ES2864773T3 - Dispositivo que comprende una unidad calefactora para calentar envolturas de envase y procedimiento para calentar envolturas de envase - Google Patents

Dispositivo que comprende una unidad calefactora para calentar envolturas de envase y procedimiento para calentar envolturas de envase Download PDF

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Abstract

Dispositivo (1) para el llenado de envases (2), en particular con alimentos, en una pluralidad de líneas de procesamiento paralelas, presentando cada línea de procesamiento una rueda de mandriles (8) para formar los envases (2), con una unidad calefactora (11) para el calentamiento con aire caliente al menos parcial de las zonas finales que han de sellarse (10) de envolturas de envase (6) dispuestas en diferentes ruedas de mandril (8), con una unidad de sellado para el cierre hermético a los líquidos y la soldadura de las zonas finales (10) de las envolturas de envase (6) calentadas y dispuestas en diferentes ruedas de mandril (8) y con un equipo de llenado (26) para el llenado de las envolturas de envase (6) cerradas al menos por un lado, presentando la unidad calefactora (11) una pluralidad de equipos calefactores (40) para el calentamiento con aire caliente al menos parcial de las zonas finales que han de sellarse (10) de envolturas de envase (6) dispuestas en diferentes ruedas de mandril (8), presentando la unidad calefactora (11) un equipo de suministro de aire (41) para suministrar a los equipos calefactores (40) aire que se ha de calentar, presentando cada uno de los equipos calefactores (40) un elemento calefactor eléctrico (55) para generar aire caliente y una unidad de boquilla (46) para el soplado de la zona final (10) de la envoltura de envase (6) con el aire caliente generado en el equipo calefactor (40), estando unidos cada uno de los equipos calefactores (40) independientemente por medio de al menos una sujeción (49) al equipo de suministro de aire (41) y estando sujetos cada uno de ellos de manera independiente por medio de la al menos una sujeción (49) al equipo de suministro de aire (41) y presentando la al menos una sujeción (49) en cada caso al menos dos canales (72) independientes y conectados a un conducto colector (45) que proporciona el aire que ha de calentarse del equipo de suministro de aire (41) para suministrar el aire que se ha de calentar al equipo calefactor (40).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo que comprende una unidad calefactora para calentar envolturas de envase y procedimiento para calentar envolturas de envase
La invención se refiere a un dispositivo para el llenado de envases, en particular con alimentos fluidos, con una unidad calefactora para el calentamiento con aire caliente al menos parcial de las zonas finales que han de sellarse de envolturas de envase, con una unidad de sellado para el cierre hermético y la soldadura de las zonas finales de las envolturas de envase calentados y con un equipo de llenado para el llenado de las envolturas de envase cerrados al menos por un lado, comprendiendo la unidad calefactora al menos dos equipos calefactores para el calentamiento con aire caliente al menos parcial de las zonas finales que han de sellarse de envolturas de envase, presentando la unidad calefactora un equipo de suministro de aire para suministrar a los equipos calefactores el aire que se ha de calentar, presentando los equipos calefactores en cada caso un elemento calefactor para generar aire caliente y una unidad de boquilla para el soplado de la zona final de la envoltura de envase con el aire caliente generado en el equipo calefactor. Además, la invención se refiere a un procedimiento para formar envases, en particular envases de cartón compuesto.
Se conocen diferentes dispositivos para llenar envases con productos, en particular en forma de alimentos. A este respecto, los envases se llenan preferentemente con alimentos fluidos. Como envases se utilizan en particular envases que están abiertos por un lado superior para facilitar una abertura para el llenado. Los envases pueden ser, por ejemplo, envases de compuesto de cartón que estén formados por un material de envasado en forma de un laminado que comprenda una capa de cartón y capas exteriores de plástico, en particular termoplástico, por ejemplo, de polietileno (PE). El cartón proporciona a los envases una suficiente estabilidad para que se puedan manipular los envases de manera sencilla y, por ejemplo, se puedan apilar. Las capas de plástico protegen el cartón de la humedad y permiten un sellado del material de envasado para formar un envase hermético. Adicionalmente pueden estar previstas también otras capas como, por ejemplo, una capa de aluminio que impida una difusión de oxígeno y otros gases a través del envase. Un dispositivo y un procedimiento del tipo mencionado al principio se conoce por el documento DE 1786440 A1.
Los envases pueden fabricarse, preferentemente en una máquina de llenado, a partir de un precursor de envases. Como precursores de envases pueden emplearse, por ejemplo, recortes de material de envasado de material de envasado que, en caso de demanda, pueden estar preconfeccionados y concretamente, por ejemplo, mediante sellado de bordes longitudinales como pieza en bruto en forma de una envoltura de envase. Correspondientes envolturas de envase son colocadas generalmente en mandriles de una denominada rueda de mandriles, correspondiéndose la sección transversal de los mandriles con la sección transversal interna de la envoltura de envase que sobresale primeramente sobre el mandril hacia fuera. Esta zona que sobresale de la envoltura de envase se calienta por medio de una unidad calefactora con aire caliente para activar las zonas finales de la envoltura de envase, en particular la zona de formación de la base o la zona de formación del frontón de la envoltura de envase. A este respecto, la temperatura de la envoltura de envase se eleva al menos por secciones en tal medida que la capa de plástico, que suele ser un termoplástico, en particular una poliolefina, preferentemente polietileno, puede ser sellada, es decir, soldada. Esto se realiza a este respecto preferentemente en cada caso con otras zonas activadas de la correspondiente zona final de la envoltura de envase. A este respecto, la zona final de la envoltura de envase es plegada contra la zona frontal del mandril y prensada allí. Tras el enfriamiento de la envoltura de envase, de esta manera se genera una base de envase o parte superior de envase hermética. Dado que básicamente esto no implica ninguna diferencia significativa para el procedimiento de llenado de envases, a continuación, se considera como base del envase en particular la parte del envase cerrada que apunta hacia abajo y como parte superior la parte superior aún no cerrada en particular durante el llenado. Sin embargo, la orientación en la que se manipula el envase después del llenado y el cierre final, es decir, dónde es arriba y abajo en el envase finalmente, básicamente no tiene importancia para el objetivo que debe lograr la invención. En otras palabras, no hay mucha diferencia si los envases se llenan por la zona de base aún abierta o por la zona superior aún abierta del envase.
