APARATO DOSIFICADOR VOLUMÉTRICO DE MATERIA PASTOSA PARA LLENADO DE UNA LÍNEA DE ENVASADO POR TERMOFORMACIÓN
Campo de la Invención
La presente invención concierne a un aparato dosificador volumétrico de materia pastosa, en especial para carne picada y similares, para llenado de una línea de envasado por termoformación, del tipo que comprende al menos una cámara de dosificación, de capacidad conocida, regulable, susceptible de ser llenada y vaciada cíclicamente, de manera automática, para formar porciones de idéntico volumen y depositarlas en unas cavidades termoformadas que se trasladan en una banda transportadora por debajo de dicha cámara.
Antecedentes de la Invención
En el estado de la técnica se conocen algunos aparatos para la dosificación volumétrica de este tipo, pudiéndose citar la Patente WO 9014578, en la que se describe una máquina que incluye una cámara de dosificación con una entrada y una salida en uno de sus extremos. Dicha cámara de dosificación está provista en su interior de un distribuidor para comunicar alternativamente dicha cámara con dicha entrada y con dicha salida, y de un émbolo susceptible de ser desplazado libremente por el efecto de la presión ejercida por una materia pastosa introducida a la cámara de dosificación mediante un alimentador, una bomba o similar, a través de dicha entrada y de dicho distribuidor en posición de entrada. El mencionado recorrido libre del émbolo va desde una primera posición hasta una segunda posición, prefijada mediante un tope, regulable con precisión usando un sistema de husillos, que delimita el volumen a dosificar. A continuación dicho émbolo es accionado en dirección contraria, mediante aire comprimido, siendo forzado a retornar a dicha primera posición desplazando el volumen dosificado de materia pastosa a través de dicho distribuidor en posición de comunicación con dicha salida, de donde es susceptible de ser recogido en un envase, o embutido. Dicho aparato dispone de unos medios neumáticos que levantan toda la cámara de dosificación con el fin de permitir el acceso al distribuidor alternativo para su extracción, limpieza y/o inspección periódicas.
El aparato anteriormente descrito es plenamente efectivo en cuanto a la
formación de porciones de idéntico volumen, pero, sin embargo, presenta el inconveniente de realizar la expulsión de las porciones en una dirección horizontal, inapropiada para llenar cavidades termoformadas dispuestas sobre una banda transportadora continua. Otro inconveniente reside en la baja capacidad de producción de dicho aparato debida a la existencia de una única cámara de dosificación, máxime teniendo en cuenta que la banda transportadora admite, gracias a su anchura, múltiples hileras longitudinales de cavidades termoformadas.
Por último, cabe destacar que el sistema de acceder al distribuidor alternativo, elevando piezas de gran tamaño y sustentándolas en posición elevada, presenta varios inconvenientes; en primer lugar se requiere de medios fluidomecánicos relativamente potentes para realizar dicha operación; y en segundo lugar, cualquier fallo en dichos medios fluidomecánicos mientras se tiene acceso al distribuidor puede provocar el descenso de las piezas sustentadas, lo que implica directamente un riesgo de accidente para el operario manipulador.
Breve exposición de la invención
Por lo anteriormente expuesto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato dosificador volumétrico de materia pastosa para el llenado de una línea de envasado por termoformación, provista de múltiples aberturas de salida para las porciones dosificadas situadas verticalmente hacia abajo, montadas en un soporte susceptible de situarse por encima de una banda transportadora, de manera que dichas aberturas de salida queden enfrentadas y próximas a unas cavidades termoformadas dispuestas sobre misma.
Otro objetivo de la invención es dotar a un aparato del tipo referido de unos medios para acceder al mecanismo distribuidor que sean simples, fáciles de manejar y seguros para el operario.
Estos objetivos se consiguen, en un aparato según la presente invención, disponiendo verticalmente una o más cámaras de dosificación provistas de un empujador y un émbolo en su interior, atendidas por un distribuidor alternativo provisto de un único cuerpo de válvula que gira, accionado por medios propios, en un alojamiento independiente de las cámaras de dosificación y situado ortogonalmente por debajo de las mismas.
