PT1762539E - Método e dispositivo para enchimento de um recipiente com uma quantidade predeterminada de fluido e respectiva máquina de enchimento - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA ENCHIMENTO DE UM RECIPIENTE COM UMA QUANTIDADE PREDETERMINADA DE FLUIDO E RESPECTIVA MÁQUINA DE ENCHIMENTO A invenção relata um método de enchimento de um recipiente, um aparelho referente e uma máquina de enchimento. É sobejamente conhecido o modo de encher um recipiente com uma quantidade de liquido pré-determinada usando um aparelho constituído por uma torneira para providenciar o fluido para o recipiente, e uma válvula composta por um membro móvel de válvula para controlar o fluir do fluido.

Um método conhecido e atingido por tal aparelho consiste no passo de enviar um sinal de controlo de posição ao membro móvel da válvula, tanto que é esperado que o membro móvel da válvula referido sofra um desvio em relação ao tempo, o que ajusta a quantidade de fluido depositado no recipiente para a quantidade pré determinada.

Este método é explicado na Patente JP-A-9-156697. 0 desvio em relação ao tempo esperado do membro da válvula é determinado por testes, normalmente feitos durante a calibração do aparelho. Este sinal de controlo da posição é então obtido para que o membro da válvula siga o desvio ao longo do tempo. 1/13 A máquina de enchimento contém vários aparelhos de enchimento, normalmente entre quatro a cento e cinquenta. Como o sinal de controlo da posição pode ser aplicado a qualquer aparelho, o método é uma maneira barata de encher recipientes.

Contudo, o método conhecido é baseado numa hipótese básica de aparelhos de enchimento idênticos, o que nunca acontece na realidade.

Além disso, a resposta de um membro da válvula a um dado sinal de controlo pode degradar-se no tempo, por exemplo devido a desgaste. Em tal caso, o sinal de controlo de posição pode levar a que haja descarga de quantidades erradas de fluido. A invenção pretende ultrapassar os problemas anteriores providenciando um método de enchimento de um recipiente de acordo com a reivindicação 1. Outras caracteristicas do método são referidas das reivindicações dependentes 2 a 9. A invenção também providencia um aparelho para enchimento de um recipiente de acordo com a reivindicação 10. Outras caracteristicas do aparelho são referidas nas reivindicações dependentes 11 a 14. A invenção também providencia uma máquina de enchimento de acordo com a reivindicação 15.

Seguidamente, a invenção será descrita em detalhe através 2/13 de exemplos com refeência aos desenhos que os acompanham, nos quais: - A Figura 1 é uma vista transversa de um aparelho para encher um recipiente de acordo com a invenção; - As Figuras 2A, 2B e 3A, 3B ilustram os sinais para controlar o aparelho de encher da Figura 1, e a resposta esperada do aparelho; e - A Figura 4 é um diagrama em bloco de um método de enchimento realizado pelo aparelho da Figura 1.

Na seguinte descrição, os termos "acima", "debaixo", "elevado", "baixo", etc., referem-se a um eixo vertical X ao longo do qual se estendem normalmente o recipiente e o aparelho, e ao longo do fluir do fluido do aparelho de enchimento para o recipiente. 0 recipiente está colocado debaixo do aparelho de enchimento. 0 aparelho de enchimento ilustrado na Figura 1 é designado pela referência numérica 10. Pretende-se encher um recipiente 12, neste caso uma garrafa, com um fluido que pode ser água ou qualquer tipo de liquido. O aparelho de enchimento 10 contém uma torneira 14 para providenciar um fluxo de liquido, para o recipiente 12 ao longo do eixo vertical X, e a válvula 16 para controlar o fluir do liquido através da torneira 14. A torneira 14 tem a forma de um tubo vertical disposto acima de uma abertura 18 do recipiente 12. O diâmetro do tubo diminui perto da ponta inferior 20 que está em frente 3/13 à abertura 18. A válvula 16 contém uma casa exterior 22 estendendo a torneira 14 para cima, de tal maneira que a caixa 22 e a torneira 14 definem juntos uma cavidade vertical alongada 23 ao longo do eixo X. A caixa está numa peça com a torneira 14. A caixa 22 contém um suporte interno 24 estendendo desde a caixa 22 na cavidade 23 e virado para cima.

