Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ELEMENTO DE ENVASILHAMENTO ASSIM COMO MÁQUINA ENVASILHADORA COM ELEMENTO DE ENVASILHAMENTO"
A invenção refere-se a um elemento de envasilhamento, de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1, assim como a uma máquina envasilhadora, de acordo com o conceito genérico da reivindicação 21. São conhecidos, em diferentes concretizações, elementos de envasilhamento para o uso em máquinas envasilhadoras, especialmente as do tipo construtivo rotativo, para envasilhar garrafas ou recipientes similares com um produto de envasilhamento fluido. Entre outros, são conhecidos elementos de envasilhamento para o assim chamado envasilhamento por jato livre, no qual o produto de envasilhamento fluido, que sai do orifício de descarga do elemento de envasilhamento, entra como jato livre no respectivo recipiente distante do elemento de envasilhamento durante a fase de envasilhamento. São conhecidos também entre outros, elementos de envasilhamento para o assim chamado envasilhamento por pressão ou envasilhamento por contrapressão, no qual o produto de envasilhamento fluido entra sob pressão (pressão de envasilhamento) no respectivo recipiente situado em ponto de vedação com o elemento de envasilhamento durante a fase de envasilhamento.
No caso do envasilhamento por jato livre o problema de gotejamento do elemento de envasilhamento reside a princípio depois de concluída a fase de envasilhamento e após a retirada do recipiente envasilhado do porta-recipiente. Esse gotejamento pode ser evitado mediante o uso de um bloqueador de gás no orifício de descarga.
De fato, não é adequado um elemento de envasilhamento com um bloqueador de gás disposto em seu orifício de descarga para envasilhamento sob pressão, especialmente de um produto com teor de ácido carbônico. Durante e após o fechamento da válvula de envasilhamento uma determinada quantidade do produto de envasilhamento fluido é retida na via de circulação acima da trava por gás, ficando pendente nela. No caso do alívio de pressão e/ou residual durante o envasilhamento por pressão, subseqüente ao fechamento da válvula de envasilhamento, ocorre uma liberação do ácido carbônico ali presente no caso do produto de envasilhamento com teor de ácido carbônico, pendente acima da trava por gás. Desse modo, o produto de envasilhamento é comprimido pela trava por gás, causando uma grande sujeira da máquina envasilhadora, o que também não pode ser tolerado em um engarrafamento asséptico a frio devido às elevadas exigências para esterilização.
Se elementos de envasilhamento conhecidos forem utilizados tanto para um envasilhamento por jato livre como também para um envasilhamento por pressão, será necessário por essa razão, remover os bloqueadores de gás no envasilhamento por jato livre, ali previstos para impedir um gotejamento do produto, antes do envasilhamento por pressão ou, ao contrário, eles deverão ser novamente montados após o envasilhamento por pressão e antes do envasilhamento por jato livre, o que significa uma adaptação dispendiosa em termos de tempo e de trabalho da respectiva máquina envasilhadora, e pressupõe custos extras de produção assim como ciclos adicionais de limpeza. É tarefa da presente invenção apresentar um elemento de envasilhamento, que possibilite com facilidade uma adaptação entre um envasilhamento por jato livre e um envasilhamento por pressão. Para solucionar essa tarefa é projetado um elemento de envasilhamento de acordo com a reivindicação 1. Uma máquina envasilhadora é objeto da reivindicação 21.
O elemento de envasilhamento, de acordo com a invenção, pode ser empregado sem uma desmontagem e nova remontagem das travas por gás opcionalmente para o envasilhamento por jato livre e para o envasilhamento por pressão. Nos dois casos, o elemento de envasilhamento opera sem gotejamento. No caso do envasilhamento por pressão o produto de envasilhamento fluido é conduzido para dentro do elemento de envasilhamento ao longo de uma via de circulação ou canal de líquido, no qual a trava por gás não está prevista. A trava por gás encontra-se em uma via de circulação adicional, que é utilizada para o envasilhamento por pressão como canal de gás de retorno. O gás de retorno. Neste caso, é conduzido através da trava por gás, o que pode ser feito sem desvantagens. A adaptação do envasilhamento por pressão para o envasilhamento por jato livre é feita através do bloqueio da válvula de líquido utilizada para o envasilhamento por pressão e através da abertura de uma outra válvula de líquido, através da qual então o produto de envasilhamento fluido chega até a via de circulação adicional, que apresenta o orifício de descarga provido do bloqueador de gás, de tal forma que o produto de envasilhamento possa entrar como jato livre no recipiente a ser envasilhado, através dessa via de circulação e do orifício de descarga provido da trava por gás.
