BR202018068864U2

BR202018068864U2 - REVERSE FILLING VALVE WITH SUCTION MEMBRANE

Info

Publication number: BR202018068864U2
Application number: BR202018068864-8U
Authority: BR
Inventors: Antônio Carlos Stringhini
Original assignee: Antônio Carlos Stringhini
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2020-03-31

Abstract

o seguinte resumo para modelo de utilidade cumpre descrever uma válvula de enchimento inversa com membrana de sucção, onde dita válvula (13) possui sistema com membrana expansível (10) na região inferior do elemento de vedação (02), a qual é energizada com ar comprimido durante todo processo de envase, de modo que a mesma expanda diminuindo o volume para acondicionamento do líquido de envase na região entre o elemento de vedação (2) e o elemento de estabilização (1).the following summary for utility model describes a reverse filling valve with suction membrane, where said valve (13) has a system with expandable membrane (10) in the lower region of the sealing element (02), which is energized with air compressed during the entire filling process, so that it expands, decreasing the volume for storing the filling liquid in the region between the sealing element (2) and the stabilizing element (1).

Description

VÁLVULA DE ENCHIMENTO INVERSA COM MEMBRANA DE SUCÇÃOREVERSE FILLING VALVE WITH SUCTION MEMBRANE

CAMPO TÉCNICO [001] O seguinte relatório descritivo para modelo de utilidade se refere ao desenvolvimento de uma válvula de enchimento inversa com membrana de sucção do produto de envase suspenso na válvula, após seu fechamento, utilizada no enchimento de fluidos de diferentes viscosidades e dotada de sistema de dosagem por célula de carga.TECHNICAL FIELD [001] The following descriptive report for utility model refers to the development of an inverse filling valve with suction membrane of the filling product suspended in the valve, after its closure, used to fill fluids of different viscosities and equipped with load cell dosing system.

ESTADO DA TÉCNICA [002] Projetos atuais para válvulas de enchimento de produtos químicos ou bebidas não apresentam sistema de membrana expansível com a função de sucção do produto de envase suspenso na válvula, após seu fechamento. A operação com líquido suspenso pode provocar desprendimento do mesmo, de forma a contaminar diretamente os frascos em sua parte externa, ou ainda contaminação indireta, através de gotejamento em partes do equipamento com posterior contato e consequente contaminação dos frascos.STATE OF THE TECHNIQUE [002] Current designs for chemical or beverage filling valves do not have an expandable membrane system with the suction function of the filling product suspended in the valve after its closure. The operation with suspended liquid can cause its detachment, in order to directly contaminate the vials in its external part, or indirect contamination, through dripping in parts of the equipment with subsequent contact and consequent contamination of the vials.

[003] Uma solução para isto é descrita no documento CN 101403445 que descreve um tipo de válvula de enchimento antigotejamento com bombeamento inverso; a válvula de enchimento compreende um cilindro disposto num corpo de válvula; uma haste de pistão do cilindro é fixada por um anel de posicionamento de um núcleo de válvula; a posição da saída de material do corpo de válvula é provida de pelo menos uma camada de gaze de arame; o núcleo da válvula está no corpo da válvula e acima da gaze de arame; no anel de posicionamento do núcleo da válvula, um anel de vedação é disposto entre a haste do pistão do cilindro e o corpo da válvula; a[003] A solution to this is described in CN 101403445 which describes a type of anti-drip filling valve with reverse pumping; the filling valve comprises a cylinder arranged in a valve body; a piston rod of the cylinder is fixed by a positioning ring of a valve core; the position of the material outlet from the valve body is provided with at least one layer of wire gauze; the valve core is in the valve body and above the wire gauze; on the valve core positioning ring, a sealing ring is disposed between the cylinder piston rod and the valve body; The

Petição 870180131177, de 17/09/2018, pág. 4/18Petition 870180131177, of 9/17/2018, p. 4/18