Uma abertura 26 para o fornecimento de fluido é feita num lado da caixa 22 e abre na porção mais elevada da cavidade 23.

Um membro de válvula movivel 27 estende na cavidade 23, isto é entre a torneira 14 e a caixa 22. Este estende desde a ponta inferior 20 da torneira 14 até à tampa superior 30 da caixa 22. O membro movivel da válvula 27 é posicionado graças a uma porção guia 32 inferior e uma porção guia superior 34, ambas dispostas na caixa 22 acima do suporte 24 e espaçado dai para a frente. O membro de válvula movivel 27 contém uma porção inferior principal consistindo num êmbolo mergulhante (desbloqueador) 28 intencionado a controlar o fluxo do liquido. Para isto, o êmbolo mergulhante 28 contêm uma franja radial exterior 36 com uma junta de culatra anelar 4/13 radial 38. A franja radial exterior 36 está localizada entre o suporte 24 e a porção guia inferior 32 da caixa 22. A junta de culatra 38 pretende selar o suporte 24 da caixa 22 para prevenir que haja fluxo de fluidos pela torneira 14. Nesse caso, o êmbolo mergulhante 28 diz-se que está na sua posição fechada.

Um diafragma anelar flexivel 40 é acoplado à caixa 22 e ao êmbolo mergulhante na parte superior da cavidade 23 para prevenir que o fluido atinja a porção guia inferior 32.

Para operar o membro de válvula movivel 27 para colocar o êmbolo mergulhante 28 que o incorpora numa posição apropriada para controlar o fluxo, o membro de válvula movivel 27 também contém uma porção superior incluindo pistões operativos inferiores e superior 42,44. Esta porção superior é fixada ou feita integral com o topo do êmbolo mergulhante 28. O pistão inferior 42 desliza verticalmente entre as duas porção guias 32, 34 da caixa 22, enquanto que o pistão superior 44 desliza verticalmente entre a porção guia superior 43 e a tampa superior 30. O membro de válvula movivel 27 também é operado por duas molas 46, 48 e por 2 tubos 50, 52, acoplados na caixa 22 para introduzir ar pressurizado. A mola 46 é mais forte que a mola 48. Ambas as molas 46, 48 e tubos 50, 52 são identificados pela sua posição vertical.

Mais precisamente, o pistão inferior é enviesado para baixo pela mola inferior 46 comprimida entre o pistão inferior 42 5/13 e a porção guia superior 34, e para cima por ar pressurizado introduzido pelo tubo inferior 50 entre a porção guia inferior 32 e o pistão inferior 42. O tubo inferior 50 é controlado por uma válvula de ar inferior 51.

Similarmente, o pistão superior 44 é enviesado para cima por uma mola superior 48 comprimida entre o pistão superior 44 e a porção guia superior 34, e para baixo por ar pressurizado introduzido através do tubo superior 52 entre a porção guia superior 34 e a tampa superior 30. O tudo superior 52 é controlado por uma válvula de ar superior 53.

Quando somente o tubo inferior 50 é usado, a válvula 16 comporta-se como uma válvula de duas posições. O membro movivel de válvula 27 é capaz de tomar uma primeira posição estável, isto é, uma posição fechada do êmbolo mergulhante 28 é descrita anteriormente no qual o êmbolo mergulhante 28 previne o fluxo de fluido através da torneira 14, e uma segunda posição estável, chamada posição aberta, na qual o êmbolo mergulhante 28 permite que fluido flua no ritmo máximo através da torneira 14.

Quando ambos os tubos inferior 50 e superior 52 são usados, a válvula 16 comporta-se como uma válvula de três posições. Em tal caso, o membro movivel da válvula 27 é capaz de tomar uma posição intermédia, para que o êmbolo mergulhante 6/13 28 permita que o fluido flua num ritmo intermédio, menos que o ritmo máximo de fluxo.

