollevata da deto corpo otturatore quando lo stesso cannoto è inserito nella botiglia da riempire, a deti mezzi di traslazione essendo associati mezzi di richiamo in posizione di chiusura di detta bocca di scarico su deto corpo otturatore.
Ulteriori carateristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle unite tavole di disegni, in cui:
- la figura 1 rappresenta una vista in sezione lungo il proprio asse principale di una valvola per il riempimento di botiglie, secondo il trovato, in fase di chiusura;
- la figura 2 rappresenta una vista in sezione secondo un piano ortogonale a quello di figura precedente, di un particolare della valvola per il riempimento in fase di apertura-scarico.
E’ da notare che tuto quello che nel corso della procedura di otenimento del brevetto si rivelasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggeto di stralcio dalle rivendicazioni.
Con riferimento alle figure precedentemente citate, una valvola per il riempimento di botiglie, secondo il trovato, viene indicato complessivamente con il numero 10.
Tale valvola 10 comprende un corpo superiore 11 nella quale è ricavata una camera 12 aperta verso il basso, ed un corpo inferiore 13, tubolare, fissato al corpo superiore 11 in corrispondenza del bordo inferiore della camera 12.
La camera 12 è comunicante con un impianto di alimentazione del liquido (non mostrato nelle figure) tramite una foratura di accesso 14.
Inferiormente alla camera 12, in una posizione parzialmente interna e coassiale al corpo inferiore 13, è presente un cannotto 15 da inserire nella bottiglia da riempire (in figura 2 schematizzata in parte con la lettera B).
Il cannotto 15 presenta alle estremità superiore ed inferiore, rispettivamente un’apertura di comunicazione 16 con la camera 12 ed una bocca di scarico 17 in bottiglia.
La camera 12 ed il cannotto 15 sono connessi tra loro tramite un raccordo formato da ima membrana anulare 18 di materia plastica, elastica ed impermeabile, fissata per la propria porzione perimetrale esterna 19 al bordo inferiore della camera 12 e per la porzione perimetrale interna 20 al bordo superiore del cannotto 15.
La camera 12, la parete della membrana anulare 18 e il cannotto 15 definiscono il condotto di riempimento 21 della bottiglia.
In particolare, la porzione perimetrale esterna 19 della membrana anulare 18 è bloccata a sandwich tra il bordo inferiore della camera 12 e un cordolo anulare 22 ricavato sulla parte superiore del corpo inferiore 13.
Il corpo superiore 11 presenta una parte di fissaggio 23 alla struttura di supporto e movimentazione per la valvola 10, non mostrata nelle figure.
Internamente al condotto di riempimento 21 è presente uno stelo tubolare 24 fissato superiormente sul cielo della camera 12; tale stelo 24 è coassiale al cannotto 15.
Il bloccaggio dello stelo tubolare 24 avviene per inserimento della testa 24a dello stelo 24 stesso in una sede 25 ricavata sul corpo superiore 11 ed il corrispondente bloccaggio reversibile in tale sede della stessa testa 24a per Γ accoppiamento di questa con una spina a forcella 26, estraibile, disponibile esternamente allo stesso corpo superiore 11.
Lo stelo tubolare 24 presenta all’ estremità inferiore un corpo otturatore 28 per la bocca di scarico 17 del cannotto 15.
Sul corpo otturatore 28 sbocca lateralmente un foro di sfiato 29 comunicante con l’intemo 30 dello stelo tubolare 24, a sua volta comunicante con un impianto esterno di sfiato e/o recupero di liquido non mostrato nelle figure.
In particolare, l’interno 30 dello stelo tubolare 24 termina su di un foro trasversale 31 ricavato sulla testa 24a dello stesso stelo, a sua volta aperto su di una cava anulare 32 definita sulla sede 25 ed isolata superiormente ed inferiormente da guarnizioni.
Un condotto di collegamento 33 è aperto sulla cava anulare 32 e la mette in comunicazione con il suddetto impianto esterno di sfiato e/o recupero di liquido.
Il cannotto 15 comprende mezzi 34 atti a consentirgli una traslazione relativa rispetto allo stelo tubolare 24 da una posizione con la bocca di scarico 17 in chiusura sul corpo otturatore 28 (figura 1) ad una posizione con la stessa bocca 17 sollevata dal corpo otturatore 28 (figura 2) quando lo stesso cannotto è inserito nella bottiglia da riempire.