A adaptação entre os dois processos de envasilhamento (envasilhamento por jato livre/ envasilhamento por pressão) pode ser feita apenas pelo controle das válvulas correspondentes, sem que sejam necessárias modificações no elemento de envasilhamento.
O elemento de envasilhamento, de acordo com a invenção, é adequado para o envasilhamento por jato livre e envasilhamento por pressão de garrafas ou de outros recipientes, especialmente para o envasilhamento por jato livre e envasilhamento por pressão de latas. Aperfeiçoamentos da invenção são objeto das reivindicações dependentes. A invenção é a seguir mais detalhadamente esclarecida com auxílio das figuras com base em um exemplo de concretização, onde:
A figura 1 mostra em uma representação simplificada e em corte um elemento de envasilhamento de uma máquina envasilhadora do tipo rotativa, juntamente com um porta-recipientes ou garrafas atribuído a esse elemento de envasilhamento;
A figura 2 mostra o elemento de envasilhamento da figura 1, juntamente com uma garrafa a ser envasilhada no caso de um envasilhamento por jato livre;
A figura 3 mostra o elemento de envasilhamento da figura 1 juntamente com uma garrafa a ser envasilhada em um envasilhamento por pressão ou por contrapressão;
A figura 4 mostra o elemento de envasilhamento da figura 1, juntamente com uma lata a ser envasilhada (p.Ex lata para bebida) em um envasilhamento por jato livre ,
A figura 5 mostra o elemento de envasilhamento da figura 1 em uma limpeza CIP;
A figura 6 mostra em uma representação simplificada uma vista de cima sobre o porta-recipientes ou garrafas do elemento de envasilhamento da figura 1.
Nas figuras o No. 1 é um elemento de envasilhamento de uma máquina envasilhadora do tipo rotativo para o envasilhamento de garrafas 2 com um produto de envasilhamento fluido. O elemento de envasilhamento 1 é é previsto com uma multiplicidade de outros elementos de envasilhamento na circunferência de um rotor 2 de acionamento giratório em torno do eixo vertical e forma junto com um porta-garrafa 4 respectivamente uma das posições de envasilhamento no rotor 3.
O elemento de envasilhamento 1 é, entre outras coisas, adequado para um envasilhamento por jato livre, no qual a respectiva garrafa 2 fica distanciada do elemento de envasilhamento 1, por sua abertura 2.1 e o produto de envasilhamento fluido 5 entra em um jato livre para dentro da respectiva garrafa durante o processo de envasilhamento, de forma que o volume de ar e/ou de gás na área da abertura da garrafa 2.1 , deslocado pelo produto de envasilhamento para fora da garrafa, pode chegar livremente ao meio ambiente.
Além disso, o elemento de envasilhamento 1 também é adequado para o envasilhamento das garrafas 2 sob contra-pressão (envasilhamento por rpessão), sendo que as garrafas 2 ficam então em contato pela sua abertura com o respectivo elemento de envasilhamento na posição de vedação durante o processo de envasilhamento de acordo com a figura 1.
O elemento de envasilhamento 1 é composto, precisamente, de uma carcaça 6, na qual, entre outras coisas, é projetado um atalho de circulação que se ramifica, formado por duas vias de circulação 7 e 8. É atribuiído um canal de conexão 9 a esse atalho de circulação, através do qual o produto de envasilhamento fluido é conduzido durante o envasilhamento por uma ligação externa 10. O canal de conexão 9 forma ao mesmo tempo o trecho de medição de um dispositivo de medição 11 (sensor MID), através do qual é registrada a quantidade de produto de envasilhamento que entra na respectiva garrafa 2 durante o envasilhamento, para o controle volumétrico do processo de envasilhamento.
