El objetivo de la presente invención es contar con un sistema integral para el dosificado de producto en forma precisa, contenido en un solo cuerpo, que permita la automatización del proceso para ser utilizado en maquinaria para envasado.

ANTECEDENTES

En la actualidad para llenar contenedores o envases de manera precisa, se emplean flujometros de distintos tipos, algunos de estos son de engranes ovalados, y posteriormente al flujometro se instala algún tipo de boquilla de llenado para envases o contenedores, de esta manera no hay ninguna comunicación, ni relación entre el flujometro y la boquilla, y su única relación consiste en que el flujometro entrega una cantidad de flujo medido a la boquilla.

En el estado de la técnica se encuentra el documento US10161777, el cual se refiere a un flujometro con válvula de restricción de flujo accionada magnéticamente, que incluye una válvula que tiene un recipiente a presión que proporciona un camino de flujo desde la entrada del medidor hasta la salida del medidor a través de la válvula es impulsado magnéticamente. El medidor incluye un miembro de válvula colocado dentro de la válvula en el recipiente de presión para movimiento entre una posición abierta que permite el flujo normal a través del medidor de flujo y una posición de restricción de flujo en la que el flujo a través del medidor de flujo está limitado a menos que el flujo normal, y eléctricamente cuenta con dispositivo de control operable para controlar el movimiento del miembro de válvula que incluye un conjunto de imán del lado seco y un conjunto de imán del lado húmedo. El dispositivo de control operable eléctricamente recibe señales de comando para hacer girar el conjunto de imán del lado seco para mover el miembro de válvula y de ese modo aumentar o disminuir el flujo a través de la cámara de medición.

También se encontró el documento US2009314115A1, el cual consiste de un flujometro con dientes de engranaje en espiral para dispositivo dosificador de fluidos, que cuenta con un conjunto de engranajes ovalados para su uso en un caudalímetro comprende engranajes primero y segundo que son idénticos entre sí y que están configurados para engranar a una distancia fija de centro a centro de modo que el primer y segundo engranajes engranen en todas las posiciones angulares. Cada engranaje del conjunto de engranajes ovalados comprende un cubo y una pluralidad de dientes de engranaje. El cubo comprende un cuerpo ovalado que tiene un eje mayor y un eje menor que se extiende a través de un centro del cubo, y una pared de perfil de raíz que circunscribe los ejes mayor y menor. La pluralidad de dientes de engranaje se extiende desde la pared del perfil de raíz, cada uno de los dientes del engranaje tiene un par de superficies de contacto con perfiles de curva evolvente circular.

El documento W02017070401, se refiere a un flujometro consistente en un dispositivo de control del consumo de aceite es capaz de medir con precisión volúmenes extremadamente pequeños de aceite que ingresan al sumidero en tiempo real, los datos de flujo de aceite se procesan "localmente" por un microprocesador que está montado en el motor y se combina con información de marca de tiempo (tanto el tiempo del calendario como el tiempo de funcionamiento de la máquina), los datos de flujo de aceite procesados por el microprocesador se transmiten luego a través de Internet a un servidor de base de datos donde se catalogan y se envían al servidor de aplicaciones para un procesamiento analítico de datos adicional. El servidor de aplicaciones remoto procesa las entradas de los dispositivos de medición de flujo de campo remotos en "información procesable".

Sin embargo, ninguno de los documentos citados anteriormente cuenta con un encoder en el flujometro, ni con una tarjeta electrónica que controle la abertura en dos velocidades de la boquilla, incluyendo un cierre total de dicha boquilla, además tampoco divulgan un dispositivo que incorpore en un solo cuerpo compacto la boquilla, el flujometro, la tarjeta y el mecanismo de cierre de la boquilla.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La figura 1 es una vista en perspectiva del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una primera modalidad neumática. La figura 2 es una vista en perspectiva del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una segunda modalidad con motor de pasos.

La figura 3 es una vista en perspectiva del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una primera modalidad neumática sin la tapa de protección.

La figura 4 es una vista en perspectiva del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una segunda modalidad con motor de pasos, sin la tapa de protección.

La figura 5 es una vista en perspectiva del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una segunda modalidad con motor de pasos mostrando la tarjeta electrónica.

La figura 6 es una vista en perspectiva del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una primera modalidad neumática mostrando la tarjeta electrónica.

La figura 7 es una vista en perspectiva del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla mostrando el interior de la carcasa con engranes ovalados y demás elementos en común entre ambas modalidades.

La figura 8 es una vista en corte lateral del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una segunda modalidad con motor de pasos.

La figura 9 es una vista de un acercamiento A en corte lateral del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla.

La figura 10 es una vista en corte longitudinal del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una primera modalidad neumática.