I 8 quantidade de gaze de arame é constituída por duas camadas compreendendo uma gaze de fio de primeira camada e uma segunda gaze de arame de camada; a quantidade de malha da primeira gaze de arame de camada e/ou a gaze de fio de segunda camada é 20-30. A válvula de enchimento tem estrutura simples e resolve o problema de retorno de gotejamento existente no processo de enchimento de fluido de baixa viscosidade ou alta viscosidade de forma confiável; além disso, o tempo para bombear o vácuo ou soprar os materiais residuais depois de terminado o enchimento não é necessário e, portanto, a eficiência de enchimento é melhorada.The amount of wire gauze consists of two layers comprising a first layer wire gauze and a second layer wire gauze; the amount of mesh of the first layer wire gauze and / or the second layer wire gauze is 20-30. The filling valve has a simple structure and solves the drip return problem existing in the low viscosity or high viscosity fluid filling process reliably; in addition, the time to pump the vacuum or blow the waste materials after filling is not necessary and therefore the filling efficiency is improved.

PROBLEMA DA TÉCNICA [004] Conforme descrito no estado da arte, válvulas antigotejamento são conhecidas e usadas para o envase e dosagem de líquidos sem gotas ou respingos, evitando qualquer tipo de contaminação ao meio externo da embalagem.PROBLEM OF TECHNIQUE [004] As described in the state of the art, anti-drip valves are known and used for the filling and dosing of liquids without drops or splashes, avoiding any type of contamination to the external environment of the packaging.

[005] No entanto, a válvula descrita em CN 101403445 usa uma tela (gaze de arame) para servir como elemento antigotejamento, não havendo emprego de um mecanismo de membrana expansível para ser usada como corta-gotas.[005] However, the valve described in CN 101403445 uses a mesh (wire gauze) to serve as an anti-drip element, without the use of an expandable membrane mechanism to be used as a dropper.

SOLUÇÃO PROPOSTA [006] Assim, devido às considerações pertinentes ao estado da arte anteriormente discutido, é um dos objetivos do presente modelo de utilidade proposto neste trabalho, o desenvolvimento de uma válvula de enchimento inverso, dotada de um sistema de membrana expansível, o qual proporciona sucção do líquido suspenso na válvula, após seu fechamento. Este tipo de solução apresenta segurança superior frente aos atuais conceitos de válvulas, no que se refere a contaminação externa dos frascos com líquidoPROPOSED SOLUTION [006] Thus, due to the considerations pertinent to the state of the art previously discussed, it is one of the objectives of the present utility model proposed in this work, the development of an inverse filling valve, equipped with an expandable membrane system, which provides suction of the liquid suspended in the valve, after its closing. This type of solution presents superior security compared to current valve concepts, with regard to external contamination of the vials with liquid

Petição 870180131177, de 17/09/2018, pág. 5/18Petition 870180131177, of 9/17/2018, p. 5/18

I 8 proveniente do gotejamento da válvula de enchimento, após o término do ciclo de envase.I 8 from the dripping of the filling valve, after the end of the filling cycle.

[007] Problemas de pingos ou respingos são considerados críticos no envase, visto que se relacionam à contaminação externa (item não permitido no envase de produtos químicos, como agrotóxicos) e podem prejudicar estanqueidade da vedação do frasco, pois podem atingir pista de selagem (topo do frasco), gerando vazamentos posteriores ao envase.[007] Problems of dripping or splashing are considered critical in the filling, since they are related to external contamination (item not allowed in the filling of chemicals, such as pesticides) and can damage the tightness of the bottle seal, as they can reach the sealing track ( top of the bottle), generating leaks after filling.

DESCRIÇÃO [008] A caracterização do presente modelo de utilidade é feita por meio de desenhos representativos da válvula de enchimento inversa com membrana de sucção, de tal modo que produto possa ser integralmente reproduzido por técnica adequada, permitindo plena caracterização da funcionalidade do objeto pleiteado.DESCRIPTION [008] The characterization of the present utility model is made by means of representative drawings of the reverse filling valve with suction membrane, in such a way that the product can be fully reproduced by appropriate technique, allowing full characterization of the functionality of the object claimed.