Dicho cuerpo de válvula, en cooperación con unos correspondientes conductos comunicados con dicho alojamiento, es capaz de conducir una materia pastosa introducida por un alimentador externo a través de una entrada dispuesta en posición axial hacia el interior de las cámaras de dosificación y, sucesiva y alternadamente, conducir la materia pastosa del interior de las cámaras de dosificación, empujada por medios neumáticos, hasta otras tantas salidas situadas en la parte baja de dicho alojamiento del cuerpo de válvula, alineadas con dichas cámaras.
Debido a que la extracción del volumen de materia pastosa dosificada se realiza atravesando los conductos formados por el cuerpo de válvula, el aparato de la invención dispone de un sistema combinado formado por unos émbolos para la extracción de las porciones de volumen del interior de las cámaras, que corresponden a las dosis propiamente dichas, y de unos empuj adores para terminar de vaciar por completo los tramos del interior del cuerpo de válvula. Para ello, dichos empujadores están provistos de unos vastagos que sobresalen por el extremo superior de las cámaras de dosificación mientras que los émbolos están provistos de unos orificios centrales mediante los cuales pueden deslizar libremente a lo largo de una porción de dichos vastagos. Los extremos superiores de todos dichos vastagos están fijados a una placa provista de una corredera que desliza insertada en un segundo vastago rematado por ambos extremos por sendos topes. Un cilindro neumático mueve una pinza neumática susceptible de agarrar dicha placa para forzar, a través de sus respectivos vastagos, a los empujadores a realizar individualmente el citado recorrido por el interior del cuerpo de válvula, y de liberar dicha placa para permitir que dichos empujadores, junto con sus correspondientes émbolos, realicen su recorrido conjunto por el interior de sus correspondientes cámaras de dosificación, desplazados por la presión de la materia pastosa durante el llenado, e impelidos mediante aire comprimido inyectado por el extremo superior de dichas cámaras durante el vaciado.
Cuando los empujadores, junto con los correspondientes émbolos, inician la porción de recorrido por el interior de las cámaras de dosificación, la citada placa, liberada de dicha pinza, hace contacto con el tope superior del segundo vastago arrastrándolo en su recorrido hasta que el citado tope inferior hace contacto con un bloque situado en una posición predeterminada, regulable con precisión mediante un husillo accionado por un motor eléctrico. La distancia correspondiente al recorrido efectuado entre ambos topes, en combinación con el diámetro interior de las cámaras
de dosificación, determina el volumen de las porciones de materia pastosa formadas, pudiéndose por tanto regular y predeterminar con precisión dicho volumen regulando la posición del mencionado bloque.
La materialización del alojamiento del cuerpo de válvula y de sus correspondientes conductos y aberturas se realiza mediante un bloque fijado en voladizo a un armario lateral, regulable en altura y provista de unos pies rodantes, sobre cuyo bloque se articula a bisagra una placa base portadora de dichas cámaras de dosificación con todos sus correspondientes mecanismos, cubiertos por una carcasa. Dicho bloque incorpora medios de fijación hermética para dicha placa en posición de trabajo, así como una tapa en un extremo asimismo articulada a bisagra y provista de medios de cierre hermético. El citado armario lateral incorpora un cilindro neumático de accionamiento del cuerpo de válvula, así como los circuitos eléctricos y neumáticos con sus correspondientes dispositivos de control.
Con esta disposición, el aparato de la presente invención es susceptible de situarse de manera que su cabezal dosificador quede por encima de una banda transportadora, con dichas aberturas de salida enfrentadas y próximas a unas cavidades termoformadas dispuestas sobre misma, para su llenado, estando los ciclos de formación de porciones dosificadas sincronizado con unos ciclos de paro y avance de dicha banda transportadora. Estas y otras características de un aparato según la presente invención, así como su funcionamiento, resultarán más aparentes a partir de la exposición en detalle de la misma con referencias a los dibujos adjuntos, los cuales se aportan únicamente con la finalidad de ilustrar una posible realización de la presente invención, por lo que no deben ser interpretados con carácter limitativo. En los dibujos adjuntos:
Breve exposición de la invención
La Fig. 1 es una vista general en perspectiva de un aparato según la invención; la Fig. 2 es una sección transversal, según un plano convencional a 90° de la Fig. 3, de un aparato según la presente invención; la Fig. 3 es una sección transversal, según un plano convencional a 90° de la Fig. 2, de un aparato según la presente invención; las Figs. 4 y 5 son vistas en detalle ampliado del montaje del cuerpo de válvula y las cámaras de dosificación en un aparato de acuerdo con la invención; y
las Figs. 6 a 9 son secciones transversales esquemáticas que ilustran una secuencia de las diferentes fases del funcionamiento del presente aparato. Para una mayor claridad en el dibujo algunos elementos se han representado con sus posiciones más separadas, e incluso algunos se han eliminado.
