MXPA98003516A - Montaje de valvula de flujo variable en dos etapas - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una unidad de válvula que comprende:un cuerpo que define una cámara interna que tiene una pared fija en un primer extremo y un orificio de descarga en un segundo extremo, estando la cámara interna dividida en una primera cámara y una segunda cámara por una porción reguladora de flujo que se extiende hacia el interior, estando la primera cámara colocada adyacente a la pared y teniendo una entrada para recibir un fluido, y estando la segunda cámara colocada adyacente al orificio de descarga;una válvula que se extiende axialmente a través de la cámara interna y que es movible dentro de la misma, teniendo la válvula un eje de diámetro variable asociado de manera operante con la porción reguladora de flujo, con un extremo del eje conectado a un bulbo, estando el bulbo colocado en la segunda cámara, y extendiéndose el eje desde el bulbo y la segunda cámara a través de la primera cámara, a través de la porción y a través de la pared, siendo el bulbo acoplable con el orificio de descarga para sellar el orificio de descarga, cuando por lo menos una porción del eje de diámetro variable estáen asociación desellado con por lo menos una porción reguladora de flujo;y un medio para accionar la válvula entre una primera posición fija, en donde el fluido no fluye a través del cuerpo, y una segunda posición fija en donde se permite el flujo de fluido a través de la porción reguladora de flujo y del orificio de descarga, proporcionando además el medio de accionamiento un medio para seleccionar en forma variable las segundas porciones fijas, en donde, en la segunda posición, la porción reguladora de flujo y el orificio de descarga se sujetan para permitir que el fluido fluya a través del cuerpo.

Description

MONTAJE DE VÁLVULA DE FLUJO VARIABLE DE DOS ETAPAS Campos de la invención La presente invención se refiere a los componentes para el manejo de fluidos y, más específicamente, a una unidad de válvula de flujo variable, de dos etapas, para uso en el manejo de fluidos.

Antecedentes de la invención En el campo del manejo de fluidos, las válvulas suelen ser utilizadas para propósitos de llenar recipientes como botellas, en las líneas de fabricación. Los recipientes en una línea de ensamble se mueven en posición abajo de las unidades de válvula y el líquido fluye a través de las unidades de válvula y se dosifica en los recipientes. Las unidades de válvula se abren para permitir que el líquido entre a los recipientes y luego se cierran después que los recipientes se llenan adecuadamente. Este fluido que se introduce a las unidades de válvula con frecuencia se encuentra bajo presión. Cuando una unidad de válvula se abre y cierra bajo condiciones de flujo no restringidas, el flujo que sale a través de la unidad de válvula tiene una tendencia a salpicar. El problema de salpicar es mucho más probable cuando se utiliza un tipo de unidad de válvula aséptica * debido a que las válvulas asépticas por lo común incluyen un diafragma para sellar la interfaz producto/varilla actuadora. Una unidad de válvula aséptica por lo común se utiliza en donde se requieren condiciones estériles, como 5 puede ser, inter alia, cuando se manejan alimentos. Por ejemplo, cuando se envasan jugos, el jugo primero se calienta y luego se enfría para asegurar que el jugo se encuentre estéril. Además, la botella se esteriliza antes de ser llenada. El jugo viaja a través de la unidad de válvula 10 y es dosificado en botellas esterilizadas. Las válvulas asépticas, utilizadas para este propósito, por lo común incluyen un diafragma para sellar la interfaz producto/varilla actuadora para evitar que el jugo salga de la válvula hacia un lugar no deseado y para evitar que los 15 contaminantes se introduzcan al jugo a través de la unidad de válvula. — El uso de un diafragma en válvulas asépticas tiende a ocasionar mayor probabilidad y aparición de salpicaduras. Cuando la válvula aséptica se abre o cierra bajo condiciones de flujo no restringidas, el diafragma que se encuentra dentro de la unidad de válvula tiene la tendencia a flexionarse, lo cual ejerce una onda de presión sobre la punta de la válvula cerca del punto de salida de la unidad de válvula. La onda de presión por lo común ocurre justo 25 cuando la punta de la válvula casi se asienta, o en el punto de cierre, lo cual produce una aceleración rápida de la corriente del líquido. La aceleración rápida puede causar rompimiento en la columna del líquido que sale de la unidad de válvula, como puede ser un efecto de chorro, lo cual provoca que el producto se derrame fuera del recipiente.

Esta es una característica no deseable que da como resultado el desperdicio de producto así como la contaminación o ensuciamiento de la línea de producción. De esta manera, es deseable reducir la probabilidad de salpicaduras. También es deseable proporcionar una unidad de válvula que sea útil con diferentes tipos de productos, incluidos aquellos que tienen una tendencia a la formación de espuma. La formación de espuma se puede reducir reduciendo o limitando la velocidad de llenado del líquido de la unidad de válvula. De esta manera, es deseable proporcionar una unidad de tálvula que sea ajustable para ofrecer variación en las velocidades de flujo del producto a través de la unidad de válvula.