[009] A partir das figuras elaboradas que expressam a melhor forma ou forma preferencial de se realizar o produto ora idealizado, se fundamenta a parte descritiva do relatório, através de uma numeração detalhada e consecutiva, onde a mesma esclarece aspectos que possam ficar subentendidos pela representação adotada, de modo a determinar claramente a proteção ora pretendida.[009] Based on the elaborated figures that express the best or preferential way of realizing the product now idealized, the descriptive part of the report is based, through a detailed and consecutive numbering, where it clarifies aspects that may be implied by the adopted, in order to clearly determine the protection now sought.

[010] Estas figuras são meramente ilustrativas, podendo apresentar variações, desde que não fujam do inicialmente pleiteado.[010] These figures are merely illustrative, and may vary, as long as they do not differ from what was initially claimed.

[011] Neste caso se tem que:[011] In this case, it is necessary to:

[012] - a figura 1 mostra uma perspectiva da válvula;[012] - figure 1 shows a perspective of the valve;

[013] - a figura 2 mostra um corte longitudinal da válvula com um recipiente que está em processo de enchimento e;[013] - figure 2 shows a longitudinal section of the valve with a container that is in the process of filling and;

Petição 870180131177, de 17/09/2018, pág. 6/18Petition 870180131177, of 9/17/2018, p. 6/18

I 8 [014] - A figura 3 mostra os estágios de enchimento A, B, C e D de um recipiente.I 8 [014] - Figure 3 shows the filling stages A, B, C and D of a container.

[015] A válvula é utilizada no enchimento de fluidos de diferentes viscosidades com sistema de dosagem por célula de carga, sendo o líquido acondicionado em reservatório com pressão atmosférica ou pressurizado (fluidos de maior viscosidade), direcionado à via de alimentação da válvula (08), posteriormente chegando à região do elemento de vedação (02). Diante da abertura do elemento de vedação (02), o fluido escoa passando pelos elementos de estabilização (01) e posteriormente sendo direcionado ao interior do frasco (11).[015] The valve is used to fill fluids of different viscosities with a load cell metering system, the liquid being stored in a reservoir with atmospheric pressure or pressurized (fluids of higher viscosity), directed to the valve supply path (08 ), later reaching the sealing element region (02). Facing the opening of the sealing element (02), the fluid flows through the stabilizing elements (01) and subsequently being directed to the inside of the bottle (11).

[016] O enchimento ocorre através do escoamento do fluido de forma centralizada em relação à região interna do gargalo do frasco, permitindo a saída do ar existente no interior do vasilhame pela área entre fluído e diâmetro interno do gargalo. A quantidade de produto a ser envasado, bem como fases de enchimento, são controladas por sistema de célula de carga (12), existente na parte inferior do frasco (11).[016] The filling occurs through the flow of the fluid centrally in relation to the internal region of the neck of the bottle, allowing the exit of the existing air inside the container through the area between the fluid and the internal diameter of the neck. The amount of product to be packaged, as well as the filling stages, are controlled by a load cell system (12), existing at the bottom of the bottle (11).

[017] O conceito de válvula proposto, também pode ser aplicado com a utilização de medidor de vazão, substituindo a célula de carga (válvula volumétrica). A célula de carga (12) emite sinal do momento em que a dosagem do produto deve ser encerrada, buscando, em paralelo ao sistema de fechamento mecânico da válvula.[017] The proposed valve concept can also be applied using a flow meter, replacing the load cell (volumetric valve). The load cell (12) emits a signal from the moment when the dosage of the product must be closed, seeking, in parallel to the mechanical valve closing system.

[018] A figura 3 mostra a operação da válvula (13) que possibilita o enchimento em duas vazões, onde o enchimento rápido (A) é conseguido com a válvula aberta em enchimento rápido e com a membrana expandida por pressão, o enchimento lento (B) é[018] Figure 3 shows the operation of the valve (13) that allows filling in two flows, where fast filling (A) is achieved with the valve open in fast filling and with the membrane expanded by pressure, the slow filling ( B) is

Petição 870180131177, de 17/09/2018, pág. 7/18Petition 870180131177, of 9/17/2018, p. 7/18

I 8 conseguido com a válvula aberta em enchimento fino e com a membrana expandida por pressão, o enchimento final (C) ocorre com a válvula fechada e com a membrana expandida com pressão e a sucção (D) da gota ocorre com a válvula fechada e contração da membrana por remoção da pressão.I 8 achieved with the valve open in fine filling and with the membrane expanded by pressure, the final filling (C) occurs with the valve closed and with the membrane expanded with pressure and the suction (D) of the drop occurs with the valve closed and contraction of the membrane by removal of pressure.

