ES2222847B1 - Cabezal mezclador dispensador. - Google Patents
Cabezal mezclador dispensador.Info
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Abstract
Cabezal mezclador dispensador. Comprende una carcasa (10) con un extremo abierto (12) y unos puertos de entrada de componentes (13a, 13b) y de entrada y salida de disolvente (14, 15); un cuerpo de válvula (20) accionado giratoriamente dentro de dicha carcasa, con una cámara de mezcla (21) interior, una abertura de dispensación (22) y unos pasajes de entrada de componentes (23a, 23b) y de disolvente (24); y un vástago (30) desplazable linealmente en la cámara de mezcla (21), con una cámara anular (35) entre dicho vástago (30) y la cámara de mezcla (21) para paso de fluido. El cuerpo de válvula (20) y el vástago (30) están vinculados cinemáticamente para que a una posición de mezcla y dispensación del cuerpo de válvula (20) corresponda una posición retraída del vástago (30) y a una posición de obturación del cuerpo de válvula (20) corresponda una posición extendida del vástago (30), para limpieza.
Description
Cabezal mezclador dispensador.
La presente invención concierne en general a un
cabezal mezclador dispensador para mezclar dos o más componentes y
dispensar la mezcla resultante, y más en particular a un cabezal
mezclador dispensador para mezclar poliol e isocianato en estado
líquido con el fin de formar una espuma de poliuretano (PUR),
incluyendo unos medios para limpiar con disolvente una cámara de
mezcla y pasajes asociados a la misma después de cada operación de
mezcla.
El cabezal de la presente invención es útil en el
sector del embalaje, comercio, etc., aplicado a un aparato
automático de inyección de PUR en bolsas de plástico para formación
de almohadillas protectoras.
En el estado de la técnica se conocen
dispositivos automáticos que dispensan espuma de poliuretano
formada por dos componentes líquidos que son impulsados a través de
sendas mangueras hacia un cabezal donde éstos se mezclan. Este
cabezal actúa asimismo como dispensador de la mezcla, la cual es
introducida en una bolsa de plástico suministrada automáticamente.
La bolsa, una vez llena, es introducida en el embalaje, a
continuación se coloca el producto a embalar encima de la bolsa y,
por último, se coloca una segunda bolsa en la que también se ha
introducido espuma, cubriendo el producto, con el fin de que éste
quede protegido. En aquellos casos en los que el producto a embalar
es siempre el mismo se puede utilizar una variante de este sistema
de embalaje que consiste en fabricar en serie protecciones de PUR
en bolsa mediante el uso de moldes, con lo que es posible dar
previamente la forma deseada a las bolsas con PUR mediante el
correspondiente molde.
La patente
US-A-4440320 describe un aparato
dispensador de espuma de poliuretano que comprende una cámara de
mezcla estática y un par de válvulas rotativas, cada una para un
componente diferente. Las válvulas están accionadas para alternar
simultáneamente entre una posición de trabajo, en la que cada
válvula comunica una respectiva entrada de componente con la cámara
de mezcla, y una posición extendida, en la que cada válvula comunica
una entrada de disolvente con la cámara de mezcla. Cada válvula
tiene un cuerpo cilíndrico giratorio con un pasaje interior que
incluye una porción de pasaje axial que comunica constantemente con
la cámara de mezcla, y una porción de pasaje radial que, al girar
dicho cuerpo, comunica alternadamente con las citadas respectivas
entradas de componentes y disolvente. Las porciones de pasaje axial
desembocan en puntos diametralmente opuestos de la cámara de
mezcla, de manera que los flujos de los respectivos componentes
chocan frontalmente entre sí dentro de la cámara para fomentar la
mezcla.
La solicitud de patente internacional WO 99/06196
describe un sistema de dispensación que comprende un cabezal
mezclador dispensador para inyectar PUR en bolsas de plástico. El
cabezal incluye una carcasa que define una cavidad interior en la
que está alojado un cuerpo de válvula que tiene formada una cámara
de mezcla interior con un extremo de dispensación abierto. El
cuerpo de válvula actúa como una lanzadera y está accionado para
alternar entre un modo de dispensación, que permite la entrada de
componentes a la cámara de mezcla, y un modo de no dispensación.
Está previsto un sistema de limpieza que incluye aportar un flujo
de disolvente a la cámara de mezcla a través de los pasajes de
entrada de los componentes cuando el cabezal está en el modo de no
dispensación, y a través de un canal entre el cuerpo de válvula y
la carcasa. Alojado en la cámara de mezcla del cuerpo de válvula se
encuentra un vástago montado para desplazarse en una dirección
axial. Entre una superficie exterior de dicho vástago y una
superficie interior de la cámara de mezcla quedando definida una
cámara anular que permite el paso de fluido. El vástago es
accionado en coordinación con los movimientos de cuerpo de válvula
entre una posición de interferencia con la cámara de mezcla y una
posición de no interferencia.
La patente
US-A-5586724 da a conocer un aparato
para formar una espuma a partir de dos componentes y para
pulverizarla mediante gas a presión a través de una boquilla. El
aparato comprende un cuerpo con unos puertos de entrada de
componentes y unos puertos de entrada de gas que comunican con una
cavidad interior cónica. Dentro del cuerpo está alojado un elemento
de válvula que tiene una pared cónica exterior complementaria de la
cavidad interior del cuerpo y dentro del elemento de válvula está
alojada una pieza que forma una cámara de mezcla con un agujero
pasante longitudinal comunicado con unos agujeros pasantes radiales
que se abren en una zona anular rebajada enfrentada a unos pasajes
del elemento de válvula que se abren en dicha pared cónica
exterior. Un giro del elemento de válvula en relación con el cuerpo
cierra el flujo de los componentes y conecta el flujo de gas para
efectuar una purga.
