BR112012023701B1

BR112012023701B1 - Sonotrodo, e, maquina de acondicionamento para produzir embalagens seladas

Info

Publication number: BR112012023701B1
Application number: BR112012023701-2A
Authority: BR
Inventors: Ulrich Vogler; Francesco Giordano; Sergio Mancin; Antonio Melandri; Magnus Rabe
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance Sa
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2020-11-17
Also published as: US20130008132A1; BR112012023701A2; CN102802920A; MX2012010727A; RU2564343C2; EP2550149B2; US8621827B2; ES2540100T3; EP2550149B1; EP2550149A1; JP5778243B2; WO2011117119A1; CN102802920B; JP2013522135A; ES2540100T5; RU2012144617A; EP2368694A1

Abstract

SONOTRODO, E, MÁQUINA DE ACONDICIONAMENTO PARA PRODUZIR EMBALAGENS SELADAS. Um sonotrodo (1) compreendendo: uma cabeça (15) que define uma superfície de selagem (14) alongada ao longo de uma primeira direção (A); e uma primeira e segunda unidades de acionamento (12) distintas uma da outra, cada uma compreendendo pelo menos um elemento piezoelétrico (13); em que a primeira e uma segunda unidade de acionamento (12) podem ser eletricamente alimentadas por um único gerador, de modo a provocar a oscilação da cabeça (15); a altura (H) da cabeça (15) medida ao longo de uma segunda direção (B) transversal à superfície de selagem (14) sendo substancialmente igual à metade do comprimento de onda da onda oscilante na direção da segunda direção (B); o sonotrodo (1) compreende ainda: pelo menos uma fenda (23) que se estende através da cabeça (15) transversalmente à primeira a segunda direções (A, B); pelo menos um número finito de pontos nodais (20) nos quais a amplitude da oscilação da cabeça (15) é substancialmente igual a zero; e um plano (P) sobre o qual pelo menos alguns dos pontos nodais (20) residem, e que divide a cabeça (15) em uma primeira porção (21) e em uma segunda porção (22); a fenda (23) estando a uma certa distância pelo plano (P).

Description

CAMPO TÉCNICO

[01] A presente invenção se refere a um sonotrodo.

FUNDAMENTO DA TÉCNICA

[02] Muitos produtos alimentícios decantáveis, tais como suco de fruta, leite pasteurizado ou UHT (processado a ultra-alta temperatura), vinho, suco de tomate, etc., são vendidos em embalagens confeccionadas de material de acondicionamento esterilizado.

[03] Um exemplo típico deste tipo de embalagem é a embalagem em formato de paralelepípedo para líquido ou produtos alimentícios decantáveis conhecidos como Tetra Brik Aseptic (marca registrada), que é confeccionada dobrando e selando material de acondicionamento em tira laminada.

[04] O material de acondicionamento tem uma estrutura multicamada substancialmente compreendendo uma camada de base para fins de dureza e resistência, que pode compreender uma camada de material fibroso, por exemplo, papel, ou de material polipropileno com enchimento mineral; e várias camadas de material plástico de selagem a quente, por exemplo, filme de polietileno, revestindo ambos os lados da camada de base.

[05] No caso de embalagens assépticas para produtos de armazenamento de longo prazo, tal como leite UHT, o material de acondicionamento também compreende uma camada de material com barreira a gás e luz, por exemplo, folha de alumínio ou de álcool etilvinílico (EVOH), que é sobreposta em uma camada de material plástico de selagem a quente, e é, por sua vez, revestida com outra camada de material plástico de selagem a quente formando a face interna da embalagem que entra por fim em contato com o produto alimentício.

[06] Como é conhecido, estas embalagens são confeccionadas em máquinas de acondicionamento totalmente automáticas, sobre a qual um tubo continuo é formado do material de acondicionamento alimentado por manta; a manta de material de acondicionamento é esterilizada na própria máquina de acondicionamento, por exemplo, aplicando-se um agente esterilizante químico, tal como uma solução de peróxido de hidrogênio, que, após esterilização, é removido, por exemplo, vaporizado mediante aquecimento, das superfícies do material de acondicionamento; e a manta de material de acondicionamento assim esterilizada é mantida em um ambiente estéril fechado, e é dobrada e selada longitudinalmente para formar um tubo vertical.

[07] O tubo é enchido a partir do topo com o produto alimentício processado esterilizado ou estéril, e é agarrado em seções cruzadas igualmente espaçadas por dois pares de mandíbulas. Mais especificamente, os pares de mandíbulas atuam ciclicamente e sucessivamente sobre o tubo para selar o material de acondicionamento do tubo e formar uma tira contínua de embalagens de travesseiro conectadas umas as outras por faixas de selagem transversais respectivas.