[019] O enchimento em duas vazões começa com o enchimento rápido (A) utilizado em fase inicial e/ou intermediária do enchimento (fase onde não é necessária precisão de dosagem), e o enchimento fino (B) responsável pela dosagem final da massa definida pelo usuário e/ou utilizado no início do enchimento para evitar respingos provenientes do impacto do fluido com o fundo do frasco.[019] Filling in two flows starts with the quick filling (A) used in the initial and / or intermediate filling phase (phase where no dosing precision is required), and the fine filling (B) responsible for the final dosage of the dough defined by the user and / or used at the beginning of the filling to avoid splashing from the impact of the fluid with the bottom of the bottle.

[020] O enchimento rápido (A) é atingido quando o êmbolo de enchimento fino (06) e o êmbolo de fechamento final (05) recebem ar (proveniente de válvulas pneumáticas externas) em suas câmaras superiores, o que leva a abertura total do elemento vedante (02) em relação ao assento (09) da vedação.[020] Rapid filling (A) is achieved when the fine filling plunger (06) and the final closing plunger (05) receive air (from external pneumatic valves) in their upper chambers, which leads to the total opening of the sealing element (02) in relation to the seal seat (09).

[021] O enchimento fino (B) ocorre quando o ar da câmara superior do êmbolo de fechamento final (05) é removido, de modo que o êmbolo de enchimento fino (06) mantém a abertura reduzida do elemento de vedação (02) em relação ao assento de vedação (09), promovendo assim, uma redução na área de passagem do fluido, e como consequência a redução de vazão pela válvula. O ajuste de vazão de enchimento fino é possível com a regulagem do curso de deslocamento do êmbolo de enchimento fino (06), através do sistema de batente mecânico (07) composto por porcas de ajuste de curso, montadas e ajustadas ao longo da rosca existente na haste do embolo de enchimento fino (06). O ar comprimido alimentado na[021] Fine filling (B) occurs when air from the upper chamber of the final closing plunger (05) is removed, so that the fine filling plunger (06) maintains the reduced opening of the sealing element (02) in relation to the sealing seat (09), thus promoting a reduction in the fluid passage area, and as a consequence the reduction of flow through the valve. The adjustment of the fine filling flow is possible by adjusting the travel stroke of the fine filling piston (06), through the mechanical stop system (07) composed of stroke adjustment nuts, assembled and adjusted along the existing thread on the fine filling piston rod (06). Compressed air fed into the

Petição 870180131177, de 17/09/2018, pág. 8/18Petition 870180131177, of 9/17/2018, p. 8/18

I 8 câmara inferior do êmbolo de fechamento final (05) é responsável por energizar o fechamento da válvula, promovendo contato entre o elemento de vedação (02) e assento (09), através do deslocamento do êmbolo de fechamento final (05). Na parte inferior do êmbolo de fechamento final (05) é montada mola de segurança (04), a qual promove vedação mesmo diante de situações de falta de energia (pressão pneumática ou energia elétrica), evitando vazamento do produto a ser envasado. Vedação é efetuada diante do contato entre o elemento de vedação (02) e o assento (09), diante da pressão exercida pela energização com ar comprimido e/ou mola de segurança (04).I 8 lower chamber of the final closing piston (05) is responsible for energizing the closing of the valve, promoting contact between the sealing element (02) and seat (09), by displacing the final closing piston (05). At the bottom of the final closing piston (05), a safety spring (04) is mounted, which promotes sealing even in the event of a power failure (pneumatic pressure or electric power), preventing leakage of the product to be filled. Sealing is carried out before the contact between the sealing element (02) and the seat (09), against the pressure exerted by energization with compressed air and / or safety spring (04).