Para el llenado, los envases abiertos por un lado se transportan a una zona de esterilización de la máquina de llenado, por ejemplo, introduciendo los envases consecutivamente en las celdas de un equipo de transporte. Los envases se transportan con velocidad definida y a distancia definida entre sí a través de la zona de esterilización de la máquina de llenado, donde los envases se precalientan con aire estéril calentado si es necesario antes de efectuarse una esterilización de los envases, por ejemplo, con peróxido de hidrógeno y, si es necesario, un secado con aire estéril. A continuación, los envases esterilizados se transfieren a la zona de llenado y sellado y allí se llenan preferentemente con un producto alimentario fluido como, por ejemplo, una bebida. A continuación, el envase se cierra, se transporta fuera de la zona de llenado y sellado por medio del dispositivo de transporte, y finalmente se retira de las celdas del equipo de transporte.
En algunas máquinas de llenado, los envases son transportados en línea recta a través de la máquina de llenado por medio del equipo de transporte. Las correspondientes máquinas de llenado también se denominan de largo recorrido. En otros equipos de llenado, los denominados de recorrido circular, los envases describen un movimiento con forma más o menos de arco que puede comprender una sección de arco o varias secciones de arco.
Las unidades calefactoras de las máquinas de llenado conocidas suelen presentar una pluralidad de equipos calefactores, ya que en las máquinas de llenado suelen funcionar varias ruedas de mandril en paralelo unas junto a otras. Generalmente se trata de cuatro o seis ruedas de mandril paralelas. Cada equipo calefactor sirve así para el calentamiento paralelo de otra envoltura de envase, en particular de la zona final que debe sellarse en cada caso, que puede ser opcionalmente la posterior base o la posterior parte superior del envase. Para alimentar el aire que ha de calentarse a los equipos calefactores, generalmente los grupos individuales de equipos calefactores están conectados con un equipo de suministro de aire. El aire que se ha de calentar se calienta en los equipos calefactores de manera independiente por medio de elementos calefactores, por ejemplo, en forma de cartuchos calefactores, a unos 300 °C a 400 °C. Después, el aire caliente es soplado por las unidades de boquilla de manera específica sobre las zonas finales de las envolturas de envase. El material de envasado de las envolturas de envase puede activarse, en particular, ablandarse debido a las elevadas temperaturas en muy poco tiempo de tal manera que el material de envasado se sella y se puede cerrar la correspondiente zona final de la envoltura de envase.
Sin embargo, en la práctica es difícil obtener una activación exacta y fiable de los extremos que han de calentarse de las envolturas de envase durante un periodo de tiempo mayor. En periodos de tiempo más largos, se dan repetidamente imprecisiones al calentar las zonas finales de las envolturas de envase. El material de envasado se activa, por ejemplo, localmente demasiado o insuficientemente, lo que puede deberse a que la distancia del material de envasado hasta la salida del aire caliente desde la unidad de boquilla es algo escasa o algo excesiva. En cualquier caso, una activación excesiva o insuficiente del material de envasado puede dar lugar a una estanqueidad insuficiente de la zona final sellada. A este respecto, ya después del llenado puede empezar a salirse líquido del envase. También puede suceder que la zona final sellada pierda estanqueidad más tarde debido una carga mecánica elevada.
Por ello, la presente invención se basa en el objetivo de diseñar y perfeccionar en cada caso la unidad calefactora, el dispositivo y el procedimiento del tipo mencionado al principio y anteriormente descrito detalladamente de tal modo que pueda aumentar la estanqueidad de las zonas finales selladas de las envolturas de envase sin que ello conlleve una excesiva complejidad en cuanto a aparatos y/o un esfuerzo procedimental excesivo.
Este objetivo se logra mediante un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1.
Además, el objetivo anteriormente mencionado se logra mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14.
Mediante la sujeción independiente de los equipos calefactores en el equipo de suministro de aire se puede conseguir una marcada separación térmica de los equipos calefactores entre sí. El equipo de suministro de aire a este respecto no se utiliza solo para el suministro del aire que ha de calentarse, sino también para la colocación y fijación de los equipos calefactores. Así, los equipos calefactores están conectados en gran medida por medio del equipo de suministro de aire. El equipo de suministro de aire es refrigerado desde dentro durante el funcionamiento de la unidad calefactora por el flujo del aire que ha de calentarse y, por tanto, puede disipar muy bien el calor desprendido por los equipos calefactores mediante la conducción del calor hacia el equipo de suministro de aire. El calor no se transmite, pues, o solo se transmite ligeramente desde un equipo calefactor a otras zonas de la unidad calefactora, ni siquiera a los equipos calefactores adyacentes. Así, también se puede evitar en gran medida una influencia térmica de los equipos calefactores individuales entre sí por una extensión térmica de la unidad calefactora como tal. Como resultado, la distancia preestablecida de los equipos calefactores entre sí se mantiene esencialmente incluso durante un período de funcionamiento más largo.
El calor absorbido por el aire calentado es retornado, además, como consecuencia de la dirección de flujo de aire, hacia los equipos calefactores y se evacua por medio de los equipos calefactores, lo que favorece la descarga térmica de la unidad calefactora en su conjunto y reduce el perjuicio de los de los equipos calefactores entre sí. Mediante el desacoplamiento térmico descrito, se evitan dilataciones térmicas del material, que conducen a que varíen las posiciones predeterminadas de las unidades de boquilla entre sí, que previamente han sido alineadas de manera exacta con las respectivas ruedas de mandril y, por tanto, con las zonas finales que han de sellarse de las envolturas de envase sujetos en las ruedas de mandril. Incluso pequeños cambios pueden perjudicar la activación de los materiales de envase y provocar una sobreactivación local y/o una activación insuficiente.
