MXPA00003576A - Unidad despachadora para maquina despachadora de fluidos, que comprende una camara de bombeo de volumen variable y la maquina que comprende dicha unidad despachadora - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a unidad despachadora para una maquina despachadora de fluido, que comprende al menos un ducto de entrada y un ducto de salida para productos fluidos, conectados a una cámara de bombeo de volumen variable que comprende al menos una pared flexibles, un medio actuador que se proporciona para mover en forma selectiva a la cámara de bombeo desde una posición cero en la que la cámara de bombeo tiene un volumen máximo hasta un posición límite en la que la cámara tiene un volumen mínimo, medios de intercepción selectivos que están dispuestos en los ductos de entrada y de salida para permitir que el producto fluido entre y salga de la cámara de bombeo, conforme la pared flexible se mueve hacia la posición cero y hacia la posición límite, respectivamente, comprendiendo los medios de intercepción válvula de retención montadas en los ductos de entrada y de salida, respectivamente, caracterizada porque la cámara de bombeo se activa mediante un actuador lineal y porque unidad dispensadora también comprende un sensoróptico que define la posición cero de la cámara de bombeo.

Description

UNIDAD DESPACHADORA PARA MÁQUINA DESPACHADORA DE FLUIDOS, QUE COMPRENDE UNA CÁMARA DE BOMBEO DE VOLUMEN VARIABLE Y LA MÁQUINA QUE COMPRENDE DICHA UNIDAD DESPACHADORA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con el campo de máquinas despachadoras que tienen la intención de despachar y/o disificar productos fluidos más o menos viscosos, tales como por ejemplo, pinturas, colorantes, tintas y lo similar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La técnica anterior en el sector o rama anterior, comprende máquinas despachadoras que funcionan de conformidad con varios principios operativos. Un tipo muy extendido de máquina conocida comprende múltiples depósitos para los fluidos colorantes, conectados a un circuito despachador. Cada producto fluido es extraído de su depósito respectivo mediante una bomba de desplazamiento positivo y es suministrado hacia una correspondiente válvula distribuidora de tres días y dos posiciones. Cuando la válvula está en una posición inactiva, el fluido es regresado hacia su depósito respectivo por medio de un ducto de recirculación. Cuando es necesario despachar una cantidad predeterminada de fluido, la válvula se pone en una posición activa, de modo que suministre el fluido desde el depósito hacia una boquilla despachadora. Este tipo de máquina proporciona excelentes resultados en términos de precisión, repetibilidad y confiabilidad de resultados durante el transcurso del tiempo. Sin embargo, el uso de una bomba y una válvula de solenoide para cada depósito de producto fluido eleva el costo total de la máquina, tanto en términos de manufactura como de mantenimiento. Otro tipo conocido de máquina despachadora de productos fluidos, especialmente, fluidos colorantes, comprende una serie de depósitos conectados a bombas despachadoras de tipo jeringa o integrados a estas mismas, que comprenden émbolos que pueden moverse axialmente dentro de los cilindros respectivos, las bombas normalmente están dispuestas alrededor de la circunferencia de un tambor giratorio o rotatorio. Para distribuir en un recipiente una cantidad predeterminada de producto fluido, es necesario hacer girar el tambor hasta que la jeringa apropiada esté alineada con el recipiente. Por lo tanto, de manera general en las máquinas de este tipo conocido, es imposible despachar múltiples productos fluidos simultáneamente al mismo recipiente, lo que conduce a una baja productividad de las máquinas de este tipo conocido. Se han propuesto varias soluciones para superar el anterior problema, todas muy complicadas y de manufactura y mantenimiento costoso. Además, un problema intrínseco con las conocidas máquinas de tipo jeringa, reside en la dificultad de proporcionar los suficientes sellos deslizantes entre los émbolos y los cilindros para asegurar una buena precisión y repetibilidad con el tiempo para despachar y disificar. También, el uso de estas máquinas con fluidos agresivos o abrasivos conduce al rápido desgaste de los sellos deslizantes y conduce de este modo a una declinación en el desempeño de la máquina, lo que solamente puede resolverse parcialmente mediante un mantenimiento constante, lo que aumenta fuertemente los costos de operación de la máquina.