La figura 11 es una vista de un acercamiento B en corte longitudinal del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla mostrando los imanes ovalados.

La figura 12 es una vista en de un acercamiento C en corte longitudinal del medio neumático del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una primera modalidad neumática.

La figura 13 es una vista en corte longitudinal del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una segunda modalidad con motor de pasos.

La figura 14 es una vista de un acercamiento D en corte longitudinal del motor de pasos del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una segunda modalidad neumática. La figura 15 es una vista en corte longitudinal del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla mostrando el flujo del fluido.

La figura 16 es una vista en corte desde la parte superior del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una segunda modalidad con motor de pasos.

La figura 17 es una vista en perspectiva en despiece o explosión del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla mostrando las partes de las dos modalidades.

La figura 18 es una vista en perspectiva en despiece o explosión del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en su primera modalidad neumática.

La figura 19 es una vista en perspectiva en despiece o explosión del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una segunda modalidad con motor de pasos.

La figura 20 es una vista en perspectiva en despiece o explosión del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla de las partes en común entre las dos modalidades.

La figura 21 es una vista en perspectiva en despiece o explosión del dispositivo de dosificación con flujometro y boquilla en una primera modalidad neumática.

La figura 22 es una vista en perspectiva del dispositivo de dosificación con flujometro con diferentes boquillas que pueden ensamblarse al conducto de salida.

DESCRIPCION DETALLADA

El dispositivo de la presente invención comprende una carcasa (3) que cuenta con una conexión (25) para la entrada de producto, una cavidad volumétrica (26) del flujometro volumétrico, un conducto tubular de salida (7) accionada eléctricamente por medio de un motor de pasos (13) o por un medio neumático (14), una boquilla (6) para montarse a un portaboquillas en el extremo inferior del conducto tubular de salida (7) el cual se pueden montar varias unidades en paralelo para formar parte de un equipo de envasado, y una tarjeta electrónica de control de motor (49), en caso de emplear un motor de pasos (13), que permite el funcionamiento autónomo del mismo para el dosificado de producto a un envase o contenedor en forma automática y repetitiva.

El dispositivo de la presente invención comprende una carcasa principal (3), la cual cuenta integralmente en su parte superior con un asa de fijación sustancialmente en forma de "L" definiendo un espacio abierto para colocarlo en el lugar requerido y posteriormente colocar una barra rectangular (4) con orificio pasado de manera que se introduce un perno (45) con perilla (5) con asiento hexagonal, cerrando el asa de la carcasa principal (3) y manteniéndola fija en el lugar requerido.

La carcasa principal (3) cuenta en su parte posterior con una saliente tubular (25) por donde ingresa el fluido, dicha saliente (25) puede definirse por una espiga para acoplarse un conducto (11) por donde ingresa el fluido al dispositivo y puede fijarse por medio de unas abrazaderas convencionales tipo tornillo (12), dicha carcasa principal (3) cuenta también en su parte central con una cavidad ovalada (26), en comunicación con la saliente (25), en donde se alojan un primer y segundo engranes ovalados (18 y 19) sujetados en su parte central con un eje de rotación (23), en donde el primer engrane ovalado (18) cuenta en su parte superior con una protuberancia (20) dentro de la cual queda contenido un imán (21) preferentemente embebido, o puede incluir un tapón circular (51) de teflón para recibir el eje (23) y sellar el imán (21) en la parte superior del primer engrane (18), alrededor de la cavidad ovalada (26) se cuenta con una ranura perimetral para alojar un O' ring (47) de sellado.

La carcasa principal (3) cuenta en su lado frontal con un conducto tubular de salida (7) dispuesto verticalmente el cual cuenta con una abertura transversal en comunicación con la cavidad ovalada (26), de tal manera que el fluido entra por la saliente (25) pasa a la cavidad ovalada (26) haciendo girar los engranes (18 y 19), por medio de lo cual se lleva a cabo la medición del caudal, y el fluido sigue su camino hacia el conducto tubular de salida (7).

El dispositivo cuenta también con una carcasa lateral (46) sustancialmente rectangular con una cavidad central con un receso (22) coincidente con la protuberancia (20) del primer engrane (18), dicha cavidad central alberga una tarjeta electrónica de control (17), dicha carcasa lateral (46) queda acoplada a un costado lateral de la carcasa principal (3) por medio de perforaciones y pernos (42) preferentemente tipo alien.

Dicha tarjeta electrónica de control (17) cuenta con un encoder (24) quedando alineado con el imán (21) del primer engrane (18), la carcasa lateral (46) cuenta con una tapa (44) para cerrar la cavidad central y proteger la tarjeta electrónica (17), dicha tapa (44) se acopla por medio de orificios (30) y tornillos (31). A un lado de la carcasa lateral, preferentemente en una esquina superior se disponen unos conectores machos empotrables con cable (9 y 10) para suministro de energía eléctrica a la tarjeta electrónica de control (17).