Las sujeciones con las que los equipos calefactores están conectados de manera independiente con el equipo de suministro de aire pueden estar configuradas, además, con una sección transversal de material relativamente pequeña para reducir la conducción térmica por medio de la sujeción al equipo de suministro de aire. Como sección transversal de material se entiende a este respecto la sección transversal de material relevante para la transferencia de calor mediante conducción térmica, es decir, en particular perpendicularmente a la dirección de la conducción térmica. La correspondiente sección transversal de material puede ser diferente en diferentes puntos de la sujeción. Básicamente, es preferente al menos una sección transversal de material muy pequeña y/o grandes áreas con secciones transversales de material pequeñas para contraponer a la conducción térmica la mayor resistencia posible a la transferencia de calor.
Mediante los elementos de sujeción independientes, se limita en consecuencia también la conducción térmica entre los equipos calefactores entre sí. En caso necesario, cada equipo calefactor también puede sujetarse por medio de varias sujeciones al equipo de suministro de aire. Así, por ejemplo, puede configurase más pequeña la sección transversal de material de la sujeción que contribuye particularmente a la conducción térmica, que está dispuesta aproximadamente en un área particularmente caliente del equipo calefactor. Para garantizar la estabilidad mecánica necesaria, se puede utilizar otra sujeción que esté dispuesta en un área más fría del equipo calefactor. Por medio de la sección transversal de material que contribuye adicionalmente a la conducción térmica, que consecuentemente está dispuesta, por ejemplo, esencialmente en perpendicular a la conducción térmica, se disipa así menos calor debido a la menor diferencia de temperatura, mientras que también se disipa menos calor a través de la otra sección transversal de material debido a la mayor resistencia a la conducción térmica de una sección transversal de material más pequeña.
A continuación, la unidad calefactora, el dispositivo para el llenado de envases y el procedimiento para formar envases se describen conjuntamente para evitar repeticiones innecesarias y en aras en un mejor entendimiento, sin que se diferencie en cada caso individualmente entre la unidad calefactora, el dispositivo y el procedimiento. Sin embargo, a partir del contexto, para el experto es evidente qué características son preferentes en cada caso con respecto a la unidad calefactora, con respecto al dispositivo para el llenado de envases y con respecto al procedimiento para formar envases.
La al menos una sujeción está unida por medio de un conducto colector con el equipo de suministro de aire. Esto es constructivamente sencillo y permite una buena separación térmica de los equipos calefactores entre sí. El equipo colector puede proporcionar un gran caudal volumétrico de aire para calentar que disipa calor. Además, el conducto colector está configurado básicamente de mayor tamaño y con más masa. Por ello, el conducto colector puede almacenar más calor a menor temperatura. Esto tiene la ventaja adicional de que el conducto colector puede proporcionar un mejor efecto tampón para fluctuaciones de temperatura. Además, puede estar previsto que los equipos calefactores estén sujetos al menos también por medio de las correspondientes sujeciones independientes en el conducto colector del equipo de suministro de aire. De esta manera, puede prescindirse en caso necesario de otras sujeciones para la sujeción y fijación de los equipos calefactores o estas pueden configurarse con menor masa. Una excesiva conducción térmica por medio de estas sujeciones adicionales se puede impedir así o, en cualquier caso, se puede reducir.
El desacoplamiento térmico de los equipos calefactores entre sí mejora al estar los elementos calefactores de los al menos dos equipos calefactores en cada caso conectados de manera fluida por medio de la al menos una sujeción con el equipo de suministro de aire. Así, por medio de la al menos una sujeción se proporcionan en cada caso canales que son abastecidos con aire por medio del equipo de suministro de aire. El aire puede fluir así a través de los canales y a este respecto refrigerar correspondientemente las sujeciones. Así, los equipos calefactores transfieren menos calor al equipo de suministro de aire. Esta ventaja se acentúa aún más porque los al menos dos equipos calefactores están configurados para ser abastecidos por medio de la sujeción con el aire que se ha de calentar. Así se aprovecha el aire también para generar aire caliente y, en caso necesario, se puede conducir más aire para refrigerar a través de los canales. Debido a la refrigeración y desde un punto de vista constructivo, se ofrece en particular a este respecto la posibilidad si los equipos calefactores son abastecidos exclusivamente por medio de la al menos una sujeción independiente con el aire de ha de calentarse. Además, el correspondiente calentamiento previo del aire que ha de calentarse al pasar por la al menos una sujeción conduce a un ahorro de energía para el suministro de aire caliente porque se reducen las pérdidas de calor.
La al menos una sujeción presenta en cada caso al menos dos canales independientes y conectados con un conducto colector del equipo de suministro de aire para alimentar el aire que ha de calentarse a los equipos calefactores. Varios canales tienen a este respecto la ventaja de que la superficie de transferencia de calor entre el aire y la respectiva sujeción tiende a aumentar. Sin embargo, demasiados canales son constructivamente laboriosos y aumentan la pérdida de presión al pasar por las sujeciones.
La conexión de los equipos calefactores por medio de la al menos una sujeción con el equipo de suministro de aire es particularmente eficaz si la respectiva al menos una sujeción está prevista en una zona asociada a la unidad de boquilla del equipo calefactor, en una zona asociada al elemento calefactor del equipo calefactor o en una zona de los equipos calefactores asociada a las dos zonas. En este caso, las sujeciones están expuestas básicamente a cargas térmicas particulares, por lo que los efectos anteriormente descritos causados por la conexión y/o el diseño de la al menos una sujeción tienen una particular influencia. Esto se cumple en particular, por ejemplo, cuando la al menos una sujeción está prevista en un extremo del elemento calefactor asociado a la unidad de boquilla o en una zona del equipo calefactor entre la unidad de boquilla y el elemento calefactor. Correspondientes zonas están particularmente calientes en caso necesario y en determinadas circunstancias deben estar particularmente bien sujetas y fijadas para garantizar un calentamiento exacto de las envolturas de envase mediante un posicionamiento exacto de las unidades de boquilla.
