BR102021023641A2

BR102021023641A2 - Dispositivo de controle de fluxo para inserção em aberturas de recipientes

Info

Publication number: BR102021023641A2
Application number: BR102021023641-8A
Authority: BR
Inventors: Alex Monteiro Botelho
Original assignee: Pmi South America Consumer Goods Ltda.
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2023-05-30

Abstract

A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle de fluxo (1) para inserção em aberturas de recipientes, compreendendo um corpo (2), um conjunto de acionamento (3) e uma disposição de passagem de fluido (4). O conjunto de acionamento (3) está configurado para restringir ou permitir a passagem de fluido de um recipiente para o interior do dispositivo de controle de fluxo (1), o corpo (2) é configurado de forma substancialmente cilíndrica e aloja a disposição de passagem de fluido (4) e a disposição de passagem de fluido (4) comunica o interior do dispositivo de controle de fluxo (1) com o ambiente externo. A disposição de passagem de fluido (4) compreende, de forma contígua, uma câmara de equalização de pressão (5) e um duto de saída (6), sendo que a câmara de equalização de pressão (5) está configurada para acumular fluido, a fim de permitir uma homogeneização de sua pressão; e o duto de saída (6) apresenta uma seção transversal substancialmente circular.

Description

DISPOSITIVO DE CONTROLE DE FLUXO PARA INSERÇÃO EM ABERTURAS DE RECIPIENTES

CAMPO TÉCNICO

[1] A presente invenção se insere no campo técnico de dispositivos de controle de fluxo de fluido para inserção em aberturas de recipientes, mais especificamente rolhas dosadoras a serem utilizadas em aberturas de recipientes utilizados em garrafas térmicas que possibilitam o serviço, ou seja, derramamento do fluido por regime laminar e com alta precisão.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[2] O uso de dispositivos destinados ao controle do fluxo de líquidos contidos em garrafas é algo amplamente conhecido no mercado. Geralmente, associa-se um dispositivo semelhante a uma rolha nas aberturas de garrafas, a fim de possibilitar ao usuário restringir ou permitir o fluxo do líquido do interior do recipiente para o exterior. Um exemplo bastante característico são as garrafas térmicas que apresentam um bico em sua tampa, que se destina ao despejo do seu conteúdo (água, café, etc.) em outro recipiente de forma mais controlada, bastante utilizadas em campings e atividades ao ar livre.

[3] Neste sentido, o documento US8056745 (B2) divulga uma rolha para ser inserida em uma abertura de um recipiente, tal como uma garrafa térmica, a fim de possibilitar o despejo do conteúdo da garrafa sem a necessidade de remover a rolha. A rolha inclui um botão de pressão, um canal de fluxo se estendendo entre a entrada e a saída, uma válvula e uma porção rosqueada para rosqueamento na garrafa.

[4] O documento EP2796078 (B1) descreve um conjunto de rolha para garrafas com uma configuração em duas peças. O conjunto inclui um plugue externo encaixado em uma abertura superior de um corpo de recipiente e tendo uma passagem de fluxo de saída no mesmo, e um plugue interno encaixado em uma seção de abertura superior do plugue externo. Os plugues externo e interno são rosqueados entre si.

[5] No entanto, foi constatado que as soluções existentes apresentam uma série de desvantagens que prejudicam a experiência do usuário, principalmente no que tange o fluxo do líquido ao deixar o duto de saída. Uma desvantagem detectada é o fato de diversas rolhas não impedirem a formação de gotejamentos e respingos de líquido quando de seu despejo. Isto gera perda de líquido, molhamento indesejado e pode causar danos ao usuário caso o líquido esteja quente.

[6] Outra desvantagem detectada é a geração de um fluxo de saída do líquido em regime turbulento e instável. Isto é particularmente desvantajoso em situações em que a distância entre o bico da rolha e o recipiente a ser despejado seja grande, pois a imprecisão e instabilidade do filete de líquido pode dificultar o seu despejo no alvo desejado.

