ES2238921B1 - Sistema de llenado de botellas con regulacion electronica del nivel de liquido. - Google Patents
Sistema de llenado de botellas con regulacion electronica del nivel de liquido.Info
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Abstract
Sistema de llenado de botellas con regulación electrónica del nivel de líquido. Es de aplicación para llenado de botellas a partir de una cuba (1). El sistema incorpora una sonda para la medida de la temperatura de líquido de llenado, unos sensores para la detección de las dimensiones de las botellas (4) y un sistema electrónico de control que, en base a los valores obtenidos determina la altura adecuada de la cuba (1), actuando para su regulación, sobre el correspondiente motor. El sistema comprende asimismo una cánula extralarga (8), entre 65 y 75 mm., la cuba móvil con un desplazamiento vertical cuya carrera determina la amplitud de la regulación del nivel de líquido, una seleta sobre la que van montadas las botellas (4), cuyo recorrido de compensación es mayor que la amplitud de regulación del nivel de líquido y una leva de deslizamiento de la rueda de la seleta, de la misma altura que la longitud de la punta de cánula.
Description
Sistema de llenado de botellas con regulación
electrónica del nivel de líquido.
El sistema de llenado de botellas objeto de la
invención es de aplicación en máquinas llenadoras del tipo de las
que están compuestas por una cuba que contiene el líquido a llenar
y en cuyo fondo se disponen una serie de caños para llenado
automático de botellas que van montadas sobre unas seletas
desplazables verticalmente para su acoplamiento y desacoplamiento
bajo los caños.
Es objeto de la invención un sistema de llenado
que permite la regulación electrónica del nivel final de líquido en
la botella, en función de la temperatura del líquido de llenado y
del tipo y/o tamaño de botella utilizada, mediante el ajuste de
diversos elementos de la máquina.
Las máquinas llenadoras se utilizan para el
llenado de botellas de diversas formas y tamaños, con todo tipo de
líquidos, por lo que es habitual que, en cada caso, se requiera el
llenado de líquido hasta un nivel determinado en el gollete de la
botella.
Por ejemplo, cuando se llena con líquidos
calientes, se debe llenar hasta un nivel más alto del nivel final
que se desea puesto que al enfriarse el líquido disminuye el
volumen del mismo y, consecuentemente, baja su nivel.
Contrariamente, si el líquido se encuentra frío debe llenarse con un
nivel menor puesto que su expansión posterior hará que suba el
nivel del líquido en la botella.
Estas máquinas llenadoras están compuestas
generalmente por una cuba contenedora del líquido a llenar que es
desplazable en altura y en cuyo fondo se disponen una serie de
caños para el llenado automático de las botellas. Las botellas
entran a la máquina llenadora montadas sobre unas seletas que se
desplazan verticalmente siguiendo un perfil de leva que determina
la posición de las botellas en cada una de las fases de llenado. Las
seletas presentan un vástago que puede retraerse, contra la acción
de un muelle, cuando se coloca la botella y permiten un
acoplamiento, con una fuerza suficiente bajo los caños de la
máquina llenadora.
En el Modelo de Utilidad 9401678, perteneciente
al mismo solicitante de la presente invención, se describe el
funcionamiento de un caño para máquinas llenadoras del tipo
descrito. Asimismo, en la Patente española 200101460 se describe un
sistema de autolimpieza de caños de este tipo.
Este tipo de caños están compuestos
fundamentalmente por una membrana retráctil, unida por uno de sus
extremos al fondo de la cuba, mientras que por el otro se encuentra
embebida en un anillo desplazable interiormente al caño que se
remata en un tubo de descarga que apoya sobre un difusor central,
cerrando la salida de líquido desde la cuba. Durante el llenado de
las botellas, el extremo del tubo de descarga se introduce en el
cuello de la botella, mientras que ésta, impulsada por la seleta,
contacta con la estructura retráctil del caño, provocando el
ascenso del tubo de descarga y dejando libre el paso de líquido a
través del difusor al interior de la botella.
Este tipo de caños incorporan un tubo interior o
cánula que se prolonga desde el depósito o cuba, atravesando el
difusor, para permitir la evacuación del aire contenido en la
botella durante la operación de llenado de la misma.
Una vez llenada la botella, se produce una
aspiración de aire y líquido a través de la cánula para eliminar el
líquido sobrante y conseguir un llenado de la botella hasta el
nivel deseado. Obviamente, el nivel de llenado de las botellas
corresponde con la posición de la punta o extremo inferior de la
cánula, puesto que la cánula aspira todo el líquido contenido en el
interior de la botella que esté situado por encima de su orificio
inferior.
