ITPR930024A1 - Gruppo valvola di riempimento, in macchina riempitrice di contenitori con liquidi. - Google Patents

Description

GRUPPO VALVOLA DI RIEMPIMENTO, IN MACCHINA RIEMPITRICE DI CONTENITORI CON LIQUIDI.

DESCRIZIONE

Forma oggetto del presente trovato un gruppo valvola di riempimento, in macchina riempitrice di contenitori con liquidi.

Sono note riempitrici isobarometriche i cui gruppi valvola di riempimento sono provvisti di due condotti coassiali, uno per il liquido ed uno per il gas (normalmente C02 o aria), mantenuti normalmente chiusi dalla pressione presente all'interno del serbatoio della riempitrice, superiore alla forza elastica di molle che agiscono invece nel senso dell'apertura.

Quando ? raggiunto un accoppiamento ermetico tra imboccatura del contenitore da riempire e parte inferiore del gruppo valvola di riempimento, un posizionatone meccanico apre la valvola del gas ponendo il contenitore alla stessa pressione della fase gassosa del serbatoio della riempitrice, per questo motivo denominata isobarometrica; raggiunta la uguaglianza di pressione si ha la spontanea apertura della valvola del liquido sotto I'azione della relativa molla ed inizia il riempimento del contenitore mentre 1'aria in esso presente fuoriesce attraverso un condotto di ritorno, denominato anche cannula di livello, che sfocia nella fase gassosa del serbatoio. II riempimento si arresta idraulicamente quando il livello del liquido nel contenitore lambisce l'estremit? inferiore della cannula ostruendola.

Tuttavia la valvola del liquido resta meccanicamente aperta finch? non giunge a contatto con un comando che muove un posizionatone meccanico che a sua volta provvede alla chiusura sia della valvola del liquido che di quella del gas. Successivamente la pressione all'interno del contenitore ? scaricata nell'ambiente esterno tramite una piccola valvola denominata "shift".

In tali riempitrici in assenza di contenitore o di scoppio del medesimo, la valvola del liquido si chiude spontaneamente, nonostante l'azione contraria della molla, per1la differenza di pressione esistente fra serbatoio e ambiente esterno, evitando lo spreco di prodotto.

La ritardata chiusura meccanica della valvola del liquido, rispetto alla chiusura idr-aulica, pu? esser*e in taluni casi non trascurabile, soprattutto quando la riempitrice rallenta o si ferma, perch? l'aria racchiusa nel contenitore tende a trafilare attraverso la valvola del liquido provocando variazioni del livello di riempimento, ed inoltre il liquido tende a salire all'interno della cannula fino ad un livello sostanzialmente pari a quello presente all'interno del serbatoio, per il principio dei vasi comunicanti. ;Per ovviare al trafilamento dell'aria sono state impiegate barriere per l'aria permeabili al liquido quali ad esempio un passaggio a sifone o una rete metallica; per* risolvere il problema della risalita del liquido nelle riempitrici tradizionali questo ? generalmente soffiato fuori dalla cannula quando il gruppo valvola si trova fra la stella di uscita e quella di entrata ossia al termine di ciascun riempimento e prima del successivo.

Ulteriore inconveniente di tali gruppi valvola ? quello di richiedere una discreta pressione (cirea 0,5 bar) per il funzionamento.

Scopo del presente trovato ? quello di eliminare i suddetti inconvenienti e di realizzare un gruppo valvola di riempimento che s?a costruttivamente semplice e consenta una notevole precisione nel livello di riempimento, richiedendo una bassa pressione di funzionamento.

Ulteriore scopo ? quello di garantire una chiusura meccanica della valvola del liquido sostanzialmente contemporanea alla chiusura idraulica che si verifica a livello desiderato raggiunto, indipendentemente dalla velocit? di rotazione della macchina.

Ulteriore scopo ? quello di poter regolare la portata di riempimento a seconda del formato dei contenitori da riempire, ed anche di poter scaricare 1?aria dei contenitori in un canale diverso da quello che ? a contatto con il prodotto.

Detti scopi sono pienamente raggiunti dal gruppo valvola di riempimento oggetto del presente trovato, che si caratterizza per' quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate ed in particolare per il fatto di comprendere un dispositivo atto a consentire la chiusura meccanica del condotto del liquido contemporaneamente alla chiusura idraulica provocata dal raggiungimento di un livello prefissato in cui il liquido lambisce la cannula di ritorno dell'aria.

Questa ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente evidenziate dalla descrizione seguente di due preferite forme di realizzazione illustrate, a puro titolo esempiificativo e non limitativo, nelle unite tavole di disegno, in cui:

- le figure 1) e 2) illustrano, in una sezione verticale, il gruppo valvola rispettivamente nella condizione di chiusura e di apertura della valvola di afflusso del liquido;

la figura 3) illustra, in una sezione verticale, il gruppo valvola secondo una variante di realizzazione.

Con riferimento alle figure, con 1 ? stato indicato un condotto di afflusso del liquido in cui ? coassialmente inserito un condotto 9 del gas terminante inferiormente con una cannula 19, atta a penetrare all'interno di' un contenitore 10 da riempire per definire con la propria estremit? inferiore il livello di riempimento del contenitore stesso.