Explicación en detalle de unos ejemplos de ejecución
En referencia, en primer lugar, a la Fig. 1 se puede apreciar, denotado con el número 9, un bloque vinculado a unas cámaras de dosificación 4 (ver también las restantes figuras), provisto de medios de unión 47 para fijarse en voladizo a una carcasa lateral 41 montada sobre un par de pies 42, dotados de ruedas 43, capaces de mantener el conjunto en equilibrio estable dejando un amplio espacio entre dichos pies 42 y las bocas de salida de los conductos de salida 2, incorporando dicha carcasa el citado cilindro 19 de accionamiento del cuerpo de válvula 7, unos elementos de circuitería eléctrica y de fluido dinámico (no mostrados) con unos correspondientes órganos de control de los mismos y unos medios 44, 45 para regular en altura la posición de dicho bloque 9 de manera que éste se pueda posicionar por encima y próximo a unos envases A formados en una banda B, autotransportada, que es parte integrante de una línea de envasado, por ejemplo, por termoformación. Dichos medios para regular en altura la posición de dicho bloque 9 consisten en unos elementos de fijación 44 solidaros a una primera porción 41a, asociada a dicho al menos un pie 42, de la carcasa 41, en cooperación con unos agujeros alargados 45 formados en una segunda porción 41b, portadora de dicho bloque 9, de la carcasa 41 , y porque incluye una cubierta 46 de protección de las cámaras de dosificación 4 y mecanismos asociados con las mismas 21-35.
En las Figs. 2 a 5 se muestra una parte de dicho aparato que incluye un par de cámaras de dosificación 4, de desarrollo axial, cada una provista en su interior de un émbolo 5 que puede desplazarse entre una primera posición 5 A (ver también la secuencia ilustrada en las Figs. 6 a 9) y una segunda posición 5B, estando dichas cámaras 4 asociadas, por un primer extremo 4a, con medios de cierre hermético 17, 36, a un conducto de paso 3 que desemboca en una primera abertura 6a de un alojamiento 6 que alberga un cuerpo de válvula 7, cuyo alojamiento 6 dispone de una segunda abertura 6b conectada a un conducto de entrada 1 de materia pastosa M, y una tercera abertura 6c, directamente enfrentada a la primera abertura 6a, conectada
a un conducto de salida 2 de materia pastosa M. Un cilindro fluidodinámico 19 está dispuesto para mover dicho cuerpo de válvula 7 dentro de dicho alojamiento 6 de manera que quedan comunicados a su través dicha segunda abertura 6b con dicha cámara de dosificación 4, y sucesiva y alternadamente, dichas cámaras de dosificación 4 con dichas primera 6a y tercera 6c aberturas.
Las cámaras de dosificación 4 incluyen, cada una, un empujador 20 que se mueve junto con el émbolo 5 en el recorrido, en ambos sentidos, entre sus posiciones primera 5A y segunda 5B. Dicho empujador 20 está dotado, además, de unos medios 21-26 para desplazarlo individualmente entre una primera posición 20 A, adyacente a la primera posición 5 A del émbolo 5, y una segunda posición 20B, enrasada a la boca del conducto de salida 2, atravesando en dicho recorrido los conductos de paso 3 y de salida 2 y el cuerpo de válvula 7.