Por tanto, para conseguir variar el nivel de
llenado de las botellas, es preciso cambiar la posición relativa de
la punta de cánula en el interior del gollete de la botella,
utilizándose actualmente para ello dispositivos de cierta
complejidad.
En un sistema utilizado actualmente, la
regulación de nivel se consigue mediante un piñón montado en cada
caño y casquillos desplazables con sistema antigiro, todos ellos
movidos por un gran piñón central que produce la elevación o
descenso del caño para obtener variaciones en el nivel de líquido
que pueden oscilar entre los 0 y 15 mm. Además, este piñón central
no está automatizado y se regula manualmente.
También es conocida la utilización de cánulas de
gran recorrido que varían su posición para succionar el líquido
sobrante, con el inconveniente de que son cánulas muy largas que se
deforman fácilmente, se desgastan las juntas perdiendo estanqueidad
de forma que puede contaminar el producto mantenido en la cuba de
la llenadora.
La posibilidad de desarrollar un sistema que
permita conseguir un amplio rango de regulación del nivel final de
llenado de las botellas constituye el objeto de la invención que se
describe a continuación.
El sistema de llenado de botellas se basa en la
utilización de un sistema electrónico de control, un sensor que
mide la temperatura del líquido de llenado y unos sensores que
determinan el tipo y/o tamaño de la botella, de tal manera que, en
base a los parámetros programados en el sistema de control para las
distintas botellas y líquidos, se obtiene un valor de regulación
que determina la distancia o separación que debe existir entre la
junta del caño de llenado y el cuello de la botella, antes del
acoplamiento de ésta impulsada por la correspondiente seleta,
determinando la posición de la punta de cánula en el interior de la
botella y, en consecuencia, el nivel de llenado de la misma.
De esta manera, el nivel de llenado que se
obtiene es diferente en cada caso y depende del tipo de botella y
de la temperatura del líquido utilizado para llenarla.
Para permitir el funcionamiento mencionado, la
máquina debe incorporar también una serie de modificaciones en sus
elementos mas importantes como son la punta de cánula, las seletas
o la leva de deslizamiento.
En concreto, los elementos de la máquina
llenadora que se han modificado son los siguientes:
- -
- La punta de cánula presenta una mayor longitud, entre 65 y 75 mm. (punta de cánula extralarga).
- -
- La cuba contenedora de líquido es móvil, pudiendo desplazarse verticalmente una longitud que determina la amplitud de la regulación del nivel de líquido, es decir, la diferencia entre el nivel mínimo y máximo de llenado que se puede obtener con la máquina.
- -
- Las seletas presentan un recorrido compensado, cuya carrera es mayor que la amplitud de regulación del nivel de líquido.
- -
- La leva de deslizamiento de la rueda de la seleta tiene un recorrido de altura similar a la longitud de la punta de la cánula.
Por lo tanto, el procedimiento de llenado de
botellas de acuerdo al sistema de la invención se basa en la
captación de la temperatura de líquido de llenado, a través de la
sonda de temperatura correspondiente, y del tamaño o tipo de la
botella que se utiliza, a partir de unos detectores magnéticos de
alta precisión, valores que se envían al sistema electrónico de
control que, en base a los parámetros programados para las distintas
botellas y líquidos obtiene un valor que determina la posición en
altura de la cuba que, a través de un autómata programable acciona
el motor de regulación de la cuba haciendo que ésta suba o baje,
con lo que la cánula extralarga se introducirá mas o menos en la
botella, según el nivel de llenado programado en el sistema de
control.
La cuba puede desplazarse una amplitud
equivalente a la distancia máxima de regulación prevista para el
nivel de líquido de llenado, de tal manera que la posición mas baja
de la cuba corresponde con el nivel mínimo de llenado, mientras que
la posición mas alta de la cuba corresponde con el nivel máximo de
llenado.
En concreto, el nivel mínimo de llenado viene
determinado por la longitud de la punta de cánula extralarga, y
coincide en dimensión con la longitud de la punta de cánula, puesto
que la cuba ocupa su posición más baja, mientras que el nivel
máximo y los niveles intermedios corresponden a la longitud de la
punta de cánula menos el desplazamiento efectuado por la cuba.
La máquina incorpora también unas seletas
compensadas de mayor recorrido que aseguran el acoplamiento de la
botella bajo el caño incluso en la posición más alta de la cuba. El
recorrido compensado de la seleta debe ser ligeramente superior a
la distancia máxima de regulación para permitir el desacoplamiento
del caño, previo a la fase de nivelación por aspiración a través de
la cánula.
