ITPR20070026A1

ITPR20070026A1 - Valvola di riempimento e un procedimento per riempire un contenitore

Info

Publication number: ITPR20070026A1
Authority: IT
Inventors: Marco Botti; Roberto Puglia
Original assignee: Sbc Bottling & Canning S P A
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2008-10-12
Also published as: WO2008126119A1

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per TITOLO:

“VALVOLA DI RIEMPIMENTO E UN PROCEDIMENTO PER RIEMPIRE UN CONTENITORE”,

La presente invenzione ha per oggetto una valvola di riempimento e un procedimento per riempire un contenitore.

Il presente trovato si riferisce in particolare al settore alimentare, nel quale trovano impiego macchine riempitrici, ovvero macchine per riempire una pluralità di contenitori con un prodotto fluido, in particolare liquido o semi-liquido.

Le riempitrici generalmente comprendono una giostra provvista di una pluralità di valvole di riempimento, ciascuna delle quali viene attivata e disattivata durante il movimento della valvola stessa solidalmente alla giostra.

Ciascuna valvola di riempimento ordinariamente comprende un otturatore mobile tra una posizione di apertura e una posizione di chiusura, potendo assumere anche posizioni intermedie, per parzializzare il flusso di prodotto introdotto nei contenitori in fase di riempimento. Al fine di ottimizzare il riempimento si è soliti variare la posizione dell'otturatore durante il riempimento stesso; in particolare, la fase iniziale e finale del riempimento vengono effettuate con la valvola in una posizione parzializzata, mentre una fase di riempimento intermedia viene effettuata con la valvola nella posizione di massima apertura.

Infatti, la riduzione dell'apertura della valvola nella fase iniziale ha lo scopo di evitare turbolenze nel fluido di riempimento,

La riduzione dell’apertura della valvola nella finale iniziale ha lo scopo di evitare fuoriuscite indesiderate di fluido dal contenitore e di rendere più preciso il dosaggio del prodotto.

Il fatto di realizzare la fase di riempimento intermedia con la valvola nella posizione di massima apertura ha lo scopo di minimizzare i tempi del riempimento.

La determinazione delle fasi iniziali e finale viene effettuata in funzione della tipologia di fluido di riempimento e di contenitore da riempire, ovvero in funzione di parametri di impostazione del processo di riempimento. Per esempio, per un dato fluido e un dato contenitore, può essere desiderabile eseguire il riempimento con la valvola in posizione parzializzata fino a quando il contenitore non è riempito per un 10%, successivamente con la valvola completamente aperta fino a quando il contenitore non è riempito per un 90% e, successivamente, con la valvola nuovamente parzializzata fino al termine del riempimento. Per rilevare la quantità di fluido introdotta nel contenitore, ovvero lo stato di avanzamento del riempimento, generalmente si utilizza un sensore di portata attivo sul condotto di uscita della valvola.

Al fine di ottimizzare il riempimento in funzione del prodotto di riempimento e dei contenitori da riempire, è previsto anche che la posizione intermedia dell'otturatore possa essere variata. Tuttavia, tale variazione deve essere eseguita in una fase preliminare di taratura (effettuata manualmente), che risulta particolarmente complessa e scomoda da effettuare.

Nei sistemi noti, le valvole di riempimento sono provviste di una o, in certi casi, di una pluralità di posizioni parzializzate, per consentire, durante il riempimento, di variare la posizione dell'otturatore tra posizioni prestabilite secondo una logica prefissata.

A tal fine, le valvole di riempimento secondo dette soluzioni note comprendono un attuatore, per movimentare un pistone connesso all'otturatore mobile tra la posizione di apertura massima e la posizione di chiusura, e mezzi di controllo collegati all'attuatore per regolare la posizione del pistone in funzione dei valori di portata rilevati dal sensore.

Per quanto riguarda gli attuatori, è noto anche l'impiego di motori elettrici, per variare la posizione del pistone.

Tuttavia, tali sistemi presentano alcune limitazioni.

I sistemi di riempimento in uso non consentono di regolare la posizione dell'otturatore (ovvero del pistone) con continuità e in modo preciso, per poter variare l'apertura della valvola secondo un andamento qualsiasi, in funzione della tipologia di contenitore e di fluido di riempimento.