Tali mezzi 34, definiti di seguito “mezzi di traslazione 34”, si concretizzano nella guida cilindrica costituita dalla superficie interna del corpo inferiore 13, sostanzialmente tubolare, e in un anello di battuta 35 fissato coassialmente alla porzione di cannotto 15 fuoriuscente dalla corpo inferiore 13 (il cui funzionamento sarà spiegato più avanti).
Tale anello di battuta 35 presenta internamente una guarnizione anulare 36 su cui va in battuta il bordo della bocca della bottiglia.
Ai mezzi di traslazione 34 sono associati mezzi di richiamo in posizione di chiusura della bocca di scarico 17 sul corpo otturatore 28, che si concretizzano in una molla 37 disposta coassialmente al corpo inferiore 13 e al cannotto 15 tra un primo riscontro anulare 38, definito sul corpo inferiore 13, ed un secondo riscontro anulare 39 associato al cannotto 15.
In particolare, il secondo riscontro anulare 39 è costituito da un corpo anulare 39a disposto in battuta su due semianelli 39b inseriti in corrispondenti cave anulari ricavate sulla superficie esterna del cannotto 15.
La massima traslazione relativa tra il cannotto 15 e lo stelo tubolare 14 è pari alla distanza fra il corpo inferiore 13 ed il riscontro anulare 39.
Il corpo otturatore 28 presenta, per un tratto di rivoluzione attorno all’asse dello stelo tubolare 24, una porzione di raccordo 40 allo stesso stelo tubolare rastremata verso l’alto a definire uno scivolo di convogliamento verso la parete della bottiglia per il liquido che fuoriesce dal condotto di riempimento 21.
Sulla porzione angolare di raccordo tra il corpo otturatore 28 e lo stelo tubolare 24 non rastremata è presente una costola 42 che presenta uno sviluppo in direzione radiale di dimensioni pari alla distanza tra la superficie laterale dello stelo tubolare 24 e la superficie interna del cannotto 15 (così come ben visibile in figura 2, in cui il corpo otturatore è sezionato rispetto ad un piano ortogonale rispetto al piano sezionante di figura 1).
Sulla faccia di tale costola 42 rivolta verso il cannotto 15 è presente il suddetto foro di sfiato 29.
Tale costola 42 opportunamente raccordata con lo stelo tubolare 24, evita che il liquido in scarico occluda il foro di sfiato 29.
Il corpo otturatore 28 presenta una spalla anulare 43, ricavata inferiormente alla porzione di raccordo 40, su cui va in battuta di chiusura la bocca di scarico 17 del cannotto 15; in corrispondenza di tale spalla anulare 43 è presente una guarnizione 44, ad esempio di tipo o-ring.
Vantaggiosamente, da contrapposte porzioni della superficie laterale esterna dello stelo tubolare 24 si sviluppano alette di guida 45 che presentano in direzione radiale una dimensione sostanzialmente pari alla distanza tra la stessa superficie laterale esterna dello stelo tubolare 24 e la superficie interna del cannotto 15.
Il funzionamento della valvola è il seguente.
Il corpo superiore 11 è fissato ad una struttura di supporto e movimentazione, mentre il cannotto 15 risulta in battuta con la bocca di scarico 17 sul corpo otturatore 28 (questo è solidale al corpo superiore 11) in virtù della spinta della molla 37; il cannotto 15 è collegato al corpo superiore 11 dalla membrana anulare 18.
Una bottiglia B è movimentata sotto la valvola 10; la stessa valvola viene abbassata portando il cannotto 15 dentro la bocca della bottiglia, e portando l’anello di battuta 35 sul bordo della stessa bocca della bottiglia.
La discesa della valvola continua per un certo tratto, in modo che il bordo della bocca della bottiglia spinge sull’ anello di battuta 35 grazie al contatto con la guarnizione 36con la conseguenza di traslare verso l’alto il cannotto 15 rispetto al corpo inferiore 13 e quindi al corpo superiore 11 con lo stelo tubolare 24; conseguentemente lo stesso cannotto si solleva dal corpo otturatore 28, aprendo così la bocca di scarico, con conseguente discesa di liquido.