Dicho alojamiento 6 se materializa en un bloque 9, que incluye dichos conductos de paso 3 y salida 2 y segunda abertura 6b comunicados con dicho alojamiento 6, una articulación 16, tal como una bisagra, para una placa base 18 de dichas cámaras de dosificación 4, dotada de unos apéndices 35 para cooperar con uno cierre 17 para inmovilizar dicha cámara 4 en una posición de trabajo, presionando unas juntas elásticas 36 de hermetización entre dicha placa base 18 de las cámaras 4 y dicho bloque 9. Asimismo se dispone una bisagra 37 para una tapa 38 de dicha segunda abertura 6b, provista de un orificio 38a para dicho conducto de entrada 1, y un cierre 39 para inmovilizar dicha tapa 38 en una posición cerrada, presionando una junta elástica de hermetización 40 entre dicha tapa 38 y dicho bloque 9.
Dicho cuerpo de válvula 7 es cilindrico y está provisto en su periferia de un cajeado 10 que comunica a través de un pasaje 11 con una abertura 12 situada en una de sus bases, incluyendo además, para cada cámara de dosificación 4, un orificio 13 transversal, pasante, que no interfiere con el citado cajeado 10, de manera que dicho cuerpo de válvula 7 es susceptible de girar alternativamente dentro de su alojamiento 6 accionado por dicho cilindro fluidodinámico 19, con la abertura 12 continuamente enfrentada a la abertura de entrada 6b, entre una primera posición 7A, en la que el cajeado 11 está enfrentado al primer extremo 4a de las cámaras de dosificación 4, y una segunda posición 7B en la que los orificios 13 transversales, pasantes, están alineados por un lado, con dichas cámaras de dosificación 4 a través de dichos conductos de paso 3, y por el otro con dichos conductos de salida 2, formando unos
tramos, rectos y uniformes, de conductos de evacuación por los que se desplazan los empujadores 20 para completar la trasferencia de un volumen de materia pastosa M, dosificado, a cada una de las citadas cavidades A, termoformadas en una hilera transversal de una banda B que se desplaza por debajo y próxima a la boca de dicho conducto de salida 2.
Dichos medios para accionar el citado empujador 20 incluyen un primer vastago 22, coaxial al eje de la cámara 4, portador en un extremo del empujador 20 y unido por su otro extremo, que sobresale por el segundo extremo 4b de la cámara 4, a una placa 24 que incluye una corredera 25 que desliza libremente a lo largo de una primera porción 23a de un segundo vastago 23, paralelo al primer vastago 22, siendo la longitud de dicha primera porción 23a igual a la distancia entre las posiciones primera 20A y segunda 20B de dicho empujador 20 en su recorrido dentro del cuerpo de válvula 7, estando previsto un cilindro fluidodinámico 21 dotado de un vastago 21a, con una carrera equivalente a dicha primera porción 23a, portador en su extremo de una pinza 26 fluidodinámica susceptible de sujetar la placa 24 para forzar al empujador 20 a efectuar su recorrido entre sus posiciones primera 20A y segunda 20B, y viceversa, a través del cuerpo de válvula 7 en su segunda posición 7B bajo la acción de dicho cilindro 21, y de liberar dicha placa 24 para permitir al empujador 20 junto con el émbolo 5 efectuar su recorrido conjunto entre la primera posición 5 A y la segunda posición 5B, empujados por el efecto de la citada presión de la materia pastosa M que entra por el conducto de entrada 1 , con el cuerpo de válvula 7 en su primera posición 7A, y el citado recorrido inverso accionado por un fluido F a presión introducido por el segundo extremo 4b de la cámara 4 y con el cuerpo de válvula 7 en su segunda posición 7B. El émbolo 5 (ver detalle ampliado de la Fig. 3) dispone de un orificio central
5c por el que desliza insertado libremente dicho primer vastago 22, disponiendo dicho émbolo 5, tanto en su periferia como en el interior del orificio central 5c, de unas juntas elásticas 27 de estanqueidad dinámica con la pared interior de la cámara 4 y con el primer vastago 22 respectivamente. Con el fin de delimitar el volumen a dosificar, dicho segundo vastago 23 incluye una segunda porción 23b susceptible de deslizar insertada por el interior de un orificio de un bloque 29 fijado en una posición predeterminada, regulable, mediante un husillo 30, paralelo al segundo vastago 23, accionado por un motor 31,
y porque dichas porciones primera 23a y segunda 23b incorporan unos respectivos topes primero 32 y segundo 33 en sus respectivos extremos libres, de manera que la corredera 25, en su desplazamiento por efecto del llenado de la cámara 4, interfiere con el primer tope 32 arrastrando al segundo vastago 23, el cual se desplaza hasta que el segundo tope 33 contacta con dicho bloque 29 delimitando la segunda posición 5B del émbolo 5 acompañado del empujador 20, pudiendo estar previsto un tercer vastago, fijo, paralelo al husillo 30, sobre el que puede deslizar insertado el bloque 29 para cooperar en su guiado.