El cabezal mezclador dispensador de acuerdo con
la presente invención es del tipo que comprende una carcasa que
define una cavidad interior con un extremo abierto, y unos puertos
de entrada de componentes, al menos un puerto de entrada de
disolvente y al menos un puerto de salida de disolvente, estando
dichos puertos de entrada de componentes y de entrada y salida de
disolvente comunicados con dicha cavidad interior. En la cavidad
interior de dicha carcasa está alojado un cuerpo de válvula que
define unas superficies exteriores y una cámara de mezcla interior,
con una abertura de dispensación, unos pasajes de entrada de
componentes, y al menos un pasaje de entrada de disolvente, donde
dichos pasajes de entrada de componentes y disolvente se extienden
entre unas embocaduras en dichas superficies exteriores y dicha
cámara de mezcla. En la cámara de mezcla del cuerpo de válvula está
alojado un vástago, y entre una superficie exterior de dicho
vástago y una superficie interior de la cámara de mezcla queda
definida una cámara anular que permite el paso de fluido. Unos
primeros medios de accionamiento están conectados para mover
alternadamente dicho cuerpo de válvula entre una posición de mezcla
y dispensación, en la que dichos pasajes de entrada de componentes
comunican con dichos puertos de entrada de componentes, y una
posición de obturación, en la que al menos una de las superficies
exteriores del cuerpo de válvula obtura los puertos de entrada de
componentes. Unos segundos medios de accionamiento están conectados
para trasladar lineal y alternadamente el vástago a lo largo de un
eje longitudinal entre una posición extendida, en la que un extremo
del vástago limita dicha abertura de dispensación de la cámara de
mezcla y dichos pasajes de entrada y salida de disolvente comunican
con dicha cámara anular, y una posición retraída, en la que el
vástago no interfiere el paso de componentes desde los pasajes de
entrada de componentes a la cámara de mezcla y dicho extremo del
vástago forma un fondo para la cámara de mezcla que facilita la
salida de la mezcla hacia la abertura de dispensación.
El cabezal de la presente invención está
caracterizado porque el cuerpo de válvula está montado de manera
giratoria en la cavidad interior de la carcasa para ser movido
alternadamente entre dicha posición de mezcla y dispensación y
dicha posición de obturación mediante giro alrededor de un eje
longitudinal del cabezal, estando incorporados unos medios de
vinculación cinemática entre el cuerpo de válvula y el vástago para
determinar que a la posición de mezcla y dispensación del cuerpo de
válvula corresponda la posición retraída del vástago y que a la
posición de obturación del cuerpo de válvula corresponda la posición
extendida del vástago.
Los pasajes de entrada de componentes desembocan
en la cámara de mezcla en una dirección oblicua, contraria a la
dirección de salida hacia la abertura de dispensación, favoreciendo
con ello un flujo de los componentes en la cámara de mezcla en
régimen turbulento que ayuda a la mezcla de los mismos. Además,
cuando el vástago está en la posición retraída, el extremo del mismo
forma un fondo de la cámara de mezcla situado en una zona próxima a
donde los pasajes de entrada de componentes desembocan en la cámara
de mezcla. Así, los flujos oblicuos de entrada de componentes
interfieren con el extremo del vástago y salen rebotados hacia la
abertura de dispensación, favoreciendo dicho régimen turbulento y,
por consiguiente, una mezcla uniforme.
En general, dado que el cuerpo de válvula está
dotado de un movimiento de giro, tanto las superficies exteriores
del cuerpo de válvula como unas superficies interiores de la cavidad
interior de la carcasa están conformadas como superficies de
revolución respecto al mencionado eje longitudinal del cabezal, y
una de las superficies exteriores del cuerpo de válvula en la que se
abren los pasajes de entrada de componentes es una superficie
substancialmente plana, perpendicular al eje longitudinal y
enfrentada a una superficie substancialmente plana de la cavidad
interior de la carcasa en la que se abren los puertos de entrada de
componentes. Así, cuando el cuerpo de válvula se encuentra en su
posición de mezcla y dispensación, las aberturas de los pasajes de
entrada de componentes en el cuerpo de válvula coinciden con las
desembocaduras de los puertos de entrada de componentes asociados a
la y los componentes tienen acceso al interior de la cámara de
mezclas. Cuando el cuerpo de válvula efectúa un giro accionado por
los primeros medios de accionamiento hasta su posición de
obturación, las aberturas de los pasajes de entrada de componentes
se desplazan y la pared substancialmente plana del cuerpo de
válvula obtura los puertos de entrada de componentes de la
carcasa.
Los mencionados medios de vinculación cinemática
entre el cuerpo de válvula y el vástago incluyen preferiblemente
una leva helicoidal. Según un ejemplo de realización, los primeros
medios de accionamiento están acoplados para hacer girar el cuerpo
de válvula y dichos medios de vinculación cinemática actúan como
los segundos medios de accionamiento para transmitir el movimiento
de giro del cuerpo de válvula y convertirlo en el movimiento de
traslación del vástago. Preferiblemente, los primeros medios de
accionamiento comprenden un motor-reductor
eléctrico acoplado para hacer girar, por medio de una transmisión,
un manguito cilíndrico, el cual está montado en dicha carcasa de
manera guiada para girar respecto al eje longitudinal. Este manguito
cilíndrico está fijado al cuerpo de válvula y tiene formadas en su
cuerpo un par de levas helicoidales iguales y diametralmente
opuestas en las que están acoplados un par de correspondientes
seguidores de leva unidos al vástago.
El cabezal incorpora además unos medios para
impedir el giro del vástago al tiempo que permiten el
desplazamiento del vástago por la acción de dicha leva helicoidal
sobre dicho seguidor de leva cuando el
motor-reductor hace girar el manguito cilíndrico.
En un ejemplo de realización, estos medios comprenden un par de
guías lineales, iguales y diametralmente opuestas, formadas en una
pieza estacionaria fijada a la carcasa, y un par de
correspondientes seguidores de guía, unidos al vástago, acoplados a
dichas guías lineales.