El sistema se complementa con un casquillo
inferior de amplio recorrido que actúa como elemento centrador y
permite la introducción de botellas con cuellos de diversos
diámetros. Este casquillo empujado por la cazoleta del dispositivo
de limpieza actúa sobre el elemento retráctil del caño para
producir su apertura y la consiguiente entrada de líquido de
limpieza.
Con el sistema de la invención es posible
alcanzar niveles de llenado entre 65 y 75 mm, desde el borde del
gollete de la botella.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática del
proceso de llenado correspondiente al nivel máximo de llenado.
Figura 2.- Muestra una vista esquemática del
proceso de llenado correspondiente al nivel mínimo de llenado.
Figura 3.- Muestra una vista seccionada del caño
en la que se observa la cánula extralarga y la cazoleta de lavado
escamoteable.
El proceso de llenado de botellas con regulación
del nivel de líquido que se describe en esta invención es de
aplicación a máquinas llenadoras de botellas del tipo de las que
disponen de una cuba (1) contenedora del líquido a llenar que es
desplazable en altura y en cuyo fondo (2) se disponen una serie de
caños (3) para llenado automático de botellas (4) que van montadas
sobre unas seletas (5) dotadas de cuerpo (5.1) y vástago (5.2), las
cuales desplazan verticalmente por la acción de una leva (6),
montada sobre una base giratoria, leva (6) que incide en su giro
sobre una rueda inferior (7) asociada al cuerpo (5.1) de la seleta
(5) determinando el desplazamiento vertical de la botella (4) para
su acoplamiento y desacoplamiento bajo los caños (3), de acuerdo
con las distintas fases de llenado de la máquina.
El vástago (5.2) de la seleta (5) va montado
sobre un resorte que permite la retracción o compensación del mismo
cuando se sitúa la botella sobre la seleta, para su acomplamiento,
a presión, bajo el caño correspondiente.
Asimismo, es de destacar que el caño (3)
incorpora una cánula (8) que aspira el aire y el líquido sobrante
de la botella (4), una vez finalizado el llenado de la misma,
dejándola enrasada a una altura correspondiente a la posición que
ocupa el extremo inferior de la punta de la cánula (8) en el
interior del gollete de la botella.
Con este tipo de máquinas, el llenado de las
botellas se realiza de acuerdo con una serie de fases o ciclo de
funcionamiento, descritas en las figuras 1 y 2 y, en concreto:
- (I)
- posición baja de la seleta (5), sin botella,
- (II)
- inicio de la fase de llenado, con posicionamiento de la botella, impulsada por la seleta bajo el caño correspondiente. La botella produce una retracción o compensación de la seleta,
- (III)
- final del ciclo de llenado ascenso del cuerpo de la seleta (5) hasta acoplamiento de la botella (4) bajo el caño (3) e inicio de llenado,
- (IV)
- descenso de la seleta (5) hasta que la botella se desacopla del caño, se produce el cierre del mismo y se produce la fase de nivelación de líquido por aspiración a través de la cánula.
- (V)
- descenso de la seleta hasta la posición mas baja, quedando la botella completamente extraída respecto del caño.
Pues bien, a partir de esta constitución básica
la invención se centra en un sistema de llenado que, siguiendo las
fases de proceso mencionadas anteriormente, permite regular el
nivel de líquido de llenado en las botellas en función de la
temperatura del líquido de llenado y del tipo y/o tamaño de la
botella, mediante la conjunción o combinación de los siguientes
elementos:
- -
- Un sistema electrónico de control que, en función de la temperatura del líquido y dimensión de la botella, y en base a los parámetros programados y almacenados para las distintas botellas y líquidos, obtiene un valor que determina la posición en altura de la cuba respecto el gollete de la bo-tella.
- -
- Un sensor de temperatura para la captación de temperatura del líquido de llenado.
- -
- Uno o varios detectores magnéticos para la captación de la altura y dimensiones de las botellas.
- -
- Un autómata programable que, a partir de los valores determinados por el sistema electrónico de control, actúa sobre el motor de regulación de la cuba (3).
- -
- Una punta de cánula extralarga (8), con una longitud entre 65 y 75 mm., que permite obtener una regulación de líquido con un nivel mínimo de 65 a 75mm. desde el borde del gollete de la botella.
- -
- Una seleta (5) compensada de largo recorrido, cuya compensación es mayor que la distancia de regulación existente entre el nivel mínimo y el nivel máximo de regulación. La compensación de la seleta (5) tiene que ser ligeramente superior a la distancia de regulación, con el fin de que la botella se acople bajo el caño con suficiente fuerza corno para provocar la apertura del mismo.
