ES2295052T3 - Valvula de bola con ranura de flujo permanente. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la regulación de un flujo de fluido, del tipo que comprende primeros medios de compuertas (20, 22, 34) que están provistos de una antesala (22) a través de la cual circula el fluido y de un obturador móvil (34) que se desplaza en la cámara (16) entre una posición de apoyo, en la cual él se apoya contra la base (22) para interrumpir el paso de fluido a través de la antesala (20) y una posición de abertura en la cual el obturador (34) se aparta de su base (22) para permitir el paso del fluido a través de la antesala, que se caracteriza por que el dispositivo comprende medios secundarios de compuertas que se interponen en el circuito en serie con los primeros medios de compuertas (20, 22, 34), y en los cuales un segundo obturador móvil (38) se desplaza entre una posición de abertura, en la cual el se apoya sobre la base (32) de una segunda antesala (30) y una posición de abertura en la cual el segundo obturador (38) está alejado de la segunda base (32) para permitir el paso del fluido a través de la segunda antesala (30), y por que la base (32) de los medios secundarios de compuertas está agujereada de manera que se deja ver una sección de paso reducida para el fluido cuando el obturador (38) está en posición de apoyo, de tal manera que, en la posición de apoyo, el segundo obturador (38) permite el paso de un flujo reducido del fluido a través de la segunda antesala (30).
Description
Válvula de bola con ranura de flujo
permanente.
La invención concierne al campo de los
dispositivos aptos para regular el flujo de un fluido en un circuito
y especialmente a los dispositivos destinados a ser utilizados en
instalaciones de llenado de recipientes.
En las máquinas de llenado de recipientes, es
interesante poder disponer de varios flujos de fluido, especialmente
para poder acelerar el llenado a pesar del fenómeno de creación de
espuma. En efecto, cuando el flujo de llenado es importante, lo que
permite llenar rápidamente un volumen determinado de producto, se
observa sin falta la aparición de espuma. Para fines de llenado
esto es particularmente molesto porque la espuma conduce a un
desbordamiento del producto, lo que acarrea no solamente una pérdida
del producto sino sobretodo una incertidumbre en cuanto a la
cantidad de producto que está contenida efectivamente en el
recipiente de llenado. Desde luego, la formación de espuma es mucho
menos considerable si se reduce el flujo de llenado, aunque también
se aumenta así su duración.
De esta forma, parece particularmente
interesante llenar el recipiente en dos etapas. En una primera fase,
se aprovecha la rapidez de llenado utilizando un gran flujo de
fluido sin preocuparse por el problema del espumado del producto.
En una segunda fase, se utiliza un flujo menor para permitir que la
espuma creada eventualmente en el curso de la primera fase se
reabsorba y para llegar al nivel deseado de llenado, ya sea en
términos de peso de producto, sea en términos de volumen o de altura
de llenado, con la mayor precisión posible.
Ahora, como lo revela el documento DE 2 246 176
A, un procedimiento de llenado como este requiere la utilización
de medios de compuertas capaces de definir al menos dos flujos
diferentes de fluido dentro del circuito.
Una posible solución consiste en utilizar una
válvula proporcional que en primer lugar se puede regular para
determinar un primer flujo y posteriormente un segundo flujo. Sin
embargo, comparada con la electrónica de control de una válvula
regulada en posición "todo o nada", la de una válvula
proporcional es relativamente compleja y por ende costosa. Ahora
bien, la mayoría de las máquinas de llenado son máquinas que tienen
un número importante de estaciones de llenado en las que cada una
debe estar equipada con sus propios medios de compuertas. Así, en
las máquinas que comprenden varias decenas de estaciones, inclusive
una centena de estaciones, la utilización de válvulas
proporcionales no es interesante en términos económicos.
La invención tiene pues como primer objetivo
proponer un dispositivo para la regulación de un flujo de fluido
capaz de determinar dos niveles de flujo, el dispositivo debe ser
simple en su construcción y en su funcionamiento.