Cada uma destas posições corresponde a uma posição vertical do membro movivel da válvula 27 e logo do êmbolo mergulhante 28 ao longo do eixo vertical X. 0 aparelho de enchimento 10 inclui também meios 54 para armazenamento e envio de um sinal de controlo de posição para o membro movivel da válvula 27, operando as válvulas de ar 51, 53. O sinal de controlo de posição é tal que o êmbolo mergulhante 28 é esperado que siga um desvio em relação ao tempo que ajusta a quantidade de fluido depositado no recipiente 12 para a quantidade predeterminada. O sinal de controlo de posição é descrito em baixo em referências com figuras 2A, 2B, 3A e 3B. 0 aparelho de enchimento 10 também contém meios de sensibilidade 56 para detectar um ponto no desvio em relação ao tempo actual seguido pelo membro movivel da válvula 27 e, logo, pelo êmbolo mergulhante 28 em resposta ao sinal de controlo de posição. Os meios de sensibilidade 56 podem ter um sensor magnético, mecânico, óptico, eléctrico electrónico ou indutivo. Ele pode estar localizado na porção guia inferior 32 como mostrado nas figuras, ou em qualquer lugar conveniente, por exemplo no topo do aparelho de enchimento, com ou sem contacto com o membro movivel da válvula 27. A localização dos meios de sensibilidade 56 depende do tipo de aparelho de enchimento usado. 7/13

Os meios de comparação 58 para comparar o ponto observado em relação ao ponto esperado do membro da válvula movível 27 também são providenciados. Os meios de comparação 58 são capazes de modificar o sinal de controlo de posição armazenado nos meios 54. 0 aparelho de enchimento descrito acima é integrado na máquina de enchimento (não mostrada) que contém vários aparelhos de enchimento teoricamente idênticos. A máquina de enchimento também pode conter pelo menos um aparelho de enchimento modificado adicional, similar ao aparelho de enchimento 10, excepto que este não terá meios 54 para armazenamento e envio se sinais de controlo de posição, nem o meios de comparação 58. Ao invés, este terá meios para medir o fluxo do fluido depositado num recipiente adicional correspondente, e meios para enviar um sinal de controlo de posição adicional para o seu êmbolo mergulhante, o sinal de controlo de posição adicional responde à quantidade ao fluxo medido, para ajustar a quantidade de fluido depositada no recipiente à quantidade predeterminada. O aparelho de enchimento modificado adicional também contém meios para derivar o desvio ao longo do tempo esperado mencionado pelo sinal de controlo de posição mencionado.

Um exemplo de sinal de controlo de posição é mostrado na figura 2A, quando a válvula 16 é usada como uma válvula de duas posições. Em tal caso, o sinal de controlo de posição 8/13 inclui uma fase de emissão de sinal começando num tempo TO, no qual o enchimento do recipiente 12 começa, e acabando num tempo T2. 0 sinal faz com que a válvula de ar inferior 51 seja aberta entre os tempos TO e T2. A fase de emissão de sinal corresponde então a um segmento de tempo com uma duração predeterminada controlando o membro movivel da válvula 27 para ocupar a posição aberta estável do êmbolo mergulhante 28.

Um possivel desvio em relação ao tempo esperado do membro movivel da válvula 27, que corresponde ao do êmbolo mergulhante 28, é mostrado na figura 2B. No tempo TO, o êmbolo mergulhante 28 está na sua posição fechada. Entre o tempo TO e Tl, o membro movivel da válvula é esperado que se mova para cima, sob a acção do ar pressurizado, até que o êmbolo mergulhante 28 chegue à sua posição aberta no tempo Tl. 0 membro movivel da válvula 27 mantém-se nesta posição até ao tempo T2. Do tempo T2 até ao tempo T3, o membro movivel da válvula 27 é esperado que se mova para baixo, sob a acção da mola inferior 46, até ao êmbolo mergulhante 28 recupere a sua posição fechada no tempo T3.