L’apertura avviene grazie al peso stesso della valvola 11 che supportata dalla bottiglia B vince la forza della molla 37.
La discesa del liquido continua fino a che non raggiunge il foro di sfiato 29.
A questo punto l’erogazione si interrompe ed il prodotto in eccesso fuoriesce, tramite il foro di sfiato 29, dall’impianto di sfiato e/o recupero di liquido, creando così il livello in bottiglia.
Una volta terminato il riempimento, la valvola 10 viene sollevata ed il cannotto 15, in virtù del proprio peso e della molla di richiamo ritorna in chiusura sul corpo otturatore.
Si è in pratica constatato come il trovato così descritto porti a soluzione i problemi evidenziati nei tipi noti di valvole di riempimento; in particolare con il presente trovato si è realizzata una valvola per il riempimento di bottiglie, da utilizzarsi in impianti industriali di imbottigliamento in ambiente asettico per succhi, bibite, e in genere per bevande cosiddette “piatte”, che permette di evitare il trascinamento di germi e batteri all’intemo del condotto di riempimento.
Infatti, grazie alla membrana anulare che collega la camera al cannotto, si ottiene un movimento relativo delle due parti del condotto senza peraltro creare alcuna interfaccia che possa rappresentare una corsia preferenziale per l’ingresso dei germi nel condotto.
La struttura della valvola risulta inoltre estremamente semplice, facilitando sia la sua produzione che la sua manutenzione.
La forma del corpo otturatore e la dimensione dell’ interno 30 dello stelo tubolare 24, permettono inoltre di ottimizzare il flusso di liquido che entra nella bottiglia, con notevole incremento della velocità di riempimento rispetto a valvole note.
Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l’uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.
Ove le caratteristiche e tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati acclusi al solo scopo di aumentare l’intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull’interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1) Valvola per il riempimento di bottiglie, da utilizzarsi in impianti industriali di imbottigliamento in ambiente asettico per succhi, bibite, e in genere per bevande cosiddette “piatte”, caratterizzata dal fatto di comprendere un condotto di riempimento (21), sostanzialmente a sviluppo rettilineo, costituito, secondo un sviluppo dall’alto verso il basso, da un corpo superiore (11) in cui è definita una camera (12) aperta verso il basso e comunicante con un impianto di alimentazione del liquido, e da un cannotto (15) da inserire nella bottiglia (B) da riempire, detto cannotto (15) presentando alle estremità superiore ed inferiore, rispettivamente un’apertura (16) di comunicazione con detta camera (12) ed una bocca di scarico (17) in bottiglia, detta camera (12) e detto cannotto (15) essendo connessi tra loro tramite un raccordo formato da una membrana anulare (18), elastica ed impermeabile, fissata per la propria porzione perimetrale esterna (19) al bordo inferiore della stessa detta camera (12) e per la porzione perimetrale interna (20) al bordo superiore di detto cannotto (15), internamente a detto condotto di riempimento (21) essendo presente uno stelo tubolare (24) fissato superiormente sul cielo di detta camera (12) e presentante all’estremità inferiore un corpo otturatore (28) per la detta bocca di scarico (17) di detto cannotto (15), su detto corpo otturatore (28) essendo presente un foro di sfiato (29) comunicante con l’interno di detto stelo tubolare (24), a sua volta comunicante con un impianto esterno di sfiato e/o recupero di liquido, detto cannotto (15) comprendendo mezzi (34) atti a consentirgli una traslazione relativa rispetto a detto stelo tubolare (24) da una posizione con la bocca di scarico (17) in chiusura su detto corpo otturatore (28) ad una posizione con detta bocca di scarico (17) sollevata da detto corpo otturatore (28) quando lo stesso cannotto (15) è inserito nella bottiglia da riempire, a detti mezzi di traslazione (34) essendo associati mezzi di richiamo in posizione di chiusura di detta bocca di scarico (17) su detto corpo otturatore (28).
