Sonotrodo.

Sonotrodo (1) que comprende:

- una cabeza (15) que define una superficie de sellado (14) prolongada a lo largo de una primera dirección (A);

y

- al menos una primera unidad de accionamiento y una segunda unidad de accionamiento (12) distintas entre sí,

comprendiendo cada una al menos un elemento piezoeléctrico (13);

en el que dicha primera unidad de accionamiento y dicha segunda unidad de accionamiento (12) se pueden conectar eléctricamente, en uso, a un generador único con el fin de producir la oscilación, en uso, de dicha cabeza (15) a lo largo de una segunda dirección (B) transversal a dicha superficie de sellado (14) con una onda que tiene una longitud de onda dada;

siendo la altura (H) de dicha cabeza (15) medida a lo largo de dicha segunda dirección (B) sustancialmente igual a la mitad de dicha longitud de onda de dicha oscilación en la dirección de dicha segunda dirección (B);

comprendiendo además dicho sonotrodo (1):

- al menos una primera ranura (23) que se extiende a través de dicha cabeza (15) transversalmente a dicha primera dirección y dicha segunda dirección (A, B);

- al menos un número finito de puntos nodales (20) en los que, en uso, la amplitud de la oscilación de dicha cabeza (15) es sustancialmente igual a cero; y

- un plano (P) en el que al menos están situados algunos de dichos puntos nodales (20) y el cual divide dicha cabeza (15) en una primera parte (21) y en una segunda parte (22);

caracterizado por que dicha al menos una primera ranura (23) se extiende completamente dentro de sólo una (21) de dicha primera parte y dicha segunda parte (21, 22) y a una cierta distancia de dicho plano (P).

Sonotrodo Campo de la invención La presente invención se refiere a un sonotrodo.

Antecedentes de la invención Muchos productos alimenticios vertibles, tales como zumo de frutas, leche pasteurizada o UHT (procesada a temperatura extremadamente alta) , vino, salsa de tomate, etcétera, son vendidos en envases hechos de un material de envasado esterilizado.

Un ejemplo típico de este tipo de envase es el envase en forma de paralelepípedo para productos alimenticios líquidos o vertibles conocido como Tetra Brik Aseptic (marca registrada) , el cual se hace al plegar y sellar un material de envasado, en forma de tira, laminado.

El material de envasado tiene una estructura de múltiples capas que comprende sustancialmente una capa de base para dar rigidez y resistencia, la cual puede comprender una capa de material fibroso, por ejemplo papel, o de material de polipropileno relleno de minerales; y una variedad de capas de material plástico termosellado, por ejemplo una película de polietileno, que cubre ambos lados de la capa de base.

En el caso de envases asépticos para productos de largos periodos de almacenamiento, tal como la leche UHT, el material de envasado también comprende una capa de material de barrera al gas y a la luz, por ejemplo una hoja delgada de aluminio o de alcohol etil-vinílico (EVOH) , que es superpuesta sobre una capa de material plástico termosellado y a su vez es cubierta con otra capa de material plástico termosellado que forma la cara interior del envase que se pone en contacto finalmente con el producto alimenticio.

Como se sabe, estos envases se hacen en máquinas de envasado completamente automáticas, en las que se forma un tubo continuo a partir del material de envasado de banda continua; la banda continua de material de envasado es esterilizada en la misma máquina de envasado, por ejemplo al aplicar un agente químico esterilizante, tal como una solución de peróxido de hidrógeno que después de la esterilización se retira, por ejemplo mediante vaporización por calentamiento, de las superficies del material de envasado; y la banda continua de material de envasado esterilizada de esta manera se mantiene en un ambiente estéril cerrado y se pliega y se sella longitudinalmente para formar un tubo vertical.

El tubo es llenado por la parte superior con un producto alimenticio esterilizado o procesado en condiciones estériles y es sujetado en secciones transversales equidistantes por dos pares de mordazas. Más en concreto, los pares de mordazas actúan cíclica y sucesivamente sobre el tubo para sellar el material de envasado del tubo y formar una tira continua de envases en forma de almohada conectados entre sí mediante bandas de sellado transversales correspondientes.

Los envases en forma de almohada son separados al cortar las bandas de sellado correspondientes y luego son transportados a una estación de plegado final donde son plegados mecánicamente con la forma final de paralelepípedo.

En una primera alternativa, la máquina de envasado comprende dos conjuntos de conformación que pueden moverse a lo largo de guías correspondientes y que interactúan cíclicamente con el tubo para termosellar el material de envasado del tubo. Cada conjunto de conformación comprende una deslizadera que puede avanzar y retorceder a lo largo de una guía correspondiente; y las dos mordazas que están acopladas de manera articulada en el fondo de la deslizadera correspondiente y se mueven entre una posición cerrada, en la que cooperan con el tubo para sellarlo, y una posición abierta en la que son separadas del tubo.