Otro ejemplo de realización del cabezal incorpora
un sistema de accionamiento inverso con idéntico resultado. Es
decir, los segundos medios de accionamiento están acoplados para
desplazar linealmente el vástago y dichos medios de vinculación
cinemática actúan como los primeros medios de accionamiento para
transmitir el movimiento de traslación del vástago al cuerpo de
válvula, convirtiéndolo en el movimiento de giro del mismo. También
aquí los medios de vinculación cinemática incluyen una o más levas
helicoidales.
El cabezal de acuerdo con la presente invención
está adaptado para formar parte de una unidad de mezcla e inyección
preparada para funcionar en cooperación con una unidad de
manipulación de bolsas para efectuar un llenado automático de
dichas bolsas con una mezcla de los dos componentes. Cada puerto de
entrada de componentes de la carcasa está acoplado a un
correspondiente calderín provisto de unos medios de calentamiento
para calentar el componente correspondiente justo antes de ser
introducido al interior de los respectivos pasajes de entrada de
componentes y a la cámara de mezcla del cuerpo de válvula. Cada uno
de dichos calderines está conectado a una correspondiente fuente de
suministro de uno de los componentes a través de unos medios de
impulsión del flujo de dicho componente. En una aplicación típica,
uno de los calderines está conectado a una fuente de suministro de
poliol en estado líquido mientras que el otro calderín está
conectado a una fuente de suministro de isocianato en estado
líquido, formándose una espuma de poliuretano (PUR) a partir de la
mezcla de dicho poliol y dicho isocianato en la cámara de mezcla.
Las bolsas están realizadas, por ejemplo, a partir de película de
polietileno de alta densidad (PE-HD), o de cualquier
otro material adecuado.
La incorporación de los mencionados calderines de
calentamiento en unas posiciones adyacentes al cuerpo del cabezal
evita la incorporación de las clásicas manguera calefactoras, las
cuales requerirían una considerable longitud para elevar la
temperatura de los componentes hasta el nivel requerido. Por otra
parte, la disposición de los calderines junto a los puertos de
entrada de componentes proporciona una mayor estabilidad en las
temperaturas y una mayor eficiencia energética, y además hace que
el emplazamiento del cabezal sea independiente de la posición en la
que se encuentren las fuentes de suministro de los componentes, por
ejemplo, unos bidones, puesto que éstos pueden estar conectados con
los respectivos calderines a través de tubos flexibles
convencionales y los componentes impulsados, por ejemplo, mediante
unas bombas.
Esta construcción permite un diseño compacto de
la mencionada unidad de mezcla e inyección, la cual, junto con
dicha unidad de manipulación de bolsas, puede ser fácilmente
portátil y estar instalada, por ejemplo, sobre una mesa o sobre el
mostrador de un comercio. Por otra parte, estas unidades modulares
de mezcla e inyección, y de manipulación de bolsas están adaptadas
para funcionar en cooperación con una unidad de formación de
bolsas.
Las características y ventajas de la presente
invención se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente
descripción detallada de unos ejemplos de realización con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Fig. 1A es una vista en sección transversal
tomada por un primer plano central longitudinal del cabezal
mezclador dispensador de acuerdo con un ejemplo de realización de
la presente invención en una posición de servicio;
la Fig. 1B es una vista en sección transversal
tomada por un segundo plano central longitudinal, perpendicular al
primero, del cabezal mezclador dispensador en la misma posición de
servicio mostrada en la Fig. 1A;
la Fig. 2A es una vista en sección transversal
tomada por el primer plano central longitudinal del cabezal
mezclador dispensador en una posición de limpieza;
la Fig. 2B es una vista en sección transversal
tomada por el segundo plano central longitudinal, perpendicular al
primero, del cabezal mezclador dispensador en la misma posición de
limpieza mostrada en la Fig. 2A;
la Fig. 3 es una vista en sección transversal
tomada por el plano III-III de la Fig. 2A;
La Fig. 4 es una vista de detalle seccionada y
ampliada que muestra la construcción del cuerpo de válvula y del
vástago para formar la cámara
anular;
anular;
la Fig. 5 es una vista esquemática en alzado que
muestra el cabezal de acuerdo con la presente invención incorporado
en una unidad de mezcla e inyección que funciona en cooperación con
una unidad de manipulación de bolsas; y
la Fig. 6 es una vista en sección transversal
tomada por un primer plano central longitudinal del cabezal
mezclador dispensador de acuerdo con otro ejemplo de realización de
la presente invención en una posición de servicio.
En relación con las Figs. 1A a 3, con la
referencia numérica 1 se indica en general un cabezal mezclador
dispensador de acuerdo con un ejemplo de realización de la presente
invención. El cabezal 1 comprende una carcasa 10 que define una
cavidad interior 11 con un extremo abierto 12. Un par de puertos de
entrada de componentes 13a, 13b abiertos al exterior comunican con
la mencionada cavidad interior 11. Las embocaduras exteriores de
dichos puertos de entrada de componentes 13a, 13b están adaptados
para recibir unos respectivos conectores 17a, 17b para la conexión
de unos respectivos conductos 95a, 95b (mostrados en la Fig. 5)
procedentes de unas respectivas fuentes de suministro de
componentes (por ejemplo, a través de unos calderines 7a, 7b
mostrados en la Fig. 5). Asimismo, un puerto de entrada de
disolvente 14 comunica el exterior de la carcasa 10 con la cavidad
interior 11 y un par de puertos de salida de disolvente 15
comunican la cavidad interior 11 con el exterior. También aquí el
citado puerto de entrada de disolvente 14 está adaptado para
recibir un conector 18 para la conexión de un conducto 96 (Fig. 5)
procedente de una fuente de suministro de disolvente.