Dentro de este objetivo, la invención propone un
dispositivo para la regulación de un flujo de fluido, del tipo que
comprende medios de compuertas que están provistos de una antesala a
través de la cual circula el fluido y de un obturador móvil que se
desplaza en la cámara entre una posición de apoyo, en la cual el
obturador se apoya sobre su base para interrumpir el paso del
fluido a través de la antesala y una posición de abertura en la
cual el obturador se aleja de su base para permitir el paso de
fluido a través de la antesala, que se caracteriza por que el
dispositivo comprende medios secundarios de compuertas que se
interponen en el circuito en serie con los primeros medios de
compuertas, y en los cuales un segundo obturador móvil se desplaza
entre una posición de apoyo, en la cual el obturador se apoya sobre
la base de una segunda antesala y una posición de abertura en la
cual el segundo obturador se aleja de la segunda base para permitir
el paso del fluido a través de la segunda antesala, y por que, en
posición de apoyo, el segundo obturador permite el paso de un flujo
reducido de fluido a través de la segunda antesala.
De acuerdo con otras características de la
invención:
- al menos uno de los dos obturadores se
desplaza entre su posición de apoyo y su posición de abertura bajo
el efecto de un campo magnético;
- el obturador se desplaza verticalmente entre
su posición de apoyo y su posición de abertura;
- la posición de apoyo del obturador corresponde
a su posición baja; se atrae y se mantiene en su posición alta de
abertura por un electroimán y retoma su posición de apoyo bajo la
acción de su peso;
- la posición de apoyo del obturador corresponde
a su posición alta, el es atraído y mantenido en su posición baja
de abertura por un electroimán y retoma y se mantiene en su posición
de apoyo bajo la acción de un imán permanente;
- el fluido se escurre en el circuito en el
sentido del desplazamiento del obturador desde su posición de
abertura hacia su posición de apoyo;
- el obturador se fabrica bajo la forma de una
bola de material magnético;
- la base de los medios secundarios de
compuertas es agujereada de manera que deja ver una sección de paso
reducida del fluido cuando el obturador se encuentra en posición de
apoyo y
- los dos medios de compuertas se arreglan en el
interior de un mismo cuerpo de la válvula.
La invención concierne también a una máquina de
llenado de recipientes, que se caracteriza por que comprende un
dispositivo para la regulación de un flujo de un fluido que
incorpora cualquiera de las características precedentes.
Otras características y demás ventajas de la
invención aparecerán en la lectura de la descripción detallada que
sigue, así como en los dibujos que se anexan, en los cuales:
- las figuras 1 a 3 son vistas esquemáticas de
corte axial de una válvula de dos bolas capaz de definir dos flujos
discretos, la válvula se representa en posición cerrada, en
posición de flujo pequeño y en posición de flujo grande
respectivamente
- la figura 4 es una vista esquemática en
perspectiva con extracción que ilustra los medios secundarios de
compuertas de la válvula de la figura 1 y
- la figura 5 es una vista de corte axial de una
variante de realización de la invención.
En las figuras 1 a 4, se ha representado una
válvula 10 que está destinada a ser instalada por ejemplo en una
instalación de llenado de recipientes. La válvula 10 está pues
destinada a ser interpuesta en un circuito de alimentación entre
una unidad de almacenamiento del fluido y al menos un recipiente de
llenado. En una máquina tal, un recipiente se dispone frente a la
boquilla y la válvula 10 está abierta para permitir el paso del
producto. Cuando el recipiente está lleno, la válvula 10 se vuelve a
cerrar.
Como se verá más adelante enseguida, la válvula
10 está particularmente adaptada para ser utilizada en el campo del
llenado de líquidos alimentarios.
La válvula 10 tiene una estructura general
tubular. En su centro, ella comprende una cámara de regulación
cilíndrica 16 que está delimitada por un tubo central 18 del eje
A1.
En el ejemplo ilustrado en las figuras 1 a 3,
los extremos superiores e inferiores de la cámara 16 están unidos
respectivamente a tramos hacia arriba y hacia debajo de un circuito
de alimentación, estando el fluido así destinado a escurrirse de
arriba hacia abajo en la válvula 10 que está de preferencia
arreglada verticalmente, en todo caso en el sentido ilustrado en
las figuras 1 a 3.