- -
- Una cuba desplazable (3) cuyo recorrido determina la amplitud que la distancia de regulación máxima a obtener, es decir, la diferencia entre el nivel máximo y el nivel mínimo de líquido, de tal manera que la posición mas alta de la cuba determina el nivel más alto de líquido y la posición más baja, el nivel más bajo de líquido, consiguiéndose niveles intermedios de llenado según la posición que ocupe la cuba (3).
- -
- Una leva de deslizamiento (6) de la rueda (7) de la seleta (5) con un recorrido similar a la longitud de la punta de cánula que permite la extracción de la misma respecto del gollete de la botella.
Por lo tanto, el llenado de botellas según el
sistema de la invención comprende la captación de la temperatura
del líquido de llenado, a través de la correspondiente sonda, del
tamaño o tipo de la botella, a partir de unos detectores magnéticos
de alta precisión, de forma que con estos valores el sistema
electrónico de control, por comparación con los valores que tiene
almacenados para las distintas temperaturas y botellas, determina la
posición que debe ocupar la cuba (1).
El valor obtenido por el sistema de control es
enviado a un autómata programable que actúa sobre el motor de
regulación de la altura de la cuba (1) haciendo que esta suba y
baje hasta la distancia determinada que establece una separación
concreta entre el caño (3) y el gollete de la botella (4),
separación que provoca que la cánula extralarga (8) se introduzca en
mayor o menor medida en la botella.
En las figuras 1 y 2 se representa un caso
concreto de regulación del nivel de llenado de botellas, de acuerdo
con el sistema de la invención, en las que se representan,
respectivamente, las posiciones de mínimo nivel de llenado y máximo
nivel de llenado de las botellas.
En la figura 1 se representa la cuba en su
posición mas baja, utilizándose una punta de cánula de 70 mm., una
leva de movimiento de la rueda de la seleta también de 70 mm. y
unas seletas con un recorrido compensado de 70 mm. El perfil de
leva durante la fase de llenado presenta una altura de 120 mm.
Con esos parámetros, en la fase 3 de llenado
correspondiente al acoplamiento de la botella bajo el caño para su
llenado, la seleta se ha retraído o compensado una longitud de 40
mm.
En la fase 4 correspondiente a la nivelación del
nivel de líquido, la seleta se encuentra sobre el perfil de leva de
altura 70 mm., habiéndose producido un descenso de recorrido 50 mm.
que provoca la separación de la botella, respecto del caño, una
dimensión correspondiente a 10 mm. que provoca el cierre del mismo
y permite la aspiración del líquido sobrante con el caño cerrado.
La punta de cánula se encuentra completamente introducida en el
gollete de la botella, estableciendo el nivel mínimo de líquido
correspondiente a 70 mm. desde el borde del gollete de la
botella.
En la fase 1 final, la seleta ha salido ya del
perfil de leva encontrándose en su punto mas bajo que permite la
extracción completa de la punta de cánula respecto de la
botella.
En la figura 2 se representa, para una máquina
con los mismo parámetros de la figura 1, la posición de máximo
nivel de líquido en la cual la cuba ha ascendido todo su recorrido,
establecido en este caso en 30 mm.
En este caso, en la fase 3 correspondiente al
acoplamiento de la botella bajo el caño, la seleta se ha retraído
una longitud de 10 mm.
En la fase 4 correspondiente a la nivelación del
nivel de líquido, la botella se encuentra desacoplada respecto del
caño y la punta de cánula introducida en el gollete de la botella
una longitud equivalente a la de la punta de cánula menos el
desplazamiento de la cuba, quedando la punta de cánula, para el
caso representado, introducida 40 mm. en el gollete de la botella,
estableciendo en esa magnitud el nivel de llenado de líquido.
En posiciones intermedias, no representadas, la
compensación de las soletas correspondería a 40 mm. menos el
desplazamiento de la cuba y la introducción de la punta de cánula,
durante la fase de nivelación, y por tanto, el nivel de líquido se
establecería como la longitud de la punta de cánula (70 mm.) menos
el desplazamiento de la cuba.
El sistema incorpora también un casquillo (9),
que se dispone en la parte inferior del caño, con posibilidad de
deslizamiento interiormente al caño y que se extiende mas allá del
extremo inferior de la punta de cánula (8), casquillo (9) que al
ser empujado por una cazoleta (10) del sistema de limpieza asciende
hasta empujar contra el elemento retráctil del caño provocando la
apertura de éste y el paso del líquido de limpieza.