En el interior de la cavidad interior 11 de la
carcasa 10 está alojado un cuerpo de válvula 20, el cual define
unas superficies exteriores y una cámara de mezcla 21 interior con
una abertura de dispensación 22 en un extremo. El citado cuerpo de
válvula 20 incorpora un par de pasajes de entrada de componentes
23a, 23b, y al menos un pasaje de entrada de disolvente 24, que
tienen unas embocaduras situadas en diferentes superficies de
dichas superficies exteriores y que desembocan en la mencionada
cámara de mezcla 21. Tanto las superficies exteriores del cuerpo de
válvula 20 como unas superficies interiores de la cavidad 11 de la
carcasa 10 están conformadas en general como superficies de
revolución respecto al eje longitudinal E del cabezal 1, donde una
de las superficies exteriores del cuerpo de válvula 20, en la que se
abren los pasajes de entrada de componentes 23a, 23b es una
superficie substancialmente plana 26 (Fig. 1B) perpendicular al eje
longitudinal E y enfrentada a una superficie substancialmente plana
16 de la cavidad interior 11 de la carcasa 10 en la que se abren
los puertos de entrada de componentes 13a, 13b y los puertos de
salida de disolvente 15. En virtud de dichas superficies de
revolución, el cuerpo de válvula es susceptible de girar dentro de
la cavidad 11 de la carcasa 10 entre una posición angular de mezcla
y dispensación (mostrada en las Figs. 1A y 1B), en la que los
pasajes de entrada de componentes 23a, 23b del cuerpo de válvula 20
comunican con dichos puertos de entrada de componentes 13a, 13b de
la carcasa 10, y una posición angular de obturación (mostrada en
las Figs. 2A y 2B), en la que dicha superficie substancialmente
plana 26 del cuerpo de válvula 20 obtura los puertos de entrada de
componentes 13a, 13b de la carcasa 10. Unos retenes de estanqueidad
91 aseguran la hermeticidad entre los puertos de entrada de
componentes 13a, 13b y la superficie substancialmente plana 26 del
cuerpo de válvula 20 tanto en la posición angular de mezcla y
dispensación como en la posición angular de obturación de este
último.
Obviamente, el número de puertos de entrada y
salida, así como el número de pasajes, puede variar en función de
las necesidades y/o aplicaciones.
En unas ranuras anulares de una superficie
exterior del cuerpo de válvula 20 están alojados unos anillos de
estanqueidad 92 para hacer contacto con una correspondiente
superficie interior de la carcasa 10. Entre ambos anillos de
estanqueidad 92, la superficie interior de la carcasa 10 presenta
una zona ligeramente rebajada que constituye un pasaje anular 29 en
comunicación permanente con el puerto de entrada de disolvente 14.
Por consiguiente, el puerto de entrada de disolvente 14 puede estar
en cualquier posición angular respecto a los puertos de entrada y
salida de componentes 13a, 13b, aunque en las Figs. 1A y 2A se
muestran en un mismo plano para una mayor simplicidad del
dibujo.
En el interior de la cámara de mezcla 21 del
cuerpo de válvula 20 está alojado un vástago 30 susceptible de ser
desplazado entre una posición retraída (mostrada en las Figs. 1A y
1B) y una posición extendida (mostrada en las Figs. 2A y 2B). El
vástago 30 y la cámara de mezcla 21 están conformados a propósito
para definir, entre una superficie exterior del vástago 30 y una
superficie interior de la cámara de mezcla 21, una cámara anular 35
que hace las funciones de un puente que permite el paso de fluido
desde el mencionado pasaje de entrada de disolvente 24 a los
pasajes de entrada de componentes 23a, 23b cuando el vástago 30 está
en su posición extendida. Así, en la posición extendida del vástago
30, o posición de limpieza, un extremo 31 del vástago 30 limita la
mencionada abertura de dispensación 22 de la cámara de mezcla 21 al
tiempo que dicho pasaje de entrada de disolvente 24 queda comunicado
con dichos puertos de salida de disolvente 15 a través de la cámara
anular 35 y de los pasajes de entrada de componentes 23a, 23b,
mientras que en la posición retraída, el vástago 30 no interfiere
el paso de componentes desde los pasajes de entrada de componentes
23a, 23b directamente al interior de la cámara de mezcla 21 y el
extremo 31 del vástago 30 forma un fondo para la cámara de mezcla
21 que facilita la salida de la mezcla hacia la abertura de
dispensación 22. En una ranura anular del cuerpo de válvula 20 está
alojado un anillo de estanqueidad 93 para hacer un contacto de
hermeticidad contra la superficie exterior del vástago 30.
En la Fig. 4 se muestra en detalle la
construcción de la cámara anular 35. Un agujero cilíndrico pasante
situado en el centro del cuerpo de válvula 20 tiene una zona de
menor diámetro 27a y una zona de mayor diámetro 27b. El vástago 30
tiene en general un diámetro exterior que ajusta en la mencionada
zona de menor diámetro 27a y el extremo 31 del vástago 30 tiene un
ensanchamiento con un diámetro exterior que ajusta en dicha zona de
mayor diámetro 27b. La cámara anular 35 está delimitada por la
superficie exterior del vástago, la superficie interior de la zona
de mayor diámetro 27b, la parte interna del ensanchamiento del
extremo 31 del vástago y una pared anular de transición entre las
zonas de menor y mayor diámetro 27a, 27b. La cámara de mezcla 21
está formada por la zona de mayor diámetro 27b que queda libre
cuando el vástago está en su posición retraída, y está limitada en
su fondo por el extremo 31 del vástago, la parte exterior del cual
presenta una depresión cóncava cuya finalidad se explica más abajo.
Hay que señalar, sin embargo, que la cámara anular 35 podría estar
formada de otras maneras diferentes. Por ejemplo, el agujero
pasante del cuerpo de válvula podría ser de diámetro constante y el
vástago podría tener un tramo de menor diámetro para definir la
cámara anular.