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es superar los anteriores problemas de la técnica anterior, al proporcionar una máquina despachadora que despache y/o disifique productos fluidos, la cual sea de manufactura y mantenimiento sencillos y económicos y que proporcione una precisión y confiabilidad elevadas con el transcurso del tiempo, incluso cuando se utilicen productos fluidos agresivos, corrosivos o abrasivos. Otro objeto de la presente invención es proporcionar una máquina que sea de tamaño compacto con un desempeño en productividad satisfactorio, especialmente pero no en forma exclusiva, cuando despache cantidades limitadas de productos fluidos. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una máquina que comprenda una multitud de unidades despachadoras independientes, que sea fácil de fabricar e instalar en la máquina y que pueda ser rápidamente reemplazada, si se necesita, incluso por personal inexperto, por ejemplo, aún por el usuario de la máquina. Para alcanzar los anteriores objetos, la presente invención se relaciona con una unidad despachadora que tiene las características descritas en las reivindicaciones que están más adelante. La invención también se relaciona con una máquina despachadora para despachar y/o disificar productos fluidos, que comprende una multitud de unidades despachadoras del tipo anterior. De conformidad con una característica particular de la presente invención, la unidad despachadora comprende una cámara de bombeo que tiene paredes flexibles, en particular pero no en forma exclusiva, paredes de tipo fuelle. En una modalidad particular, la cámara de bombeo se activa mediante un actuador lineal con el fin de proporcionar una proporción lineal entre la carrera del actuador y la cantidad de producto despachado. De conformidad con una característica particular adicional, el actuador lineal comprende un motor paso a paso, también llamado motor de velocidad gradual, para proporcionar la proporción lineal entre el número de pasos o etapas del motor y la cantidad de fluido despachado. Otra característica especial reside en el hecho de que, con la unidad despachadora de la presente invención, la presión en el ducto de suministro hacia la boquilla despachadora cae de manera inmediata, tan pronto como se interrumpe el despachado, lo que evita escurrimientos y gotas en la boquilla. De conformidad con otra característica de la invención, la unidad despachadora se coloca en la posición de llenado al término de cada despachado, haciendo que la unidad despachadora esté inmediatamente disponible para la siguiente suministro. Otra particularidad adicional de la invención es que la unidad despachadora comprende un detector óptico de límite, que define el punto cero de la unidad de bombeo. Esta característica hace posible obtener una elevada repetibilidad del proceso de despachado de un producto fluido por parte de la unidad despachadora. Otra característica de la unidad despachadora reside en el hecho de que las carreras de admisión y despacho pueden ocurrir a velocidades diferentes, para mejorar la productividad de la máquina al reducir el tiempo necesario para volver a llenar la cámara de bombeo, aun sin sacrificar la precisión durante la fase de despachado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Características y ventajas adicionales serán evidentes a partir de la siguiente descripción de una modalidad preferida, con referencia a las Figuras adjuntas, mismas que se proporcionan solamente como ejemplos no limitantes y en donde: la Figura 1 es una sección transversal esquemática longitudinal de un par de unidades despachadoras de la presente invención, montadas en el interior del cuerpo de una unidad despachadora, la Figura 2 es una sección transversal longitudinal aumentada de la unidad de bombeo de la presente invención, la Figura 3 es un diagrama del sistema de control de una máquina despachadora de la presente invención, especialmente ajustada para despachar productos en forma secuencial y, la Figura 4 es un diagrama similar a la Figura 3, que ilustra un sistema de control especialmente ajustado para despachar productos en forma simultánea.