Inoltre, le valvole note sono scomode da utilizzare in quanto, per regolare dette posizioni parzializzate, richiedono operazioni di taratura complesse, da eseguirsi manualmente da parte degli operatori.

Inoltre, si osservi che l'impiego di motori elettrici per controllare la posizione del pistone pone alcuni problemi, quali ad esempio le elevate temperature di funzionamento dei motori, la necessità di proteggere dai contatti diretti le parti in tensione, gli ingombri elevati e l'usura dei componenti.

Scopo del presente trovato è quello di eliminare i suddetti inconvenienti e di rendere disponibile una valvola di riempimento che consenta di eseguire il riempimento in modo ottimizzato e particolarmente efficiente. Detto scopo è pienamente raggiunto dalla valvola oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate ed in particolare per il fatto che i mezzi di controllo comprendono un elemento di rilevazione della posizione del pistone connesso all'attuatore per regolare la posizione del pistone in retroazione, confrontando la posizione rilevata con una posizione prestabilita in funzione del valore di portata rilevato e modificando di conseguenza la posizione del pistone.

Un altro scopo del presente trovato è quello di rendere disponibile un procedimento di riempimento particolarmente flessibile ed efficace.

Detto scopo è pienamente raggiunto dal procediemnto oggetto del presente trovato, che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate ed in particolare per il fatto che una fase di regolazione avviene in retroazione e comprende le seguenti fasi:

- rilevazione della posizione del pistone;

- confronto della posizione rilevata con una posizione prestabilita in funzione del valore di portata rilevato;

- modifica della posizione del sensore sulla base di detto confronto.

Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma realizzativa, illustrata a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno, in cui:

- la figura 1 illustra una valvola di riempimento secondo il presente trovato, in vista sezionata;

- la figura 2 illustra in uno schema funzionale la valvola di figura 1.

Nelle figure si è indicata con 1 una valvola di riempimento secondo il presente trovato.

La valvola 1 è atta ad essere inserita in una macchina riempitrice, per inserire un fluido di riempimento in un contenitore.

La valvola 1 comprende un otturatore 2 connesso a un pistone 3 per aprire e chiudere un condotto 4 di uscita del fluido di riempimento dalla valvola 1.

Il pistone 3 è mobile con continuità tra una posizione di apertura massima e una posizione di chiusura del condotto 4.

La valvola 1 comprende anche un attuatore 5 per movimentare il pistone 3 con continuità tra la posizione di chiusura e la posizione di massima apertura della valvola 1 , e viceversa.

Nella preferita forma realizzativa illustrata, l'attuatore 5 è di tipo pneumatico. Inoltre, il pistone 3 è preferibilmente un pistone a singolo effetto cooperante con una molla 6.

La molla 6 forza il pistone 3 a rimanere nella posizione di chiusura, o, in alternativa, in quella di totale apertura, in assenza di azioni da parte dell'attuatore 5. L'attuatore, insufflando aria, movimenta il pistone 3 verso la posizione di apertura o, in alternativa, di chiusura, contrastando l'azione della molla 6.

Si osservi che la valvola 1 è priva di finecorsa atti a definire posizioni intermedie del pistone 3, ovvero il pistone 3 è libero di scorrere senza ostacoli assumendo tutte le posizioni tra quella di chiusura e quella di massima apertura.

Ciò consente, vantaggiosamente, di movimentare con continuità il pistone 3 in modo particolarmente semplice e robusto.

Inoltre, la valvola 1 comprende un sensore 7 (non illustrato nella figura 1 ma illustrato schematicamente nella figura 2) per rilevare valori di portata del fluido erogato dalla valvola. Tale sensore 7, di tipo sostanzialmente noto, è preferibilmente inserito nel condotto 4 di uscita del fluido di riempimento.

La valvola di riempimento comprende anche una scheda 8, atta a ricevere in ingresso un segnale rappresentativo del valore di portata rilevato dal sensore 7 e a derivare (sostanzialmente mediante un processo di integrazione nel tempo) la quantità di prodotto (ovvero di fluido di riempimento) presente all'interno del contenitore in un determinato istante.

Nella preferita forma realizzativa, la scheda 8 è di tipo analogico.

La scheda 8 è programmata in modo da associare ai valori di portata ricevuti in ingresso corrispondenti valori desiderati di apertura della valvola 1, ovvero posizioni desiderate per l'otturatore 2 (ovvero per il pistone 3).