El cabezal de la presente invención incorpora
unos primeros medios de accionamiento conectados para hacer girar
alternadamente el cuerpo de válvula 20 entre la mencionada posición
de mezcla y dispensación y dicha posición de obturación, y unos
segundos medios de accionamiento conectados para trasladar lineal y
alternadamente el vástago 30 a lo largo de dicho eje longitudinal E
entre las mencionadas posiciones retraída y extendida. Además, los
movimientos del cuerpo de válvula 20 y del vástago 30 están
vinculados entre sí por unos medios de vinculación cinemática con
el fin de determinar que a la posición de mezcla y dispensación del
cuerpo de válvula 20 corresponda unívocamente la posición retraída
del vástago 30 y que a la posición de obturación del cuerpo de
válvula 20 corresponda unívocamente la posición extendida del
vástago 30.
En el ejemplo de realización mostrado en las
figuras, los primeros medios de accionamiento comprenden un
motor-reductor eléctrico 40 acoplado para hacer
girar, por medio de una transmisión 41, el cuerpo de válvula 20 y
dichos medios de vinculación cinemática actúan como los segundos
medios de accionamiento para transmitir el movimiento de giro del
cuerpo de válvula 20 al vástago 30 al tiempo que lo convierte en el
movimiento de traslación.
El motor-reductor 40 está fijado
sobre un soporte 48 unido solidariamente a un armazón 70 al que
está fijada la carcasa 10 mediante unos tornillos 71. La mencionada
transmisión 41 comprende una correa dentada 42 acoplada a una polea
conductora 43 fijada a un árbol de salida del
motor-reductor eléctrico 40 y a una polea conducida
44 fijada por medio de unos pasadores 46 (Fig. 2B) a un manguito
cilíndrico 50, el cual está montado en dicho armazón 70 de manera
que puede girar respecto al eje longitudinal E guiada por unos
rodamientos 45. El cuerpo de válvula 20 está vinculado a dicho
manguito cilíndrico 50 por unos pasadores 47, de manera que el
cuerpo de válvula 20 gira conjuntamente con el manguito cilíndrico
50. Una tapa 80 fijada mediante unos tornillos 72 al armazón 70
cierra un extremo del cabezal 1 opuesto a la carcasa 10.
Los medios de vinculación cinemática entre los
movimientos del cuerpo de válvula 20 y del vástago 30 comprenden un
par de levas helicoidales 51, iguales y diametralmente opuestas,
formadas en el manguito cilíndrico 50, y unos correspondientes
seguidores de leva 33 unidos al vástago 30, o, más concretamente, a
un eje que va unido al vástago. Los mencionados seguidores de leva
33 comprenden sendas ruedas montadas sobre un eje 36 fijado
transversalmente en un extremo del vástago 30 (mejor mostrado en la
Fig. 3), estando dichas ruedas dispuestas para rodar sobre
respectivas superficies helicoidales de las levas 51. Obviamente,
se podría instalar un único conjunto de leva 51 y seguidor 33, o
más de dos, con un resultado equivalente.
El cabezal 1 comprende además unos medios para
impedir el giro del vástago 30 sobre el eje longitudinal E, los
cuales, sin embargo, no impiden su desplazamiento axial, por lo que
el vástago 30 es desplazado por la acción de dicha leva helicoidal
51 sobre dicho seguidor de leva 33 cuando dicho manguito cilíndrico
50 es girado por el motor-reductor 40. Estos medios
para impedir el giro del vástago 30 comprenden un par de guías
lineales 61 formadas en una pieza estacionaria 60 fijada mediante
unos tornillos 81 a la mencionada tapa 80, la cual tiene una
posición fija respecto a la carcasa 10, y unos correspondientes
seguidores de guía 34 unidos al vástago 30, o a dicho eje unido al
vástago, y acoplados a dichas guías lineales 61. En el ejemplo de
realización ilustrado, los mencionados seguidores de guía 34
comprenden sendas ruedas montadas sobre el mismo eje 36 (mejor
mostrado en la Fig. 3) fijado transversalmente en un extremo del
vástago 30 en el que están montadas las ruedas 33 de los seguidores
de leva arriba descritos. Las mencionadas ruedas 34 están
dispuestas para rodar sobre respectivas superficies planas de las
guías lineales 61. Obviamente, se podría instalar un único conjunto
de guía lineal 61 y seguidor 34, o más de dos, con un resultado
equivalente.
Unos medios alternativos (no mostrados) para
impedir el giro del vástago 30 pueden comprender, por ejemplo, al
menos una porción de sección no circular en el vástago 30 insertada
en un agujero de guía de sección no circular correspondiente
formado en la carcasa 10. Sin embargo, esta realización alternativa
produce un mayor desgaste, por lo que se prefiere la incorporación
de elementos de rodadura o patines para actuar como seguidores de
guía.
El funcionamiento del cabezal 1 es como sigue. En
primer lugar, el motor-reductor 40 hace girar el
manguito cilíndrico 50 y el cuerpo de válvula 20 fijado al mismo
hasta la posición de mezcla y dispensación mostrada en las Figs. 1A
y 1 B. Al mismo tiempo, por el efecto combinado del giro de las
levas helicoidales 51 y de las guías lineales 61, estacionarias,
sobre los respectivos seguidores de leva 33 y de guía 34, el
vástago 30 se desplaza hasta su posición retraída, mostrada
asimismo en las Figs. 1A y 1B. Tal como se puede observar, en esta
posición, que es la posición de servicio del cabezal 1, el vástago
30 deja libre la cámara de mezcla 21 y su extremo 31 proporciona
una pared de fondo para la misma, mientras que los pasajes de
entrada de componentes 23a, 23b del cuerpo de válvula 20 comunican
directamente los puertos de entrada de componentes 13a, 13b de la
carcasa 10 con la cámara de mezcla 21.
Se observará que los pasajes de entrada de
componentes 23a, 23b desembocan en la cámara de mezcla 21 en una
dirección oblicua contraria a la dirección de salida hacia la
abertura de dispensación 22, favoreciendo con ello un flujo de los
componentes en la cámara de mezcla 21 en régimen turbulento que
ayuda a la mezcla de los mismos. Además, los pasajes de entrada de
componentes 23a, 23b desembocan en la cámara de mezcla 21 en una
zona próxima al extremo 31 del vástago 30 en la posición retraída,
lo que facilita que los flujos oblicuos de los componentes al
entrar interfieran con el extremo 31 del vástago 30 y salgan
rebotados hacia la abertura de dispensación 22, favoreciendo
adicionalmente el citado régimen turbulento.