- 2) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto stelo tubolare (24) è coassiale a detto cannotto (15) e che il detto corpo otturatore (28) presenta, per un tratto di rivoluzione attorno all’asse di detto stelo tubolare (24), ima porzione di raccordo (40) allo stesso detto stelo tubolare (24) rastremata verso l’alto a definire uno scivolo di convogliamento verso la parete della bottiglia (B) per il liquido che fuoriesce dal detto cannotto (15), sulla porzione angolare di raccordo tra il detto corpo otturatore (28) e detto stelo tubolare (24) non rastremata essendo presente una costola (42) che presenta uno sviluppo in direzione radiale di dimensioni pari alla distanza tra la superficie laterale di detto stelo tubolare (24) e la superficie interna di detto cannotto (15), sulla faccia di detta costola (42) rivolta verso detto cannotto (15) essendo presente detto foro di sfiato (29).
- 3) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto di comprendere un corpo inferiore (13), tubolare, fissata al detto corpo superiore (11) in corrispondenza del bordo inferiore della detta camera (12), inferiormente alla detta camera (12), in una posizione parzialmente interna e coassiale al detto corpo inferiore (13), essendo presente detto cannotto (15), la detta porzione perimetrale esterna (19) della detta membrana anulare (18) essendo bloccata a sandwich tra il bordo inferiore della detta camera (12) e un cordolo anulare (22) ricavato sulla parte superiore del detto corpo inferiore (13).
- 4) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il bloccaggio del detto stelo tubolare (24) avviene per inserimento della testa (24a) dello stesso detto stelo tubolare (24) in una sede (25) ricavata sul detto corpo superiore (11) ed il bloccaggio reversibile in detta sede per l’accoppiamento con una spina a forcella (26), estraibile, disponibile esternamente allo stesso detto corpo superiore (11).
- 5) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che Γ interno (30) del detto stelo tubolare (24) termina su di un foro trasversale (31) ricavato sulla detta testa (24a) dello stesso detto stelo tubolare (24), a sua volta aperto su di una cava anulare (32) definita sulla sede 25 ed isolata superiormente ed inferiormente da guarnizioni, su detta cava anulare (32) essendo aperto un condotto di collegamento (33) di comunicazione con detto impianto esterno di sfiato e/o recupero di liquido.
- 6) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (34) atti a consentirgli una traslazione relativa (34) rispetto al detto stelo tubolare (24) si concretizzano nella guida cilindrica costituita dalla superficie interna del detto corpo inferiore (13) e in un anello di battuta (35) fissato coassialmente alla porzione di detto cannotto (15) fuoriuscente dal detto corpo inferiore (13), detto anello di battuta (35) presentando internamente ima guarnizione anulare (36) su cui va in battuta il bordo della bocca della bottiglia.
- 7) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di richiamo in posizione di chiusura della detta bocca di scarico (17) sul corpo otturatore (28) si concretizzano in una molla (37) disposta coassialmente al detto corpo inferiore (13) e al detto cannotto (15) tra un primo riscontro anulare (38), definito sul detto corpo inferiore (13), ed un secondo riscontro anulare (39) associato al detto cannotto (15).
- 8) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto secondo riscontro anulare (39) è costituito da un corpo anulare (39a) disposto in battuta su due semianelli (39b) inseriti in corrispondenti cave anulari ricavate sulla superficie esterna del detto cannotto (15).
- 9) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta costola 42 è raccordata con il detto stelo tubolare (24).
- 10) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che da contrapposte porzioni della superficie laterale esterna del detto stelo tubolare (24) si sviluppano alette di guida (45) che presentano in direzione radiale un dimensione sostanzialmente pari alla distanza tra la stessa superficie laterale esterna del detto stelo tubolare (24) e la superficie interna del detto cannotto (15).
- 11) Valvola per il riempimento di bottiglie, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il detto corpo otturatore (28) presenta una spalla anulare (43), ricavata inferiormente alla detta porzione di raccordo (40), su cui va in battuta di chiusura la detta bocca di scarico (17) del cannotto (15), in corrispondenza di detta spalla anulare (43) essendo presente ima guarnizione (44).
- 12) Valvola per il riempimento di bottiglie, da utilizzarsi in impianti industriali di imbottigliamento in ambiente asettico per succhi, bibite, e in genere per bevande cosiddette “piatte”, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per quanto descritto ed illustrato nelle allegare tavole di disegni.
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