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Con referencia a las Figuras, se muestra una máquina despachadora para despachar y/o disificar productos fluidos, que comprende un cuerpo 10, al frente del cual está ubicada al menos una boquilla o un grupo de boquillas despachadoras 11, de un tipo generalmente conocido, las cuales son alcanzadas por ductos de despacho 12 que sirven para transportar cantidades predeterminadas de productos fluidos hacia una o más latas C, en forma simultánea o secuencial. El cuerpo de la máquina despachadora puede adoptar varias formas y configuraciones globales diferentes, dictadas principalmente por las necesidades de transporte y manejo de las latas C, así como de consideraciones ergonómicas y de aspecto, mismas que no son especialmente relevantes para la presente invención. Por estas razones, no se describirá con detalle en el resto de esta descripción la estructura global de la máquina. Dentro del cuerpo despachador 10, están ubicadas unidades despachadoras 13, cada una de las cuales comprende un depósito 14 para un producto fluido, que se conecta a una unidad de bombeo 15, la cual está conectada a su vez a su respectivo ducto despachador 12, que conduce hacia el exterior en la boquilla o grupo de boquillas 11. Preferentemente entre el depósito 14 y la correspondiente unidad de bombeo 15 está insertado un filtro 16. Un miembro agitador 17, de un tipo generalmente conocido, por ejemplo, uno de tipo paleta giratoria, según se ilustra en la Figura 1, activado por una unidad de motor 18 conectada en el extremo inferior del mismo depósito, puede estar montado en el interior del depósito 14.

La unidad de bombeo 15, genérica, ilustrada con mayor detalle en la Figura 2, comprende un soporte base 19 debajo del cual está el motor paso a paso 20, del cual su flecha 21 se extiende dentro de una cavidad 22 provista en el soporte base 19. La flecha 21 del motor está conectada a un miembro actuador 23, montado en forma giratoria en el soporte base y soportado en el mismo mediante un par de rodamientos axiales 24. Un tornillo tuerca 25 está ubicado axialmente en el miembro actuador 23, en el cual se atornilla el extremo roscado 26 de una flecha de accionamiento 27 que actúa como un tornillo de arrastre. El acoplamiento tornillo-tornillo tuerca preferentemente es de tipo reversible. La flecha de accionamiento 27 está fija a un carro 28 que se desliza a lo largo de barras guía verticales 29, fijas al soporte base 19, en el cual también está montado un detector de posición 40, cuya función se aclarará más adelante. La base inferior de una cámara de bombeo 30 de tipo fuelle está fija al carro 28; la cavidad interna 30a de la cámara se comunica con un múltiple 31 provisto en el interior de una viga transversal superior 32, fija en el extremo superior de las barras guía 19. El múltiple 31 se comunica a su vez con una entrada 33 y una salida 34, que se comunican con el depósito 14 y el ducto despachador 12, respectivamente, con la interposición de dos respectivas válvulas de retención 35 y 36. Con detalle, las válvulas de retención comprenden cada una un obturador esférico 37 que empuja contra un asiento circular 38 de válvula gracias a la acción de un elemento resiliente 39, preferentemente un resorte helicoidal precalibrado. Obviamente, en la configuración de la unidad de bombeo 15 son posibles numerosas variaciones las cuales pueden, por ejemplo, comprender un motor paso a paso el cual tenga una flecha roscada misma que se acople en forma roscada o atornillada a un tornillo tuerca ubicado directamente en el carro. El motor paso a paso puede controlarse mediante un sistema electrónico de control 45 (mostrado en forma esquemática en la Figura 4) , montado en la unidad despachadora 13, mismo que también puede controlar a la unidad de motor 18 del miembro agitador 17. En la modalidad ilustrada en el diagrama de la Figura 4, los sistemas de control 45 se comunican con una unidad central de procesamiento 46, instalada preferentemente en la máquina y que tiene la capacidad de enviar información para activar al sistema de control 45 de la unidad despachadora 13 apropiada, después de una solicitud para despachar una cantidad predeterminada de uno o más de los productos fluidos. En particular, la unidad central de procesamiento 46 actúa como la interfaz máquina/usuario y está conectada mediante cualquier sistema conocido de transmisión de datos a un bloque de circuito 47, responsable de controlar y manejar los miembros de la máquina