A via de circulação 7 é formada parcialmente pelo canal aberto bilateralmente 12.1 de um tucho 12 do tipo tubular que define pelo seu eixo o eixo do elemento de envasilhamento FA, que passa no lado inferior da carcaça 6.1 para uma peça tubular 13, na qual fica disposto um bloqueador de gás 13.1 e que forma para o envasilhamento por jato livre um tubo curto de envasilhamento. A trava por gás 13, no caso mais simplificado, um inserto do tipo peneira com uma multiplicidade de orifícios ou um inserto, que apresenta uma multiplicidade de canais, que ficam abertos respectivamente em relação ao canal de tucho 12.1 assim como na extremidade inferior da peça tubular 13 que forma o orifício de descarga do produto de envasilhamento fluido. Pela extremidade superior o canal de tucho 12.1 desemboca em uma câmara 14 de uma válvula de líquido 15, através da qual a câmara 14 e, portanto, o canal de tucho 12.1 podem ser controladamente conectados ao ponto de ramificação das duas vias de circulação 7 e 8 e respectivamente ao canal de conexão 9; A válvula de líquido 15é composta de um corpo de válvula 17 acionado por um dispositivo de acionamento 16, que pode ser movimentado no caso da forma de concretização ilustrada, para abrir e fechar a válvula de líquido 15 por um curso de válvula em uma direção axial orientada verticalmente em relação ao eixo do elemento de envasilhamento FA e, portanto, radialmente em relação áo eixo de máquina, e que atua conjuntamente com uma superfície de válvula correspondente 18.
O tucho 12 é conduzido na direção do eixo do elemento de envasilhamento FA por um curso pré-determinado, axialmente deslocável na carcaça 6 e em um segmento de carcaça 19 de formato cilíndrico circular formado nessa carcaça, utilizando-se vedações de membrana 20 em formato de disco e vedações radiais 21, que vedam na área do segmento de carcaça 19 a fenda entre a superfície externa do tucho 12 e a superfície interna cilíndrica do segmento de carcaça 19, que circunda esse tucho. O tucho 12 na posição inferior de seu movimento de curso é previamente tensionado por mola.
A via de circulação 8 é formada de modo semelhante ao canal de líquido usual em elementos de envasilhamento e desemboca no lado inferior 6.1 da carcaça 6 em um orifício de descarga 22 de formato anular que circunda a peça tubular 13, no qual está prevista uma segunda válvula de líquido 23, que é fechada quando o tucho 12 abaixa. Para a válvula de líquido 23 a extremidade inferior do tucho 12 é projetada como corpo de válvula 24, que atua conjuntamente com uma superfície de válvula formada na via de circulação 8 próxima ao orifício de descarga 22.
No lado inferior de carcaça 1.1 é previsto além disso um elemento de centragem 25 de formato anular que se projeta sobre esse lado inferior, no qual também está prevista uma vedação 25.1 de formato anular que circunda o orifício de descarga 22, com a qual a respectiva garrafa 2 fica hermeticamente em contato durante o envasilhamento por pressão, pela sua abertura 2.1
Na câmara de válvula 14 desembocam, no caso da forma de concretização ilustrada, dois canais de gás controlados 26 e 27, nos quais está prevista respectivamente uma válvula controlável 26.1 e 27.1.
O porta-recipientes 4 é projetado, no caso da concretização das figuras 1-3, de tal forma que a respectiva garrafa 2 fica presa nele de forma suspensa através de um flange 2.2 de sua abertura. Para levantar e abaixar o porta- recipientes 4 este é preso em uma barra 28 orientada pelo seu eixo em sentido paralelo ao eixo do elemento de envasilhamento FA, que é conduzida, durante um curso de movimento, de forma axialmente deslocável, até a carcaça 6 assim como ao rotor 3. A barra 28 e, portanto, o respectivo porta-recipientes 4 são previamente tensionados através de uma mola de pressão 29 para a posição de curso inferior, abaixada. Através de um dispositivo de acionamento 30 que age conjuntamente com a extremidade superior da barra 28, na forma por exemplo de um arranjo pneumático êmbolo-cilindro, as barras 28 e o porta- recipientes 4 podem ser levantados da posição de curso inferior. A posição de curso inferior da barra 28, e consequentemente, a posição inferior do porta- recipientes 4, correspondem à posição durante o envasilhamento por jato livre.
Para o envasilhamento por pressão a barra 28 e o respectivo porta-recipientes 4 são movimentados para uma posição de curso superior.