Similarmente, um exemplo do sinal de controlo de posição é mostrado na figura 3A, quando a válvula 16 é usada como uma válvula de três posições. Nesse caso, o sinal de controlo de posição contém 2 componentes, um para cada válvula de ar 51, 53. 0 componente para a válvula de ar 51 é similar ao sinal de 9/13 controlo de posição da figura 2A, ou seja a fase de emissão de sinal do tempo TO' até ao tempo T4'. 0 componente para a válvula de ar superior 53 é o fase de emissão de sinal que começa desde o tempo T2' que se segue ao tempo TO' e acabando no tempo T4'. 0 sinal de controlo de posição inclui então dois segmentos de tempo, entre TO' e T2' , e entre T2' e T4' , cada um com uma duração predeterminada e cada um controlando o membro movivel da válvula 27, e logo, o êmbolo mergulhante 28, para ocupar a respectiva posição estável. 0 desvio em relação ao tempo esperado do membro movivel da válvula 27, que corresponde ao do êmbolo mergulhante 28, é mostrado na figura 3B. No tempo TO', o êmbolo mergulhante 28 está na sua posição fechada. Do tempo TO' até ao tempo TI', o membro movivel da válvula 27 é esperado que se mova para cima, sob a acção do ar pressurizado introduzido pelo tubo inferior 50, até ao êmbolo mergulhante 28 atinja a sua posição aberta no tempo TI' . Começando no tempo T2', o membro movivel da válvula 27 é esperado que se mova ligeiramente para baixo, por causa da introdução de ar pressurizado no tubo superior 52. O êmbolo mergulhante 28 atinge então a sua posição intermédia no tempo T3' . 0 membro movivel da válvula 27 fica até ao tempo T4' . Do tempo T4' até ao tempo T5', o membro movivel da válvula 27 é esperado que se mova para baixo sob a acção da mola inferior 46, até que o êmbolo mergulhante 28 atinja novamente a sua posição fechada no tempo T5'. 10/13

No que concerne à figura 4, o método de enchimento inclui um primeiro passo 100 de derivar a relação entre o sinal de controlo de posição e o fluir do fluido através da torneira 14. Isto é atingido determinando a relação entre o sinal de controlo da posição e a resposta esperada do membro movivel da válvula 27 e, logo, do êmbolo mergulhante 28, por exemplo a sua posição vertical ao longo do eixo X, e a relação entre a posição do membro movivel da válvula 27 e, logo, do êmbolo mergulhante 28 e o fluxo de fluido através da torneira 14. Para melhorar o método, o fluxo de fluido sendo uma função de uma entrada de pressão hidrostática na abertura de fornecimento 26, a curva descrevendo o fluxo contra a entrada pressão hidrostática pode ser definida por experimentação, e introduzida nos cálculos anteriores. Estas relações podem ser derivadas ou por teoria ou por experimentação, por exemplo com a ajuda do aparelho de enchimento mencionado acima. O método inclui então um segundo passo 200 de determinar o sinal de controlo de posição da figura 2A ou 3A, dependendo no número de posições usado pela válvula 16, usando os resultados do primeiro passo 100.

Em ambos os casos, os tempos definindo o sinal de controlo de posição são determinados, para que a área debaixo da curva resposta esperada corresponda à quantidade predeterminada de fluido, numa dada entrada pressão hidrostática se tal parâmetro for usado. O sinal de controlo de posição adequado é então enviado às 11/13 válvulas 51, 53 num terceiro passo 300.

Num quarto passo 400, um ponto do desvio em relação ao tempo actual do membro movível da válvula 27 que responde ao sinal de controlo de posição é medido pelos meios de sensibilidade 56. Isto é atingido medindo o tempo a que o membro movivel da válvula 27 e, logo, o êmbolo mergulhante 28 chegou a pelo menos uma posição predeterminada. Preferencialmente as posições estáveis são usadas, o que leva a tempos de medida Times e T3mes, ou os tempos TI' mes, T3 'mes e T5 'mes · O método também inclui um quinto passo 500 de comparação os pontos medidos aos pontos esperados correspondentes na curva. Para isto, os tempos medidos são comparados com os tempos esperados onde o membro movivel da válvula 27 deveria atingir as posições predeterminadas de acordo com o desvio esperado em relação ao tempo esperado. Isto é, Tlmes e T3mes são comparados a TI e T3, ou Tl'^ , T3'mes e T5 'mes são comparados a Tl', T3' e T5'.