Para garantizar una sujeción más segura y una fijación fiable de los equipos calefactores, los equipos calefactores pueden estar conectados alternativa o adicionalmente en cada caso de manera independiente por medio de al menos dos sujeciones con el equipo de suministro de aire. Mediante las al menos dos sujeciones se previene, por ejemplo, un giro accidental de los equipos calefactores. Dado que las dos sujeciones están conectadas con el equipo de suministro de aire que conduce el aire que ha de calentarse, los equipos calefactores pueden transferir calor solo de manera limitada por medio de las sujeciones a la unidad calefactora en su conjunto o a los equipos calefactores adyacentes. Para aprovechar eficazmente las sujeciones y, dado el caso, hacer innecesarias otras conexiones de los equipos calefactores, es particularmente preferente que los al menos dos equipos calefactores estén sujetos en cada caso de manera independiente por medio de las al menos dos sujeciones en el equipo de suministro de aire. Los equipos calefactores están fijados en caso necesario en el equipo de suministro de aire y se apoyan desde el lado opuesto al equipo de suministro de aire.
Para la refrigeración externa de los equipos calefactores, por ejemplo, en la zona de conexión de las sujeciones, los equipos calefactores pueden presentar en cada caso al menos un canal que puede ser recorrido por el aire que aún debe ser calentado. El al menos un canal se encuentra a este respecto fuera del elemento calefactor, en particular en al menos un lado del elemento calefactor. Particularmente útil es si el al menos un canal o varios canales rodean el elemento calefactor al menos parcialmente, en particular al menos esencialmente. Esto permite disipar más calor y en mayor superficie con el aire que se expulsa. Esto se cumple más aún si el al menos un canal está dispuesto al menos esencialmente rodeando al menos una parte del elemento calefactor. Esto se puede realizar de manera constructivamente sencilla si el canal anular se configura alrededor del elemento calefactor. Alternativa o adicionalmente, el elemento calefactor puede estar configurado de tal modo que el aire que aún debe ser calentado se dirija en el al menos un canal al menos parcialmente en una dirección que esté orientada en sentido opuesto o al menos parcialmente en sentido opuesto a la dirección de flujo a través del elemento calefactor. El elemento calefactor y el al menos un canal pueden funcionar por decirlo así al menos parcialmente a contracorriente. El aire fluye, por tanto, en el al menos un canal y en el al menos un elemento calefactor al menos parcialmente en direcciones opuestas. Dicho de otra manera, los flujos presentan en las dos secciones al menos componentes de dirección que están orientados opuestamente entre sí, de tal modo que los flujos discurren en su conjunto al menos oblicuamente entre sí. Esto se consigue, por ejemplo, desviando la dirección del flujo de aire que se ha de calentar aguas abajo del al menos un canal y aguas arriba del elemento calefactor en más de 90°, en particular al menos esencialmente en 180°. Esto se puede realizar, además, de manera constructivamente sencilla. De la forma anteriormente descrita, se puede precalentar el aire que se debe calentar. De esta manera, se puede reducir la potencia calefactora de emisión del elemento calefactor. Además, el aire que se debe calentar se puede introducir de manera conveniente en el extremo opuesto a la unidad de boquilla de la unidad calefactora.
Para regular el flujo de aire que se va a calentar hacia el elemento calefactor, se puede integrar, en caso necesario en cada caso, una unidad de regulación en los equipos calefactores. La unidad de regulación puede presentar un intersticio anular para poder realizar un ajuste sencillo y exacto que presente una sección transversal de flujo libre variable en sus dimensiones para el aire que se ha de calentar. Por ejemplo, el intersticio anular puede estar formado por un punzón cónico y un alojamiento cónico que estén configurados de manera correspondiente entre sí. El punzón puede estar guiado en una rosca, de tal modo que el punzón se introduzca en el alojamiento mediante giro en la rosca reduciendo la sección transversal de flujo libre para el aire que se ha de calentar o se mueva hacia fuera del alojamiento aumentando la sección transversal de flujo libre. El parámetro observado para controlar el flujo puede ser, por ejemplo, la sobrepresión que sale de las aberturas, que se puede elevar, por ejemplo, en el intervalo de entre 0,01 MPa (0,1 bar) y 0,08 MPa (0,8 bar) con respecto a la presión atmosférica. Ciertamente, para la consecución de resultados particularmente uniformes y para el reconocimiento temprano de excedente de producción inminente o en curso es ventajoso supervisar continuamente el flujo y, dado el caso, regular la sección transversal de flujo libre. En la práctica, sin embargo, puede bastar también con ajustar manualmente la sección transversal de flujo. En el presente caso, se entiende una unidad de control para la regulación del flujo como parte de la unidad de regulación.
Para poder calentar la envoltura de envase de manera eficaz y precisa, la unidad de boquilla puede presentar un intersticio perimetral, en particular cuadrado o rectangular, para el alojamiento de una envoltura de envase. Preferentemente, las unidades de boquilla o los equipos calefactores están sujetos de manera móvil en el equipo de suministro de aire de tal modo que las unidades de boquilla se pueden desplazar sobre los extremos de las envolturas de envase. Para calentar los extremos de las envolturas de envase, el intersticio puede estar limitado por una pared interior y una pared exterior, de las cuales al menos una, en particular al menos la pared interior, presenta aberturas para la salida de aire caliente. El aire caliente puede ser soplado así en el punto deseado en cada caso en el material de envasado. Mediante la disposición de las aberturas, el número de las aberturas y el tamaño de las aberturas, se puede ajustar la cantidad de aire caliente que llega a una determinada sección de la envoltura de envase. De esta manera se influye al mismo tiempo en la rapidez y/o la intensidad del calentamiento de la correspondiente sección del material de envasado.