Além disso, conforme ilustram as figuras, a peça tubular 13 que apresenta a trava por gás 13.1, situa-se para baixo sobre o plano da vedação de formato anular 25.1 e, portanto, sobre também o orifício de descarga 22, sendo que a extremidade inferior da trava por gás 13 fica praticamente no mesmo nível da borda inferior do elemento de centragem 24.
Através do No. 31 é designada uma parede que separa um compartimento interno 32, no qual os elementos de envasilhamento 1 circulam com sua extremidade inferior o porta-recipiente 4, do meio ambiente, por exemplo para o engarrafamento asséptico a frio. Na passagem entre o rotor 3 e a parede fixa 31 está prevista uma vedação 33.
Para o envasilhamento por jato livre, de acordo com a figura 2, as garrafas 2, em uma entrada para recipientes da máquina envasilhadora, passam respectivamente para uma posição de envasilhamento formada por um elemento de envasilhamento 1 e por um respectivo porta-recipientes 4, de forma que cada garrafa 2 fica presa no porta-recipientes 4, de forma suspensa, pelo seu eixo de garrafa em sentido co-axial ou aproximadamente co-axial, pelo eixo do elemento de envasilhamento FA orientada com o flange de abertura 2.2, na verdade, distanciada pela abertura de garrafa 2.1 do elemento de envasilhamentol ou da extremidade inferior da peça tubular 13 que apresenta a trava por gás 13.1. Através da abertura da válvula de líquido 15 o processo de envasilhamento é iniciado, ou seja, o produto de envasilhamento fluido chega então ao interior da respectiva garrafa 2 como jato livre 5, através da conexão externa 10, do canal de conexão 9, da câmara de válvula 14, do canal de tucho 12.1 e da peça tubular 13 que apresenta a trava por gás 13.1. O canal individual 8 e a abertura de descarga de formato anular 22 são fechados através da válvula de líquido 23. Através do dispositivo de medição 11 é medida a quantidade de produto de envasilhamento que entra na respectiva garrafa 2 durante o processo de envasilhamento. Qunado o volume de produto de envasilhamento necessário é atingido, a válvula de líquido 15 é fechada em virtude do sinal emitido pelo dispositivo de medição 11, e consequentemente, o processo de envasilhamento é finalizado. As garrafas envasilhadas 2 são retiradas na saída para recipientes do porta-recipientes respectivo 4, e conduzidas a uma máquina para serem fechadas (fechadoras automáticas).
Com a utilização das travas por gás 13.1 nos elementos de envasilhamento 1, evita-se de modo eficaz um gotejamento do produto de envasilhamento fluido após a retirada da respectiva garrafa 2.
Para esvaziar a câmara de válvula 14 e o canal de tucho 12.1, um dos canais de gás 26 ou 27 pode ser aberto para acionar a respectiva válvula de comando ou de gás 26.1 ou 27.1 em direção ao ar ambiente ou a um canal de gás especial, formado por exemplo no rotor.
A figura 3 mostra o modo operacional do respectivo elemento de envasilhamento 1 durante o envasilhamento por pressão. Neste caso, a respectiva garrafa 2 é colocada contra o elemento de envasilhamento 1 ou a vedação 25.1 em posição de vedação ao ser levantada juntamente com o porta-recipiente 4, pela sua abertura 2.1. A válvula de líquido 15 é fechada nesse modo operacional. Ao se abrir uma das válvulas de comando 26.1 ou 27.1 o compartimento interno 2 da garrafa 2 prevista na posição de vedação no elemento de envasilhamento 1, é previamente tensionado por exemplo através da câmara de válvula 14 e do canal de tucho 12.1, ou seja, é aplicada uma tensão prévia no gás inerte através de um elemento sob pressão. O produto de envasilhamento chega até a via de circulação 8 através da conexão externa 10, do canal de conexão 9 com a pressão de envasilhamento, de tal forma que em virtude dessa pressão pressão que atua entre outras coisas sobre a vedação de membrana 20 inferior de formato anular, o tucho 12 é movimentado para sua posição superior de curso e a válvula de líquido 23 abre, de forma que o produto de envasilhamento fluido flui agora para dentro da respectiva garrafa 2 através do orifício de descarga de formato anular 22, ao longo da superfície interna da garrafa. O gás de retorno deslocado de dentro da garrafa 2 atrayés do produto de envasilhamento fluido circula através da trava por gás 13.1, que através do canal de tucho 12.1 que serve como canal de gás de retorno nesse modo operacional e da câmara de válvula 14 em pelo menos um canal de gás aberto 26 ou 27. Controlado pelo sinal do dispositivo de medição 11, ao atingir o volume de envasilhamento desejado o processo de envasilhamento, é finalizado mediante o fechamento dos canais de gás 26 e 27v e da válvula de líquido 23.