[08] As embalagens de travesseiro são separados cortando as faixas de selagem relativa, e são então transportados para uma estação de dobradura final, onde eles são dobrados mecanicamente no formato de paralelepípedo acabado. Jompreende dois conjuntos formadores móveis ao longo de guias respectivas e que interagem ciclicamente com o tubo para aquecer o selo do material de acondicionamento do tubo. Cada conjunto formador compreende uma peça corrediça móvel para frente e para trás ao longo de guia respectiva; e as duas mandíbulas que são articuladas no fundo da respectiva peça corrediça, e se movem entre uma posição fechada, em que elas cooperam com o tubo para selá-lo, e uma posição aberta, em que elas são removidas do tubo.

[09] Em uma primeira altemativa, a maquina de acondicionamento compreende dois conjuntos formadores moveis ao longo de guias respectivas e que interagem ciclicamente com o tubo para aquecer o selo do material de acondicionamento do tubo. Cada conjunto formador compreende uma pe9a corredi9a movel para frente e para tras ao longo de guia respectiva; e as duas mandfbulas que sao articuladas no fundo da respectiva pe9a corredi9a, e se movem entre uma posi9ao fechada, em que elas cooperam com o tubo para sela-lo, e uma posi9ao aberta, em que elas sao removidas do tubo.

[10] Em uma segunda alternativa, a máquina de acondicionamento compreende dois transportadores de corrente definindo via sem fim respectiva e montados com número respectivo de mandíbulas. As duas vias têm ramificações respectivas substancialmente voltadas e paralelas entre si, e entre as quais o tubo de material de acondicionamento é alimentado, de modo que as mandíbulas em um transportador cooperam com as mandíbulas correspondentes no outro transportador ao longo de ramificações das respectivas vias, para prender o tubo em um número de seções transversais sucessivas, e selar e cortar as embalagens.

[11] No caso de embalagens assépticas com uma camada de alumínio como o material de barreira, as seções transversais do tubo são normalmente seladas por indução de corrente de vazamento na camada de alumínio para fundir o material plástico de selagem a quente localmente.

[12] Mais especificamente, uma das mandíbulas em cada par compreende um corpo principal confeccionado de material não condutivo, e um indutor alojado em um assento de face no corpo principal; enquanto a outra mandíbula tem blocos de pressão confeccionados de material flexível, por exemplo, borracha.

[13] O indutor é energizado quando o par relativo de mandíbulas prende o tubo, de modo a selar uma seção transversal do tubo selando a quente o material de cobertura plástico.

[14] No caso de embalagens sem camada de alumínio ou outros materiais condutivos eletricamente, as seções transversais do tubo são normalmente seladas usando uma placa quente para aquecer localmente o material de acondicionamento para dentro.

[15] Mais especificamente, uma das mandíbulas é equipada com uma placa quente, enquanto a outra normalmente tem uma ou mais blocos de pressão de material flexível. Este método, comumente referido como selagem a "placa quente", requer contato relativamente prolongado entre a placa quente e o material de acondicionamento.

[16] Para acelerar fusão local do material de acondicionamento, e assim aumentar velocidade de produção de embalagem, é feito uso crescente de dispositivos de selagem ultrassónica, que substancialmente compreendem um gerador de vibração mecânica ou sonotrodo e uma bigorna - conhecidos, por exemplo, do documento EP-B-615907 em nome do mesmo Requerente - montados em mandíbulas respectivas em cada par e que cooperam entre si para aquecer o material de acondicionamento por intermédio de vibrações ultrassónicas.

[17] Mais precisamente, o sonotrodo descrito no documento EP-B- 615907 substancialmente compreende uma cabeça e uma única unidade de acionamento que consiste de uma coluna de placas de cerâmica piezoelétricas alternadas e folhas de metal condutivo.

[18] A cabeça define uma superfície de selagem que se estende ao longo de uma primeira direção, e a unidade de acionamento é montada na cabeça no lado oposto da superfície de selagem.

[19] A unidade de acionamento é acoplada a um gerador de corrente alternada. Desta forma, as placas de cerâmica piezoelétricas convertem a tensão elétrica alimentada em uma tensão mecânica que provoca a oscilação da cabeça, e, por conseguinte, a selagem da faixa de selagem transversal.