[022] O perfil do elemento vedante, bem como o material que o compõem são passíveis de setup de acordo com características do produto a ser envasado (composição química, viscosidade, densidade, etc.).[022] The profile of the sealing element, as well as the material that compose it, can be set up according to the characteristics of the product to be filled (chemical composition, viscosity, density, etc.).

[023] O contato do elemento de vedação (02) ocorre de baixo para cima. Com o fechamento inverso (de baixo para cima) do elemento de vedação (02) é evitada aceleração do fluido, observada no modelo onde o fechamento da válvula ocorre no mesmo sentido do fluxo do fluido, o que pode provocar respingos durante o enchimento. Com o fechamento inverso do elemento de vedação (02), ocorre aumento do volume para acondicionamento do fluido entre o elemento de vedação (02) e o sistema de estabilização/retenção do produto (01), contribuindo assim com a sucção de possíveis gotas do fluido de envase na parte inferior do elemento de estabilização (01), após o término do enchimento, o qual ocorre com o deslocamento do êmbolo de enchimento final (05) em conjunto com o elemento de vedação (02).[023] The contact of the sealing element (02) occurs from bottom to top. With the reverse closing (from bottom to top) of the sealing element (02), acceleration of the fluid is avoided, observed in the model where the closing of the valve occurs in the same direction as the fluid flow, which can cause splashing during filling. With the inverse closing of the sealing element (02), there is an increase in the volume for conditioning the fluid between the sealing element (02) and the product stabilization / retention system (01), thus contributing to the suction of possible drops of the product. filling fluid at the bottom of the stabilizing element (01), after the completion of filling, which occurs with the displacement of the final filling piston (05) together with the sealing element (02).

Petição 870180131177, de 17/09/2018, pág. 9/18Petition 870180131177, of 9/17/2018, p. 9/18

I 8 [024] A válvula (13) possui sistema com membrana expansível (10) na região inferior do elemento de vedação (02), a qual é energizada com ar comprimido pela via de alimentação (14) durante todo processo de envase, de modo que a mesma expanda diminuindo o volume para acondicionamento do líquido de envase na região entre o elemento de vedação (2) e o elemento de estabilização (1). Com o término do envase, após o fechamento da válvula promovido pelo contato do elemento de vedação (2) com o assento da vedação (9), a membrana é desenergizada, de forma a retornar a sua forma original, aumentando o volume para acondicionamento do líquido de envase entre o elemento de vedação (2) e elemento de estabilização (01), o que provoca a sucção de líquido suspenso na parte inferior do elemento de estabilização (1). A membrana (10) pode ainda operar de forma inversa, ou seja, ciclo de enchimento com membrana desenergizada e, após o fechamento e energização da membrana (10) com vácuo, de forma que a membrana saia do seu formato original, sendo succionada, provocando sucção do líquido suspenso abaixo do elemento de estabilização (1) pelo aumento do volume da região entre o elemento de vedação (2) e o elemento de estabilização (1).I 8 [024] The valve (13) has a system with expandable membrane (10) in the lower region of the sealing element (02), which is energized with compressed air through the supply path (14) during the entire filling process. so that it expands, decreasing the volume for storing the filling liquid in the region between the sealing element (2) and the stabilizing element (1). With the completion of the filling, after closing the valve promoted by the contact of the sealing element (2) with the sealing seat (9), the membrane is de-energized, in order to return to its original shape, increasing the volume for storing the filling liquid between the sealing element (2) and stabilizing element (01), which causes the suction of liquid suspended in the lower part of the stabilizing element (1). The membrane (10) can also operate in an inverse way, that is, filling cycle with de-energized membrane and, after closing and energizing the membrane (10) with vacuum, so that the membrane leaves its original shape, being suctioned, causing suction of the liquid suspended below the stabilizing element (1) by increasing the volume of the region between the sealing element (2) and the stabilizing element (1).