Para el sellado estanco de la zona final de la envoltura de envase para convertirse en la base o la parte superior del envase se pueden calentar en mayor superficie las zonas de esquina que las zonas situadas entremedias. Las zonas de esquina se solapan entre sí concretamente más de que lo que es el caso en las zonas situadas entremedias. Por lo tanto, es particularmente preferente que toda la superficie de abertura formada por las aberturas individuales en al menos una zona de esquina sea mayor que fuera de la al menos una zona de esquina. Esto se puede cumplir a este respecto para la pared interior del intersticio, la pared exterior del intersticio o las dos paredes del intersticio.
Alternativa o adicionalmente, el contorno formado por una pluralidad de aberturas puede estar configurado al menos esencialmente con forma de V por aberturas en al menos una zona de esquina de la pared interior del intersticio y/o de la pared exterior del intersticio. De esta manera, se consigue que también el contorno de la zona de esquina calentada de la envoltura de envase tenga forma de V. Esto es favorable para el sellado estanco que se realiza a continuación del correspondiente extremo de la envoltura de envase. El contorno con forma de V puede estar previsto, por tanto, preferentemente en todas las zonas de esquina de la pared interior y/o exterior.
Dado que en particular se sueldan entre sí las superficies interiores de la envoltura de envase, es preferentemente básicamente, sin embargo, calentar en particular los lados internos del correspondiente extremo de la envoltura de envase con aire caliente. En consecuencia, es básicamente útil si las aberturas de la pared interior del intersticio forman una sección transversal de flujo libre en total mayor que las aberturas de la pared exterior del intersticio
Alternativa o adicionalmente, la anchura del intersticio puede ser preferentemente esencialmente de manera unitaria menor de 3 mm, en particular menor de 2 mm. Así, con la envoltura de envase insertada en el centro, resulta una distancia adecuada entre la pared interior y la pared exterior para un soplado eficaz y preciso del material de envasado con aire caliente procedente de los correspondientes equipos calefactores.
A continuación, la invención se explica con más detalle mediante un dibujo que representa únicamente un ejemplo de realización. En el dibujo, muestra
la Figura 1 un dispositivo para el llenado de envases en representación esquemática,
la Figura 2 una envoltura de envase fabricada en el dispositivo de acuerdo con la figura 1 en una vista en perspectiva,
la Figura 3 una unidad calefactora del dispositivo de acuerdo con la figura 1 en una vista en perspectiva,
la Figura 4 un equipo calefactor de la unidad calefactora de acuerdo con la figura 3 en una vista en sección,
la Figura 5 el equipo calefactor de la figura 4 en otra vista en sección,
la Figura 6 la unidad de boquilla del equipo calefactor de acuerdo con la figura 4 en una vista en perspectiva y
la Figura 7 el equipo calefactor de la figura 4 en una vista en sección transversal.
En la figura 1 se representa un dispositivo 1 para el llenado de envases 2, en particular con alimentos fluidos, es decir, una denominada máquina de llenado, que comprende un dispositivo 3 para formar envases 2. El dispositivo 1 representado y preferente presenta una serie de líneas de procesamiento paralelas, de las que en la figura 1 está representada únicamente una línea de procesamiento. A cada línea de procesamiento está asociado un grupo 4 de piezas brutas de envase 5 en la forma de recortes de material de envasado cuyos bordes longitudinales están sellados entre sí y así forman envolturas de envase 6 que se mantienen plegadas. Mediante un equipo de alimentación 7 se despliegan las envolturas de envase 6, pudiendo preverse en caso necesario, además, un equipo de aplicación para aplicar elementos de vertido no mostrados a las envolturas de envase 6.
El dispositivo 3 para formar el envase 2 presenta una rueda de mandriles 8 que, en el caso representado y preferente, comprende seis mandriles 9 y gira cíclicamente, es decir, por etapas, en el sentido contrario a las agujas del reloj. En la primera posición de la rueda de mandriles I, la pieza en bruto de envase 5 es deslizada en la forma de una envoltura de envase 6 sobre el mandril 9. A continuación, la rueda de mandriles 8 sigue girando a la siguiente posición de la rueda de mandriles II, en la que la zona final 10 que sobresale del mandril 9 de la envoltura de envase 6 se calienta mediante una unidad calefactora 11 con aire caliente. En la siguiente posición de la rueda de mandriles III, la zona final calentada de la envoltura de envase 6 es plegada previamente mediante una prensa 12 y, en la siguiente posición de la rueda de mandriles IV, es cerrada de forma estanca en la posición plegada mediante un equipo de sellado 10 no representado en el detalle, en particular para convertirse en una base. De esta manera, se obtiene un envase cerrado por un lado que se retira en la siguiente posición de la rueda de mandriles V del mandril 9 y que se transfiere a una celda 13 de un equipo de transporte 14 sin fin y circular. En la siguiente posición de la rueda de mandriles VI, no hay asignada ninguna etapa de trabajo al mandril 9. El número de posiciones de la rueda de mandriles o mandriles y las etapas de procesamiento allí previstas pueden diferir en caso necesario de la representación de acuerdo con la figura 1 y de la descripción asociada.
El envase 2, que se encuentra en la fase de envasado, es transportado con el extremo abierto apuntando hacia arriba a la correspondiente celda 13 por medio de la máquina de llenado. En caso necesario, el envase 2 también podría ser llenado a través de la zona de base apuntando hacia arriba si, en cambio, la zona superior que apunta hacia abajo está cerrada. El envase 2 llega a una cámara aséptica 15 que comprende una zona de esterilización 16 y una zona de llenado y de sellado 17 a través de las cuales los envases se transportan en la dirección de transporte indicada mediante las flechas de izquierda a derecha. El transporte de los envases 2 no tiene que realizarse en línea recta, sino que también puede realizarse en al menos un arco o incluso en círculo.