Además, el casquillo (9) presenta un gran
diámetro interior en su extremo inferior para permitir la
introducción de botellas con gollete de gran diámetro, así como
unas paredes interiores en rampa que producen una reducción del
diámetro del casquillo actuando como elemento de centraje para las
botellas.
Claims (7)
1. Sistema de llenado de botellas con regulación
electrónica del nivel de líquido, de aplicación a máquinas
llenadoras de botellas del tipo de las que disponen de una cuba (1)
contenedora del líquido a llenar que es desplazable en altura y en
cuyo fondo (2) se disponen una serie de caños (3) para llenado
automático de botellas (4) que van montadas sobre unas seletas (5)
dotadas de cuerpo (5.1) y vástago (5.2), las cuales desplazan
verticalmente por la acción de una leva (6), montada sobre una base
giratoria, leva (6) que incide en su giro sobre una rueda inferior
(7) asociada al cuerpo (5.1) de la seleta (5) determinando el
desplazamiento vertical de la botella (4) para su acoplamiento y
desacoplamiento bajo los caños (3), así como está dotada de una
cánula (8) interior al caño (3) que aspira el aire y el líquido
sobrante de la botella (4) llena dejándola enrasada al nivel de la
posición del extremo inferior de la punta de la cánula (8),
caracterizado porque se basa en la incorporación de una
sonda de temperatura, para la detección de la temperatura del
líquido de llenado, unos sensores que determinan el tipo y/o tamaño
de la botella, y un sistema electrónico de control que, a partir de
los valores obtenidos por los sensores y en base a los parámetros
programados para las distintas botellas y líquidos, obtiene un
valor que determina la posición en altura de la cuba respecto del
gollete de la botella, para actuar, a través de un autómata
programable sobre un motor de regulación de la altura de la cuba
(1), habiéndose previsto que la máquina incorpore una punta de
cánula extralarga, una leva de deslizamiento (6) de la rueda (7) de
la seleta (5) de mayor recorrido y una seleta (5) de mayor carrera
de compensación.
2. Sistema de llenado de botellas con regulación
electrónica del nivel de líquido, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque la punta de cánula extralarga (8)
presenta una longitud entre 65 y 75 mm., que permite obtener un
nivel mínimo de líquido de 65 a 75 mm. desde el borde del gollete
de la botella (4).
3. Sistema de llenado de botellas con regulación
electrónica del nivel de líquido, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque el desplazamiento de la cuba (1) tiene
una amplitud equivalente a la distancia máxima de regulación
prevista para el líquido de llenado, de tal manera que la posición
más alta de la cuba (1) corresponde con el nivel mas alto de
líquido y la posición mas baja con el nivel mas bajo de líquido,
consiguiéndose niveles de llenado variables, según la posición que
ocupe la cuba, definidos por la longitud de la punta de cánula
menos el desplazamiento vertical de la cuba en cada caso.
4. Sistema de llenado de botellas con regulación
electrónica del nivel de líquido, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque la leva de deslizamiento (6) de la
rueda (7) de la seleta (5) tiene un recorrido en altura similar a
la longitud de la punta de cánula, para permitir la extracción de la
misma respecto al gollete de la botella, tras la fase de
aspiración.
5. Sistema de llenado de botellas con regulación
electrónica del nivel de líquido, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque las seletas presentan un recorrido
compensado ligeramente mayor que la amplitud máxima de regulación
existente entre el nivel mínimo y el nivel máximo de líquido, con
el fin de que la botella se acople bajo el caño (3), incluso en la
posición mas alta de la cuba.
6. Sistema de llenado de botellas con regulación
electrónica del nivel de líquido, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque el caño incorpora un casquillo inferior
(9), que se dispone en la parte inferior del caño, con posibilidad
de deslizamiento interiormente al caño y que se extiende mas allá
del extremo inferior de la punta de cánula (8), casquillo (9) que
al ser empujado por una cazoleta (10) del sistema de limpieza
asciende hasta empujar contra el elemento retráctil del caño
provocando la apertura de éste y el paso del líquido de
limpieza.
7. Sistema de llenado de botellas con regulación
electrónica del nivel de líquido según reivindicación 2ª,
caracterizado porque el casquillo inferior (9) presenta un
gran diámetro interior en su extremo inferior para permitir la
introducción de botellas con gollete de gran diámetro, así como
unas paredes interiores en rampa que producen una reducción del
diámetro del casquillo actuando como elemento de centraje para las
botellas.
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