El extremo inferior de la cámara 16 presenta la
forma de una primera antesala 20 formada por una restricción de
sección. La antesala presenta así una porción troncónica 22 que está
destinada a formar una primera base y que se prolonga hacia abajo
por una porción cilíndrica de diámetro inferior al diámetro de la
cámara 16. En este primer ejemplo de fabricación, la primera
antesala 20 está situada por ende en el extremo posterior de la
válvula.
La válvula 10 comprende una camisa externa
tubular 24 de eje A1 que está arreglada coaxialmente alrededor de
tubo 18. El diámetro del tubo 18 y de la camisa 24 están previstos
de manera que existe entre los dos un espacio interno tubular. Dos
placas transversales 26, 28 vuelven a cerrar el espacio interno
hacia abajo y hacia arriba.
Según la invención, la válvula 10 comprende una
segunda antesala 30 que está formada de manera similar por una
restricción de sección. La antesala 30 presenta así una porción
troncónica 32 que está destinada a formar una segunda base y que se
prolonga hacia abajo por una porción cilíndrica de diámetro inferior
al diámetro de la cámara 16. En el ejemplo ilustrado, la segunda
antesala 30 está situada a la mitad de la altura en la cámara 16 de
manera que divide aquella entre una parte hacia arriba 12 y una
parte hacia abajo 14.
A cada una de las dos antesalas 20, 30 está
asociado un obturador móvil que permite regular el flujo de fluido
a través de la antesala correspondiente. En los dos casos, se ha
escogido fabricar el obturador bajo la forma de una bola de
material magnético que está regulada por una bobina electromagnética
enrollada alrededor del tubo 18 en el espacio interno delimitado
entre el tubo 18 y la camisa 24.
De esta forma, una primera bola 34 se recibe en
la parte hacia abajo 14 de la cámara 16. La bola 34 presenta un
diámetro inferior al de la cámara 16 pero superior al de la
restricción de sección de la antesala asociada 20. Bajo el efecto
de su propio peso, la bola 34 cae en apoyo sobre la base 22 de la
primera antesala 20. Este apoyo permite cerrar de manera hermética
todo paso del fluido a través de la primera antesala 20. Una
primera bobina 36 está arreglada en el espacio interno al nivel de
la parte hacia abajo 14 de la cámara 16. Cuando ella se alimenta
eléctricamente, la bobina 36 crea un campo electromagnético que
atrae la primera bola 34 hacia una posición de abertura
levantándola de su base 22, rompiendo así la hermeticidad y
permitiendo al fluido circular a través de la primera antesala
20.
La primera bola 34, la primera antesala 20 y la
primera bobina 36 forman así los primeros medios de compuertas que
son regulados en posición de "todo o nada" para permitir o
interrumpir el paso de fluido.
De manera similar, una segunda bola 38 se recibe
en la parte hacia arriba 12 de la cámara 16 de manera que viene
ella también, bajo el efecto de su propio peso, a apoyarse sobre la
base 32 de la segunda antesala 30. De la misma forma, una segunda
bobina 42 está arreglada en el espacio interno al nivel de la parte
hacia arriba 12 de la cámara 16, para que cuando ella sea
alimentada eléctricamente, se cree un campo electromagnético capaz
de atraer la segunda 38 hacia una posición de abertura levantándola
de su base 32.
Sin embargo, contrariamente a la primera
antesala 20, la base 32 de la segunda antesala 30 está agujereada.
Se puede ver en efecto en las figuras 1 a 4 que la segunda antesala
30 comprende tres ranuras radiales 40 que se extienden axialmente a
través de la restricción de sección formando la segunda antesala 30.
Estas ranuras 40 se extienden cada una radialmente hacia el
exterior con relación al eje A1 de la válvula 10, más allá de la
línea de contacto entre la segunda bola 38 y la base 32. Como ellas
desembocan axialmente hacia arriba en esta base 32 e igualmente
hacia abajo en dirección de la parte de abajo de la cámara 16, las
ranuras 40 forman un paso residual para el fluido aún cuando la
segunda bola 38 está en apoyo sobre su base 32. De esta forma, la
segunda bola 38, el segundo umbral 30 y la segunda bobina 42 forman
medios secundarios de compuertas que definen un primer nivel de
flujo de fluido a través de la segunda antesala cuando la segunda
bola 38 está en posición de apoyo, y definiendo un segundo nivel de
flujo, inferior al primero, cuando la segunda bola 38 está en
posición de apoyo.