Compendio de la invención La presente invención cumple éstos y otros objetivos ofreciendo una unidad de válvula que incluye un cuerpo, una válvula y un medio para accionar la válvula. El cuerpo define una cámara interna que tiene una pared en un primer extremo y un orificio de descarga en un segundo * extremo. La cámara interna se divide en una primera cámara y una segunda cámara mediante una porción reguladora del flujo que se extiende hacia el interior. La primera cámara se localiza adyacente a la pared y tiene una entrada para 5 recibir un fluido. La segunda cámara se localiza adyacente al orificio de descarga. La válvula se extiende en el sentido del eje a través y es movible dentro de la cámara interna y tiene un eje de diámetro variable asociado de manera operante con la porción reguladora del flujo. Un extremo del .eje se conecta a un bulbo. El bulbo se encuentra colocado en la segunda cámara. El eje se extiende desde el bulbo y la segunda cámara a través de la primera cámara y a través de la pared. El bulbo se acopla con el orificio de descarga para sellar 15 el orificio de descarga cuando el eje se encuentra en asociación con la porción reguladora del flujo. El medio para accionar la válvula es para accionar entre una primera posición, en donde el fluido no fluye a través del cuerpo, y una segunda posición, en donde el flujo de fluido a través de la porción reguladora de flujo y el orificio de descarga está permitido. El medio actuador también puede ser accionable a una tercera posición, en donde el fluido no fluye a través de la porción reguladora de flujo mientras está permitido el flujo a través del orificio de descarga. Una cuarta posición también está provista en donde el fluido fluye a través de la porción reguladora de flujo y el orificio de descarga a una velocidad reducida. La unidad de -válvula también puede incluir un sello flexible que proporciona una barrera a prueba de fugas entre la primera cámara y la pared. El eje se extiende a través del sello. El sello flexible puede ser un diafragma colocado entre el cuerpo y la pared en el primer extremo del cuerpo y un anillo se acopla a un exterior de la pared y el cuerpo para mantener la pared, el diafragma y el cuerpo juntos. El cuerpo de la unidad de válvula incluye un asiento de válvula colocado en el orificio: de descarga y el bulbo se acopla con el asiento de la válvula para sellar el orificio de descarga. El bulbo puede ser de sección decreciente en el extremo adyacente al orificio de descarga. El asiento de la válvula es anular para el acoplamiento obturante con el bulbo cuando el medio actuador se encuentra en la primera posición. El extremo de sección decreciente del bulbo se extiende a través del orificio" de descarga cuando se encuentra en la primera posición para acoplarse con el asiento de la válvula. La primera y segunda cámaras del -cuerpo pueden ser cilindricas y la primera cámara tiene un diámetro interno substancialmente igual a un diámetro interno de la segunda cámara. En un modo alternativo, la primera cámara tiene un * diámetro interno mayor que un diámetro interno de la segunda cámara. La porción reguladora de flujo tiene un diámetro interno que es más pequeño que los diámetros internos de la 5 primera y segunda cámaras e incluye una primera y segunda pared inclinada. La primera pared inclinada es adyacente a la primera cámara y la segunda pared inclinada es adyacente a la segunda cámara. Las paredes inclinadas se inclinan ^ . hacia adentro una hacia la otra y definen un orificio en un punto más estrecho de la porción reguladora del flujo. El eje se extiende a través del orificio en la porción reguladora de flujo y es cilindrico. El eje incluye una primera y segunda porción, teniendo la primera porción un diámetro mayor que la segunda porción. La segunda porción 15 se encuentra conectada al bulbo. Una porción de sección decreciente del eje se coloca entre la primera porción y la f segunda porción. La primera porción del eje puede ser substancialmente del mismo diámetro como el orificio en la 20 porción reguladora de flujo, de manera que, cuando la primera porción entra al orificio, el fluido no fluye a través del orificio. Cuando la porción de sección decreciente del eje entra al orificio en la porción reguladora de flujo, el flujo se reduce.

El medio para accionar la válvula puede ser un cilindro de aire que define una cámara de aire interna con un primer y segundo extremo. El cilindro de aire se encuentra conectado al segundo extremo de la pared en el 5 primer extremo del cuerpo. El cilindro de aire define una segunda pared en el primer extremo de éste. El eje se extiende desde la primera cámara hacia la cámara de aire interna y a través de la segunda pared. El eje se acciona mediante presión de aire que entra y sale de la cámara de aire. El eje también incluye una porción de pistón colocada dentro de la cámara de aire interna. La porción del pistón tiene un diámetro que es substancialmente el mismo tamaño que el diámetro interno de la cámara de aire interna, para proporcionar un sello entre una primera porción y una segunda porción de la cámara interna. El pistón se mueve en el sentido axial dentro del cilindro de aire interno. El cilindro de aire incluye un primer orificio y un segundo orificio. Cada orifico es para permitir la admisión y salida de aire. El primer orifico conduce a la primera porción de la cámara de aire interna y el segundo orificio conduce a la segunda porción de la cámara de aire interna. El aire que entra a través del primer orificio crea presión sobre el pistón para mover el eje hacia la primera posición y el aire que entra a través del segundo Orificio crea * presión sobre el pistón para mover el eje hacia la segunda posición. Un espárrago de ajuste puede estar asociado con el primer extremo del cilindro de aire y colocado en 5 alineamiento axial con el eje. El espárrago es para hacer contacto con un extremo del eje para definir el rango de movimiento del eje y, mediante esto, la velocidad de flujo del fluido a través del orificio de descarga.

Breve descripción de los dibujos Las características preferidas -de la presente invención se describen en los dibujos anexos, en donde los caracteres de referencia similares definen elementos semejantes en las diversas vistas, y en donde: 15 La figura 1 es una vista transversal parcial de una unidad de válvula aséptica de la presente invención mostrando la unidad de válvula en descarga completa; La figura 2 es una vista transversal parcial de una unidad de válvula aséptica representada en figura 1, con la 20 válvula colocada para terminar (o iniciar) el flujo; La figura 3 es una vista transversal parcial de la unidad de válvula aséptica representada en la figura 1, con la válvula en una posición completamente cerrada; La figura 4 es una vista transversal parcial de una 25 modalidad alternativa de la unidad de válvula de la presente invención representando una válvula no aséptica con descarga completa; La figura 5 es una vista transversal parcial de una modalidad alternativa de la unidad de válvula de la presente 5 invención, representando una unidad de válvula aséptica; La figura 6 es una vista transversal parcial de un bulbo de cierre utilizado en la unidad de válvula de la figura 5; La figura 7 es una vista extrema superior del bulbo 10 de cierre representado en la figura 6; La figura 8 es una vista en elevación del mandril extremo utilizado con el bulbo obturador que se representa en la figura 7; La figura 9 es una vista transversal de la punta 15 obturante del bulbo obturador que se representa en la figura 7; La figura 10 es una vista transversal parcial, despiezada, del extremo inferior de la unidad de válvula que se representa en la figura 5, mostrando un asiento de 20 válvula removible colocado sobre la unidad de válvula; y La figura 11 es una vista transversal de una modalidad alternativa del asiento de válvula que se muestra en la figura 10.