Il riempimento del contenitore 10 avviene dopo che ? stato raggiunto un accoppiamento sostanzialmente ermetico tra imboccatura del contenitore ed una guarnizione 15 di un elemento di centraggio 11, di tipo noto, associato al gruppo valvola.

Con 3 ? stata indicata una originale membrana di collegamento tra il condotto 1 ed il condotto 9, il quale ultimo ? scorrevole rispetto al primo tra una posizione superiore, illustrata in figura 1, ed una infer iore, illustrata in figura 2 ove un supporto 14 della membrana 3, solidale al condotto 9, poggia contro un finecorsa reaiizzato tramite una rondella 8.

Il condotto 9 ? provvisto esternamente di un risalto fungente da otturatore 12 per il condotto 1 di afflusso del liquido. Il condotto 9 e quindi l'otturatore 12 sono mantenuti normalmente spinti verso l'alto contro una guarnizione 13 solidale con il condotto 1 in modo da chiuderlo per effetto delle diverse estensioni di due superfici su cui ? esercitata la pressione presente all'interno del condotto stesso. Infatti la pressione presente all'interno del condotto 1, mantenuta mediante collegamento con un canale 2 di sovrapressione, spinge verso l'alto il condotto 9 mobile perch? la forza verso l'alto ? maggiore della somma del peso del condotto 9, della forza esercitata dalla colonna di liquido presente tra i condotti 1 e 9 e della forza verso il basso essendo la superficie

di applicazione della forza sulla faccia inferiore della membrana molto maggiore (preferibilmente quattro volte) rispetto alla corrispondente nella zona dell'otturatore.

Con l'otturatore 12 in posizione di chiusura sulla faccia superiore della membrana 3 agisce la pressione presente in un canale 4 che si trova alla pressione atmosferica ed ? collegato con l'ambiente esterno.

Con 5 ? stata indicata una valvola di tipo convenzionale a pulsante, la quale viene premuta da un pattino di apertura non illustrato quando il contenitore 10 da riempire ? accoppiato ermeticamente con la guarnizione 15 dell'elemento di centraggio 11. In conseguenza dell'apertura della valvola 5 la pressione presente in una camera 16 al di sopra della membrana e la pressione interna del contenitore si portano allo stesso livello della pressione presente nel canale 2; infatti la valvola 5 pone in comunicazione il canale 2 con la camera 16'.

Si verifica quindi la discesa del condotto 9 il cui peso, unito a quello della colonna di liquido, non ? pi? contrastato dalla pressione agente sulla membrana; si apre il passaggio per il liquido ed inizia il riempimento del contenitore, durante il quale ? l'aria espulsa dal contenitore che mantiene in pressione la camera 16 e non pi? la camera 2 in quanto il pulsante della valvola 5 viene nel frattempo rilasciato al termine del pattino di' apertura: infatti il flusso d'aria prima di raggiungere il canale 4 subisce uno strozzamento nel passaggio attraverso un orifizio calibrato 6 ricavato in uno stelo 7 del gruppo valvola.

Quando il livello del liquido nel contenitore 10 raggiunge l'estremit? inferiore della cannula 19 di ritorno dell'aria, il flusso d'aria dal contenitore al gruppo valvola si interrompe mentre continua invece lo scaricamento dell'aria contenuta nella camera 16 verso il canale k. Nella camera 16 si ristabilisce la pressione atmosferica provocando la pressoch? immediata chiusura dell'otturatore 12 di afflusso del liquido.

La membrana 3, unitamente alla camera 16 e alla particolare configurazione della zona superiore del gruppo valvola, costituisce un dispositivo atto ad azionare l'otturatore del condotto del liquido, realizzandone la chiusura meccanica, indipendentemente dalla velocit? di rotazione della riempitrice, contemporaneamente alla chiusura idraulica dello stesso condotto provocata dal raggiungimento di un livello prefissato del liquido nel contenitore. La membrana 3, secondo una variante di realizzazione non illustrata, potr? essere sostituita da un pistone con guarnizione scorrevole all'interno del condotto 1 superiormante alla rondella 8.

Con 17 ? stata indicata una camma atta a far assumere allo stelo 7 diverse posizioni angolari, a ciascuna delle quali ? associato un particolare diametro dell'orifizio calibrato 6, in modo che a posizioni diverse dello stelo 7 corrispondano orifizi di diametro diverso in collegamento con il canale 4 e quindi diverse velocit? di riempimento: ci? pu? essere di utilit? ad esempio per il riempimento di liquidi gassati per i quali una ridotta velocit? di riempimento consente di ridurre al minimo il rischio di formazione di schiuma.

E1 inoltre prevista una posizione angolare dello stelo, impiegata durante la sanificazione del gruppo valvola, in cui l'orifizio 6 ha lo stesso diametro di un condotto 18 di collegamento con il canale k.