Por supuesto, la base 32 de la segunda antesala
30 podría ser agujereada de diferentes maneras.
Por ende el funcionamiento de la válvula 10
según la invención es el siguiente.
Sobre la figura 1 se ha ilustrado la válvula en
estado cerrado. En efecto, ninguna de las dos bobinas 36, 42 es
alimentada, aunque las bolas 34, 38 están cada una en posición de
apoyo sobre su respectivo. Ahora bien, en este caso, los primeros
medios de compuertas 20, 34 impiden toda circulación de fluido a
través de la válvula 10.
Sobre la figura 2, se puede ver que la primera
bobina 36 está alimentada de manera que atraiga la primera bola 34
hacia su posición de abertura, mientras que la segunda bola 38
permanece en posición de apoyo. En este caso, el fluido puede
circular libremente a través de la primera antesala 20 pero el flujo
de fluido se encuentra limitado por la reducida sección de paso que
le es disponible a través de la segunda antesala 30 cuando la
segunda bola está en apoyo. Estando los dos medios de compuertas
arreglados en serie en la válvula, el flujo a través de la válvula
no puede exceder el flujo residual a través de la segunda antesala
30. Así, en este estado, la válvula deja pasar un flujo reducido
de fluido.
Cuando se alimentan las dos bobinas 36, 42 las
dos bolas 34, 38 están en posición de abertura de tal forma que el
fluido puede circular libremente a través de las dos antesalas 20,
30. El flujo de fluido a través de la válvula está entonces
limitado por la sección más pequeña de paso en el tubo 18, esta
mínima sección puede ser por ejemplo la sección libre alrededor de
las bolas en posición de abertura. En todos los casos, esta sección
permitirá obtener un segundo flujo de fluido a través de la válvula
que sea netamente superior al solo flujo reducido que se escurre en
el caso de la figura 2.
La válvula según la invención es pues
particularmente simple tanto en su estructura como en su modo de
regulación. Particularmente se trata además de una válvula segura
porque es del tipo normalmente cerrada aunque, en caso de cortes de
alimentación, la válvula se vuelve a cerrar y se impide así todo
derrame de fluido no deseado.
Se ha ilustrado en la figura 5 una variante de
fabricación de la válvula 10 que está adaptada para funcionar boca
abajo.
En efecto, esta válvula es sensiblemente
idéntica a la precedente, se ha invertido verticalmente. De esta
forma, la primera y la segunda antesalas 20, 30 ya no se sitúan en
el extremo inferior, sino en el extremo superior de las partes
hacia arriba 12 y hacia abajo 14 de la cámara 16, sabiendo que está
previsto que el fluido circule de abajo hacia arriba a través de la
válvula.
De este modo, ya no es posible contar sobre el
peso de las bolas para llevarlas hacia su posición de apoyo. La
válvula también es modificada por la adición de dos imanes
permanentes anulares 46, 48 que son arreglados en el espacio
interno delimitado entre el tubo 18 y la camisa 24 de la válvula 10.
Los dos imanes son arreglados axialmente de forma sensible al nivel
de las antesalas para que cada uno esté en medida de atraer la bola
correspondiente contra su base. Las dos bobinas 36, 42 se arreglan
de la forma precedente, hacia arriba del imán correspondiente de
manera que se atraigan las bolas hacia su posición de abertura.
En este modo de fabricación, cada imán está
previsto para llevar la bola correspondiente en apoyo contra su
base una vez que se termina de alimentar la bobina asociada. Por
supuesto, una vez está en apoyo, la bola se mantiene en esa
posición por la sola acción del imán que en este caso, debe oponer
la acción del peso sobre la bola. También en esta variante, la
válvula es pues del tipo normalmente cerrada.