[7] Uma aplicação ilustrativa em que tais fenômenos são particularmente indesejados é a preparação de chimarrão ou tereré. Uma maneira de preparar o chimarrão consiste em, após acondicionar e compactar a erva-mate na cuia, deve ser feito uma pequena cavidade na erva para receber a água quente. Neste caso, somente é possível realizar um despejo eficiente da água quente na cavidade se o filete de água quente que deixa a garrafa térmica apresenta um fluxo controlado e laminar, sem respingos ou gotejamento.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[8] A presente invenção tem por objetivo, portanto, sanar as deficiências detectadas no estado da técnica. Um primeiro dos objetivos da invenção é o de fornecer uma rolha dosadora para ser utilizada em bocas de garrafas com construção simples, versátil e de fácil operação.

[9] Além disso, um outro objetivo da presente invenção é fornecer uma rolha dosadora que gere um fluxo do líquido estável e confiável. O filete de líquido deve estar em regime laminar e não gerar respingos ou gotejamento, permitindo assim que o usuário encha recipientes a distâncias maiores de despejo de forma precisa, sem oscilações da lâmina de fluido no momento do derramamento, e sem geração de perdas e outros fenômenos indesejados no momento de servir.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[10] Os objetivos da presente invenção são alcançados por meio de um dispositivo de controle de fluxo para inserção em aberturas de recipientes, compreendendo um corpo, um conjunto de acionamento e uma disposição de passagem de fluido. O conjunto de acionamento está configurado para restringir ou permitir a passagem de fluido de um recipiente para o interior do dispositivo de controle de fluxo, o corpo é configurado de forma substancialmente cilíndrica e aloja a disposição de passagem de fluido, e a disposição de passagem de fluido comunica o interior do dispositivo de controle de fluxo com o ambiente externo. A disposição de passagem de fluido compreende, de forma contígua, uma câmara de equalização de pressão e um duto de saída, sendo que a câmara de equalização de pressão está configurada para acumular fluido, a fim de permitir uma homogeneização de sua pressão; e o duto de saída apresenta uma seção transversal substancialmente circular.

[11] Em uma concretização vantajosa, próximo à sua extremidade final, o duto de saída apresenta uma seção cônica, cuja seção transversal é decrescente em direção à extremidade de saída do duto de saída, cujo ângulo de saída negativo corrobora para o afunilamento, centralização e estabilidade do fluido no momento do derramamento.

[12] Em outra concretização vantajosa, a disposição de passagem de fluido compreende ainda um tubo de respiro, que auxilia na manutenção, estabilidade e equalização do fluxo de saída.

[13] Vantajosamente, o corpo apresenta uma seção dotada de rosca, cuja rosca corresponde à rosca interna da abertura do recipiente, permitindo que o dispositivo de controle de fluxo possa ser rosqueado na abertura do recipiente.

[14] É particularmente vantajoso que o conjunto de acionamento compreenda um conjunto de válvula, que atravessa internamente o dispositivo de controle de fluxo, e está configurado para restringir a passagem de fluido do recipiente para o interior do dispositivo; um mecanismo de acionamento, o qual está configurado para, mediante acionamento, deslocar o conjunto de válvula para permitir que fluido possa fluir para o interior do dispositivo; e um elemento elástico, preferencialmente uma mola, que está disposto de forma concêntrica ao redor de uma porção do conjunto de válvula, sendo que o elemento elástico está configurado para retornar o conjunto de válvula à sua posição original.

[15] Em uma concretização preferencial da invenção, o conjunto de válvula compreende um elemento de válvula e pelo menos uma gaxeta para fins de vedação.

[16] De forma vantajosa, o mecanismo de acionamento compreende pelo menos um pino e um elemento de acionamento, especialmente um botão ou alavanca.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[17] A presente invenção será, a seguir, descrita com base em uma concretização preferível representada no desenho.