[20] Em particular, o sonotrodo se constitui em um ressonador de meia onda, ou seja, o comprimento total do sonotrodo ao longo de uma segunda direção ortogonal à primeira direção consiste de metade de um comprimento de onda da oscilação da cabeça.

[21] Os dispositivos de selagem ultrassónica do tipo descrito no documento EP-B-615907 têm os seguintes inconvenientes.

[22] Quando é desejada uma faixa de selagem transversal mais longa, por exemplo, para selar transversalmente uma embalagem particularmente alta, uma pluralidade dos sonotrodos acima descritos são interconectados por um comprimento adicional.

[23] No entanto, os erros inevitáveis durante a interconexão dos sonotrodos provavelmente irão gerar uma vibração não uniforme entre estes sonotrodos. Portanto, a faixa de selagem transversal resultante pode ficar irregular.

[24] Para superar este inconveniente, o documento WO-A- 2007/020208, no nome do mesmo Requerente, descreve um sonotrodo de peça única que acomoda três unidades acionadoras alimentadas por um gerador simples. Mais detalhadamente, as unidades de acionamento são fixadas em recessos respectivos do sonotrodo, e têm uma pluralidade de piezoelementos respectivos.

[25] Além disso, o sonotrodo descrito no documento WO-A- 2007/020208 compreende um par de fendas que estão arranjadas entre pares respectivos de unidades de acionamento adjacentes entre si.

[26] Finalmente, o sonotrodo compreende uma pluralidade, em particular, três pares, de ganchos em S para fixar o sonotrodo à armação da mandíbula. Os ganchos em S de cada par são arranjados em superfícies de lado lateral opostas do sonotrodo, e podem ser soldados ou unitariamente formados ao sonotrodo. Portanto, o sonotrodo é impedido de oscilar nos ganchos em S. Em outras palavras, os ganchos em S definem pontos nodais respectivos do sonotrodo e residem em um “chamado” plano nodal deste sonotrodo.

[27] Mais precisamente, as fendas se estendem ortogonais a uma superfície de selagem do sonotrodo e entre dois pares subsequentes de ganchos em S. Em particular, as fendas se estendem tanto par cima como para baixo dos ganchos em S. Portanto, as fendas passam através do plano nodal do sonotrodo.

[28] Constatou-se que a vibração do sonotrodo descrita no documento WO-A-2007/020208 se toma instável por algumas frequências parasíticas adicionais.

[29] Portanto, a faixa de selagem transversal resultante pode ainda não ficar totalmente uniforme e contínua. Ademais, estas frequências parasíticas adicionais resultam em tensões por fadiga adicionais sobre o sonotrodo, com uma consequente redução de sua vida residual sob fadiga.

[30] Uma necessidade é sentida na indústria de se obter um sonotrodo que seja capaz de gerar uma faixa de selagem consideravelmente longa, e que a vibração do mesmo seja afetada o menos possível pelas frequências adicionais acima mencionadas.

[31] Uma necessidade também é sentida na indústria de se reduzir o máximo possível as perdas de potência devido à estagnação de água dentro do sonotrodo, de modo a limitar a consequente redução do tempo de selagem efetivo e, por conseguinte, o risco de que a faixa de selagem permaneça parcialmente não selada.

[32] Uma necessidade é finalmente sentida na indústria de se afastar o máximo possível as frequências parasíticas do sonotrodo.

[33] O documento EP-A-1241099 descreve um dispositivo de selagem ultrassónica que compreende um invólucro fixado a uma das mandíbulas, e três sonotrodos distintos arranjados lado a lado e alojados no invólucro.

[34] O dispositivo de selagem também compreende dois suportes intermediários em forma de viga localizados em cada uma das cabeças dos dois sonotrodos adjacentes entre si.

[35] Em particular, a cabeça de cada sonotrodo não tem qualquer fenda na mesma.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[36] E um objeto da presente invenção prover um sonotrodo projetado para atender pelo menos uma das necessidades acima mencionadas.

[37] De acordo com a presente invenção, é provido um sonotrodo, de acordo com a reivindicação 1.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[38] Uma modalidade preferida não limitante da presente invenção será descrita a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que: A fig. 1 é uma vista em perspectiva explodida de um sonotrodo de acordo com a presente invenção, com partes removidas por razões de clareza.

[39] A fig. 2 é uma vista em perspectiva do sonotrodo da fig. 1 uma vez montado.

[40] As figs. 3 e 4 são uma vista em perspectiva frontal e uma traseira respectivamente de uma cabeça do sonotrodo das figs. 1 e 2, com partes removidas por razões de clareza.

[41] A fig. 5 é uma seção ao longo da linha V-V da fig. 3.