A figura 4 mostra um elemento de envasilhamento 1 a para o envasilhamento por jato livre ou para o envasilhamento por pressão de latas 2 a. O elemento de envasilhamento 1 a se diferencia do elemento de envasilhamento 1 basicamente pelavedação um pouco maior em relação á vedação 25.1. na figura 4 aparece ilustrado a posição operacional do elemento de envasilhamento 1 a durante o envasilhamento por jato livre, com a válvula de líquido fechada 15. O envasilhamento por pressão é feito na borda do recipiente ou da lata 2 a 1 prensada na posição de vedação contra o elemento de vedação 25 a.1 juntamente com o porta-recipiente 4 a levantado. A figura 5 ilustra o elemento de envasilhamento 1 durante a assim chamada limpeza CIP. Neste caso, o elemento de centragem 24 é fechado através de um elememento de fecho 34 em formato de prato, de forma que, com as válvulas de líquido abertas 15 e 23, o agente de limpeza utilizado na limpeza CIP podem circular em todos os canais dentro do elemento de envasilhamento respectivo 1. Conforme mostra especialmente a figura 6, o elemento de fechamento 34 em formato de prato está previsto no porta-recipiente 4 e pode ser colocado em uma posição abaixo do elemento de centragem 25 mediante inclinação do porta-recipiente 4 em formato de setor circular, em torno do eixo da barra 28 (seta dupla A), de forma que então ao se ativar o elemento de acionamento 30 o elemento de fechamento 34 é colocado contra o elemento de centragem 25 em relação à instalação, a fim de formar assim uma cobertura de lavagem juntamente com o elemento de centragem 25 no lado inferior da carcaça 6.1, que liga o orifício de descarga aberto 22 com a peça tubular 13 que apresenta a trava por gás 13.1.
Além disso, conforme ilustrado na figura 6, estão previstos respectivamente um rebaixo 35 e um rebaixo 36 no porta-recipiente 4 em formato de setor circular, pela lateral do elemento de fechamento 34, de tamanho diferente, de forma que o porta-recipiente 4 possa ser ajustado a garrafas 2 com diâmetros diferentes na área do flange da abertura de garrafa 2.2, mediante inclinação da barra 28. A invenção foi descrita acima com base em um exemplo de concretização.
Entende-se que são possíveis inúmeras alterações e modificações sem que a idéia inventiva que serve de base à invenção seja abandonada. LISTA DOS SINAIS DE REFERÊNCIA
1,1 a Elemento de envasilhamento
2 Garrafa
2.1 Abertura de garrafa
2.2 Flange de abertura
2 a Lata
2a 1 Borda da lata
3 Rotor
4, 4 a Porta-recipiente
5 Jato do produto de envasilhamento
6 Carcaça
6.1 Lado inferior da carcaça
7.8 Via de circulação
9 Canal de conexão
10 Conexão externa
11 Dispositivo de medição
12 Tucho 12.1 Canaldetucho
13 Peça tubular
13.1 Trava por gás
14 Câmara de válvula
15 Válvula de líquido
16 Elementodeacionamento
17 Corpo de válvula
18 Assento de válvula
19 Segmento de carcaça
20 Vedação de membrana d formato anular
21 Vedação radial
22 Orifício de descarga de formato anular
23 Válvula de líquido
24 Corpo de válvula
25 Elemento de centragem
25.1 Vedação no elemento de centragem 25
25 a 1 Vedação
26, 27 Canal de gás
26.1, 27.1 Válvula de controle
28 Barra
29 Mola
30 Elemento de acionamento
31 Parede
32 Compartimento
33 Vedação
34 Elemento de fechamento
35, 36 Rebaixo
A Deslocamento do porta-recipiente 4
FA Eixo vertical do elemento de envasilhamento