despachadora. El bloque de circuito 47 se conecta en las formas conocidas a los recursos de la máquina, tales como un dispositivo humidificador 48 para boquilla despachadora, un actuador 49 de un pedestal para ajustar la altura del recipiente o incluso un sistema detector 50 para detectar la presencia del recipiente en el compartimento de despacho de la máquina, así como otros recursos. En el caso de la Figura 4, el bloque de circuito 47 se conecta, mediante una conexión 51 para red de datos, con los sistemas de control 45 colocados en cada unidad despachadora 13. En este caso, es posible activar simultáneamente dos o más unidades despachadoras 13 y, de este modo, despachar en forma simultánea dos o más productos. En otra modalidad, que se muestra esquemáticamente en la Figura 3, el bloque de circuito 47 está conectado a una tarjeta I/O 52 que controla directamente, sin interposición de los sistemas de control 45, las unidades despachadoras 13 y recibe las señales de información provenientes de cada unidad, por ejemplo, las señales emitidas por cada detector de posición 40. Esta solución hace posible fabricar una máquina despachadora decididamente más económica que la que se muestra en la Figura 4, ya que no es necesario equipar cada unidad despachadora 13 con su propia lógica de control independiente. Aunque el sistema de control de la Figura 3 no permite el despachado simultáneo de productos, la precisión y la repetibilidad de despachado no sufre ninguna declinación, ya que éstas están determinadas por las características de cada unidad despachadora 13. Durante periodos de inactividad, cuando no se está despachando producto, todas las unidades despachadoras de la máquina están en una posición de reposo, en donde las cámaras de bombeo 30 de tipo fuelle están abiertas hasta su máxima extensión y completamente llenas del producto fluido. En estas situaciones, los carros 28 están ubicados en el extremo inferior de sus carreras, conforme lo detectan los detectores de posición 40. Los sistemas electrónicos instalados en la máquina están ajustados para procesar la información concerniente a las cantidades de los productos fluidos que serán distribuidas ya sea en términos de volumen o de peso y para traducirla, por medio de tablas de conversión, en información acerca del número de ciclos y fracciones de ciclos necesarios para que la cámara de bombeo 30 transfiera la cantidad deseada del producto fluido hacia su correspondiente ducto de salida 12. Esta conversión se simplifica por el hecho de que la proporción entre el volumen de producto transferido hacia la salida después de la compresión de los fuelles 30, esencialmente es directamente proporcional al movimiento axial de la flecha de transmisión o accionamiento 27 y, de este modo, al número de pasos o etapas del motor paso a paso 20. Cuando el sistema central de procesamiento 46 envía información de despacho hacia una unidad de bombeo 15 específica, por medio del bloque de circuito 47, el sistema electrónico de control 45 local o la tarjeta de 1/0 46 activa al motor paso a paso 20 para controlar el movimiento del carro 28 y, de este modo, la compresión de la cámara de bombeo 30 de tipo fuelle. Debido a que la cavidad 30a de la cámara de bombeo ya está llena del producto fluido, la unidad despachadora está lista para su despacho inmediato, tan pronto como recibe la información de activación proveniente de la unidad central de procesamiento . Si el volumen del producto fluido que será despachado es menor que el desplazamiento de la cámara de bombeo 30 de tipo fuelle, el motor paso a paso 20 se controla en una dirección de rotación durante un número suficiente de pasos para reducir el volumen de la cámara de bombeo en una cantidad igual al producto que se va a distribuir. Como los productos fluidos que se van a despachar son esencialmente no comprimibles, la presión generada dentro de la cámara 30a, tan pronto como el carro 28 sea elevado para comprimir el fuelle 30, es suficiente para superar la resistencia del resorte 39 de la válvula 36 sin retorno, abriéndola de esta manera y provocando que el producto fluido salga del ducto despachador 12. Este ducto normalmente está lleno de producto y de preferencia es corto a fin de reducir los efectos de la pérdida de carga sobre la precisión y linearidad de la unidad despachadora. Cuando se completa el despachado el motor paso a paso 20 se controla en