La scheda 8 è operativamente connessa all'attuatore 5 per pilotarlo, sulla base di detti valori di apertura desiderati per la valvola 1, ricavati in funzione dei valori di portata ricevuti in ingresso.

Originalmente, è previsto che la scheda 8 comprenda una memoria contenente almeno un andamento prestabilito della posizione del pistone 3 in funzione della quantità di fluido di riempimento inserito nel contenitore.

In particolare, è previsto, vantaggiosamente, che detta memoria comprenda una pluralità andamenti prestabiliti; inoltre, la scheda 8 è provvista di mezzi per selezione uno di detti andamenti in funzione del fluido di riempimento (costituiti per esempio da una logica integrata nella scheda 8 o da un PLC opportunamente programmato).

La valvola 1 comprende anche, originalmente, un elemento di rilevazione 9 della posizione del pistone 3. Tale elemento di rilevazione 9 è connesso alla scheda 8 e quindi, tramite la scheda 8, è operativamente connesso all'attuatore 5 per regolare la posizione del pistone 3 in retroazione, ovvero sulla base di un confronto tra la posizione del pistone 3 rilevata e detta posizione desiderata.

Dunque, detta posizione desiderata è ricavata in funzione del valore di portata rilevato, sulla base di un andamento prestabilito della posizione del pistone 3 in funzione della quantità di fluido di riempimento inserito nel contenitore, detto andamento essendo selezionato da una pluralità di andamenti. Ciò consente, vantaggiosamente, di tenere conto della tipologia del contenitore e del fluido di riempimento, in modo automatico e senza necessità di complicate fasi di regolazione preliminare.

Pertanto, la scheda 8 invia un segnale di comando all' attuatore per movimentare il pistone in base al risultato di detto confronto tra la posizione del pistone rilevata e quella desiderata (per il valore di portata istantaneamente rilevato).

La scheda 8, il sensore 7 e l'elemento di rilevazione 9 definiscono mezzi di controllo 10 collegati all'attuatore 5 per regolare la posizione 3 del pistone in funzione dei valori di portata rilevati dal sensore.

Detto elemento di rilevazione 9 è costituito, per esempio, da un trasduttore lineare operativamente connesso al pistone 3 (per esempio un tastatore).

In particolare, nella preferita forma realizzativa illustrata, l'elemento di rilevazione 9 e l'attuatore 5 sono integrati tra loro, nella forma di un elettroposizionatore. Si osservi che gli elettroposizionatori, di per se stessi, sono noti nel settore del monitoraggio del livello di liquido presente all'interno di serbatoi.

Ciò consente, vantaggiosamente, una drastica riduzione di ingombri e, allo stesso tempo, permette di effettuare un controllo particolarmente preciso.

Per quanto riguarda i mezzi di controllo 10 in generale e, in particolare, la scheda 8, è previsto che siano realizzati in modo analogico o, in alternativa, digitale.

Per quanto riguarda la tipologia di controllo in retroazione effettuato, la scheda 8 è programmata per effettuare un controllo preferibilmente continuo, garantendo un livello di precisione particolarmente elevato. Il presente trovato mette a disposizione anche un procedimento per riempire un contenitore con un fluido attraverso una valvola 1 di riempimento provvista di un pistone 3 connesso a un otturatore 2 e mobile tra una posizione di apertura massima e una posizione di chiusura di un condotto 4 di uscita del fluido.

Tale procedimento comprende le seguenti fasi:

- movimentazione del pistone 3 in una posizione di apertura;

- rilevazione di un valore di portata del fluido erogato dalla valvola mediante un sensore 7;

- regolazione della posizione del pistone 3 in funzione del valore di portata rilevato.

La fase di regolazione comprende a sua volta, originalmente, le seguenti fasi:

- rilevazione della posizione del pistone 3;

- modifica della posizione del sensore sulla base di detto confronto.

Detta posizione prestabilita (ovvero la posizione desiderata) è una posizione stabilita sulla base di un andamento desiderato per la posizione istantanea dell'otturatore 2 in funzione del livello di riempimento del contenitore.

In questa luce, si osservi che detto procedimento comprende anche, originalmente, le seguenti fasi, successive alla fase di rilevazione:

- derivazione della quantità di prodotto inserito nel contenitore, integrando la portata di fluido di riempimento erogato dalla valvola nel tempo (dall'inizio del riempimento);

- associazione di un valore di apertura desiderato (prestabilito) per l'otturatore 2 in funzione di detta quantità di prodotto derivata, sulla base di un andamento prestabilito.