A la cámara aséptica 15 se alimenta aire estéril a través de correspondientes tomas de aire estéril 20. Los envases 2 son precalentados por un equipo de precalentamiento 21 de manera sucesiva mediante soplado con aire estéril caliente. A continuación, los envases 2 se esterilizan mediante un equipo de esterilización 22, preferentemente mediante peróxido de hidrógeno, después de lo cual los envases 2 se secan aplicándose aire estéril a través de un equipo de secado 23 y, tras pasar de la zona de esterilización 16 a la zona de llenado y sellado 17, se llevan a una posición de llenado 24 por debajo de una boquilla de llenado 25. Allí los envases 2 son llenados sucesivamente con alimentos 26. Los envases 2 llenados se cierran a continuación con un equipo de cierre 27 mediante el plegado y el sellado de la parte superior del envase 2. Los envases 2 cerrados son retirados a continuación de las celdas 13 del equipo de transporte 14. Las celdas 13 ahora vacías se siguen moviendo con el equipo de transporte 14 en dirección a la rueda de mandriles 8 para alojar otros envases 2.
En la figura 2 se representa una envoltura de envase 6 tal y como, por ejemplo, se ha calentado en el dispositivo 1 anteriormente descrito y se ha cerrado por un lado. Los envases 2 son en particular envases de compuesto de cartón realizados a partir de un correspondiente material de envasado 30 en la forma de un laminado o laminado de material de envasado con al menos una capa de cartón, al menos una capa de barrera compuesta, por ejemplo, de aluminio, poliamida y/o un alcohol vinílico de etileno, y capas externas de un plástico termoplástico, en particular polietileno (PE). Los bordes longitudinales 31 del recorte de material de envasado formado a partir del material de envasado 30 ya están sellados entre sí. Esto significa que los bordes longitudinales del recorte de material de envasado han sido colocados solapándose entre sí y se han soldado entre sí en esta posición. En los dos extremos abiertos 32,33 de la envoltura de envase 6 están previstas una zona de formación de base 34 para formar la base y una zona de formación de parte superior 35 para formar la parte superior del envase 2. Para ello, las correspondientes zonas son plegadas por las líneas de plegado 36 previstas para ello.
En la figura 3, se representa una unidad calefactora 11 del dispositivo 1 para el llenado de envases que presenta seis equipos calefactores 40 dispuestos adyacentemente para el calentamiento parcial con aire caliente de zonas finales que han de sellarse 10 de envolturas de envase 6. La unidad calefactora 11 presenta, además, un equipo de suministro de aire 41 con un tubo de alimentación 42 alojado de manera giratoria para el aire que se ha de calentar. El aire que se ha de calentar se alimenta al tubo de alimentación 42 a través de aberturas laterales 43. Por medio de canales de conexión huecos 44, el tubo de alimentación 42 está conectado con un conducto colector 45 desde el que se distribuye el aire que se ha de calentar a los equipos calefactores individuales 40. Los equipos calefactores 40 representados y, por tanto, preferentes, presentan en sus extremos anteriores en cada caso una unidad de boquilla 46 con un intersticio perimetral y rectangular 47 en el que se puede introducir en cada caso el extremo de una envoltura de envase 6 para calentarse parcialmente por medio de aire caliente calentado en el equipo calefactor 40.
En la figura 4 la unidad calefactora 11 se representa en una vista en sección transversalmente al conducto colector 45 y al tubo de alimentación 42, así como a través de un equipo calefactor 40. El aire llega a este respecto del tubo de alimentación 42 a través de los canales de conexión 44 a través de las correspondientes aberturas 48 a un canal colector 45 para el aire que se ha de calentar. Con el canal colector 45 están conectados los equipos calefactores 40 en cada caso por medio de dos sujeciones 49, 50 que sujetan los equipos calefactores 40 en el canal colector 45 y lo fijan con respecto al canal colector 45. En los equipos calefactores 40 representado y, en este sentido preferentes, las sujeciones 49, 50 de un equipo calefactor 40 están unidas con el canal colector 45 en lados longitudinales opuestos de este. A este respecto, una sujeción forma el suministro de aire que se ha de calentar al equipo calefactor.
El equipo calefactor 40 representado y, en este sentido, preferente presenta un canal anular 51 para el aire que se ha de calentar en el que el aire se transporta a la parte posterior del equipo calefactor 40. Allí, el aire que se ha de calentar llega a una cámara de dosificación 52 desde la que el aire que se ha de calentar llega a través de una unidad de regulación 53 para la regulación del flujo del aire que se ha de calentar a una cámara de calentamiento 54 en la que está previsto un elemento calefactor 55 calentado eléctricamente y recorrido por el aire que se ha de calentar. Tras salir del elemento calefactor 55, el aire caliente entra en una cámara de aire caliente 56 a través de la cual el aire caliente llega a la unidad de boquilla 46. La unidad de boquilla 46 puede alojar en el intersticio perimetral rectangular 47 una zona final 10 que se ha de sellar de una envoltura de envase 6 que es soplada a continuación en el intersticio 47 de la unidad de boquilla 46 de manera específica y preferentemente parcial con el aire caliente. El intersticio perimetral 47 no tiene que estar configurado necesariamente con forma rectangular. El intersticio 47 también puede estar diseñado redondo, ovalado o de otra forma poligonal, por ejemplo, como triángulo o con más de cuatro ángulos. A este respecto es adecuado en particular para este fin si la al menos una zona final 10 de las al menos dos envolturas de envase 6 presenta una forma o contorno que se corresponda con la forma del intersticio 47.