[18] A figura 1 ilustra uma vista em corte em que é possível visualizar todos os principais detalhes construtivos do dispositivo de controle de fluxo da presente invenção; e

[19] A figura 2 ilustra o dispositivo de controle de fluxo em uma vista em perspectiva.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[20] Conforme pode ser visto na figura 1, o dispositivo de controle de fluxo 1 para inserção em aberturas de recipientes da presente invenção possui um formato externo substancialmente cilíndrico, adequado para ser inserido em aberturas de recipientes, mais especificamente em aberturas de garrafas. O dispositivo de controle de fluxo 1 compreende um corpo 2, de configuração substancialmente cilíndrica e oca, em cuja parede externa há uma seção dotada de rosca 8. O filete da rosca é preferencialmente formado de modo inteiriço com o próprio corpo 2 do dispositivo, e é o elemento responsável pelo rosqueamento do corpo 2 do dispositivo à abertura da garrafa, a qual apresenta uma rosca interna correspondente. Desta forma, o dispositivo de controle de fluxo 1 opera fixado à abertura da garrafa, sem que haja a necessidade de sua remoção para despejar o líquido da garrafa em outro recipiente. As dimensões específicas do corpo 2 (por exemplo, diâmetro e espessura da parede) e da rosca são parâmetros de projeto que devem ser dimensionados de acordo com o recipiente associado. Por exemplo, o diâmetro externo do corpo 2 deve ser projetado de tal maneira que ele entre na abertura do recipiente (por exemplo, de uma garrafa), a fim de ser rosqueado na mesma. O material é preferencialmente polimérico, particularmente polipropileno, porém uma pessoa versada na técnica perceberá que outros materiais são adequados para a concretização do dispositivo.

[21] O dispositivo de controle de fluxo 1 da presente invenção compreende ainda um conjunto de acionamento 3, o qual está configurado para restringir ou permitir a passagem de fluido do recipiente para o interior do dispositivo. No estado normal, isto é, quando isento de acionamento, o conjunto de acionamento 3 bloqueia a passagem do líquido do recipiente para o interior do dispositivo de controle de fluxo 1. Isto é possível porque o conjunto de acionamento 3 compreende um conjunto de válvula 9, que compreende um elemento de válvula 12 e pelo menos uma gaxeta 13 disposta na base do elemento de válvula 12. A gaxeta 13 na base do elemento de válvula 12 está em contato vedante com a base do corpo 2 do dispositivo 1, de modo que nenhum líquido chega ao interior do dispositivo mesmo quando o recipiente é vertido.

[22] O conjunto de acionamento 3 compreende ainda um mecanismo de acionamento 10 que deve estar configurado de forma tal que permita fácil acesso e manipulação pelas mãos do usuário, de preferência disposto na parte superior do dispositivo de controle de fluxo 1. O conjunto de acionamento 3 compreende pelo menos um pino, preferencialmente dois pinos, e um elemento de acionamento, preferencialmente uma alavanca ou um botão. Uma pessoa versada na técnica perceberá facilmente que outras opções de elementos de acionamentos são possíveis. Finalmente, o conjunto de acionamento 3 compreende ainda um elemento elástico 11, preferencialmente uma mola, o qual está disposto de forma concêntrica ao redor de uma porção do conjunto de válvula 9, de preferência em sua porção superior.

[23] Mediante acionamento pelo usuário sobre o elemento de acionamento, por exemplo, ao pressionar a alavanca ou o botão, o elemento de acionamento promoverá o deslocamento longitudinal do conjunto de válvula 9 de forma a cessar o contato entre a base do conjunto de válvula 9 e a parte inferior do corpo 2 do dispositivo de controle de fluxo 1. Ao mesmo tempo, o elemento elástico 11 é pressionado. No estado acionado do conjunto de acionamento 3, portanto, quando o usuário verter o recipiente, o líquido poderá escoar para o interior do dispositivo de controle de fluxo 1 pelo espaço formado entre a base do conjunto de válvula 9 e o corpo 2. Para bloquear novamente a passagem de líquido para o interior do dispositivo de controle de fluxo 1, basta que o usuário retorne o elemento de acionamento ao seu estado original. O elemento elástico 11, que estava anteriormente pressionado, auxiliará o retorno do conjunto de válvula 9 para sua configuração inicial, sendo então a passagem de líquido novamente bloqueada.