Descripción detallada de la invención En relación con las figuras 1-3, la unidad de válvula 10 incluye un alojamiento o cuerpo externo 20 que tiene un alojamiento superior 22 definiendo una primera 5 cámara interna 24 y un alojamiento inferior 26 que define una segunda cámara interna 28. Una porción reguladora del flujo 30 se coloca entre la primera 24 y segunda 28 cámaras. La porción reguladora del flujo 30 de preferencia * se forma independiente de los alojamientos superior 22 e 10 inferior 26. Cuando la porción reguladora del flujo 30 es independiente de los alojamientos superior 22 e inferior 26, ésta se puede formar como una porción intermedia (como se muestra en la figura 5) colocada entre los alojamientos superior 22 e inferior 26. En un modo alternativo, como se 15 muestra en las figuras 1-3, la porción reguladora del flujo 30 puede ser formada de manera integral como parte del alojamiento superior 22 del cuerpo 20, o se puede formar de manera integral con el alojamiento inferior 26. La porción reguladora de flujo 30 de preferencia se extiende hacia el interior desde la pared externa del cuerpo 20. El regulador de flujo 30 forma una pared 31 en un extremo de la primera cámara 24 y la segunda cámara 28, Las paredes 31 del regulador de flujo de preferencia se inclinan en un ángulo hacia adentro hacia la cámara adyacente para 25 definir una porción interna 32 que es más estrecha que una porción. Esta pendiente puede ser en un ángulo inferior a aproximadamente 90°. De esta manera, la invención no requiere que el regulador de flujo 30 realmente tenga paredes inclinadas, aunque las paredes inclinadas son 5 deseables para proporcionar patrones de flujo aerodinámicos a través de la primera y segunda cámaras (24, 28) . Un canal o abertura substancialmente cilindrica 34 se proporciona en el regulador de flujo 30 adyacente a la porción interna 32. La abertura 34 de preferencia se define en el centro del 10 regulador de flujo 30 a lo largo de eje X-X longitudinal. Como se describirá con mayor detalle a continuación, el regulador de flujo 30 funciona junto con un vastago de la válvula perfilado para detener el flujo de un producto desde la primera cámara 24 hacia la segunda cámara 28 después que el vastago de la válvula perfilado haya recorrido una distancia corta. Esto permite que la punta del vastago de la válvula sea cerrado bajo condiciones de flujo muy lento, evitando o reduciendo significativamente por este medio la probabilidad de salpicaduras. 20 El alojamiento superior 22 y el alojamiento inferior 26 de preferencia se elaboran de plástico o metal, o cualquier otro material convencional, conocido. De mayor preferencia, los alojamientos 22, 26 se elaboran de acero inoxidable 304 o 316. Los alojamientos superior e inferior 25 pueden estar conectados entre sí en cualquier forma convencional, como puede ser por soldadura, adhesivo o similares. De mayor preferencia, los alojamientos superior e inferior 22, 26 se encuentran sujetados. Un conducto de admisión 40 se asocia con el alojamiento superior 22 para distribuir un flujo de producto hacia la primera cámara 24. El conducto de admisión 40 puede ser un tubo, o cualquier otro tipo de conducto útil para distribuir un producto hacia una cámara. El conducto de admisión 40 entra a la primera cámara 24 corriente arriba de la porción reguladora del flujo 30. El flujo que ingresa a la unidad de válvula 10 a través del conducto de admisión 40 por lo común será bajo presión. El término "corriente arriba" se utiliza en la presente para definir la localización del flujo previa a la parte que está siendo identificada. El término "corriente abajo" se utiliza en la presente para definir la localización posterior del flujo que ha pasado por la parte que está siendo identificada. De esta manera, por ejemplo para el flujo que entra a través de la primera cámara 24 y que sale de la segunda cámara 28, la primera cámara 24 se define como "corriente arriba" de la segunda cámara 28, mientras que la segunda cámara 28 se define como "corriente abajo" de la primera cámara 24. Como se muestra en la figura 1, los alojamientos superior e inferior (22, 26) de la unidad de válvula 10, de preferencia son cilindricos y alineados en un eje longitudinal X-X centralmente definido para definir en general las cámaras internas cilindricas. Cada cámara interna tiene un diámetro interno. Para la modalidad que se muestra en las figuras 1-3, la primera cámara 24 de preferencia tiene un diámetro interno que es mayor que el diámetro interno de la segunda cámara 28, aunque esto no es crucial para la invención. El alojamiento inferior 26, que define la segunda cámara 28, incluye un orificio de descarga 50 con un asiento de válvula 52. El orificio de descarga 50 de preferencia es substancialmente anular. El alojamiento inferior 26 de preferencia tiene una sección decreciente hacia adentro desde un diámetro máximo hasta el orificio de descarga 50 para definir un orificio redondeado con un diámetro más pequeño que el diámetro interno máximo de la segunda cámara 28. El asiento de válvula 52 de preferencia es independiente del alojamiento inferior 26 y es removible para permitir salidas u orificios de diámetro diferente 50. Una válvula 60, que incluye un eje o vastago 62 y un tapón o bulbo obturador 64, se coloca dentro y se extiende longitudinalmente a través de la primera 24 y segunda 28 cámaras. El eje 62 y el bulbo 64 de preferencia son generalmente cilindricos en su forma y tienen una sección transversal de perfil variante. Él bulbo obturador 64 de preferencia se conecta al eje 62 mediante un mandril o espiga 66, aunque esto no es crucial para la invención, y el bulbo 64 puede estar conectado al eje en cualquier forma convencional, como puede ser mediante roscas de tornillo. El 5 bulbo 64 de preferencia es de sección decreciente en la punta 68 de la válvula 60 y está configurado y dimensionado para asentarse dentro del asiento de la válvula 52 del orificio de descarga 50 para obturar el cierre del orificio 50, evitando por este medio que cualquier fluido pase a 10 través del orificio de descarga 50. El bulbo 64 puede, de otra manera, ser cónico, redondeado o tener cualquier otra forma convencional, conocida. El extremo superior 70 del bulbo 64 también puede ser de sección decreciente para proporcionar una trayectoria de flujo más aerodinámica 15 alrededor del bulbo 64 y a través de la segunda cámara 28 en el alojamiento inferior 26. Además el bulbo 64 de preferencia incluye aletas verticales que se utilizan para crear flujo laminar a través de la válvula 60. El vastago o eje de la válvula 62 de preferencia se perfila para definir una sección transversal variada. El eje 62 incluye una primera porción 72 y una segunda porción 74. La primera porción 72 de preferencia tiene un diámetro mayor que el diámetro de la segunda porción 74. La segunda porción 74 se hace cónica hacia afuera para definir una porción 25 cónica intermedia 76 que se une con la primera porción 72, * Esta porción cónica intermedia 76 define la conexión entre la primera 72 y segunda 74 porción del vastago de la válvula 62. La primera porción 72 del v stago de la válvula 62 5 de preferencia tiene un diámetro que es substancialmente casi del mismo tamaño como el diámetro del canal 34, provisto en la porción reguladora del flujo 30. La primera porción 72 de preferencia tiene el tamaño para permitir que la primera porción 72 entre y se mueva en el sentido axial 10 dentro del canal 34, mientras al mismo tiempo interrumpe el flujo entre la primera cámara 24 y la segunda cámara 28. De esta manera, cuando la primera porción 76 se coloca en el canal 34, el flujo a través del canal 34, y por tanto fuera del orificio de descarga 50, se interrumpe. - 15 /Antes de entrar a la primera porción 72 del canal 34, cuando parte de la porción cónica 76 está colocada en el canal 34, el fluj.o se limita en relación con un estado de flujo completamente abierto. La figura 1 muestra el estado de flujo completamente abierto. Como se muestra en la figura 1, la "porción cónica intermedia 76 no está colocada dentro del canal 34. De esta manera, el flujo alrededor de la segunda porción 74 solo se limita en el estado de flujo completamente abierto por el tamaño del canal 34 y el tamaño de la segunda porción 74.