Cuando ha finalizado una operación de inyección,
el motor-reductor 40 hace girar el manguito
cilíndrico 50 y el cuerpo de válvula 20 fijado al mismo en un
sentido opuesto hasta la posición de obturación mostrada en las
Figs. 2A y 2B. Al mismo tiempo, el vástago 30 es llevado a su
posición extendida mostrada asimismo en las Figs. 2A y 2B. En esta
posición, la cual es la posición de limpieza del cabezal 1, la
superficie substancialmente plana 26 del cuerpo de válvula 20
cierra las desembocaduras de los puertos de entrada de componentes
13a, 13b, y el vástago 30 ha expulsado mediante su extremo 31
cualquier resto de mezcla de la cámara de mezcla 21 a través de su
abertura de dispensación 22. Por otra parte, la cámara anular 35
formada entre el vástago 30 y la pared de la cámara de mezcla 21
establece un puente que pone en comunicación fluida el pasaje de
entrada de disolvente 24 con los pasajes de entrada de componentes
23a, 23b, lo que permite la limpieza de la pared de la cámara de
mezclas y de los pasajes de entrada de componentes 23a, 23b.
Se observará que el puerto de entrada de
disolvente 14 está constantemente en comunicación con el citado
pasaje anular 29, y éste está constantemente en comunicación con la
cámara anular 35 a través del pasaje de entrada de disolvente 24
del cuerpo de válvula 20. Sin embargo, la cámara anular 35 sólo está
en comunicación con los pasajes de entrada de componentes 23a, 23b
cuando el vástago 30 está en su posición extendida (posición de
limpieza del cabezal mostrada en las Figs. 2A y 2B), y los pasajes
de entrada de componentes 23a, 23b sólo están en comunicación con
los puertos de salida de disolvente 15 cuando el cuerpo de válvula
20 está en su posición de obturación (posición de limpieza del
cabezal mostrada en las Figs. 2A y 2B). Así, en esta posición de
limpieza, los pasajes de entrada de componentes 23a, 23b actúan
como pasajes de salida de disolvente junto con restos de los
componentes, que son finalmente evacuados a través de los puertos
de salida de disolvente 15. La citada depresión cóncava en el
extremo 31 del vástago 30 actúa en la abertura de dispensación 22
para forzar el goteo del disolvente sucio que pueda resbalar por la
superficie exterior del extremo de la carcasa 1.
Aunque los pasajes de entrada de componentes 23a,
23b pueden estar directamente enfrentados a los puertos de salida
de disolvente 15, existen otras maneras de comunicarlos. Así, según
se muestra en la Fig. 2B, en la superficie substancialmente plana
16 de la cavidad interior 11 de la carcasa 10 podrían estar
formadas unas regatas 19 para comunicar los pasajes de entrada de
componentes 23a, 23b con los puertos de salida de disolvente 15,
auque no estuvieran directamente enfrentados. Alternativamente, en
substitución de los mencionados puertos de salida de disolvente 15,
o además de los mismos, se podría construir un puerto de salida de
disolvente en forma de una cámara anular (no representada)
constituida por una holgura entre el cuerpo de válvula 20 y la
carcasa 10 en una zona entre la superficie substancialmente plana 26
y el extremo donde se encuentra la abertura de dispensación 22,
estando dicha cámara anular en comunicación con un espacio entre
las superficies substancialmente planas 16, 26 de la carcasa 10 y
del cuerpo de válvula 20, respectivamente.
Aunque en el cabezal según el ejemplo de
realización de la invención mostrado y descrito hasta ahora el
accionamiento de los movimientos del cuerpo de válvula 20 y del
vástago 30 se realiza accionando mediante el
motor-reductor 40 el giro del cuerpo de válvula 20
y transmitiendo y convirtiendo el giro del cuerpo de válvula 20 en
la traslación del vástago 30 mediante las levas helicoidales 51, es
obvio para un experto en la materia que el accionamiento del
cabezal puede conseguirse, con un único órgano motor, de una manera
inversa.
Así, de acuerdo con otro ejemplo de realización
alternativo mostrado en la Fig. 6, los segundos medios de
accionamiento están acoplados para desplazar linealmente el vástago
30 y dichos medios de vinculación cinemática actúan como los
primeros medios de accionamiento para transmitir el movimiento de
traslación del vástago 30 y convertirlo en el movimiento de giro del
cuerpo de válvula 20. En otras palabras, los segundos medios de
accionamiento comprenden un accionamiento lineal 49, tal como un
conjunto de motor-reductor eléctrico acoplado a un
mecanismo de tuerca y husillo, o un conjunto de émbolo y cilindro
fluidodinámico, con un miembro activo acoplado por medio de un
acoplamiento 37 al vástago 30 para trasladarlo linealmente, mientras
que los medios de vinculación cinemática incluyen uno o más
seguidores de leva 33 unidos al vástago 30 y acoplados a unas
correspondientes levas helicoidales 51 formadas en una pieza
conectada para arrastrar al cuerpo de válvula 20. También aquí
están incluidos unos medios, que pueden ser análogos a los
descritos más arriba, para impedir el giro del vástago 30 cuando es
desplazado por el motor-reductor y mientras el
cuerpo de válvula 20 es girado por la acción de los seguidores de
leva sobre las levas helicoidales. Por lo demás, el cabezal de la
Fig. 6 es análogo al descrito más arriba en relación con las Figs.
1A-4.