El dispositivo también incluye un medio actuador, el cual puede ser de tipo neumático (14) o de motor de pasos (13) conectado en la parte superior del conducto tubular de salida (7), por medio del cual se controla la salida del fluido proveniente de la cavidad ovalada (26), estos medios actuadores (13 y 14) son las dos opciones con las que cuenta el dispositivo, puede tener solo una de ellas o puede tener las dos opciones y seleccionar cualquiera, en la opción con el motor a pasos (13) se puede regular el flujo de la boquilla (6) de acuerdo a un patrón de llenado, mientras que con la opción de actuador neumático, es abierto o cerrado, no es regulable.

En la parte inferior del conducto tubular de salida (7) se conecta de manera desmontable una boquilla (6) por medio de la cual se dispensará finalmente el producto, incluyendo entre el conducto tubular de salida (7) y la boquilla (6) un O'ring (50).

En el caso de una primera modalidad (1A) en que se emplea un actuador neumático (13), el dispositivo incluye un solenoide de válvula solenoide (15) y un cuerpo de válvula solenoide (16) conectados al actuador neumático (13) por una manguera neumática (8), dispuestos adyacentes a la tapa (44) y protegidos por una cubierta (2).

En el caso de una segunda modalidad (IB) en que se emplea un motor de pasos (14), el dispositivo incluye una segunda tarjeta electrónica para el control (49) del motor de pasos (13) conectada al motor de pasos por un cable (52), dispuesto adyacente a la tapa (44) y protegidos por una cubierta (2).

En la primera modalidad (1A) con un actuador neumático (14), este actuador está conformado por un diafragma (38), un elemento (27), un vástago de empuje (36), un segundo diafragma (29), una tapa (37) y un conector neumático (28).

En esta modalidad neumática (1A) se incluyen un solenoide (15) de válvula solenoide, un cuerpo de válvula solenoide (16), un conector neumático (33), un silenciador neumático de escape (34) y otro conector neumático (35). En la segunda modalidad (IB) con un motor de pasos (13), este actuador está conformado por una carcasa de motor (39), un vástago roscado de motor (41), un canal guia (40), una tapa de montaje (42), una guía inferior (43) y un diafragma (48).

Al contener todos estos elementos en un solo cuerpo se reduce el espacio ocupado por los diferentes elementos que conforman el sistema, se simplifica y se reduce el costo.

La tarjeta de control (17) cuenta con un microprocesador (24) con las siguientes funciones:

Controla y reporta el proceso, con comunicación de red, lo cual permite ver y modificar parámetros de operación aun cuando el flujometro está en uso, además controla la apertura y cierre de la boquilla (6) en dos velocidades o flujos predeterminados, primero suministrando un flujo o velocidad rápida hasta alcanzar un volumen predeterminado, (por ejemplo del 90%) del volumen a dosificar en forma rápida y luego un flujo o velocidad lenta para lograr el cierre de la boquilla al alcanzar el volumen buscado, opera mediante un algoritmo con el cual compara el volumen de dosificado logrado con el volumen meta, y ajusta los puntos de cambio y corte, en forma progresiva para lograr en cada ciclo la optimización de los mismos.

La característica principal del dispositivo es lograr que en un solo cuerpo se integre la función de control y dosificado de producto en un contenedor en forma automática y que, por su diseño compacto, se pueden instalar varias unidades en paralelo para integrar un equipo de envasado ya sea lineal o rotativo.

Este dispositivo tiene la ventaja de tener en un solo cuerpo una boquilla dosificadora para llenado de productos líquidos equipada con un flujómetro volumétrico de engranajes ovalados de alta resolución y una tarjeta de control para una operación autónoma de dosificado o llenado.

Este dispositivo se integra con los siguientes componentes básicos:

Una carcasa principal (3), la cual tendrá una conexión (25) para recibir el producto en comunicación con una cavidad (26) en la cual se alojan los engranajes ovalados (18 y 19), una carcasa lateral (46) con una cavidad central para albergar una tarjeta electrónica de control (17) y una boquilla dosificadora (6) actuadora mecánica, neumática o electromecánicamente. El conducto tubular de salida (7), cuenta con un diámetro adecuado de acuerdo al producto y envase o proceso al cual será aplicada, la cual es accionada mediante un actuador ya sea neumático (14), mecánico o electromagnético por medio de un motor de pasos (13) para lograr la apertura adecuada del conducto tubular de salida (7), y controlar esta misma durante todo el proceso de dosificado, pudiendo como ejemplo abrir al 100% al inicio, cerrar al 90% al llegar al 95% del volumen logrado, para lograr un dosificado más exacto y cerrar al momento indicado.

El flujometro integrado en la carcasa principal (3) cuenta con un par de engranes ovalados (18 y 19), en donde uno de los engranes óvalos (18) está equipado con un imán permanente (21) con campos alineados al eje de giro, montado sobre uno de los ejes (23) de los engranes para poder ser leído sin contacto, y evitar la contaminación con la tarjeta de control (17), mediante un circuito integrado (24) para detectar el giro del engrane sin contacto directo, (tipo encoder) de alta resolución.

Una tarjeta electrónica de control (17), la cual mediante microprocesadores o la electrónica correspondiente hará las siguientes funciones:

Recibe los parámetros de operación, estatus de esta y resultados del proceso, por medio de una red de comunicación, pudiendo ser esta alámbrica o inalámbrica.

Al recibir una señal digital o de red, la tarjeta (17) abrirá el conducto tubular de salida (7) para comenzar el llenado.

El circuito integrado o encoder (24), captará el giro del engrane (18) magnéticamente y lo transforma en pulsos, estos a su vez serán contabilizados para medir el volumen de producto dosificado, una vez alcanzado el volumen preestablecido, la tarjeta (17) mandará cerrar el conducto tubular de salida (7), para poder repetir el ciclo, el volumen dosificado podrá ser evaluado y en base a algoritmos de control modificar los puntos de corte para lograr un dosificado más preciso.

La tarjeta (49) puede incluir el control de un motor de pasos o tipo stepper (13), que mediante un mecanismo tipo husillo (32) podrá controlar la apertura o cierre del conducto tubular de salida (7) de acuerdo a los volúmenes desplazados o llenados y manipular la velocidad del proceso para lograr resultados más precisos. La tarjeta (17) también podrá recibir señales digitales de paro de emergencia y podrá enviar también en forma digital o por medio de red señales como fin de ciclo, error entre otras.

Otra de las ventajas de este dispositivo es que se pueden integrar cualquier cantidad, dependiendo del tipo de red, en un equipo de llenado fácilmente, y controlar el proceso en forma puntual y autónoma, simplificando en gran forma la construcción y control del equipo.

En la carcasa principal (3) se puede colocar la válvula neumática (14) propia del conducto tubular de salida (7) para evitar el manejo de mangueras y válvulas separadas de cada boquilla, en caso de falla, se puede reponer el conducto tubular de salida (7) por otra fácilmente, evitando así pérdidas de tiempo por reparación y/o mantenimiento, incluso se pueden tener juegos de boquillas dedicadas a ciertos productos para evitar la contaminación cruzada.

La presente invención se refiere a una boquilla dosificadora con flujometro integrado, que tiene la ventaja de tener en un solo cuerpo una boquilla dosificadora para llenado de productos líquidos equipada con un flujómetro volumétrico de engranajes ovalados de alta resolución y una tarjeta de control para una operación autónoma de dosificado o llenado.

De esta manera al tener el conducto tubular de salida (7) con el medio actuador y con la boquilla (6), posterior al flujómetro implica una enorme simplificación en elementos adicionales y sus respectivos componentes de conexión, además de disminuir el gasto de energía en la transportación del producto y el ahorro de espacio en una línea de llenado, obteniendo un dispositivo que integra todos los elementos o pluralidad de componentes en una misma solución.

La capacidad de medir fluido a baja velocidad (bajo caudal), es algo importante a resaltar, porque la dinámica de los engranes es directamente proporcional al desplazamiento del producto que lo hace mover.

Además, al incluir un encoder magnético (24), en el flujometro implica no tener flecha o contacto con el exterior, por lo que no provocaría restricción mecánica, la alta resolución del encoder magnético permite una mayor resolución con respecto a los dispositivos tradicionales o con partes mecánicas para el sensado. Asimismo, al estar el imán (21) dispuesto en la parte superior de uno de los ejes (23) del engrane (18) definiendo una protuberancia superior, se brinda protección contra presión o impactos al imán, que puedan descolocarlo o desalinearlo, y al tener la carcasa lateral (46) un receso (22) coincidente con la protuberancia (20) del primer engrane (18), el encoder (24) de la tarjeta electrónica de control (17), queda alineada y muy cerca del imán (21) del primer engrane (18), este receso (22).

Sirve para que no toda la pared de la carcasa sea delgada, lo que provocaría que con la presión del fluido que entra al flujómetro y por el área que representa esta, se puede deformar fácilmente, permitiendo una fuga interna y error en la medición, si en cambio, como en la presente invención, se mantiene una pared con el suficiente grosor para que no se deforme y únicamente se presenta un adelgazamiento de grosor en el receso (22), solo en esta área se tiene un acercamiento para que el imán (21) y el encoder (24), queden cercanos, sin afectar la resistencia a la presión del flujo.