La figura 2 muestra un estado de flujo intermedio. Como se muestra en la figura 2, cuando la válvula 60 se mueve hacia la posición cerrada, la primera porción 72 entra al canal 34 para interrumpir el flujo. La figura 2 de manera 5 alternativa muestra, cuando la válvula 60 se mueve hacia la posición completamente abierta, la primera porción 72 en el punto en donde ésta sale del canal 34 para iniciar el flujo. La figura 3 muestra la válvula en la posición completamente cerrada con el bulbo 64 colocado en el asiento 10 de la válvula 52. Como se muestra en la figura 3, la primera porción 72 del vastago de la válvula 62 se "extiende hacia el canal 34 y el bulbo 64 tiene el orificio de descarga 50 completamente cerrado. Como es claramente evidente, la cantidad de flujo máximo permisible a través del canal 34 se determina por el tamaño del canal 34 y por el diámetro de la segunda porción 74 del eje 62. Cuanto más grande sea la segunda porción 74 para un tamaño de canal 34 determinado, menor flujo es permitido. 20 En relación nuevamente con las figuras 1-3, la primera cámara de preferencia termina en placa o pared 80. En la unidad de válvula aséptica 10 que se muestra, un sello o diafragma 82 está colocado entre la primera cámara 24 y la placa 80. Como se muestra, el eje 62 se extiende a través de un orificio 84 en el diafragma 82 y la pared 80.