En la figura 5 se representa el equipo calefactor 40 en detalle y en una sección longitudinal a lo largo de un plano que está alineado perpendicularmente al plano de sección de acuerdo con la figura 4. Dispuesto centralmente, se encuentra el elemento calefactor 55, que es recorrido por el aire que se ha de calentar de derecha a izquierda mientras que el aire que se ha de calentar se calienta. El aire que se ha de calentar llega a este respecto por medio de una sujeción 49 prevista en el extremo delantero, es decir, izquierdo del elemento calefactor 55 al canal anular 51, que se extiende en dirección longitudinal del elemento calefactor 55 y rodeando el elemento calefactor 55. A través del canal anular 51 llega el aire que se ha de calentar a la parte posterior derecha representada del equipo calefactor 40. Allí está prevista la cámara de dosificación 52 desde la cual fluye el aire que debe ser calentado dosificado hacia el elemento calefactor 55. Para la dosificación del flujo de aire está prevista una unidad de regulación 53 que presenta un punzón 57 con un extremo cónico 58. El punzón 57 está sujeto de manera giratoria en una rosca 59, de tal modo que el punzón 57 puede ser desplazado hacia delante y hacia atrás mediante giro del mismo. A este respecto, se reduce la distancia del extremo cónico 58 del punzón 57 relativamente al alojamiento 60 configurado correspondientemente cónico o aumenta la distancia en función de la dirección de giro del punzón 57. Entre el extremo cónico 58 del punzón 57 y el alojamiento cónico 60 se configura un intersticio anular con sección transversal de flujo libre variable, de tal modo que se puede dosificar el aire que fluye a través del intersticio anular hacia la cámara de calentamiento 54. A este respecto, se puede realizar la dosificación del aire que recorre el intersticio anular de manera particularmente exacta si las superficies cónicas están formadas por un ángulo plano, de manera que se requiere un recorrido de ajuste relativamente largo del punzón 57 para un cambio relativamente pequeño de la sección transversal del flujo.
En la cámara de calentamiento 54 está previsto el elemento calefactor 55 en la forma de un cartucho calefactor que puede ser conectado por medio de una conexión eléctrica 61 a un suministro de corriente eléctrica. El elemento calefactor 55 actúa como resistencia calefactora y calienta el aire que pasa de tal modo que el aire sale como aire caliente del elemento calefactor 55 hacia la cámara de aire caliente 56, a continuación, el aire caliente fluye, por ejemplo, a través de aberturas 62 de una chapa perforada 63 para configurar un flujo laminar en una zona central 64 de la unidad de boquilla 46. La zona central 64 de la unidad de boquilla 46 constituye la pared perimetral interior 65 del intersticio 47 para alojar un extremo abierto 110 de una envoltura de envase 6. En la pared interior 65, está prevista una serie de aberturas 66 que, en el equipo calefactor 40 representado y, en este sentido, preferente, tienen aproximadamente el mismo tamaño. A través de las aberturas 66, fluye el aire caliente al interior del intersticio 47 y, en caso necesario, contra un extremo de una envoltura de envase 6 correspondientemente posicionada. El aire caliente puede alimentarse desde la cámara de aire caliente 56 también a través de otros canales 67 a una zona exterior 68 de la unidad de boquilla 46. La zona exterior 68 de la unidad de boquilla 46 constituye a este respecto la pared exterior perimetral 69 que delimita el intersticio 47 para alojar parcialmente la envoltura de envase 6. Desde la pared exterior 69, el aire caliente también fluye a través de las aberturas individuales 70 hacia el intersticio 47.
La unidad de boquilla 46 se representa como fragmento en la figura 6. Se puede observar el intersticio perimetral 47 para el alojamiento de un extremo de una envoltura de envase 6 y las aberturas 66 en la pared interior 65 y la pared exterior 69 del intersticio 47. En la pared exterior 69 están previstas a este respecto menos aberturas 70 que, en su conjunto, también forman una superficie de abertura menor que las aberturas 66 en la pared interior 65. Estas son más numerosas y juntas también forman un área de abertura mayor. Las aberturas 66 de la pared interior 65 están dispuestas, además, mayoritariamente en las zonas de esquina del intersticio 47. En estas zonas de esquina, las aberturas 66 forman, además, un contorno con forma de V 71.
En la figura 7, se representa un equipo calefactor 40 en una sección transversal a la altura de la sujeción delantera 49. Se puede observar que la sujeción 49 presenta dos canales 72 esencialmente paralelos que están conectado por medio de aberturas 73 con el conducto colector 45 del equipo de suministro de aire 41. Desde el conducto colector 45, fluye en consecuencia el aire que se ha de calentar a través de los dos canales 72 de la sujeción 49 y a través de una serie de aberturas 73 dispuestas distribuidas circunferencialmente al intersticio anular 51 hacia el intersticio anular 51 representado en particular en la figura 5. El elemento calefactor poroso 55 se representa encerrado por el intersticio anular 51. En la parte posterior del equipo calefactor 40 está prevista una conexión 74 para la conexión eléctrica del elemento calefactor 55 con el suministro eléctrico.