Pertanto, il presente trovato consente, vantaggiosamente, di gestire in modo ottimizzato il riempimento di un contenitore mediante un fluido di riempimento, effettuando un controllo in retroazione della posizione dell'otturatore 2, ovvero della posizione della valvola, detta posizione essendo variabile con continuità tra una posizione di apertura massima e una posizione di chiusura.

Detto controllo è preferibilmente di tipo continuo, per garantire un livello di precisione particolarmente elevato.

Il presente trovato si presenta particolarmente flessibile, con possibilità di trattare fluidi di riempimento e contenitori diversi in modo ottimizzato e automatico senza necessità di operazioni di regolazione e taratura.

Inoltre, la valvola 1 secondo il presente trovato è particolarmente è semplice e robusta costituzione, in quanto non richiede l'utilizzo di motori elettrici né di riduttori.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Valvola (1) di riempimento per inserire un fluido di riempimento in un contenitore, comprendente: - un pistone (3) connesso a un otturatore (2) e mobile tra una posizione di apertura massima e una posizione di chiusura di un condotto (4) di uscita del fluido di riempimento; - un attuatore (5) operativamente connesso al pistone per movimentarlo; - un sensore (7) inserito in detto condotto (4) per rilevare valori di portata del fluido erogato dalla valvola (1); - mezzi di controllo (10) collegati all'attuatore (5) per regolare la posizione del pistone (3) in funzione dei valori di portata rilevati dal sensore (7), caratterizzata dal fatto che i mezzi di controllo (10) comprendono un elemento di rilevazione (9) della posizione del pistone (3) operativamente connesso all'attuatore (5) per regolare la posizione del pistone (3) in retroazione, confrontando la posizione rilevata con una posizione prestabilita in funzione del valore di portata rilevato e modificando di conseguenza la posizione del pistone (3).
2. Valvola di riempimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto attuatore (5) è un attuatore pneumatico.
3. Valvola di riempimento secondo la rivendicazione 2, comprendente una molla (6) di contrasto di detto attuatore (5), detto pistone (3) essendo un pistone a singolo effetto.
4. Valvola di riempimento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento di rilevazione (9) della posizione del pistone (3) è un trasduttore lineare operativamente connesso al pistone (3).
5. Valvola di riempimento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di controllo (10) comprendono una memoria contenente almeno un andamento prestabilito della posizione del pistone (3) in funzione della quantità di fluido di riempimento inserito nel contenitore.
6. Valvola di riempimento secondo la rivendicazione 5, in cui detta memoria comprende una pluralità andamenti prestabiliti, i mezzi di controllo (10) essendo provvisti di mezzi per selezione uno di detti andamenti in funzione del fluido di riempimento.
7. Valvola di riempimento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui il pistone (3) è mobile con continuità tra detta posizione di chiusura e detta posizione di apertura massima dell'otturatore (2).
8. Valvola di riempimento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di controllo (10) comprendono una scheda (8) collegata al sensore (7) per ricevere un segnale rappresentativo della portata del fluido erogato istantaneamente dalla valvola (1) e fornire in uscita un segnale rappresentativo di un valore istantaneo della posizione desiderata del pistone (3).
9. Procedimento per riempire un contenitore con un fluido attraverso una valvola (1) di riempimento provvista di un pistone (3) connesso a un otturatore (2) e mobile tra una posizione di apertura massima e una posizione di chiusura di un condotto di uscita del fluido, comprendente le seguenti fasi: - movimentazione del pistone (3) in una posizione di apertura; - rilevazione di un valore di portata del fluido erogato dalla valvola (1); - regolazione della posizione del pistone (3) in funzione del valore di portata rilevato, caratterizzato dal fatto che detta fase di regolazione avviene in retroazione e comprende le seguenti fasi: - rilevazione della posizione del pistone (3); - confronto della posizione rilevata con una posizione prestabilita in funzione del valore di portata rilevato; - modifica della posizione del pistone (3) sulla base di detto confronto.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui è prevista una fase preliminare di selezione, sulla base della tipologia di fluido trattato, di un andamento prestabilito della posizione del pistone (3) in funzione dei valori di portata del fluido erogato dalla valvola.