El diafragma 82 de preferencia es flexible y proporciona un sello entre la primera cámara 24 y el mecanismo actuante de la válvula, el cual será descrito con mayor detalle a continuación. 5 El diafragma 82 realmente evita que el líquido que ingresa a la primera cámara 24 se fugue de la primera cámara 24 hacia el mecanismo actuante de la estructura de la válvula. El diafragma 82 también evita la entrada de contaminantes hacia la primera cámara 24. 10 El diafragma 82 de preferencia es substancialmente circular y de preferencia se construye de cualquier material elastomérico resiliente, durable. El material preferible depende del uso final de la unidad de válvula 10. El diafragma 82 puede ser construido de uretanos, siliconas o 15 materiales de caucho como neoprenos, caucho natural, caucho de nitrilo, EPR, EPDM o similares. De mayor preferencia, el diafragma 82 se construye de un EPDM reforzado. El material seleccionado de preferencia es impermeable a la penetración de líquido y puede soportar temperaturas elevadas para la 20 esterilización. En su periferia externa, el diafragma 82 de preferencia se sujeta entre el alojamiento superior 22 y la placa 80. En el punto en donde el eje 62 de la válvula 60 pasa a través del diafragma 82, la tuerca 86 retiene el 25 diafragma 82 contra el eje 64 para formar una junta F hermética. El anillo con rosca 88 de preferencia se coloca alrededor del exterior de la unidad de válvula 10 para mantener el alojamiento superior 22 y la placa 80 juntos, con el diafragma sujetado entre el alojamiento superior 22 y 5 la placa 80 para formar una segunda junta hermética en la periferia del diafragma 82. El anillo con rosca 88 puede, de otra manera, ser cualquier tipo de medio conocido para unir juntas diferentes partes en una asociación hermética. j^ La placa 80 puede formar el extremo delantero del miembro actuante de la válvula 90. En una modalidad alternativa más preferida, como se muestra en la figura 5 y se describe con mayor detalle a continuación, la pared 80 A forma el extremo delantero de la pared extrema. La modalidad del miembro actuante de la válvula que se muestra en las 15 figuras 1-4 es un cilindro de aire 92 que incluye un tubo de preferencia cilindrico 94, una extensión del eje 96, un É. pistón 98 y una cabeza posterior 100. El tubo 94 se coloca en un extremo adyacente de la placa 80 y de preferencia se une a la placa 80. Como se muestra en las figuras 1-3 el 20 tubo 94 puede estar unido al cuerpo 20 mediante el anillo roscado o el sujetador 88. De esta manera, en esta modalidad, el anillo roscado sirve para mantener juntos el tubo 94, la placa 80, el alojamiento superior 22 y el diafragma 82. La placa 80 cierra el extremo corriente arriba del cilindro de aire 92 y la cabeza posterior 100 sirve para cerrar el extremo corriente abajo. La extensión del eje 96 de preferencia se conecta al eje 62, bloqueando la tuerca 86 y se extiende en el sentido longitudinal a través de la placa 80, el cilindro de aire 92 y la cabeza posterior 100. El pistón 98 de preferencia se coloca dentro del cilindro 92 y se conecta a la extensión del eje 96. La extensión del eje 96 y el pistón 98 se mueven en el sentido axial dentro del cilindro de aire 92. Además, dado que la extensión del eje 96 se conecta al eje 62, la extensión del eje 96 se mueve con el movimiento del eje 62. El cilindro de aire 92 de preferencia tiene un diámetro interno de tamaño constante a lo largo de toda su longitud. El pistón 98 de preferencia tiene forma de disco y tiene un diámetro externo que es substancialmente aproximado al mismo tamaño del diámetro interno del cilindro de aire 92, de manera que el pistón 98 se mueve en el sentido axial dentro del cilindro de aire 92. El pistón 98 también de preferencia mantiene un sello hermético con las paredes internas del cilindro de aire 92 para definir una cámara de aire tanto en el lado corriente arriba como corriente abajo del pistón 98. La primera cámara de aire 106 se coloca corriente arriba del pistón 98 y una segunda cámara de aire 108 se coloca corriente abajo del pistón 98. Cada cámara de aire está sellada de la cámara de aire adyacente por medio del ajuste hermético entre el pistón 98 y las paredes internas del cilindro de aire 92. Las entradas de aire 110, 112, están provistas en la forma de tubos que se extienden en el sentido transversal, los cuales se extienden desde el exterior del tubo 94 hacia la primera 106 y segunda 108 cámaras de aire, respectivamente. La válvula 60 y la extensión del eje 96 se pueden mover en el sentido axial variando la presión del aire dentro del cilindro de aire 92. Por ejemplo, para mover la válvula 60 del orificio de descarga 50, la presión de aire se incrementa en la segunda cámara de aire 108 permitiendo que el aire entre a través del tubo 112 mientras que se permite que el aire salga a través del tubo 110. Esto permite que el pistón 98 y la válvula 60 se muevan del orificio de descarga 50. Para mover la válvula 60 hacia el orificio de descarga 50, lo contrario es válido. Se permite que el aire entre al tubo 110 y salga a través del tubo 112. Conforme el aire entra a la primera cámara de aire 106 a través del tubo 110, el aire ejerce presión sobre el pistón 98 para mover el pistón 98 y la válvula 60 hacia el orificio de descarga 50. El miembro actuante también de preferencia incluye el medio para limitar la distancia del recorrido • longitudinal de la válvula 60. Para este propósito una estructura de retención 102 de preferencia se conecta a la cabeza posterior 100 por cualquier medio convencional de unión o puede ser integrado con el cilindro de aire. La 5 estructura de retención 102 lleva el espárrago o perno sin cabeza ajustador 104. El espárrago ajustador 104 se asocia con la tuerca de bloqueo 114, la cual se utiliza para mantener el espárrago ajustador 104 en posición sobre la estructura de retención 102. El espárrago ajustador 104 se 10 mueve en el sentido axial y se conecta mediante la extensión del eje 96 para limitar el movimiento axial de la válvula 60. El espárrago ajustador 104 se puede utilizar para cambiar la velocidad de flujo a través de la unidad de 15 válvula. Moviendo el espárrago ajustador 104, la porción cónica 76 del eje 62 se puede elevar o descender para acoplar parte del canal 34 cuando la unidad de válvula 10 se encuentra en la posición completamente abierta. Cuando la porción cónica 76 se coloca dentro del canal 34 del 20 regulador de flujo 30, pero antes la primera porción 72 entra en el canal 34, el flujo se limita mediante la unidad de válvula 10. Durante el funcionamiento, la unidad de válvula 10 inicialmente se encuentra cerrada, como se muestra en la 25 figura 3. La elevación parcial del eje de la válvula 62, f como se muestra en la figura 2, no inicia el flujo del producto. Cuando el eje de la válvula 62 pasa el punto en el cual la primera porción 72 del eje 62 sale del canal 34 del regulador de flujo 30, comienza el flujo del producto. El 5 flujo del producto llega a un máximo cuando el eje de la válvula 62 se levanta de manera que la extensión del eje 96 hace contacto con el espárrago ajustador 104, como se muestra en la figura 1. Cuando se cierra la unidad de válvula 10, la 10 secuencia antes mencionada es a la inversa. El flujo se detiene cuando la primera porción 72 del eje de la válvula entra en el canal 34, como se muestra en la figura 2. A partir de este punto, el cierre total de la unidad de válvula 10 continua esencialmente sin flujo. El bulbo 64 15 descansa en el asiento de la válvula 52 para terminar el ciclo y cerrar completamente la unidad de válvula 10. La porción reguladora del flujo 30, en combinación con el vastago perfilado de la válvula 62, el cual interrumpe el flujo del producto después que un actuador muy corto recorre una distancia, permite que la punta de la válvula 68 se encuentre cerrada bajo condiciones de flujo muy reducido. Esto evita salpicaduras que con frecuencia ocurren cuando la punta de la válvula 68 se encuentra abierta o cerrada bajo condiciones de flujo no restringidas.