In assenza di pressione nel canale 2, l'otturatore 12 resta aperto e non ? possibile riempire un canale 20 con il liquido per le contemporanee aperture di tutti i gruppi valvola di riempimento. Per ovviare a ci?, nella fase di avviamento viene chiuso, tramite una valvola non illustrata, il passaggio esistente tra canale 20 e canale 2 (anch'esso non illustrato), viene posto in pressione il canale 2 provocando la chiusura dell'otturatore 12, viene riempito il canale 20 con il liquido ed infine aperto il passaggio tra canale 20 e canale 2.

Il gruppo valvola di riempimento oggetto del presente trovato trova applicazione per il riempimento di contenitori sia con liquidi piatti che gassati. In quest'ultimo caso la pressione del canale 2 e del canale 20 ? quella tipica dei liquidi gassati.

Con riferimento ad una variante di realizzazione illustrata in figura 3, con 21 ? stata indicata una sonda di livello in grado di percepire la presenza di liquido e di chiudere il circuito elettrico formato dalla sonda e da un elemento metallico 22 fissato ?nferiormante al condotto 9.

Nell'esempio illustrato tale elemento metallico ? a forma di campana, ma pu? essere realizzato anche con due o pi? barrette o linguette metalliche.

Il segnale di chiusura del circuito, tramite un amplificatore 23 aziona un'elettrovalvola 24 che aumenta la sezione di afflusso dell'aria verso il canale 4 e provoca la chiusura del condotto di afflusso del liquido.

La variante di realizzazione illustrata in figura 3 si presta particolarmente al riempimento di contenitori con liquidi gassati poich? la sonda 21 ? sensibile alla presenza di liquido ma non alla presenza di schiuma e quindi la precisione del livello ? garantita.

Il presente gruppo valvola ? facilmente sanificabile sia in equicorrente che in controcorrente ed ? operativo anche con pressioni di funzionamento di circa 0.1 bar o anche inferiori, il che consente di riempire anche contenitori in plastica particolarmente leggeri, di forma anche quadrata e poco resistenti alla pressione.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) Gruppo valvola di riempimento, in macchina riempitrice di contenitori con liquidi, del tipo comprendente: un condotto (1) per l'afflusso del liquido da un serbatoio di contenimento ad un contenitore (10) posizionato coassialmente al di sotto del condotto (1), detto condotto (1) essendo provvisto di otturatore (12) per chiuder e l'afflusso del liquido ver so il contenitore , - un condotto (9, 19) per gas o aria inserito almeno parzialmente all'interno del condotto (1) di afflusso del liquido, in posizione coassiale, caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo atto ad azionare l'otturatore (12) del condotto (1) del liquido, realizzandone la chiusura meccanica, indipendentemente dalla velocit? della riempitrice, contemporaneamente alla chiusura idraulica dello stesso condotto provocata dal raggiungimento di un livello prefissato del liquido nel contenitore in cui il liquido lambisce l'estremit? inferiore del condotto (19) di ritorno dell'aria, 2) Gruppo valvola secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispositivo comprende una membrana (3) di collegamento tra il condotto (9) del gas con il condotto (1) del liquido, detta membrana (3) consentendo il movimento del condotto (9) del gas rispetto al condotto del liquido ed essendo di estensione superficiale sufficiente a far si che la pressione presente tra i due detti condotti (1, 9) al raggiungimento di un livello prefissato del liquido nel contenitore (10) sia tale da spingere verso l 'alto il condotto (9) in posizione di chiusura dell 'otturatore (12). 3) Gruppo valvola secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispositivo comprende una sonda (21) atta a percepire la presenza di liquido e ad attivare , tramite un amplificatore (23), un 'elettrovaivoia (24) la quale , aumentando o diminuendo la sezione d 'afflusso dell 'aria verso un canale (4) di deflusso , provoca rispettivamente la chiusura o 1'apertura del condotto di afflusso del liquido. 4) Gruppo valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende una camma (17) atta a far assumere ad uno stelo (7) del gruppo valvola una pluralit? di posizioni angolari diverse a ciascuna delle quali corrisponde un particolare diametro di un orifizio calibrato (6) attraverso cui fuoriesce aria o gas. 5) Gruppo valvola secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispositivo comprende una camera (18) al di sopra del condotto (9) e mantenuta separata dalla zona compresa tra i condotti (1 e 9), la pressione di detta camera (16) dipendendo dall 'apertura di una valvola (5) che la pone in comunicazione con l 'ambiente esterno , o dal ritorno del 'aria dal contenitore in fase di riempimento ; la variazione di pressione nella camera (16) essendo atta a provocare la discesa del condotto (9) con afflusso del liquido o la risalita del medesimo condotto in posizione di chiusura. 6) Gruppo valvola secondo la rivendicazione 5 in cui detta camera (16) ? provvista di un orifizio (6) calibrato per l'espulsione dell'aria verso l'ambiente esterno, in modo che l'aria di ritorno proveniente dal contenitore non sia a contatto con il prodotto. 7) Gruppo valvola secondo la rivendicazione 1 in cui detto dispositivo ? costituito da un pistone flottante provvisto di guarnizione, solidale con il condotto (9) ed atto a muoversi tra una posizione superiore di apertura ad una posizione inferiore di chiusura dell'afflusso del liquido.