[42] A fig. 6 é uma vista em perspectiva da cabeça do sonotrodo das figs. 3 e 4 com uma pluralidade de elementos piezoelétricos montados na mesma.

[43] A fig. 7 é uma vista esquemática do sonotrodo das figs. 1 a 4 durante uma fase de selagem de um tubo de material de acondicionamento.

[44] A fig. 8 mostra a mandíbula e o sonotrodo das figs. 1 a 7 que está afixado à mandíbula.

[45] A fig- 9 é uma vista em perspectiva aumentada de uma seção de algumas particularidades da fig. 2.

[46] A fig- 10 mostra o gráfico do módulo e da fase da impedância de um sonotrodo conhecido em função da frequência de vibração e a um valor constante de força de selagem.

[47] A fig- 11 mostra o gráfico do módulo da fase da impedância mecânica de um sonotrodo de acordo com a presente invenção em função da frequência de vibraçao e a um valor constante de força de selagem.

MELHOR MODO DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[48] O número 1 da fig. 1 indica um sonotrodo de acordo com a presente invenção.

[49] O sonotrodo 1 pode ser incorporado em uma máquina de acondicionamento (não mostrada) para produzir embalagens seladas de um produto alimentício decantável, tal como leite pasteurizado ou UHT, suco de frutas, vinho, etc., a partir de um tubo 2 de material de acondicionamento alimentado por dispositivos conhecidos (não mostrados) ao longo de uma trajetória vertical Q (figura 7).

[50] O tubo 2 é formado de maneira conhecida dobrando e selando longitudinahnente a manta de material laminado de selagem a quente, e é enchido continuamente a partir do topo com o produto alimentício processado esterilizado ou estéril.

[51] A máquina de acondicionamento compreende, de maneira conhecida, pelo menos um par de conjuntos formadores 3 (apenas um mostrado na fig. 8) que interagem ciclicamente e sucessivamente com o tubo 2 de material de acondicionamento prender, selam ultrassonicamente e cortam o tubo 2 ao longo de seções transversais iguahnente espaçadas. Mais especificamente, os conjuntos formadores 3 interagem com o tubo 2 para primeiro converterem o tubo em uma tira vertical 4 de embalagens conectadas entre si por respectivas faixas de selagem transversais 5, ao longo das quais o tubo 2 é então cortado.

[52] Cada conjunto formador 3 - descrito aqui apenas conforme requerido para um entendimento mais fácil da presente invenção - substancialmente compreende uma mandíbula 6 (Fig. 8) e uma contramandíbula, que estão localizadas em lados opostos do tubo 2, suporta um gerador de vibração-mecânica ou sonotrodo 1 e uma bigorna 9 respectivamente, e são móveis, em uma direção transversal à trajetória P, entre uma configuração aberta e uma configuração fechada, em que eles prendem e selam o tubo 2 em uma seção relativamente transversal para formar uma faixa de selagem relativa 5 da tira de embalagem 4.

[53] Em uma primeira alternativa de máquina de acondicionamento, os conjuntos formadores 3 se movem ao longo de guias respectivas e interagem ciclicamente com o tubo 2 para selar a quente o material de acondicionamento do tubo 2. Cada conjunto formador 3 compreende uma peça corrediça móvel para frente e para trás ao longo de guia respectiva; e uma mandíbula 6 e uma contramandíbula que são articuladas no fundo da peça corrediça respectiva, e se movem entre uma posição fechada, em que elas cooperam com o tubo 2 para selá-lo, e uma posição fechada, em que elas são removidas do tubo 2.

[54] Em uma segunda alternativa, máquina de acondicionamento compreende dois transportadores de corrente definindo via sem fim respectiva e equipados com número respectivo de mandíbulas 6 e contramandíbulas correspondentes. As duas vias têm ramificações respectivas voltadas e paralelas entre si, e entre as quais o tubo 2 de material de acondicionamento é alimentado, de modo que as mandíbulas 6 em um transportador cooperam com contramandíbulas correspondentes no outro transportador ao longo de ditas ramificações de vias respectivas, para prender o tubo em um número de seções transversais sucessivas, e selar e cortar as embalagens.

[55] O sonotrodo 1 substancialmente compreende (figs. 1 a 6 e 9): - uma cabeça de peça única 15 que define uma superfície de selagem 14 se estendendo ao longo da direção A; - uma pluralidade, três na modalidade mostrada, de unidades de acionamento 12 conectadas à cabeça 15 e cada uma compreendendo uma pluralidade de elementos piezoelétricos empilhados 13 (Fig. 6); e - um invólucro 30 que aloja a cabeça 15.