En los dos casos, se puede ver que la válvula
está prevista para que funcione con un fluido que circula en la
válvula de tal forma que su acción sobre la bola tiende a llevarla
en apoyo contra su base.
De la misma forma, en los dos ejemplos de
fabricación propuestos, los primeros medios de compuertas, que solos
pueden cerrar la válvula de manera hermética, son arreglados hacia
abajo de los medios secundarios de compuertas con relación al
sentido de circulación del fluido. Sin embargo, también se podría
prever totalmente lo contrario.
Las válvulas que acaban de ser descritas son
válvulas en las cuales los dos obturadores son regulados
electromagnéticamente a distancia sin estar unidos por ningún
órgano que esté en el exterior del circuito. De esta forma, se
garantiza un perfecto aislamiento entre el interior del circuito y
el exterior, lo que permite evitar toda contaminación del fluido
durante el llenado. Además, esto permite una limpieza perfecta del
circuito de distribución del fluido, de tal forma que estas
válvulas particularmente se revelan adaptadas para el llenado de
líquidos de alimentos.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se da únicamente para conveniencia del lector y no forma
parte del documento de Patente Europeo. Aunque se ha tenido un gran
cuidado en su concepción, no pueden descartarse errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
sentido.
\bullet DE 2246176 A
Claims (9)
1. Dispositivo para la regulación de un flujo de
fluido, del tipo que comprende primeros medios de compuertas (20,
22, 34) que están provistos de una antesala (22) a través de la
cual circula el fluido y de un obturador móvil (34) que se desplaza
en la cámara (16) entre una posición de apoyo, en la cual él se
apoya contra la base (22) para interrumpir el paso de fluido a
través de la antesala (20) y una posición de abertura en la cual
el obturador (34) se aparta de su base (22) para permitir el paso
del fluido a través de la antesala, que se caracteriza
porque el dispositivo comprende medios secundarios de compuertas que
se interponen en el circuito en serie con los primeros medios de
compuertas (20, 22, 34), y en los cuales un segundo obturador móvil
(38) se desplaza entre una posición de abertura, en la cual el se
apoya sobre la base (32) de una segunda antesala (30) y una
posición de abertura en la cual el segundo obturador (38) está
alejado de la segunda base (32) para permitir el paso del fluido a
través de la segunda antesala (30), y por que la base (32) de los
medios secundarios de compuertas está agujereada de manera que se
deja ver una sección de paso reducida para el fluido cuando el
obturador (38) está en posición de apoyo, de tal manera que, en la
posición de apoyo, el segundo obturador (38) permite el paso de un
flujo reducido del fluido a través de la segunda antesala (30).
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, que se caracteriza porque al menos uno de los dos
obturadores (34, 38) se desplaza entre su posición de apoyo y su
posición de abertura bajo el efecto de un campo magnético.
3. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que se caracteriza porque el
obturador (34, 38) se desplaza verticalmente entre su posición de
apoyo y su posición de abertura.
4. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 2 y 3 tomadas en combinación, que se
caracteriza porque la posición de apoyo del obturador (34,
38) corresponde a su posición baja, por que es atraído y mantenido
en su posición alta de abertura por un electroimán (36, 42) y por
que retorna a su posición de apoyo por la acción de su propio
peso.
5. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 2 y 3 tomadas en combinación, que se
caracteriza porque la posición de apoyo del obturador (34,
38) corresponde a su posición alta, por que es atraído hacia y
mantenido en su posición baja de abertura por un electroimán (36,
42) y por que retorna y se mantiene en su posición de apoyo bajo la
acción de un imán permanente (46, 48).
6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque el
fluido fluye en el circuito en la dirección del desplazamiento del
obturador (34, 38) desde su posición de abertura hacia su posición
de apoyo.
7. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes tomada en combinación con la
reivindicación 2, que se caracteriza porque el obturador está
hecho en forma de bola (34, 38) de material magnético.
8. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que se caracteriza porque los
dos medios de compuertas se disponen colocan en el interior de un
mismo cuerpo de la válvula (10).
9. Máquina de llenado de recipientes, que se
caracteriza porque comprende al menos un dispositivo para
regular un flujo de un fluido de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes.
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