[025] A membrana (10) expansível caracteriza elemento inovador no envase com garantia de não contaminação externa de frascos, sendo seu diferencial a sucção de produto suspenso na válvula, assegurando não gotejamento após ciclo de enchimento.[025] The expandable membrane (10) features an innovative element in the filling with guarantee of no external contamination of vials, its differential being the suction of product suspended in the valve, ensuring no dripping after the filling cycle.

[026] O líquido abaixo do elemento de vedação passa por sistema de estabilização/retenção do produto, antes de ser direcionado à parte interna dos frascos.[026] The liquid below the sealing element passes through a product stabilization / retention system, before being directed to the inside of the bottles.

[027] Diferentes elementos de estabilização/retenção de[027] Different elements of stabilization / retention of

Petição 870180131177, de 17/09/2018, pág. 10/18Petition 870180131177, of 9/17/2018, p. 10/18

I 8 produto (01) são montados na parte inferior da válvula, de acordo com características do líquido a ser envasado (viscosidade, densidade, presença de partículas sólidas, fibras, etc.), bem como da vazão necessária para atender diferentes demandas de produção do usuário. A seleção dos elementos de estabilização/retenção, que compõem o sistema de estabilização/retenção do produto (01), é efetuada de acordo com a apresentação do enchimento, onde pingos provenientes da válvula ou respingos do fluido provenientes do interior do frasco ou válvula, não são permitidos durante todo o processo de enchimento ou após fechamento da válvula. Elementos de estabilização/retenção (telas ou chapas perfuradas - chuveiros), montados no sistema de estabilização/retenção do produto (01), bem como a garantia de estanqueidade do conjunto (não permitindo entrada de fluido de enchimento ou ar) são responsáveis por impedir queda do fluido, após o fechamento do elemento de vedação (02). A vedação entre parte mecânica da válvula e via de escoamento do produto é efetuada através de fole (03), o qual elimina contato entre partes móveis e fluido de envase, evitando agressão ao mecanismo de vedação (provocado por partículas sólidas no deslocamento de hastes em elementos como gaxetas).I 8 product (01) are mounted on the bottom of the valve, according to the characteristics of the liquid to be filled (viscosity, density, presence of solid particles, fibers, etc.), as well as the flow required to meet different production demands of user. The selection of the stabilization / retention elements, which make up the product stabilization / retention system (01), is carried out according to the filling presentation, where drops coming from the valve or splashes of fluid coming from inside the bottle or valve, they are not allowed during the entire filling process or after closing the valve. Stabilization / retention elements (screens or perforated plates - showers), mounted on the product's stabilization / retention system (01), as well as the guarantee of tightness of the assembly (preventing the entry of filling fluid or air) are responsible for preventing drop of fluid after closing the sealing element (02). The sealing between the mechanical part of the valve and the flow of the product is made through bellows (03), which eliminates contact between moving parts and filling fluid, avoiding aggression to the sealing mechanism (caused by solid particles in the displacement of the rods in elements such as gaskets).

Claims

CLAIM:

1- REVERSE FILLING VALVE WITH SUCTION MEMBRANE, which has a feeding path (08) that allows access of the fluid to be admitted to the bottle (11), where this fluid reaches the sealing region that comprises the sealing element (02) and the sealing seat (09), in order to pass through the stabilizing elements (01) into the bottle (11), with said valve (13) having a fast filling flow and a fine filling flow conducted by the cooperative action of the fine filling piston (06) and the final filling piston (05) that leads to the controlled opening of the sealing element (02) in relation to the seal seat (09), where said sealing also depends on the pressure exerted by the energization with compressed air and / or safety spring (04), and the adjustment of the fine filling flow is possible by adjusting the displacement stroke of the fine filling piston (06), through the mechanical stop system (07) composed of p stroke adjustment wires, assembled and adjusted along the existing thread on the fine filling piston rod (06), and the valve also has a seal between the mechanical part of the valve and the product flow path, carried out through bellows (03); characterized by said valve (13) having a system with expandable membrane (10) in the lower region of the sealing element (02), which is energized with compressed air through the supply path (14).