Una modalidad alternativa de la presente invención se representa en la dosificación completa en la figura 4 para una unidad de válvula no aséptica 120 que incorpora un regulador de flujo 30 y un vastago perfilado de la válvula 62. La unidad de válvula no aséptica 120 no utiliza un diafragma 82. No obstante, a diferencia de la ausencia del diafragma 82, la unidad de válvula 120 es muy semejante a la unidad de válvula 10, como se muestra en las figuras 1-3. Otras diferencias se muestran entre la unidad de válvula 120 de la figura 4 y de las figuras 1-3. Por ejemplo, la primera y segunda cámaras (24, 28) de la figura 4 tienen un diámetro interno substancialmente del mismo tamaño, aunque esto no es crucial para la invención o para esta modalidad. Además, en esta modalidad, el sello 122 se utiliza en lugar del diafragma 82 para proporcionar .una barrera entre la primera cámara 24 y el cilindro de aire 92. La modalidad que se muestra en la figura 4 funciona en la misma forma que la unidad de válvula 10 que se representa en las figuras 1-3. En relación con la figura 5, se muestra una modalidad alternativa, preferida de la unidad de válvula aséptica 130. En esta modalidad se proporciona un miembro actuante de válvula, disponible en el comercio, 90 que se asocia con un alojamiento superior 22 disponible en el comercio y una primera cámara interna 24 que tiene un conducto de entrada integrado 40. La unidad superior 131, que comprende el miembro actuante de la válvula 90 y el alojamiento superior 22, está a la disposición en el comercio como ARC Aseptic Remote-Controlled Valve by G & H, 5 una compañía de Alfa Laval. Dado que la unidad superior 131 está a la disposición en el comercio, los detalles de la construcción no se muestran. Se muestra, sin embargo, que el miembro actuante de la válvula de esta unidad disponible en el comercio 131 sigue los mismos principios básicos que se describen antes para las figuras 1-4. La figura 5 muestra la placa 80 A formando el extremo delantero del miembro actuante de la válvula 90. La placa 80 continúa para formar el extremo de la primera cámara interna 24. El eje 62 se conecta con la extensión del eje 96 mediante el acoplamiento 132. El diafragma 82 se muestra colocado entre la placa 80 y las paredes externas del alojamiento superior 22. La porción reguladora del flujo 30 se coloca dentro de la porción inferior del interior del alojamiento superior 22 para ajustarse sin huelgo dentro de éstas. El alojamiento superior 22 de preferencia tiene una depresión substancialmente circular 134 para recibir los apéndices o accesorios 136 del regulador de flujo 30. Los accesorios 136 pueden, aunque no es necesario, ser uniformes en su configuración. Se requiere, no obstante, que la 25 porción reguladora del flujo 30 se ajuste de manera suficientemente hermética dentro del alojamiento superior 22 para proporcionar una junta substancialmente a prueba de fugas entre la primera cámara interna 24 y la segunda cámara interna 28. El eje 62 se perfila como se muestra y describe en las figuras 1-4. Durante el funcionamiento, la unidad de válvula 130 opera en la misma forma como la unidad de válvula 10 y 120. El alojamiento superior 22 de preferencia se conecta al alojamiento inferior 26 mediante el sujetador 138. El sujetador 138 mantiene el alojamiento superior 22, el alojamiento inferior 26 y el regulador del flujo 30 en asociación hermética. El alojamiento inferior 26 de preferencia incluye un rebajo 140 para recibir el asiento de la válvula 142 removible. El asiento de la válvula 142 de preferencia es un miembro que se conecta rápido, el cual se une y separa con facilidad y que es curvo para la asociación con el bulbo 64, de manera que, cuando el bulbo 64 se hace descender al asiento de la válvula 142, queda obturado el orificio de descarga 50. Aunque no se muestra, un mecanismo cabecero extremo puede estar asociado con el alojamiento inferior 26 y se puede utilizar para limpiar la punta de la unidad de válvula y/o para cerrar el extremo de la unidad de válvula.

En relación con las figuras 6-9, se muestra una modalidad preferida del bulbo 64. El bulbo 64 de preferencia incluye un cuerpo principal 144, una punta obturante 146, y un mandril o espiga extremo 148. El cuerpo principal 144 5 está configurado en esencialmente la misma forma que el bulbo 64 que se muestra en las figuras 1-4. El bulbo 64 de preferencia es cónico en ambos extremos de punta 68 y el extremo posterior 150, y está configurado y dimensionado # para asentarse dentro del asiento de la válvula 142 del 10 orificio de descarga 50 para sellar el cierre del orificio 50. El cuerpo principal 144 tiene una porción substancialmente cilindrica que reduce su sección en un punto de conexión con el eje 62 en el extremo posterior 150. En donde el cuerpo principal 144 se encuentra con el eje 62, el cuerpo principal 144 es solo ligeramente más grande en diámetro que el diámetro de la segunda porción 64 del eje 62. El cuerpo principal 144 incluye una primera perforación axial 152 hacia el interior desde el extremo 20 posterior 150 hacia el interior del cuerpo principal 144, y una segunda perforación axial 154 que se extiende desde el extremo delantero 68. Las perforaciones 152, 154 tienen forma substancialmente cilindrica y de preferencia no se. unen entre sí en el interior del bulbo 64.

* La primera perforación axial 152 es para recibir el eje 62. La primera perforación axial 152 de preferencia está configurada y dimensionada para recibir el eje 62 en acoplamiento ajustado. El eje 62 puede estar unido al cuerpo 5 principal 144 mediante la espiga 156, o, de otra manera, puede estar conectado mediante roscas de tornillo (no se muestran) . Cualquier otro medio convencional para la conexión también está contemplado. La segunda perforación axial 154 es para recibir el mandril o espiga delantero 148. El mandril delantero 148 se muestra en la figura 8 y es un miembro substancialmente cilindrico que tiene un cono 158 en un primer extremo que se une a un cuerpo cilindrico principal 160. El segundo extremo del mandril delantero 148 puede incluir un bisel 162, como 15 se muestra. Además, el mandril delantero 148 de preferencia incluye un rebajo 164 que se extiende circunferencialmente alrededor del exterior del cuerpo cilindrico principal 160 cerca del segundo extremo. Como se muestra en la figura 6, el mandril delantero 148 puede estar asegurado dentro del 20 cuerpo principal 144 mediante la espiga 166, la cual es recibida en el rebajo 164. De otra manera, el mandril delantero 148 puede estar unido al cuerpo principal 144 mediante roscas de tornillo o cualquier otro medio de unión conocido.

La punta obturante 146 se mantiene en posición en el extremo delantero 68 del bulbo 64 mediante el mandril extremo 148 y está construida de un termoplástico industrial para obturar herméticamente el orificio de descarga 50 cuando el bulbo 64 se coloca en el orificio de descarga 50. El termoplástico industrial más preferido es un material de polisulfona. La punta obturante 146 está configurada y dimensionada para acoplarse con el asiento de la válvula 142. Como se muestra en la figura 9, la punta obturante 146 de preferencia tiene una forma cónica substancialmente angulada y tiene una perforación central 168 que se extiende axialmente a través de ésta para recibir el mandril extremo 148. El primer extremo 162 de la punta obturante 146 tiene un diámetro mayor que el segundo extremo 174 de la punta obturante 146. En relación con la figura 6, la punta obturante 146 se coloca adyacente al extremo romo 170 del cuerpo principal del bulbo 144, el mandril extremo 148 se inserta en la perforación central 168 y la segunda perforación 154, de manera que el cono 158 del mandril extremo 148 se coloca adyacente al segundo extremo 174 de la punta obturante 146. Para mantener la punta obturante 146 en una posición fija y, de preferencia, incluye un reborde 176 que ayuda a mantener la punta obturante 146.