[56] A máquina de acondicionamento também compreende um único gerador de corrente alternada (não mostrado) que é eletricamente conectado, em uso, a todas as unidades de acionamento 12.

[57] Mais detalhadamente, a cabeça 15 é delimitada por um par de paredes 16, 17 opostas entre si, e um par de paredes 18, 19 opostas entre si e interpostas entre as paredes 16, 17.

[58] A parede 16 define a superfície de selagem 14.

[59] O sonotrodo 1 se constitui em um ressonador de meia onda, ou seja, o comprimento completo do sonotrodo 1 ao longo da direção B consiste de metade de um comprimento de onda da oscilação da cabeça 15.

[60] Em particular, a altura H da cabeça 15 medida ao longo de uma direção B ortogonal à superfície de selagem 14 é igual à metade do comprimento de onda da onda oscilante, em uso, ao longo da direção B (Fig. 5).

[61] Como resultado, a extensão de elementos piezoelétricos 13 ao longo da direção B é contida dentro da extensão da cabeça 15 ao longo da direção B.

[62] Desta forma, como mostrado na fig. 5, a amplitude máxima da oscilação da cabeça 15 é atingida na superfície de selagem 14.

[63] A cabeça 15 compreende uma borda contínua 20 conformada como uma linha fechada e que define uma Unha nodal da oscilação da cabeça 15.

[64] Em outras palavras, os pontos da borda 20 substancialmente não oscilam quando os elementos piezoelétricos 13 das unidades de acionamento 12 provocam a oscilação da parte restante da cabeça 15.

[65] Ademais, os pontos da borda 20 definem uma chamada superfície nodal, em particular um chamado plano nodal P que é ortogonal à direção B.

[66] A borda 20 substancialmente compreende dois segmentos 25 paralelos à direção A e dois segmentos 26 ortogonais aos segmentos 25 e arredondados, em suas extremidades opostas, para os segmentos 25.

[67] Ademais, o plano P divide a cabeça 15 em uma primeira e uma segunda porção 21, 22. A cabeça 15 também compreende um ombro 70 e um ombro 71 (Fig. 9). A borda 20 é interposta ao longo da direção B entre ombros 70, 71 e se projeta a partir dos mesmos.

[68] As unidades de acionamento 12 têm extremidades respectivas (Fig. 1) que residem no plano P.

[69] As porções 21, 22 respectivamente compreendem as paredes 16,17.

[70] A espessura da porção 21 é primeiramente constante e em seguida aumenta, prosseguindo da superfície 14 para a borda 20.

[71] As porções 21, 22 compreendem ainda pares respectivos de fendas 23, 27 que são alongados ao longo da direção B e passam através da cabeça 15 da parede 18 para a parede 19.

[72] Vantajosamente, as fendas 23 se estendem completamente dentro da porção 21, as fendas 27 se estendem completamente dentro das porções 22, e as fendas 23, 27 se estendem a certa distância do plano P. Em outras palavras, as fendas 23, 27 são separadas entre si e não cruzam o plano P.

[73] Em outras palavras, as fendas 23, 27 são interrompidas a uma certa distância do plano P. Em particular, as fendas 23 se estendem por todo o seu comprimento entre borda 20 e a superfície de selagem 14.

[74] As fendas 27 se estendem no lado oposto da borda 20 com relação à fenda 23, e são arranjadas no prolongamento da fenda respectiva 23 ao longo da direção B.

[75] A porção 22 define uma pluralidade de assentos 24, três na modalidade mostrada, para unidades de acionamento respectivas 12.

[76] A cabeça 15 é conectada ao invólucro 30 ao longo da borda 20.

[77] O invólucro 30 compreende (figs. 1 e 2): - um elemento em formato de caixa 31 que aloja a porção 22 da cabeça 15; - uma placa 32 cooperando com o lado do elemento 31 que é oposto à superfície de selagem 14; - uma placa 33 cooperando com uma porção do lado da placa 32 que é oposta ao elemento 31 através da interposição de um anel de selagem 41; - um conector 35 para conectar elementos piezoelétricos 13 a gerador e cooperando com uma porção adicional do lado da placa 33 que é oposta à placa 32.

[78] O elemento 31 compreende, no lado oposto à placa 32, uma borda de extremidade 36.

[79] A borda 36 é retangular e compreende dois lados longos 37a, 37b paralelos à direção A e dois lados curtos 38a, 38b ortogonais a e interpostos entre os lados 37a, 37b.