Então, se a comparação mostra uma diferença entre os valores esperados e os valores medidos maior que um limite predeterminado, matematicamente relacionado com a entrada de pressão hidrostática, o método prossegue com um sexto passo 600 de modificar o sinal de controlo de posição, para o enchimento do próximo recipiente 12. A modificação consiste em mudar os tempos definindo o sinal de controlo de posição, isto é dizer a duração dos segmentos de tempo, para que o membro movivel da válvula 27 siga novamente o 12/13 desvio esperado em relação ao tempo esperado.

Como alternativa, um meio gerador de alarme (não mostrado) é também providenciado e o passo de modificação do sinal de controlo de posição é substituído ou completado pelo passo de geração de um sinal de alarme responsável pela comparação.

Noutra realização o passo de medida 400 é atingido medindo pelo menos uma posição actual do membro movível da válvula 27 em pelo menos um respectivo tempo predeterminado.

Em tal caso, o quinto passo 500 é atingido comparando a posição actual medida com a posição esperada que o membro movível da válvula 27 deveria ocupar no tempo predeterminado de acordo com o desvio em relação ao tempo esperado.

Numa outra realização, a posição actual do membro movível da válvula 27 é medida continuamente no passo 400 para determinar o seu desvio em relação ao tempo contínuo. O desvio em relação ao tempo contínuo é então comparado com o desvio em relação ao tempo esperado no passo 500.

Como é claro a partir da descrição anterior, a invenção é aplicável a qualquer tipo de aparelho de enchimento contendo um membro movível da válvula, presumindo que seja possível medir os movimentos do membro da válvula.