[24] Na modalidade preferencial da presente invenção, portanto, o mecanismo de acionamento 10 localiza-se na parte superior do dispositivo de controle de fluxo 1, acima do corpo 2, e o conjunto de válvula 9 se estende internamente ao corpo 2 através de todo o seu comprimento, com sua base repousando em contato com a extremidade inferior do corpo 2. O conjunto de acionamento 3 pode ainda compreender outras gaxetas, por exemplo, ao redor do eixo do conjunto de válvula 9, para conferir melhor vedação geral.

[25] O corpo 2 do dispositivo de controle de fluxo 1 da presente invenção aloja em seu interior uma disposição de passagem de fluido 4, cuja cavidade interna forma o percurso que o líquido irá percorrer desde sua entrada no interior do dispositivo de controle de fluxo 1, pela sua extremidade inferior, até a sua saída para o ambiente exterior. Portanto, é a disposição de passagem de fluido 4 o elemento responsável por comunicar o interior do dispositivo de controle de fluxo 1 com a pressão externa.

[26] A geometria da cavidade interna da disposição de passagem de fluido 4 da presente invenção é de extrema importância, pois é ela que essencialmente definirá o regime do fluxo do filete de líquido que deixará o dispositivo de controle de fluxo 1 quando o recipiente for vertido. De forma a melhor explicar esta geometria, esta foi esquematicamente dividida em dois estágios: uma câmara de equalização de pressão 5 e um duto de saída 6, ambos contíguos um ao outro.

[27] A câmara de equalização de pressão 5 é o primeiro estágio da disposição de passagem de fluido 4 que o líquido percorre. A câmara de equalização de pressão 5 possui uma seção transversal maior do que o duto de saída 6, conforme pode ser constatado na modalidade preferida ilustrada na figura 1. A geometria da câmara de equalização de pressão 5 é projetada de tal forma que o líquido oriundo do interior do recipiente se acumula ali antes de fluir para o duto de saída 6. Foi constatado por meio de diversos testes que este pequeno intervalo de permanência do fluxo de líquido na câmara de equalização de pressão 5 permite uma homogeneização de sua pressão, o que estabiliza o fluxo e imprime melhor homogeneização da pressão.

[28] Em seguida à câmara de equalização de pressão 5, há uma fase intermediária de transição de seção transversal decrescente que desemboca no duto de saída 6. O duto de saída 6 possui uma seção transversal circular, o que também é de extrema importância para que o filete de líquido que sai pela abertura do dispositivo de controle de fluxo 1 seja estável, laminar e direcional. Na modalidade preferida ilustrada na figura 1, o duto de saída 6 apresenta uma curva de 90 graus para direcionar o fluxo para a abertura externa do dispositivo de controle de fluxo 1, a partir de onde o líquido será expelido. No entanto, uma pessoa versada na técnica perceberá que diferentes possibilidades de angulações e curvas são perfeitamente possíveis, desde que seja respeitada a característica de seção transversal circular do duto de saída 6.

[29] Após a curva mencionada anteriormente, o duto de saída 6 preferencialmente apresenta ainda uma seção cônica 6.1 que se estende, de forma preferencial, até a extremidade final do duto de saída 6, extremidade pela qual o fluido será expelido. O diâmetro da seção transversal da seção cônica 6.1 é decrescente em direção a essa extremidade, de modo que o fluxo de fluido seja “afunilado” à medida que percorre a seção cônica 6.1, antes de ser finalmente expelido. Esta seção cônica 6.1 traz o efeito de favorecer o afunilamento, direcionamento e laminação do fluido no ato de derramamento, sendo assim um elemento adicional de contribuição para a estabilização no derramamento do líquido. Na modalidade preferencial ilustrada na figura 1, o duto de saída 6 apresenta um pequeno trecho cilíndrico, ou seja, de seção transversal circular e constante, após a curva de 90 graus. Nesta modalidade, a seção cônica 6.1 começa após este pequeno trecho cilíndrico, se estendendo até a extremidade de saída. No entanto, uma pessoa versada na técnica perceberá com facilidade que outras configurações são perfeitamente possíveis, como por exemplo, o início da seção cônica logo após a curva de 90 graus (ou qualquer outro ângulo). O comprimento e os diâmetros da seção cônica 6.1 podem, portanto, ser adaptados conforme as especificações específicas do projeto. Além disso, na configuração preferencial ilustrada, a seção cônica 6.1 é uma peça separada a ser encaixada contiguamente ao duto de saída 6. No entanto, uma configuração alternativa em que a seção cônica 6.1 seja parte inteiriça do duto de saída 6 (e, portanto, da disposição de passagem de fluido 4) também é perfeitamente possível.

[30] Finalmente, um último elemento da disposição de passagem de fluido 4 é o tubo de respiro 7, o qual está localizado de forma diametralmente oposta à câmara de equalização de pressão 5 e ao duto de saída 6. Na modalidade preferida ilustrada na figura 1, a cavidade interna da disposição de passagem de fluido 4 que representa o duto de saída 6 é contígua a uma cavidade interna executada no corpo 2, de modo que um trecho do tubo de respiro 7 se encontra no corpo 2 e o outro trecho se encontra na disposição de passagem de fluido 4, ambos com seção transversal circular e com o mesmo diâmetro.

[31] São justamente essas cavidades internas da disposição de passagem de fluido 4 – as quais formam a câmara de equalização de pressão 5, o duto de saída 6 e o tubo de respiro 7, além do afunilamento do fluxo de líquido promovido pela seção cônica 6.1, as responsáveis pelo regime do fluxo de líquido que deixa o dispositivo de controle de fluxo 1. Com esta combinação, consegue-se um filete de líquido laminar, estável e isento de respingos, o que permite ao usuário obter mais precisão ao encher recipientes (copos, xícaras, cuia de chimarrão, etc.) evitando as desvantagens encontradas em outras rolhas dosadoras convencionais. A combinação harmônica desses elementos mencionados, além do gap formado entre o conjunto de válvula 9 e o corpo 2 do dispositivo de controle de fluxo 1, promove um vantajoso controle laminar e direcional do fluxo.

[32] A disposição de passagem de fluido 4 é preferencialmente fabricada a partir do mesmo material que o corpo 2 do dispositivo de controle de fluxo 1 e encaixa-se em sua cavidade interna, de forma a ficar ali retida após a montagem do dispositivo de controle de fluxo 1. Na modalidade preferencial ilustrada na figura 1, o corpo 2 e a disposição de passagem de fluido 4 são dois elementos distintos que podem ser associados um ao outro, o que permite, dentre outros, a remoção da disposição de passagem de fluido 4 para, por exemplo, fins de limpeza da mesma e do interior do corpo 2. No entanto, uma pessoa versada na técnica perceberá que é possível fabricar ambos os elementos citados de forma inteiriça, sem prejudicar o escopo de proteção da invenção.

[33] A figura 2 permite uma melhor visualização das características externas do dispositivo de controle de fluxo 1 da presente invenção. Aqui pode ser melhor compreendido o formato substancialmente cilíndrico do dispositivo de controle de fluxo 1, o qual é adequado para inserção em aberturas de recipientes, mais especificamente em garrafas térmicas. Vale ressaltar que a rosca da seção dotada de rosca 8 não está ilustrada nesta vista apenas para fins de melhor visualização do dispositivo.

[34] A descrição exposta acima ilustra concretizações preferíveis da presente invenção, porém o escopo desta não está limitado pelos exemplos expostos, nem pelas figuras que acompanham o pedido. Uma pessoa versada na técnica perceberá que diversas outras configurações são perfeitamente possíveis.

Claims

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