[80] Como mostrado na fig. 9, o elemento 31 também compreende um relevo 34 e um ombro 72 que é arredondado para o relevo 34. Mais precisamente, relevo 34 se estende entre o ombro 72 e um perfil interno da borda 36.

[81] Um anel de selagem 40 é interposto ao longo da direção B entre borda 20 e o ombro 72 do elemento 31, e é montado entre o ombro 70 e uma porção do relevo 34 adjacente ao ombro 72.

[82] Da mesma forma, um anel de selagem 42 é montado entre o ombro 71 e uma porção de extremidade 73 do relevo 34.

[83] O invólucro 30 compreende ainda: - um elemento 45 que define uma placa 46, uma barra transversal 47 alongada paralela à direção A e se projetando descendentemente a partir da placa 46, e uma pluralidade, quatro na modalidade mostrada, de espaçadores 48 espaçados ao longo da direção A e se projetando a partir da placa 46 no lado oposto da barra transversal 47; - uma placa 49 montada no elemento 45 através de uma pluralidade de parafusos; - uma barra transversal 50.

[84] O anel de selagem 42 é interposto ao longo da direção B entre borda 20 e a barra transversal 50.

[85] O elemento 45, a placa 49 e a barra transversal 50 definem um compartimento oco que aloja a porção 21 da cabeça 15.

[86] A barra transversal 47 é conectada ao lado 37a da borda de extremidade 36 através de uma pluralidade de parafusos 51, enquanto a barra transversal 50 é conectada ao lado 37b da borda de extremidade 36 através de uma pluralidade de parafusos 52.

[87] Desta forma, os parafusos 51, 52 conectam o elemento 45 e a barra transversal 50 ao elemento 31 respectivamente ao longo dos lados 37a, 37b da borda de extremidade 36.

[88] O invólucro 30 é conectado à mandíbula 6 através de uma pluralidade, quatro na modalidade mostrada, de parafusos 60a, 60b, 60c, 60d.

[89] Mais precisamente, os parafusos 60a, 60b passam através de primeiros furos definidos por extremidade oposta da barra transversal 50 e segundos furos definidos por extremidade oposta do lado 37a da borda de extremidade 36, e são aparafusados à mandíbula 6.

[90] Os parafusos 60c, 60d passam através de terceiros furos definidos por extremidade oposta da barra transversal 47 e quartos furos definidos por extremidade oposta do lado 37b da borda de extremidade 36, e são aparafusados à mandíbula 6.

[91] Desta forma, os parafusos 60a, 60b, 60c, 60d conectam o invólucro 30 à mandíbula 6 em extremidade oposta dos lados 38a, 38b.

[92] Com referência à fig. 7, a bigorna 9 é, na modalidade mostrada, do tipo descrito e ilustrado na Patente EP-B-615907, e é substancialmente definida por duas porções de topo e de fundo separadas 61, 62 definindo entre elas um assento 64 para alojamento de uma faca 65. Muito resumidamente, a faca 65 é alojada de maneira deslizante dentro do assento 64 da bigorna 9, e é controlada por um dispositivo de acionamento conhecido (não mostrado) para cortar o tubo 2 em faixas de selagem transversais 5 e assim separar da tira 4 as embalagens geradas a partir do conjunto formador 3 e a serem dobradas no formato acabado.

[93] A operação do sonotrodo 1 é descrita a seguir com referência apenas a um par de mandíbula 6 e contramandíbula, e partindo de uma configuração em que a mandíbula 6 e a contramandíbula estão na configuração fechada e prendem o tubo 2 em uma seção transversal.

[94] Nesta configuração, o sonotrodo 1 coopera com a bigorna 9, e a seção transversal do tubo 2 é presa entre eles.

[95] Neste estágio, o gerador alimenta as unidades de acionamento 12 com um valor dado de corrente alternada, provocando assim a vibração ultrassónica dos elementos piezoelétricos 13 e, por conseguinte, do sonotrodo 1.

[96] A vibração ultrassónica do sonotrodo 1 provoca a selagem do tubo 2 e a formação da faixa de selagem 5.

[97] Em particular, à medida que o sonotrodo 1 vibra, a borda fechada contínua 20 não oscila.

[98] De fato, a borda 20 é arranjada contra a borda de extremidade 36 do elemento 31 do invólucro 30; - o elemento 31 do invólucro 30 é conectado ao elemento 45 e à barra transversal 50 ao longo dos lados 37a, 37b da borda de extremidade 36; e - a borda de extremidade 36 do invólucro 30 é conectada à mandíbula 6.