En una segunda alternativa, la máquina de envasado comprende dos transportadores de cadena que definen una trayectoria sin fin correspondiente y están provistos de un número correspondiente de mordazas. Las dos trayectorias tienen bifurcaciones correspondientes que están orientadas sustancialmente una hacia otra y son paralelas entre sí, y entre las cuales es alimentado el tubo de material de envasado de modo que las mordazas en un transportador cooperan con las mordazas correspondientes en el otro transportador a lo largo de bifurcaciones de trayectorias correspondientes, para sujetar el tubo por varias secciones transversales sucesivas y sellar y cortar los envases.

En el caso de envases asépticos con una capa de aluminio como material de barrera, las secciones transversales del tubo son selladas normalmente mediante la inducción de una corriente de fuga en la capa de aluminio para fundir localmente el material plástico termosellado.

Más específicamente, una de las mordazas de cada par comprende un cuerpo principal hecho de un material no conductor y un inductor alojado en un asiento frontal en el cuerpo principal; mientras que la otra mordaza tiene almohadillas de presión hechas de material flexible, tal como caucho.

El inductor es energizado cuando el par correspondiente de mordazas sujeta el tubo para sellar una sección transversal del tubo al termosellar el material plástico de recubrimiento.

En el caso de envases sin una capa de aluminio u otros materiales eléctricamente conductores, las secciones transversales del tubo son selladas normalmente utilizando una placa caliente para calentar localmente hacia adentro el material de envasado.

Más específicamente, una de las mordazas está provista de una placa caliente, mientras que la otra tiene normalmente una o más almohadillas de presión de material flexible. Este método, denominado comúnmente como sellado con "placa caliente", requiere un contacto relativamente prolongado entre la placa caliente y el material de envasado.

Para acelerar la fusión local del material de envasado e incrementar de esa manera la velocidad de producción de envases, cada vez se usan más dispositivos de sellado ultrasónico, que comprenden sustancialmente un generador de vibración mecánica o sonotrodo y un yunque conocido por ejemplo a partir del documento EP-B-615907 a nombre del mismo solicitante acoplados a las mordazas correspondientes de cada par y que cooperan entre sí para calentar el material de envasado mediante vibraciones ultrasónicas.

Más concretamente, el sonotrodo dado a conocer en el documento EP-B-615907 comprende sustancialmente una cabeza y una unidad de accionamiento única que consiste en una pila de placas de cerámica piezoeléctricas y de láminas metálicas conductoras alternas.

La cabeza define una superficie de sellado que se extiende a lo largo de una primera dirección y la unidad de accionamiento está acoplada a la cabeza en el lado opuesto de la superficie de sellado.

La unidad de accionamiento está acoplada a un generador de corriente alterna. De esta manera, las placas de cerámica piezoeléctricas transforman la tensión eléctrica suministrada en una tensión mecánica que produce la oscilación de la cabeza y, por tanto, el sellado de la banda de sellado transversal.

En particular, el sonotrodo constituye un resonador de media onda, es decir la longitud completa del sonotrodo a lo largo de una segunda dirección perpendicular a la primera dirección consiste en la mitad de una longitud de onda de la oscilación de la cabeza.

Los dispositivos de sellado ultrasónico del tipo descrito en el documento EP-B-615907 tienen la siguiente desventaja.

Cuando se desea una banda de sellado transversal más larga, por ejemplo para sellar transversalmente un envase particularmente alto, una pluralidad de los sonotrodos descritos anteriormente son interconectados para lograr una longitud adicional.

Sin embargo, es probable que los errores inevitables durante la interconexión de los sonotrodos generen una vibración no uniforme entre estos sonotrodos. Por consiguiente, la banda de sellado transversal resultante puede ser irregular.

Para superar esta desventaja, el documento WO-A-2007/020208, a nombre del mismo solicitante, da a conocer un sonotrodo de una sola pieza que recibe tres unidades de accionamiento alimentadas por un solo generador. Más detalladamente, las unidades de accionamiento se fijan en huecos correspondientes del sonotrodo y tienen una pluralidad correspondiente de piezo elementos.

Además, el sonotrodo dado a conocer en el documento WO-A-2007/020208 comprende un par de ranuras dispuestas entre acoplamientos correspondientes de unidades de accionamiento adyacentes entre sí.

Finalmente, el sonotrodo comprende una pluralidad, en particular tres pares, de ganchos en forma de S para fijar el sonotrodo al armazón de la mordaza. Los ganchos en forma de S de cada par están dispuestos en superficies de costado, laterales, opuestas del sonotrodo y se pueden soldar o formar de manera solidaria con el sonotrodo. Por consiguiente, se impide la oscilación del sonotrodo en... [Seguir leyendo]

1. Sonotrodo (1) que comprende:

- una cabeza (15) que define una superficie de sellado (14) prolongada a lo largo de una primera dirección (A) ; y -al menos una primera unidad de accionamiento y una segunda unidad de accionamiento (12) distintas entre sí, comprendiendo cada una al menos un elemento piezoeléctrico (13) ;

en el que dicha primera unidad de accionamiento y dicha segunda unidad de accionamiento (12) se pueden conectar eléctricamente, en uso, a un generador único con el fin de producir la oscilación, en uso, de dicha cabeza (15) a lo largo de una segunda dirección (B) transversal a dicha superficie de sellado (14) con una onda que tiene una longitud de onda dada;

siendo la altura (H) de dicha cabeza (15) medida a lo largo de dicha segunda dirección (B) sustancialmente igual a la mitad de dicha longitud de onda de dicha oscilación en la dirección de dicha segunda dirección (B) ;

comprendiendo además dicho sonotrodo (1) :

- al menos una primera ranura (23) que se extiende a través de dicha cabeza (15) transversalmente a dicha primera dirección y dicha segunda dirección (A, B) ;

- al menos un número finito de puntos nodales (20) en los que, en uso, la amplitud de la oscilación de dicha cabeza (15) es sustancialmente igual a cero; y -un plano (P) en el que al menos están situados algunos de dichos puntos nodales (20) y el cual divide dicha cabeza (15) en una primera parte (21) y en una segunda parte (22) ;

caracterizado por que dicha al menos una primera ranura (23) se extiende completamente dentro de sólo una (21) de dicha primera parte y dicha segunda parte (21, 22) y a una cierta distancia de dicho plano (P) .

2. Sonotrodo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicha primera parte (21) define dicha superficie de sellado (14) y por que dicha primera ranura (23) se extiende por toda su longitud dentro de dicha primera parte (21) .

3. Sonotrodo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dichas unidades de accionamiento (12) están conectadas a dicha segunda parte (22) , y por que comprende al menos una segunda ranura (27) que se extiende por toda su longitud dentro de dicha segunda parte (22) .

4. Sonotrodo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que dicha al menos una segunda ranura (27) se extiende por el lado opuesto del plano (P) con respecto a dicha al menos una primera ranura (23) , y está en la prolongación de dicha al menos una primera ranura (23) a lo largo de dicha segunda dirección (B) .

5. Sonotrodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha cabeza (15) comprende un primer borde continuo (20) que define un número infinito de dichos puntos nodales (20) y que están situados en dicho plano (P) ; extendiéndose dicha al menos una primera ranura (23) entre dicha superficie de sellado

(14) y dicho primer borde (20) .

6. Sonotrodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una cubierta (30) que recibe dicha cabeza (15) y que se puede conectar, en uso, a una máquina de envasado, y por que dicha cabeza (15) está conectada a dicha cubierta (30) a lo largo de dicho primer borde (20) .

7. Sonotrodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un número impar de dichas unidades de accionamiento (12) .

8. Sonotrodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que dicha cubierta (30) comprende:

- un elemento en forma de caja (31) que aloja una (21) de dicha primera parte y dicha segunda parte (21, 22) ;

- al menos un elemento adicional (45, 49, 50) que define un compartimiento que, a su vez, aloja la otra (22) de dicha primera parte y dicha segunda parte (21, 22) ;

dicho elemento en forma de caja (31) comprende un segundo borde (36) contra el que está dispuesto dicho primer borde (20) ;

estando dicho segundo borde (36) de dicho elemento en forma de caja (31) conectado a dicho al menos uno de dichos elementos adicionales (45, 49, 50) con el fin de mantener dicho primer borde (20) en una posición dada.

9. Sonotrodo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que comprende:

- un primer anillo de sellado (40) interpuesto entre un dicho primer borde (20) y dicho elemento en forma de caja (31) 5 a lo largo de dicha segunda dirección (B) ; y -un segundo anillo de sellado (42) , opuesto a dicho primer anillo de sellado (40) con respecto a dicho primer borde (20) , el cual está interpuesto entre dicho primer borde (20) y dicho al menos un elemento adicional (45, 49, 50) a lo largo de dicha segunda dirección (B) .

10. Sonotrodo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dicho primer anillo de sellado y dicho segundo anillo de sellado (40, 42) están interpuestos entre resaltos correspondientes (70, 71) de dicha cabeza (15) y un rebaje (34) de dicho elemento en forma de caja (31) transversalmente a dicha primera dirección y a dicha segunda dirección (A, B) .

11. Máquina de envasado para producir envases sellados, que comprende un medio de sellado (1, 9) para sellar el material de envasado;

comprendiendo dicho medio de sellado (1) un yunque (9) y un sonotrodo (1) ;

caracterizada por que dicho sonotrodo (1) es un sonotrodo (1) como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

12. Máquina de envasado de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada por que comprende un generador único conectado eléctricamente a la primera unidad de accionamiento y a la segunda unidad de accionamiento (12) de 20 dicho sonotrodo (1) .

13. Máquina de envasado de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, cuando dependen de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada por que dicho yunque y dicho sonotrodo (1) son transportados respectivamente por una primera mordaza y una segunda mordaza (6) ; estando dicha segunda mordaza (6) fijada a dicho segundo borde (36) de dicho primer elemento en forma de caja (31) ;

siendo producidos dichos envases, en uso, a partir de un tubo (2) de material de envasado alimentado a lo largo de una trayectoria vertical (Q) , llenado continuamente con dicho producto alimenticio y sujetado por secciones transversales equidistantes.