La primera posición 5A del émbolo 5 está delimitada por un resalte 28 formado por el diámetro ligeramente menor del conducto de paso 3 comunicado con el alojamiento 6.
El aparato incluye un detector 48 de final de carrera del citado recorrido conjunto del émbolo 5 con el empujador 20, que envía una señal para detener la entrada de materia pastosa M a través del conducto de entrada 1 , para mover el cuerpo de válvula 7 de la primera posición 7 A a la segunda posición 7B, y activar la entrada del fluido a presión F por el segundo extremo 4b de la cámara de dosificación 4.
Las fases que componen un ciclo de dosificación y llenado de envases son las siguientes: La Fig. 6 ilustra una fase en la que el émbolo 5, junto con el empujador 20 se desplaza por el interior de la cámara 4 bajo el efecto de presión ejercida por una materia pastosa introducida desde el conducto de entrada 1 a través del cuerpo de válvula 7 en la posición 7A. Dicha materia pastosa está en contacto directo con el empujador 20, el cual arrastra consigo al émbolo 5 y al primer vastago 22, que es solidario a la placa 24 portadora de la corredera 25 que contacta con el tope 32 arrastrando el segundo vastago 23. El segundo vastago 23 desliza por el interior de un agujero de un bloque 29, fijado en una posición predeterminada mediante un husillo 30 accionado por un motor 31, hasta que el tope 33 de dicho vastago 23 hace contacto con el citado bloque 29 (Fig. 7), delimitando la segunda posición 5B del émbolo 5. En este momento se detiene la entrada de materia pastosa por el conducto de entrada 1 y el cuerpo de válvula 7 gira dentro de su alojamiento 6 para adoptar la segunda posición 7A.
A continuación se inicia la inyección de un fluido a presión, preferiblemente aire, por el segundo extremo 4b de la cámara 4, de manera que el émbolo 5 se
desplaza en dirección al primer extremo 4a arrastrando consigo el empujador 20 y los vastagos primero 22 y segundo 23, hasta que dicho émbolo 5 hace tope con el resalte 28 en el primer extremo 4a de la cámara 4, el cuál delimita la primera posición 5A del émbolo 5 (Fig. 8). El volumen delimitado por el diámetro interior de la cámara 4 y la distancia entre las citadas primera 5A y segunda 5B posiciones constituye la dosis exacta de las porciones a envasar. Dicha distancia está determinada por la posición del bloque 29, y coincide con una segunda porción 23b del segundo vastago 23 que desliza por el interior de un agujero de dicho bloque. A continuación, un cilindro neumático 21, cuyo vastago 21a es portador de una pinza neumática 26 que se cierra agarrando la placa 24, obliga al vastago 22, portador del empujador 20, a desplazarse dentro del cuerpo de válvula 7 y a través de los conductos de paso 3 y de salida 2, desde una primera posición 20A adyacente a la primera posición 5 A del émbolo 5, hasta una segunda posición 20 B enrasada con la boca del conducto de salida 2 (Fig. 9), completando la transferencia de la materia pastosa M al envase A de la banda transportadora B situada por debajo y próximo a dicha boca del conducto de salida 2. En este trayecto, la corredera 25, solidaria a la placa 24, desliza sobre la primera porción 23a del segundo vastago 23.
A continuación, el citado cilindro 21 devuelve el empujador 20 a su primera posición 20A y la pinza 26 libera la placa 24, quedando el aparato dispuesto para iniciar un nuevo ciclo.