dirección opuesta hasta que el detector 40 señale que el carro 28 ha llegado al extremo inferior de su carrera. Tan pronto como el motor 20 invierte su dirección, cae la presión dentro de la cámara 30a, provocando que la válvula de retención 36 se cierre inmediatamente. Esto también provoca que caiga la presión en el ducto despachador 12 y, debido al leve desplazamiento del obturador 37, también creará probablemente un vacío ligero en el ducto 12, suficiente para evitar la formación de gotas o fugas del producto fluido en la boquilla 11. Durante la carrera de retorno del carro 28 hacia el extremo inferior de su carrera, aumenta el volumen de la cámara 30a de fuelle 30, extrayendo de esta manera el producto fluido del depósito 14 a través de la válvula de retención 15, misma que se abre. Según se muestra en la Figura 1, el depósito 14 está ubicado preferentemente encima de la correspondiente unidad de bombeo 15 y está conectado a ésta mediante un ducto prácticamente vertical con una sección transversal bastante amplia. Todo esto facilita la penetración del producto fluido en la cámara 30a cuando desciende el carro 28, sin riesgo de cavitación. El hecho de que sea tan fácil extraer producto del depósito 14, hace posible controlar la carrera de retorno del carro 28 a una mayor velocidad que la carrera de despacho. Esta característica es especialmente ventajosa cuando la cantidad de producto que será despachada es mayor que el desplazamiento del fuelle. En este caso, el sistema electrónico de control controla al motor paso a paso 20, de modo que completa uno o más ciclos de despacho completos, cada uno de los cuales consiste de una carrera completa del carro 28 hacia arriba y una carrera descendente de retorno hasta la posición límite inferior detectada por el detector de posición 40. Para suministrar la cantidad deseada del producto fluido, la última carrera de despacho del carro 28 normalmente será una carrera parcial, seguida por el retorno del carro 28 hacia el extremo inferior de su carrera, en la posición de reposo. El hecho de que las carreras de retorno del carro 28 durante las cuales la boquilla 11 ha dejado de despachar producto para permitir que la cámara 30a del acordeón 30 se llene nuevamente, tengan una velocidad mayor a las carreras de suministro, reduce las veces de rellenado y aumenta de esta manera la productividad total de la máquina despachadora. La presencia del detector de posición 40 hace posible implementar fácilmente una importante función de control para la operación apropiada de la unidad despachadora y, consecuentemente, un procedimiento para corregir cualquier mal funcionamiento. Por supuesto que, es necesario simplemente contar el número de etapas o pasos del motor necesarios para regresar el carro a la posición inicial o al extremo inferior de su carrera, indicado por el detector de posición, y compararlo con el número de pasos dados por el motor para efectuar la carrera de avance del carro. Esto verifica inmediatamente cualesquiera errores operativos sin los dos números no coinciden. En este caso, el sistema de control puede generar una señal de error e indicarle al usuario el mal funcionamiento. Además, si el número de pasos en la carrera de despacho es menor que el de la carrera de retorno, el sistema de procesamiento puede activar automáticamente otra vez al motor de pasos durante el número de pasos igual a la diferencia que se encontró, para suministrar la cantidad de producto faltante y de este modo, completar la operación de despacho, la cual sería defectuosa de lo contrario. Para aumentar la productividad de la máquina, también es posible controlar en paralelo varias unidades despachadoras, según se muestra en el ejemplo del diagrama de la Figura 4, de modo que en el mismo recipiente C puedan despacharse simultáneamente varios productos por medio de un juego compartido de boquillas 11. Esta necesidad se percibe especialmente en la industria manufacturera de pinturas, barnices, etc., en donde es normal suministrar cantidades predeterminadas de varios productos colorantes a un recipiente C para obtener un producto terminado que tiene el tono de color deseado. El hecho que de la conexión de tornillo-tornillo tuerca, la cual actúa como un actuador lineal entre el motor paso a paso 20 y el carro 28, sea reversible, permite que el carro 28 permanezca en su posición incluso en caso de una pérdida temporal de