Lisboa, 13/13

Claims (16)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método para enchimento de um recipiente (12) com uma quantidade de fluido predeterminada, através de um aparelho de enchimento (10) contendo: uma torneira para depositar um fluxo de fluido no recipiente (12), e uma válvula (16) composta por um membro movivel da válvula (27) para controlar o fluxo de fluido, incluindo o método o passo (300) de enviar o sinal de controlo de posição para o membro movivel da válvula (27), esse membro movivel da válvula (27) é esperado que siga um desvio em relação ao tempo esperado que ajuste a quantidade de fluido depositada no recipiente (12) para a quantidade predeterminada, e o método a ser descrito consiste nos seguintes passos: - medindo (400) um ponto de desvio em relação ao tempo actual seguido pelo membro movivel da válvula (27) em resposta ao sinal de controlo, e comparando (500) o ponto medido com o ponto correspondente do desvio em relação ao tempo esperado.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, descrito seguidamente: - a medição (400) é atingida medindo o tempo em que o membro movivel da válvula (27) chegou a uma posição predeterminada, e - a comparação (500) é atingida comparando o tempo medido com o tempo esperado aquando o membro movivel da válvula (27) deveria chegar à posição predeterminada de acordo com 1/6 o desvio em relação ao tempo esperado.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, descrito em que a posição predeterminada corresponde a uma posição estável do membro movivel da válvula (27), chamada posição aberta, na qual o membro movivel da válvula (27) permite ao fluido fluir a um ritmo máximo através da torneira (14).
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 1, descrito seguidamente: - a medição (400) é atingida medindo uma posição actual do membro movivel da válvula (27) num tempo predeterminado, e - a comparação (500) é atingida comparando a posição actual medida com a posição esperada que o membro movivel da válvula (27) deveria ocupar no tempo predeterminado de acordo com o desvio em relação ao tempo esperado.
5. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, descrito em que contém o passo (600) de modificação do sinal de controlo da posição que reage à comparação.
6. 6. Método de acordo com a reivindicação 5, descrito seguidamente: - o sinal de controlo de posição contém pelo menos um segmento de tempo de duração predeterminada, esse segmento de tempo controlando o membro movivel da válvula (27) para ocupar uma posição estável, e - o passo mencionado consiste em mudar a duração deste 2/6 segmento.
7. 7. Método de acordo com a reivindicação 5, descrito em que o passo de modificação mencionado é atingido para o enchimento do próximo recipiente (12).
8. 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, descrito em que contém o passo (600) de geração de um sinal de alarme que reage à comparação mencionada quando a diferença entre a medição mencionada e os pontos esperados excedem um limite predeterminado
9. 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, descrito em que o desvio em relação ao tempo esperado é determinado como uma função de um entrada pressão hidrostática do fluido numa abertura de fluido (26) da torneira (14).
10. 10. Aparelho para enchimento de um recipiente (12) com uma quantidade predeterminada de fluido, contendo: - uma torneira (14) para depositar um fluxo de fluido no recipiente (12), - uma válvula (16) que contém um membro movivel da válvula (27) para controlar o fluxo de fluido, - meios (54) para enviar um sinal de controlo de posição para o membro movivel da válvula (27), para que o membro movivel da válvula (27) seja esperado que siga um trajecto ao longo do tempo onde ira ajustar a quantidade de fluido depositado no recipiente (12) para a quantidade 3/6 predeterminada, descrição em que este contém: - meios de sensibilidade (56) para medir um ponto de desvio em relação ao tempo actual seguido pelo membro movivel da válvula (27) em resposta ao sinal de controlo de posição, e - meios de comparação (58) para comparar o ponto medido ao ponto correspondente do desvio em relação ao tempo esperado do membro movivel da válvula (27).
11. 11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, descrito seguidamente: - meios de sensibilidade (56) é adaptado para medir o tempo onde o membro movivel da válvula (27) atingiu a posição predeterminada, e - meios de comparação (58) é adaptado para comparar o tempo medido com o tempo esperado no qual o membro movivel da válvula (27) deveria atingir a posição predeterminada de acordo com o desvio em relação ao tempo esperado.
12. 12. Aparelho de acordo com a reivindicação 11 descrito em que a posição predeterminada corresponde a uma posição estável do membro movivel da válvula (27), chamada posição aberta, na qual o membro movivel da válvula (27) permite que o fluido flua a um ritmo máximo através da torneira.
13. 13. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, descrito seguidamente: 4/6 - meios de sensibilidade (56) é adaptado para medir uma posição actual do membro movivel da válvula (27) num tempo predeterminado, e - meios de comparação é adaptado para comparar a posição actual medida com uma posição esperada que membro movivel da válvula (27) deve ocupar num tempo predeterminado de acordo com o desvio em relação ao tempo esperado.
14. 14. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, descrito em que este contém um meios de comparação (58) para modificar o sinal de controlo de posição que reage à comparação.
15. 15. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, descrito em que o membro movivel da válvula (27) contém um êmbolo mergulhante (28) deslizando longitudinalmente pela torneira entre pelo menos uma primeira posição estável, chamada posição fechada, na qual o êmbolo mergulhante (28) previne que o fluido flua pela torneira (14), e uma segunda posição estável, chamada posição aberta, na qual o êmbolo mergulhante (28) permite ao fluido fluir no ritmo máximo pela torneira (14), e ai os meios de sensibilidade (56) são adaptados para medir um ponto num desvio em relação ao tempo longitudinal seguido pelo êmbolo mergulhante (28) com respeito à torneira (14).
16. 16. Máquina de enchimento descrita em que esta contém: - Uma pluralidade de aparelhos de enchimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 15, 5/6 - Pelo menos um aparelho de enchimento adicional contendo: - uma torneira adicional para deposito de um fluxo de um fluido num recipiente adicional, - uma válvula adicional contendo um membro movivel adicional para controlar o fluxo do fluido através da torneira, - meios para medição do fluxo do fluido depositado no recipiente adicional através da torneira mencionada, e - meios adicionais para envio de um sinal de controlo de posição adicional ao membro movivel da válvula responsável para o fluxo de fluido medido para ajustar a quantidade de fluido depositada no recipiente adicional através da torneira adicional mencionada para a quantidade predeterminada, e - meios para derivar o desvio em relação ao tempo esperado mencionado do sinal de controlo de posição mencionado. Lisboa, 6/6