Dado que la sujeción 49, que está prevista en el extremo caliente del equipo calefactor 40 limitando con la unidad de boquilla 46, presenta canales 72 para que pase el aire que se debe calentar, la sujeción 49 es refrigerada por dentro. El calor es retornado, por tanto, parcialmente a través del aire que se ha de calentar de nuevo al equipo calefactor 40. Además, el canal colector 45 se refrigera por dentro por medio del aire que se ha de calentar, lo que garantiza, además, que las zonas de la unidad calefactora 11 con temperaturas muy elevadas sean localmente bastante limitadas y que los equipos calefactores adyacentes 40 no se influyan térmicamente entre sí o lo hagan solo ligeramente. Por lo tanto, solo cabe esperar una dilatación térmica localmente limitada que puede ser tolerada y no perjudica en absoluto o de manera significativa el funcionamiento de los equipos calefactores 40. Se puede evitar en gran media una dilatación térmica mayor que modifique en particular la distancia entre los equipos calefactores 40. Así, el calentamiento parcial de las envolturas de envase 6 se puede efectuar de manera muy precisa y eficaz.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (1) para el llenado de envases (2), en particular con alimentos, en una pluralidad de líneas de procesamiento paralelas, presentando cada línea de procesamiento una rueda de mandriles (8) para formar los envases (2), con una unidad calefactora (11) para el calentamiento con aire caliente al menos parcial de las zonas finales que han de sellarse (10) de envolturas de envase (6) dispuestas en diferentes ruedas de mandril (8), con una unidad de sellado para el cierre hermético a los líquidos y la soldadura de las zonas finales (10) de las envolturas de envase (6) calentadas y dispuestas en diferentes ruedas de mandril (8) y con un equipo de llenado (26) para el llenado de las envolturas de envase (6) cerradas al menos por un lado, presentando la unidad calefactora (11) una pluralidad de equipos calefactores (40) para el calentamiento con aire caliente al menos parcial de las zonas finales que han de sellarse (10) de envolturas de envase (6) dispuestas en diferentes ruedas de mandril (8), presentando la unidad calefactora (11) un equipo de suministro de aire (41) para suministrar a los equipos calefactores (40) aire que se ha de calentar, presentando cada uno de los equipos calefactores (40) un elemento calefactor eléctrico (55) para generar aire caliente y una unidad de boquilla (46) para el soplado de la zona final (10) de la envoltura de envase (6) con el aire caliente generado en el equipo calefactor (40), estando unidos cada uno de los equipos calefactores (40) independientemente por medio de al menos una sujeción (49) al equipo de suministro de aire (41) y estando sujetos cada uno de ellos de manera independiente por medio de la al menos una sujeción (49) al equipo de suministro de aire (41) y presentando la al menos una sujeción (49) en cada caso al menos dos canales (72) independientes y conectados a un conducto colector (45) que proporciona el aire que ha de calentarse del equipo de suministro de aire (41) para suministrar el aire que se ha de calentar al equipo calefactor (40).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por que
la al menos una sujeción (49) está unida en un conducto colector (45) al equipo de suministro de aire (41) y por que cada uno de los equipos calefactores (40) está sujeto independientemente por medio de la al menos una sujeción (49) en el conducto colector (45) del equipo de suministro de aire (41).
3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 o 2,
caracterizado por que
cada uno de los elementos calefactores (55) de los al menos dos equipos calefactores (40) está conectado de manera fluida por medio de la al menos una sujeción (49) al equipo de suministro de aire (41) y, preferentemente, por que los al menos dos equipos calefactores (40) están configurados, en particular de manera exclusiva, para ser abastecidos por medio de la sujeción (49) con el aire que se ha de calentar.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado por que
la al menos una sujeción (49) está prevista en una zona del equipo calefactor (40) asociada a la unidad de boquilla (46) y/o al elemento calefactor (55), en particular al extremo, asociado a la unidad de boquilla (46), del elemento calefactor (55) o en una zona del equipo calefactor (40) entre la unidad de boquilla (46) y el elemento calefactor (55).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado por que
cada uno de los equipos calefactores (40) está unido de manera independiente por medio de al menos dos sujeciones (49, 50) al equipo de suministro de aire (41) y cada uno de ellos está sujeto de manera independiente por medio de las al menos dos sujeciones (49, 50) al equipo de suministro de aire (41).
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado por que
cada uno de los equipos calefactores (40) presenta al menos un canal, en particular una canal anular (51), para conducir el aire que se ha de calentar fuera del elemento calefactor (55) y por que el elemento calefactor (55) está configurado para que el aire que se debe calentar se conduzca, al menos parcialmente en dirección contraria al aire que se ha de calentar en el canal fuera del elemento calefactor (55), hacia el elemento de boquilla (46).
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado por que
el canal de los equipos calefactores (40) está previsto al menos parcialmente, en particular al menos esencialmente de modo circundante al elemento calefactor (55).
8. Dispositivo según las reivindicaciones 6 o 7,
caracterizado por que
el canal de los equipos calefactores (40) y el elemento calefactor (55) de los equipos calefactores (40) están configurados para que el aire en el canal y en el elemento calefactor (55) fluyan esencialmente en direcciones opuestas entre sí.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado por que
está prevista una unidad de regulación (53) para regular el flujo del aire que se ha de calentar hacia el elemento calefactor (55) y, preferentemente, por que la unidad de regulación (53) presenta un intersticio anular con una sección transversal de flujo libre variable.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado por que
la unidad de boquilla (46) presenta un intersticio (47) perimetral, en particular cuadrado o rectangular, para el alojamiento de un extremo de una envoltura de envase (6) y por que el intersticio (47) está limitado por una pared interior (65) con aberturas (66) para la salida de aire caliente y/o por una pared exterior (69) con aberturas (70) para la salida de aire caliente.
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado por que
la superficie de abertura total formada por las aberturas individuales (66, 70) de las paredes interior y/o exterior (65, 69) es mayor en al menos una zona de esquina, en particular en todas las zonas de esquina del intersticio (47), que fuera de las zonas de esquina.
12. Dispositivo según las reivindicaciones 10 u 11,
caracterizado por que
el contorno (71) de las aberturas (66) de las paredes interior y/o exterior (65) tiene forma esencialmente de V en al menos una zona de esquina, en particular en todas las zonas de esquina, del intersticio (47).
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12,
caracterizado por que
la anchura del intersticio (47) es de menos de 3 mm, en particular de menos de 2 mm.
14. Procedimiento para formar envases (2), en particular envases de cartón compuesto,
- en el que una zona final (10) de cada una de varias envolturas de envase (6), dispuestas en diferentes ruedas de mandril (8), se calienta en paralelo y al menos parcialmente,
- en el que cada una de las zonas finales (10) de las envolturas de envase (6), dispuestas en diferentes ruedas de mandril (8), son introducidas al menos parcialmente, para el calentamiento paralelo al menos parcial, en un intersticio (47) de un equipo calefactor (40) de un dispositivo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 13, y son sopladas en el intersticio (47) con aire caliente,
- en el que las zonas finales (10) calentadas al menos parcialmente de las al menos dos envolturas de envase (6) son cerradas mediante sellado, preferentemente en paralelo,
- en el que se suministra a los al menos dos equipos calefactores (40) aire que se ha de calentar por medio de un equipo de suministro de aire (41) y
- en el que cada uno de los al menos dos equipos calefactores (40) son sujetados de manera independiente por medio de al menos una sujeción (49) en el equipo de suministro de aire (41).
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