En relación con las figuras 6 y 7, el cuerpo principal 144 incluye una pluralidad de aletas 178 que de preferencia están integradas con el cuerpo principal 144. En un modo alternativo las aletas 178 pueden estar formadas independientes del cuerpo principal 144 y conectadas a éste mediante cualquiera de los medios de unión convencionales. Las aletas 178 son ventajosas porque ayudan a alinear el bulbo 64 dentro de la segunda cámara interna 28 y también ayudan a crear un patrón de flujo laminar para el flujo a través de la segunda cámara interna 28. Las aletas 178 de preferencia tienen una sección transversal cónica de manera que se amplían a medida que se extienden hacia afuera del cuerpo principal 144. En relación con la figura 10, se muestra una vista despiezada del alojamiento inferior 26 con el bulbo 64 en líneas punteadas. La porción reguladora del flujo 30 se muestra colocada dentro del cuerpo 20 entre la primera cámara 24 y la segunda cámara 28. Los accesorios 136 de ña porción reguladora de flujo 30 se acoplan dentro de las depresiones 134 del alojamiento inferior 26 para colocar adecuadamente la porción reguladora del flujo 30 dentro del cuerpo 20. El eje 62 se extiende en el sentido del eje a través del canal 34. La porción intermedia 76 del eje 62 está colocada corriente arriba de la porción reguladora del flujo 30. El bulbo 64 se coloca corriente abajo de la porción reguladora del flujo 30 y se conecta a la segunda porción 74 del eje 62 por medios convencionales, como puede ser por medio de un pasador o roscas de tornillos como se describe antes. Cuando la porción intermedia 76 se coloca corriente arriba del canal 34, el extremo delantero 68 del bulbo 64 se coloca corriente arriba del orificio de descarga 50. Como ya se describió para la figura 5, el alojamiento inferior 26 incluye el rebajo 140 para recibir el asiento de la válvula removible 142. El asiento de la válvula 142 es ventajosamente removible para variar el tamaño de orificio de descarga 50. Dos modalidades diferentes del asiento de la válvula 142 se muestran en las figuras 10-11. El asiento de la válvula 142 que se muestra en la figura 10 es adecuado para uso con botellas de boca más ancha, como las botellas convencionales de 32 o de 64 onzas que tienen un diámetro de boquilla de aproximadamente 43 mm. El asiento de la válvula 142 define un orificio de descarga 50 con diámetro más grande y produce una columna más ancha de líquido que el asiento de la válvula que se muestra en la figura 11. El asiento de la válvula 142 incluye una abertura 194 que se extiende axialmente a través de éste en alineamiento axial substancial con el eje longitudinal X-X y la segunda cámara 28. La abertura 194 define el área a través de la cual el fluido fluye a través del asiento de la válvula 142 e incluye una primera porción 196 adyacente a la segunda cámara 29 y una segunda porción 198 adyacente al orificio de descarga 50. La primera porción 196 de preferencia reduce su sección hacia el interior en una forma substancial cónica y se alinea en la superficie superior 187 de ésta con la pared interna del alojamiento inferior 26. La primera porción 196 se extiende corriente abajo del alojamiento inferior 26 para encontrarse con la segunda porción 198. La segunda porción 198 tiene forma substancialmente cilindrica. El contorno de la primera porción 196 de preferencia se configura y dimensiona para el acoplamiento con el bulbo 64 para permitir que el bulbo 64 cierre el orificio de descarga 50. De preferencia, el asiento de la válvula 142 incluye una característica de unión de liberación rápida. El asiento de la válvula 142 incluye una pluralidad de dientes 186 que se extienden hacia afuera de éste. Estos dientes 186 de preferencia están regularmente colocados alrededor de la circunferencia del asiento de la válvula 142. El rebajo 140 del alojamiento inferior 26 incluye hendiduras para recibir los dientes 186. Los dientes 186 de preferencia son de tipo montaje de bayoneta en el que el asiento de la válvula 142 puede ser insertado en el rebajo 140 y girado 45° para acoplar los dientes 186 dentro de las hendiduras en el rebajo 140. De otra manera, también se contemplan las roscas de tornillo u otro medio de conexión convencional. La junta tórica 180 de preferencia se coloca entre el asiento de la válvula 142 y el alojamiento inferior 26 para obturar la conexión entre el asiento de válvula 142 y el alojamiento inferior 26. Como se muestra claramente en la figura 11, el asiento de la válvula 142 incluye un rebajo substancialmente circular 182 en su superficie superior 187 alrededor de la periferia de ésta para recibir la junta tórica 180. El alojamiento inferior 26 también puede incluir un rebajo igualmente formado 190 para recibir la junta tórica 180. El asiento de la válvula 142 A, que se muestra en la figura 11, define un orificio de descarga de diámetro más pequeño 50 A del que se ve en la figura 10 y puede utilizarse ventajosamente para botellas que tengan un diámetro de boquilla más pequeño, como las botellas que tienen orificios de boquilla de diámetro aproximadamente de 28 mm. El asiento de la válvula 142 A tiene un orificio de descarga más pequeño 50 A y, por tanto, producirá una columna de fluido de diámetro más pequeño saliendo de ésta. El orificio de diámetro más pequeño 50 A se crea dentro del asiento de la válvula 142 A definiendo un orificio 192 que tiene una primera sección substancialmente cónica 184, adyacente a la segunda cámara 28 y una segunda sección substancialmente cilindrica 194 adyacente al orificio de descarga 50 A. 5 Un asiento de válvula removible es ventajoso porque es posible utilizar asientos de válvula 142, 142 A de diferente tamaño con la misma unidad de válvula 130. Al proporcionar orificios de tamaño variable, 50, 50 A, la velocidad del flujo que sale del orificio de descarga 50, 50 10 A puede ser optimizada. Esto es particularmente ventajoso para fluidos que tienen una tendencia a la formación de espuma, dado que una reducción en la velocidad da como resultado menos espuma. De esta manera, se puede ver que la presente 15 invención proporciona una unidad de válvula relativamente sencilla y poco costosa que permitirá el llenado normal de un recipiente con el beneficio adicional de frenar las salpicaduras y permite la ajustabilidad para variar la velocidad del flujo. 20 - Se debe entender que las variaciones y modificaciones dentro del espíritu y alcance de la invención pueden ocurrirse a las personas expertas en la técnica a la cual pertenece la invención. Por consiguiente, todas las modificaciones prácticas fácilmente asequibles por el 25 experto en la técnica a partir de la descripción establecida en la presente que se encuentren dentro del alcance y espíritu de la presente invención también se deben incluir como otras modalidades de la presente invención. El alcance de la presente invención, por consiguiente, es definido como se establece en las reivindicaciones anexas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Una unidad de válvula que comprende: un cuerpo que define una cámara interna con una 5 pared en un primer extremo y un orificio de descarga en un segundo extremo, la cámara interna se divide en una primera cámara y una segunda cámara mediante una porción reguladora del flujo que se extiende hacia el interior, la primera cámara se localiza adyacente a la pared y tiene una entrada 10 para recibir un fluido, y la segunda cámara se localiza adyacente al orificio de descarga; una válvula que se extiende axialmente a través y es movible dentro de la cámara interna, la válvula tiene un eje de diámetro variable que se asocia de manera operante 15 con la porción reguladora de flujo, con un extremo del eje conectado a un bulbo, estando el bulbo colocado en la segunda cámara, y el eje extendiéndose desde el bulbo y la segunda cámara a través de la primera cámara y a través de la pared, siendo el bulbo acoplable con el orificio de 20 descarga para obturar el orificio de descarga cuando el eje de diámetro variable esta es asociación con la porción reguladora del flujo; y el medio para accionar la válvula entre una primera posición, en donde el fluido no fluye a través del cuerpo, y 25 una segunda posición en donde el flujo de fluido a través de la porción reguladora del flujo y el orificio de descarga está permitido.