energía eléctrica accidental. En otras palabras, el tipo de tornillo-tornillo tuerca utilizado no permite que el carro se mueva, excepto después de que el motor paso a paso se ha activado en una dirección de rotación o en otra. Cada unidad despachadora 13 es independiente y puede ser fácilmente reemplazada incluso por personal no experimentado, en caso de una descompostura, ya que uno simplemente debe conectar la energía eléctrica y los conectores de comunicación del ducto despachador 12. La cámara de bombeo 30 de tipo fuelle puede fabricarse utilizando materiales que resistan la agresión por parte de los productos fluidos, por ejemplo, de polímeros basados en fluoruro. La ausencia de sellos deslizantes asegura una elevada confiabilidad, incluso en presencia de fluidos abrasivos. Por supuesto que la geometría de la cámara de bombeo puede variar del ejemplo que se muestra, por ejemplo, ésta puede comprender una cámara de volumen variable de diferente tipo, tal como una que tiene paredes flexibles o un diafragma o soluciones similares. Además, el mismo carro puede controlar más de una cámara de bombeo. Es claro que, el principio de la invención sigue siendo el mismo, las modalidades y los detalles de desarrollo pueden variar ampliamente con respecto a los descritos e ilustrados sin que excedan el alcance de la presente invención.

Claims (10)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES : 1. Unidad despachadora para una máquina despachadora de fluido, que comprende al menos un ducto de entrada y un ducto de salida para los productos fluidos, conectados a una cámara de bombeo de volumen variable que comprende al menos una pared flexible, un medio actuador que se proporciona para mover en forma selectiva a la cámara de bombeo desde una posición cero en la que la cámara de bombeo tiene un volumen máximo hasta un posición límite en la que la cámara tiene un volumen mínimo, medios de intercepción selectivos que están dispuestos en los ductos de entrada y de salida para permitir que el producto fluido entre y salga de la cámara de bombeo, conforme la pared flexible se mueve hacia la posición cero y hacia la posición límite, respectivamente, caracterizada porque los medios de intercepción comprenden válvulas de retención montadas respectivamente en los ductos de entrada y de salida.
2. 2. Unidad despachadora según la reivindicación 1, caracterizada porque la pared flexible es de tipo fuelle.
3. 3. Unidad despachadora según la reivindicación 1, caracterizada porque la cámara de bombeo se activa mediante un actuador lineal.
4. 4. Unidad despachadora según la reivindicación 3, caracterizada porque el actuador lineal comprende un motor paso a paso.
5. 5. Unidad despachadora según la reivindicación 1, caracterizada porque las válvulas de retención están montadas en contrafase en los ductos de entrada y de salida, respectivamente.
6. 6. Unidad despachadora según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende un detector óptico que define la posición cero de la cámara de bombeo.
7. 7. Unidad despachadora según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende al menos un depósito colocado cerca y encima de la cámara de bombeo y que está conectado al ducto de entrada.
8. 8. Máquina despachadora de fluido que comprende al menos una boquilla despachadora de producto fluido, caracterizada porque comprende al menos unidades despachadoras de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, los ductos de salida de las unidades despachadoras conducen hacia fuera de la máquina a través de al menos una boquilla.
9. 9. Máquina despachadora según la reivindicación 8, caracterizada porque comprende una unidad central de procesamiento que transmite a una unidad de control datos significativos acerca de la cantidad de producto que será despachado con cada despacho, la unidad de control controla al medio actuador para mover en forma selectiva la cámara de bombeo de cada unidad despachadora. 10. Máquina despachadora según la reivindicación 9, caracterizada porque la unidad de control controla el movimiento de la cámara de bombeo hacia la posición cero al término de cada despacho.
10. 10. Máquina despachadora según la reivindicación 9, caracterizada porque la unidad de control controla el movimiento de la cámara de bombeo a diferentes velocidades de la carrera hacia la posición cero y de la carrera hacia la posición límite, respectivamente.