[99] Em outras palavras, a borda 20 forma uma linha nodal fechada contínua do sonotrodo 1.

[100] Uma vez que as unidades de acionamento 12 são desativadas, e antes de a mandíbula 6 e a contramandíbula serem abertas para começar o próximo ciclo formador, a faca 65 é ativada e expelida do assento 64 presente na bigorna 9 para cortar o material de acondicionamento ao longo da faixa de selagem relativa 5 e assim separar do tubo 2 uma embalagem de travesseiro relativa que é subsequentemente dobrada no formato acabado.

[101] As vantagens do sonotrodo 1 de acordo com a presente invenção ficarão evidentes a partir da descrição precedente

[102] Em particular, as fendas 23, 27 se estendem completamente dentro das porções respectivas 21, 22 e a uma certa distância do plano P, que é definido pela borda 20.

[103] Foi constatado que, devido ao fato de que as fendas 23, 27 não passam através do plano P definido pela linha nodal contínua da cabeça 15, a vibração do sonotrodo 1 substancialmente não apresenta as frequências parasíticas adicionais que afetam o sonotrodo descrito na parte introdutória da presente descrição.

[104] Mais precisamente, foi constatado que, como mostrado na fig. 10, os gráficos G, Z do módulo e a fase da impedância em função da frequência e a um valor constante de força de selagem para um sonotrodo similar ao descrito no documento WO-A-2007/020208 têm inflexões de baixa frequência respectivas I, J próximas à frequência de ressonância e uma sucessão de máxima e mínima locais muito próximas.

[105] A presença de inflexões I, J e de máxima e mínima muito próximas é basicamente devido a um modo adicional excitado pelas frequências parasíticas adicionais.

[106] Diferentemente, como mostrado na fig. 11, os gráficos K, L do módulo e a fase da impedância em função da frequência e a um valor constante de força de selagem para o sonotrodo 1 não apresentam tanto inflexões de baixa frequência como a sucessão de máxima e mínima locais muito próximas.

[107] Isto é devido ao fato de que a vibração do sonotrodo 1 não apresenta as frequências adicionais acima mencionadas.

[108] Como consequência, mesmo quando elas são particularmente longas, as faixas de selagem transversais 5 executadas pelo sonotrodo 1 são particularmente uniformes. Isto é devido ao fato de que a mesma cabeça 15 aloja uma pluralidade de elementos piezoelétricos 13, e ao fato de que o plano P não é cruzado pelas fendas 23, 27.

[109] Ademais, devido ao fato de que as fendas 23 se estendem dentro da porção 21 apenas, uma estagnação de água fica limitada apenas à porção 21 e é substancialmente impedida na porção 22. Portanto, as perdas de potência devido a estagnação de água são drasticamente reduzidas, aumentando assim a probabilidade de que faixas de selagem transversais 5 sejam completamente seladas.

[110] Os anéis de selagem 40, 42 são efetivos na redução da transmissão da vibração da cabeça 15 aos elementos 31, 45 e à barra transversal 50.

[111] Finalmente, foi constatado que devido ao fato de que ele tem um número ímpar de unidades de acionamento 12, o sonotrodo 1 apresenta frequências parasíticas a distância mais alta uma das outras que os sonotrodos conhecidos que têm um número par de unidades de acionamento.

[112] Claramente, mudanças podem ser inseridas no sonotrodo 1 descrito aqui sem, no entanto, se afastar do escopo da presente invenção.

[113] Em particular, a cabeça 15 poderia compreender, em vez da borda 20, uma pluralidade de elementos de ataque que sejam conectados à mandíbula 6.

[114] Neste caso, os elementos de ataque definem ponto nodal respectivo da cabeça 15 e residem no plano P enquanto as fendas 23, 27 são separadas do plano P.

Claims

1. Sonotrodo (1), compreendendo: - uma cabeça (15) que define uma superfície de selagem (14) alongada ao longo de uma primeira direção (A); e - pelo menos uma primeira e uma segunda unidades de acionamento (12) distintas uma das outra, cada uma compreendendo pelo menos um elemento piezoelétrico (13); em que ditas primeira e segunda unidades de acionamento (12) são eletricamente conectáveis, em uso, a um único gerador de modo a provocar a oscilação, em uso, de dita cabeça (15) ao longo de uma segunda direção (B) transversal à dita superfície de selagem (14) com uma onda tendo um dado comprimento de onda; a altura (H) de dita cabeça (15) medida ao longo de dita segunda direção (B) sendo substancialmente igual à metade de dito comprimento de onda de dita oscilação na direção de dita segunda direção (B); dito sonotrodo (1) compreendendo adicionalmente: - pelo menos uma primeira fenda (23) que se estende através de dita cabeça (15) transversalmente às ditas primeira e segunda direções (A, B); - pelo menos um número finito de pontos nodais (20) nos quais, em uso, a amplitude da oscilação de dita cabeça (15) é substancialmente igual a zero; e - um plano (P) sobre o qual pelo menos alguns de ditos pontos nodais (20) residem, e que divide dita cabeça (15) em uma primeira porção (21) e em uma segunda porção (22); caracterizado pelo fato de que dita pelo menos uma primeira fenda (23) se estende completamente dentro de apenas uma (21) de ditas primeira e segunda porções (21, 22) e a uma certa distância de dito plano (P).

2. Sonotrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dita primeira porção (21) define dita superfície de selagem (14), e em que dita primeira fenda (23) se estende por todo seu comprimento dentro de dita primeira porção (21).

3. Sonotrodo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ditas unidades de acionamento (12) são conectadas a dita segunda porção (22), e compreendendo pelo menos uma segunda fenda (27) que se estende por todo seu comprimento dentro de dita segunda porção (22).

4. Sonotrodo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que dita pelo menos uma segunda fenda (27) se estende no lado oposto do plano (P) com relação a dita pelo menos uma primeira fenda (23), e se encontra no prolongamento de dita pelo menos uma primeira fenda (23) ao longo de dita segunda direção (B).

5. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que dita cabeça (15) compreende uma primeira borda contínua (20) que define um número infinito de ditos pontos nodais (20) e que residem em dito plano (P); dita pelo menos uma primeira fenda (23) se estendendo entre dita superfície de selagem (14) e dita primeira borda (20).

6. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um invólucro (30) que acomoda dita cabeça (15) e é conectável, em uso, a uma máquina de acondicionamento, e em que dita cabeça (15) é conectada a dito invólucro (30) ao longo de dita primeira borda (20).

7. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um número ímpar de ditas unidades de acionamento (12).

8. Sonotrodo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que dito invólucro (30) compreende: - um elemento em formato de caixa (31) que aloja uma (21) entre ditas primeira e segunda porções (21, 22); - pelo menos um elemento adicional (45, 49, 50) que define um compartimento que, por sua vez, aloja a outra (22) entre ditas primeira e segunda porções (21, 22); dito elemento em formato de caixa (31) compreendendo uma segunda borda (36) contra a qual dita primeira borda (20) é arranjada; dita segunda borda (36) de dito elemento em formato de caixa (31) estando conectada a dito pelo menos um de ditos elementos adicionais (45, 49, 50), de modo a manter dita primeira borda (20) em uma dada posição.

9. Sonotrodo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender: - um primeiro anel de selagem (40) interposto entre dita primeira borda (20) e dito elemento em formato de caixa (31) ao longo de dita segunda direção (B); e - um segundo anel de selagem (42), oposto a dito primeiro anel de selagem (40) relativamente a dita primeira borda (20), que é interposto entre dita primeira borda (20) e dito pelo menos um elemento adicional (45, 49, 50) ao longo de dita segunda direção (B).

10. Sonotrodo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que dito primeiro e segundo anel de selagem (40, 42) são interpostos entre ombros respectivos (70, 71) de dita cabeça (15) e um relevo (34) de dito elemento em formato de caixa (31) transversalmente às ditas primeira e segunda direções (A, B).

11. Máquina de acondicionamento para produzir embalagens seladas, compreendendo meio de selagem (1, 9) para selar o material de acondicionamento; dito meio de selagem (1) compreendendo uma bigorna (9) e um sonotrodo (1); caracterizada pelo fato de que dito sonotrodo (1) é um sonotrodo (1) conforme definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

12. Máquina de acondicionamento de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por compreender um único gerador eletricamente conectado à primeira e segunda unidade de acionamento (12) de dito sonotrodo (1).

13. Máquina de acondicionamento de acordo com a reivindicação 11 ou 12, quando dependente de qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizada pelo fato de que dita bigorna e dito sonotrodo (1) são carregados respectivamente por uma primeira e uma segunda mandíbula (6); dita segunda mandíbula (6) estando fixada à dita segunda borda (36) de dito primeiro elemento em formato de caixa (31); ditas embalagens sendo produzidas, em uso, a partir de um tubo (2) de material de acondicionamento alimentado ao longo de uma trajetória vertical (Q), enchido continuamente com dito produto alimentício, e preso em seções transversais igualmente espaçadas.