Haciendo referencia ahora a la Fig. 5, en ella se
muestra una unidad de mezcla e inyección 2 adaptada para funcionar
en cooperación con una unidad de manipulación de bolsas 3 para
efectuar un llenado automático de dichas bolsas con una mezcla de
los componentes. La mencionada unidad de mezcla e inyección 2
incorpora el cabezal mezclador dispensador 1 de acuerdo con la
presente invención. En un lado del cabezal 1 está montado un
calderín 7a conectado a una fuente de suministro de un componente
(no mostrada) a través de un conducto 94a y de unos medios de
impulsión del flujo de dicho componente. En otro lado del cabezal 1
está montado otro calderín 7b conectado a una fuente de suministro
de otro componente (no mostrada) a través de un correspondiente
conducto 94b y de unos medios de impulsión del flujo de dicho
componente. Cada uno de los puertos de entrada de componentes 13a,
13b del cabezal 1 está conectado a la salida de uno de dichos
calderines 7a, 7b a través de un correspondiente conducto 95a, 95b.
El puerto de entrada de disolvente 14 del cabezal 1 está conectado
a un conducto 96 procedente de una fuente de suministro de
disolvente (no mostrada).
En una aplicación típica, uno de los componentes
es poliol en estado líquido y el otro es isocianato en estado
líquido, y a partir de la mezcla de dicho poliol y dicho isocianato
en la cámara de mezcla 21 del cabezal se forma una espuma de
poliuretano PUR que es dispensada a través de la abertura de
dispensación 22 del cabezal 1.
Cada uno de dichos calderines 7a, 7b está
provisto de unos medios de calentamiento para calentar el
componente correspondiente justo antes de ser introducido al
interior de la cámara de mezcla 21 del cuerpo de válvula 20 a
través de los respectivos puertos de entrada de componentes 13a, 13b
y pasajes de entrada de componentes 23a, 23b. Esto sustituye las
mangueras calefactoras usadas normalmente en los dispositivos de
inyección del estado de la técnica para conectar las fuentes de
suministro de componentes con el cabezal, y permite, en cooperación
con un tamaño relativamente reducido del cabezal, un diseño
compacto de la unidad de mezcla e inyección 2.
La unidad de manipulación de bolsas 3 dispone de
unos medios para agarrar y sostener una bolsa de plástico 98, por
ejemplo, por medio de unas pinzas automáticas 97, con una
embocadura abierta de la misma bajo la abertura de dispensación 22
del cabezal 1 para facilitar el llenado de la bolsa. En el estado
de la técnica se conocen varios dispositivos de manipulación de
bolsas susceptibles de ser usados con la unidad de mezcla e
inyección 2 de la presente invención.
Preferiblemente, la unidad de mezcla e inyección
2 junto con dicha unidad de manipulación de bolsas 3 forman un
conjunto de diseño compacto, fácilmente portátil, adecuado para
funcionar sobre una mesa o mostrador. Sin embargo, la unidad de
mezcla e inyección 2 puede funcionar de manera autónoma o, junto
con la unidad de manipulación de bolsas 3, en cooperación con una
unidad de formación de bolsas (no mostrada), de la cual existen
varios ejemplos en el estado de la técnica. En una aplicación
típica, las bolsas 98 están realizadas a partir de película de
polietileno de alta densidad PE-HD.
Un experto en la materia será capaz de introducir
varias modificaciones y variaciones al ejemplo de realización
descrito e ilustrado sin salirse del alcance de la presente
invención, el cual está definido en las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (18)
1. Cabezal mezclador dispensador, del tipo que
comprende:
una carcasa (10) que define una cavidad interior
(11) con un extremo abierto (12), y unos puertos de entrada de
componentes (13a, 13b), al menos un puerto de entrada de disolvente
(14) y al menos un puerto de salida de disolvente (15), estando
dichos puertos de entrada de componentes y de entrada y salida de
disolvente (13a, 13b, 14, 15) comunicados con dicha cavidad
interior (11);
un cuerpo de válvula (20) alojado en la cavidad
interior (11) de dicha carcasa (10), definiendo dicho cuerpo de
válvula (20) unas superficies exteriores y una cámara de mezcla
(21) interior, con una abertura de dispensación (22) y unos pasajes
de entrada de componentes (23a, 23b), y al menos un pasaje de
entrada de disolvente (24), extendiéndose dichos pasajes de entrada
de componentes y disolvente (23a, 23b, 24) entre unas embocaduras
en dichas superficies exteriores y dicha cámara de mezcla (21);
un vástago (30) alojado en la cámara de mezcla
(21) del cuerpo de válvula (20), quedando definida una cámara
anular (35) entre una superficie exterior de dicho vástago (30) y
una superficie interior de la cámara de mezcla (21) que permite el
paso de fluido;
unos primeros medios de accionamiento conectados
para mover alternadamente dicho cuerpo de válvula (20) entre una
posición de mezcla y dispensación, en la que dichos pasajes de
entrada de componentes (23a, 23b) comunican con dichos puertos de
entrada de componentes (13a, 13b), y una posición de obturación, en
la que al menos una de las superficies exteriores del cuerpo de
válvula (20) obtura los puertos de entrada de componentes (13a,
13b); y
unos segundos medios de accionamiento conectados
para trasladar lineal y alternadamente el vástago (30) a lo largo
de un eje longitudinal (E) entre una posición extendida, en la que
un extremo (31) del vástago (30) limita dicha abertura de
dispensación (22) de la cámara de mezcla (21) y dicho pasaje de
entrada de disolvente (24) comunica con dichos puertos de salida de
disolvente (15) a través de dicha cámara anular (35), y una
posición retraída, en la que el vástago (30) no interfiere el paso
de componentes desde los pasajes de entrada de componentes (23a,
23b) a la cámara de mezcla (21) y dicho extremo (31) del vástago
(30) forma un fondo para la cámara de mezcla (21) que facilita la
salida de la mezcla hacia la abertura de dispensación (22),
caracterizado porque el cuerpo de válvula
(20) está montado de manera giratoria en la cavidad interior (11)
de la carcasa (10) para ser movido alternadamente entre dicha
posición de mezcla y dispensación y dicha posición de obturación
mediante giro alrededor de dicho eje longitudinal (E), estando
incorporados unos medios de vinculación cinemática entre el cuerpo
de válvula (20) y el vástago (30) para determinar que a la posición
de mezcla y dispensación del cuerpo de válvula (20) corresponda la
posición retraída del vástago (30) y que a la posición de
obturación del cuerpo de válvula (20) corresponda la posición
extendida del vástago (30).
2. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios de vinculación cinemática
comprenden al menos una leva helicoidal (51).
3. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque los primeros medios de accionamiento
están acoplados para hacer girar el cuerpo de válvula (20) y dichos
medios de vinculación cinemática actúan como los segundos medios de
accionamiento para transmitir el movimiento de giro del cuerpo de
válvula (20) y convertirlo en el movimiento de traslación del
vástago (30).
4. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 3,
caracterizado porque los primeros medios de accionamiento
comprenden un motor-reductor eléctrico (40)
acoplado para hacer girar por medio de una transmisión (41) un
manguito cilíndrico (50) montado en dicha carcasa (10) de manera
guiada para girar respecto al eje longitudinal (E), estando dicho
manguito cilíndrico (50) fijado al cuerpo de válvula (20) y estando
formada en el manguito cilíndrico (50) al menos una leva helicoidal
(51) en la que está acoplado un correspondiente seguidor de leva
(33) unido al vástago (30).
5. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque los segundos medios de accionamiento
están acoplados para desplazar linealmente el vástago (30) y dichos
medios de vinculación cinemática actúan como los primeros medios de
accionamiento para transmitir el movimiento de traslación del
vástago (30) y convertirlo en el movimiento de giro del cuerpo de
válvula (20).
6. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque los segundos medios de accionamiento
comprenden un actuador lineal (49) acoplado para trasladar
linealmente el vástago (30), estando al menos un seguidor de leva
(33) unido al vástago (30) y acoplado a una correspondiente leva
helicoidal (51) formada en una pieza unida al cuerpo de
válvula
(20).
(20).
7. Cabezal, de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
unos medios para impedir el giro del vástago (30) sobre el eje
longitudinal (E) mientras permiten el desplazamiento del vástago en
la dirección del eje longitudinal (E).
8. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque dichos medios para impedir el giro del
vástago (30) comprenden al menos una guía lineal (61) formada en una
pieza estacionaria (60) fijada a la carcasa (10), estando acoplado
a dicha guía lineal (61) un correspondiente seguidor de guía (34)
unido al vástago (30).
9. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque dichos medios para impedir el giro del
vástago (30) comprenden al menos una porción de sección no circular
del vástago (30) insertada en un agujero de guía de sección no
circular formado en una pieza fijada a la carcasa (10).
10. Cabezal, de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
pasajes de entrada de componentes, (23a, 23b) desembocan en la
cámara de mezcla (21) en una dirección oblicua contraria a la
dirección de salida hacia la abertura de dispensación (22)
favoreciendo con ello un flujo de los componentes en la cámara de
mezcla (21) en régimen turbulento que ayuda a la mezcla de los
mismos.
11. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 10,
caracterizado porque los pasajes de entrada de componentes
(23a, 23b) desembocan en la cámara de mezcla (21) en una zona
próxima al extremo (31) del vástago (30), cuando el mismo forma un
fondo de la cámara de mezcla (21) en la posición retraída, para que
los flujos oblicuos de entrada de componentes interfieran con el
extremo (31) del vástago (30) y salgan rebotados hacia la abertura
de dispensación (22), favoreciendo dicho régimen turbulento.
12. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 11,
caracterizado porque unas superficies exteriores del cuerpo
de válvula (20) y unas superficies interiores de la cavidad
interior (11) de la carcasa (10) están conformadas en general como
superficies de revolución respecto a dicho eje longitudinal (E), y
una de las superficies exteriores del cuerpo de válvula (20) en la
que se abren los pasajes de entrada de componentes (23a, 23b) es
una superficie substancialmente plana (26) perpendicular al eje
longitudinal (E) y enfrentada a una superficie substancialmente
plana (16) de la cavidad interior (11) de la carcasa (10) en la que
se abren los puertos de entrada de componentes (13a, 13b) y los
puertos de salida de disolvente (15).
13. Cabezal, de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque a cada
puerto de entrada de componentes (13a, 13b) de la carcasa (10) está
acoplado un correspondiente calderín (7a, 7b) provisto de unos
medios de calentamiento para calentar el componente correspondiente
justo antes de ser introducido al interior de la cámara de mezcla
(21) a través de los respectivos puertos de entrada de componentes
(13a, 13b) y pasajes de entrada de componentes (23a, 23b).
14. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 13,
caracterizado porque cada uno de dichos calderines (7a, 7b)
está conectado a una correspondiente fuente de suministro de un
componente a través de unos respectivos conductos (94a, 94b).
15. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 14,
caracterizado porque forma, junto con dichos calderines (7a,
7b), una unidad de mezcla e inyección (2) adaptada para funcionar
en cooperación con una unidad de manipulación de bolsas (3) para un
llenado automático de unas bolsas (98) con una mezcla de los
componentes.
16. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha unidad de mezcla e inyección (2)
junto con dicha unidad de manipulación de bolsas (3) están
adaptadas para funcionar en cooperación con una unidad de formación
de bolsas.
17. Cabezal, de acuerdo con la reivindicación 15,
caracterizado porque dicha unidad de mezcla e inyección (2)
junto con dicha unidad de manipulación de bolsas (3) son de un
diseño compacto, fácilmente portátil, adecuado para funcionar sobre
una mesa o mostrador.
18. Cabezal, de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque un primer
calderín (7a) está conectado a una fuente de suministro de poliol
en estado líquido y un segundo calderín (7b) está conectado a una
fuente de suministro de isocianato en estado líquido, formándose una
espuma de poliuretano PUR a partir de la mezcla de dicho poliol y
dicho isocianato en la cámara de mezcla (21).
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| ES200401575A ES2222847B1 (es) | 2004-06-29 | 2004-06-29 | Cabezal mezclador dispensador. |
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