2. La unidad de válvula de la reivindicación 1, en donde el medio actuador es accionable entre una tercera posición, en donde el fluido no fluye a través de la porción reguladora de flujo mientras el flujo a través del orificio de descarga está permitido.

3. La unidad de válvula de la reivindicación 2, en donde el medio actuador es accionable entre una cuarta posición, en donde el flujo del fluido a través de la porción reguladora del flujo y el orificio de descarga es reducido.

4. La unidad de válvula de la reivindicación 1, en donde la unidad de válvula además comprende una punta flexible que proporciona una barrera a prueba de fugas entre la primera cámara y la pared, en donde el eje se extiende a través de la punta.

5. La unidad de válvula de la reivindicación 1, en donde el cuerpo incluye un asiento de válvula colocado en el orificio de descarga y el bulbo se acopla con el asiento de la válvula para obturar el orificio de descarga.

6. La unidad de válvula de la reivindicación 5, en donde el bulbo es cónico en un extremo adyacente al orificio de descarga, y el asiento de válvula es anular para el acoplamiento obturante del bulbo cuando el medio actuador se encuentra en la primera posición, el extremo cónico del bulbo se extiende a través del orificio de descarga cuando se encuentra en la primera posición para acoplarse con el asiento de la válvula.

7. La unidad de válvula de la reivindicación 1, en donde la primera y segunda cámaras son cilindricas y la primera cámara tiene un diámetro interno mayor que un diámetro interno de la segunda cámara.

8. La unidad de válvula de la reivindicación 7, en donde la porción reguladora de flujo que se extiende hacia el interior tiene un diámetro interno que es menor que los diámetros internos de la primera y segunda cámaras.

9. La unidad de válvula de la reivindicación 8, en donde la porción reguladora de flujo tiene una primera pared inclinada adyacente a la primera cámara, y una segunda pared inclinada adyacente a la segunda cámara, con la primera y segunda paredes inclinadas inclinándose hacia el interior una hacia la otra y definiendo un orificio en un punto más estrecho de la porción reguladora del flujo, y en donde el eje se extiende e a través del orificio en la porción reguladora del flujo.

10. La unidad de válvula de la reivindicación 9, en donde el eje es cilindrico e incluye una primera y segunda porción, teniendo la primera porción un diámetro mayor que la segunda porción y estando la segunda porción conectada al bulbo .

11. La unidad de válvula de la reivindicación 10, en donde la porción cónica del eje se encuentra colocada entre la primera porción y la segunda porción.

12. La unidad de válvula de la reivindicación 11, en donde la primera porción del eje es de diámetro substancialmente igual que el orificio en la porción reguladora de flujo, de manera que cuando la primera porción entra al orificio el fluido no fluye a través del orificio.

13. La unidad de válvula de la reivindicación 12, en donde cuando la porción cónica del eje entra al orifico en la porción reguladora de flujo, el fluido que fluye a través del orificio se reduce.

14. La unidad de válvula de la reivindicación 4, en donde el sello flexible es un diafragma colocado entre el cuerpo y la pared en el primer extremo del cuerpo y un sujetador se acopla a un exterior de la pared y el cuerpo para mantener la pared, el diafragma y el cuerpo juntos.

15. La unidad de válvula de la reivindicación 1, en donde el bulbo incluye una pluralidad de aletas para alinearse axialmente al bulbo dentro de la segunda cámara interna y para ayudar a crear un patrón de flujo laminar para el fluido que fluye a través de la segunda cámara interna.

16. La unidad de válvula de la reivindicación 5, en donde el asiento de la válvula es removible desde y colocable dentro de un rebajo formado en el orificio de descarga en el cuerpo.

17. La unidad de válvula de la reivindicación 1, además comprende el medio para el movimiento variablemente limitante de la válvula.

18. La unidad de válvula de la reivindicación 6, en donde el bulbo incluye una porción de cuerpo principal, una porción de punta obturante y una porción de mandril extremo, siendo la porción de cuerpo principal substancialmente cilindrica y con una primera perforación central que se extiende a través de éste entre cada extremo de éste, siendo la porción de la punta obturante substancialmente cónica e incluyendo una segunda perforación central para el alineamiento con la primera perforación central y colocada adyacente a la porción del cuerpo principal; y la porción del mandril extremo con un cuerpo substancialmente cilindrico con una porción cónica en un extremo, teniendo la porción cónica un diámetro mayor que el cuerpo, en donde el cuerpo de la porción del mandril extremo se inserta en la primera y segunda perforaciones centrales para unir la porción de la punta obturante entre el cono y la porción del cuerpo principal. •

19. La unidad de válvula de la reivindicación 18, en donde la porción del cuerpo principal incluye una pluralidad de aletas integralmente formadas extendiéndose hacia el exterior de éste.

20. La unidad de válvula de la reivindicación 18, en donde la porción de la punta obturante es resiliente.