Un dispositivo de sellado por inducción (10) para su uso para producir envases de producto alimenticio vertible a partir de un tubo (2) de material para envasado laminado termosellable (10) que comprende:

• una fuente de señal (12) configurada para generar una señal de potencia alterna (S(?));

• un inductor (13) conectado a la citada fuente de señal (12) para recibir la citada señal de potencia alterna (S(?)), y operable para inducir una corriente eléctrica en el citado material para envasado laminado (13) para termosellar el material para envasado laminado (3); y

• un circuito de acopiamiento de impedancias (11'') conectado entre la citada fuente de señal (12) y el citado inductor (13);

comprendiendo el citado circuito de acoplamiento de impedancias (11''):

• una pareja de terminaies de entrada (11.1, 11.2) configurados para recibir, en uso, la citada señal de potencia alterna;

• una primera línea (23) y una segunda línea (24) conectadas respectivamente a los citados terminales de entrada (11.1, 11.2) del citado circuito de acoplamiento de impedancias (11'');

• una etapa de capacitancia variable (21) que comprende al menos un módulo capacitivo (21.1-21.4) conectado entre las líneas primera y segunda (23, 24) y que comprende un elemento capacitivo (C1-C4) y un condensador controlado (SW1-SW4) conectados en serie entre sí; siendo el citado condensador controlado (SW1-SW4) selectivamente operable para conectar el citado elemento capacitivo (C1-C4) entre ias citadas líneas primera y segunda (23, 24); y

• una etapa de control (22) configurada para controlar un estado de operación del citado condensador controlado (SW1-SW4);

caracterizado porque el citado condensador controlado (SW1-SW4) comprende:

• una pareja de terminales de entrada (SWa, SWb) configurados para recibir, en uso, una señal de control desde la citada etapa de control (22); estando uno (SWb) de los citados terminales de entrada (SWa, SWb) conectados a la citada segunda línea (24); y

• un único elemento de conmutación controlado de doble sentido (IGBT) que tiene un primer terminal conductor de la corriente conectado a la citada primera línea (23) por medio del citado elemento capacitivo (C1-C4); un segundo terminal conductor de corriente conectado a la citada segunda línea (24); y un terminal de control conectado a los citados terminales de entrada (SWa, SWb) del citado interruptor controlado (SW1-SW4) para recibir la citada señal de control desde la citada etapa de control (22)

Dispositivo autoconfigurante para el sellado por inducción para producir envases de productos alimenticios vertibles.

Campo técnico

La presente invención se refiere en general al sellado por inducción para su uso para producir envases de productos alimenticios vertibles sellando transversalmente un tubo de material para envasado laminado llenado de manera continua con producto vertible. Más específicamente, la presente invención se refiere a un circuito de acoplamiento de impedancias mejorado para su uso en un dispositivo de sellado por inducción auto-configurable para poner de nuevo en fase la corriente y la tensión y optimizar así la transferencia de potencia al inductor durante la operación de sellado.

Antecedentes

Como es conocido, muchos productos alimenticios (por ejemplo zumo de frutas o vegetales, pasteurizados o UHT (tratados a temperatura ultra alta) leche, vino, etc.) se venden en envases hechos de material para envasado esterilizado.

Un ejemplo típico de este tipo de envase es el envase de forma paralelepipédica para productos alimenticios líquidos conocido como Tetra Brik Aseptic®, que está hecho doblando y sellando material para envasado en tiras laminadas.

El material para envasado laminado comprende capas de material fibroso, por ejemplo papel, cubierto en ambos lados con material plástico termosellable, por ejemplo polietileno. En el caso de envases asépticos para productos de almacenamiento a largo plazo, tales como la leche UHT, el lado del material para envasado que eventualmente está en contacto con el producto alimenticio dentro del envase tiene también una capa de material de barrera de oxígeno, por ejemplo lámina de aluminio o película de EVOH, que a su vez está cubierta con una o más capas de material plástico termosellable.

Como es conocido, los envases de este tipo son producidos en máquinas de envasar completamente automáticas, del tipo mostrado en la Figura 1, en la cual un tubo 2 vertical continuo está formado a partir de una malla 3 del material para envasado. La malla es esterilizada en la máquina de envasado 1, por ejemplo aplicando un agente esterilizador tal como el peróxido de hidrógeno, que es eliminado a continuación, por ejemplo evaporado mediante calentamiento, de las superficies del material de envasado; y la malla 3 esterilizada es mantenida en un ambiente estéril, cerrado, y es doblada y sellada longitudinalmente para formar el tubo 2.

El tubo 2 es a continuación llenado en sentido descendente con el producto alimenticio vertible procesado-estéril, por medio de una tubería 4 de llenado que se extiende hacia dentro del tubo 2 y es ajustada con una válvula 5 de solenoide de regulación de flujo, y está alimentado mediante dispositivos conocidos a lo largo de un camino vertical A hasta una estación de conformado 6, donde es sujetado a lo largo de la sección transversal a intervalos iguales mediante dos pares de mordazas. Más específicamente, los pares de mordazas actúan cíclica y sucesivamente en el tubo 2, y sellan el material de envasado del tubo 2 para formar una tira continua de paquetes en forma de almohada 7 conectados entre sí mediante tiras de sellado transversales.

Los envases en forma de almohada son separados uno de otro cortando las tiras de sellado correspondientes, y son transportados hacia una estación de doblado final donde son doblados mecánicamente a la forma paraleiepipédica terminada.

En el caso de envases asépticos con una capa de aluminio como material de barrera, el tubo es sellado normalmente longitudinal y transversalmente mediante un dispositivo de sellado por inducción, el cual induce una corriente eléctrica parásita en la capa de aluminio para fundir localmente el material plástico termosellabíe. Más específicamente, para sellado transversal, una de las mordazas de cada par comprende un cuerpo principal hecho de material no conductor, y un inductor alojado en un asiento frontal en el cuerpo principal; y la otra mordaza está fijada con almohadillas de presión de material plegable, tal como goma.

Cuando el par de mordazas correspondiente agarra el tubo, el inductor es alimentado para sellar una sección transversal del tubo termosellando el material de la cubierta de plástico. Cuando es alimentado, el inductor genera un campo magnético de pulsos, que a su vez produce una corriente eléctrica parásita en la lámina de aluminio del material de envasado del cual está hecho el tubo vertical, fundiendo así localmente el material de cubierta plástico termosellable.

Más específicamente, además del inductor, el dispositivo de sellado por inducción comprende también una fuente de señal que proporciona una señal de alimentación alterna continua o de pulsos; y un circuito de acoplamiento de impedancias interpuesto, para optimizar la transferencia de potencia, entre la fuente de señal y el inductor. Más específicamente, el circuito de acopiamiento de impedancias está configurado para eliminar o minimizar la desviación de fase (ángulo), inducida por la impedancia reactiva del inductor, entre la tensión y la corriente proporcionadas por la fuente de señal, y minimizar así la potencia reactiva proporcionada por la fuente de señal, y maximizar la potencia activa.

La señal de potencia alterna comprende convenientemente una tensión sinusoidal de aproximadamente 535 kHz de frecuencia y una amplitud de pico de aproximadamente unos pocos cientos de voltios, normalmente 540 V. Y la fuente de señal proporciona una potencia máxima de aproximadamente 2500 Watios, cuando la fase entre la corriente y la tensión (medidas ambas a la salida) es cercana a cero.

Los circuitos de acoplamiento conocidos son normalmente de tipos inductivo-capacitivo, en los cuales un elemento capacitivo de capacitancia variable - normalmente definido por un número de condensadores conectables en paralelo selectivamente es conectado en paralelo a un elemento inductivo definido normalmente por un transformador. La capacitancia total del elemento capacitivo y la inductancia del elemento inductivo son así seleccionadas para poner de nuevo en fase la corriente y la tensión de salida de la fuente, es decir para alcanzar una fase cercana a cero entre la corriente y la tensión.

Puesto que la puesta en fase depende de la carga eléctrica conectada a la fuente, y la carga eléctrica depende de las condiciones de operación de la máquina de envasar - tales como el volumen de los envases producidos, el tipo de inductor empleado, la capacidad de producción y la velocidad de la máquina de envasar, etc. - la puesta en fase es adaptada en tiempo real a las variaciones en la carga eléctrica actuando de manera correspondiente sobre el circuito de acoplamiento de impedancias. Más específicamente, durante el proceso de producción de envases, una etapa de control, que puede estar convenientemente integrada en la fuente, mide, de una manera conocida no descrita con detalle, los parámetros eléctricos, tales como la fase entre la tensión y la corriente de la fuente de señal, y/o la impedancia "vista" por la fuente de señal, es decir, la impedancia de entrada del circuito de acoplamiento de impedancias, y determina la capacitancia total requerida del circuito de acopiamiento de impedancias para eliminar o minimizar la fase entre la corriente y la tensión de la fuente. Después de lo cual, la etapa de control genera y proporciona al circuito de acopiamiento de impedancias una señal de control para modificar la configuración de conexión en paralelo de los condensadores y ajustar así la capacitancia "vista" por la fuente de señal.

Un dispositivo de sellado por inducción conocido se describe, por ejemplo, en la patente europea EP-B1-1 620 249 de la solicitante, y su arquitectura de circuitos es ilustrada a modo de referencia en la Figura 2, en la cual 10 indica el dispositivo de sellado por inducción como un conjunto, 11 el circuito de acoplamiento de impedancias, 12 la fuente de señal y 13 el inductor.

Más específicamente, el circuito de acoplamiento de impedancias 11 comprende: