BR112016011295B1

BR112016011295B1 - válvula de enchimento para líquidos

Info

Publication number: BR112016011295B1
Application number: BR112016011295-4A
Authority: BR
Inventors: Dirk Auer; Peter Barth; Thomas Hartmann; Franz-Willi Spelten
Original assignee: Elopak As
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2021-02-23
Also published as: CN105814349B; WO2015074803A1; CN105814349A; RU2647776C2; US9926088B2; DE102013112770A1; US20160288933A1; RU2016124171A; EP3071867B1; EP3071867A1

Abstract

VÁLVULA DE ENCHIMENTO PARA LÍQUIDOS?. A invenção refere-se a uma válvula de enchimento (1) para líquidos que inclui uma alimentação de líquido em um compartimento da válvula (2), um assento de válvula (7), um elemento de fecho (8) deslocável para cá e para lá, atuante com o assento de assento de válvula (7), entre uma posição aberta e uma posição fechada, uma saída para o líquido (4), uma descarga (5) cilíndrica disposta na descarga (4), que apresenta várias passagens (6) lado a lado no sentido do eixo, em que a superfície (5a) da descarga (5) virada para o elemento de fecho (8) forma um componente do assento de válvula. Para evitar entupimentos das passagens na descarga devido a fibras no líquido, propõe-se que as passagens (6) que desaguam na superfície da descarga (5), desde a superfície (6) na direção do elemento de fecho (8), sejam prolongadas por tubinhos (10), que o elemento de fecho (8) possua tampas (13) e que cada tubinho (10) possa ser fechado por uma das tampas (13) que envolvem o tubinho (10) pelo menos na posição fechada sob a formação de um espaço anelar (14).

Description

[001] A invenção refere-se a uma válvula de enchimento para líquidos que engloba uma alimentação de líquido em um compartimento da válvula, um assento de válvula, pelo menos um elemento de fecho que atua em conjunto com o assento de válvula, uma descarga para o líquido, uma saída cilíndrica disposta na descarga, que apresenta várias passagens dispostas lado a lado no sentido do eixo, em que a superfície da saída virada para o elemento de fecho é um componente do assento de válvula.

[002] Essas válvulas de enchimento são usadas, por exemplo, para encher rapidamente recipientes, sobretudo embalagens de material composto (cartão e revestimento PE), com um líquido (p. ex. sumos).

[003] Para reduzir a formação de espuma pelo líquido, a saída deve conseguir uma corrente se possível laminar no jato de enchimento. Na saída do dispositivo doseador, o corpo cilíndrico está, por isso, disposto com passagens finas paralelas ao eixo. No espaço apertado das passagens quase que não se formam vorticidades, de modo a que o líquido possa fluir calmamente. O diâmetro das passagens é determinado de modo a poder ser exercido um efeito capilar sobre o líquido nas passagens. As passagens vão desaguar no assento de válvula plano. Em EP 0754 144 B1 é, por exemplo, anunciada uma válvula de enchimento com uma saída cilíndrica desse tipo.

[004] O documento DE 10 2010 006 005 A1 deu a conhecer uma válvula de enchimento do género, na qual, para reduzir a formação de espuma na entrega do líquido, é proposta a possibilidade de colocar o elemento de fecho em uma primeira e em uma segunda posição aberta, em que a superfície transversal do fluxo entre o assento de válvula e o elemento de fecho é maior na segunda posição aberta do que na primeira posição aberta. O elemento de fecho apresenta uma primeira e uma segunda peça móvel independentes entre si, sendo que a primeira peça é envolvida pela segunda peça no sentido do fluxo do líquido pelo dispositivo doseador e em que as peças estão dispostas de modo a que, ao abrir a primeira peça o elemento de fecho é colocado na primeira posição aberta e ao abrir a segunda peça o elemento de fecho é colocado na segunda posição aberta.

[005] Na prática verificou-se que as fibras contidas nos líquidos com polpa de fruta podem entupir as passagens da descarga. As fibras depositam-se sobretudo na área a transitar entre as passagens vizinhas.

[006] Em EP 00 99 582 A2 é proposto minimizar a distância das aberturas de entrada entre as passagens da descarga para evitar o aumento de fibras de polpa de fruta entre as aberturas de entrada.

[007] O documento WO 2010/097730 A1 anuncia uma válvula de enchimento, sobretudo para engarrafar sumos de fruta, em cujo compartimento de válvula cilíndrico se encontra um dispositivo rotativo em forma de cone para o líquido. A formação cónica reduz a probabilidade de entupimentos pela polpa da fruta ou fibras.

[008] O documento EP 0278 560 A1 anuncia uma válvula de enchimento com uma descarga na saída da válvula de enchimento, que apresenta passagens paralelas ao eixo. O diâmetro das passagens é determinado de modo a que a polpa de fruta e as fibras não possam entupir as passagens, mas em que a resistência de fluxo é tão alta que o líquido só sai da descarga se for exercida pressão.

[009] Para evitar o entupimento com polpa de fruta de um divisor de jatos disposto em uma cabeça de enchimento para sumos de fruta, o documento US 4 574 853 B1 anuncia um divisor de jato com várias peças em forma de segmento esférico concêntricas entre si e a uma distância axial. Um bordo superior disposto nas peças dirige pelo menos uma parte do jato do líquido na direção vertical.

[010] Com base na tecnologia atual, a invenção tem por objetivo disponibilizar uma melhor descarga da válvula de enchimento, na qual se evitam sobretudo entupimentos de fibras das passagens na descarga.

[011] Este objetivo é conseguido por uma válvula de enchimento do tipo inicialmente mencionado, pelo fato de as passagens que desaguam na superfície da descarga, desde a superfície para a direção do elemento de fecho, serem prolongadas por tubinhos, pelo fato de o elemento de fecho possuir tampas e pelo fato de cada tubinho poder ser fechado por uma das tampas, que envolvem o tubinho pelo menos na posição fechada sob a formação de um espaço anelar.

[012] O interior de cada tampa está preferencialmente limitado por uma superfície base, uma superfície de revestimento e uma abertura da tampa oposta à superfície base. Cada abertura de tampa envolve um bordo circundante.

[013] Na posição fechada, cada tampa assenta de forma estanque com a superfície base sobre uma das aberturas de entrada superiores do tubinho ou com o bordo circundante sobre a superfície da descarga. Existe líquido no compartimento de válvula acima do assento de válvula. Abrindo o elemento de fecho, as aberturas de entrada dos tubinhos são libertadas e o líquido corre pelo espaço anelar nas aberturas de entrada dos tubinhos. Através deste efeito de corrente no espaço anelar são eficazmente removidas fibras que possam existir.

[014] Consegue-se, assim, uma corrente mais forte e, por conseguinte, uma remoção melhorada de substâncias sólidas na zona das aberturas de entrada nos tubinhos, quando as tampas envolvem cada tubinho, tanto na posição fechada como na posição aberta do elemento de fecho, sob a formação de um espaço anelar.

[015] A superfície base, a superfície de revestimento e a abertura de tampa oposta à superfície base delimitam preferencialmente um espaço cilíndrico. Se tanto o espaço cilíndrico como também cada tubinho apresentam um corte transversal correspondente e, de preferência, cilindricamente circular, observam-se condições de corrente uniformes no espaço anelar ao abrir o elemento de fecho. Se um espaço em forma de segmento esférico, que se estende na direção do assento de válvula, envolver um tubinho com corte transversal cilindricamente circular, as condições de corrente ao abrir o elemento de fecho estão sempre a mudar.

[016] Se a válvula de enchimento apresentar um elemento de fecho com uma posição aberta e uma posição fechada, todas as tampas estão, de preferência, estruturalmente associadas em uma unidade estrutural. A unidade estrutural pode, por exemplo, ser concebida por barras de reforço que unem as tampas ou pela união das tampas em um único componente. A unidade estrutural está fixada no lado do elemento de fecho que aponta na direção do assento de válvula. As tampas podem ser concebidas também como componente inteiro na parte inferior do elemento de fecho que aponta na direção do assento de válvula.

[017] Se a válvula de enchimento apresentar um elemento de fecho composto por duas peças com uma primeira e uma segunda posição aberta, bem como, uma posição fechada, as tampas de cada peça estão ligadas entre si em grupo em uma unidade estrutural. As unidades estruturais podem, por exemplo, ser concebidas por barras de reforço que unem as tampas ou pela união das tampas em um grupo em um único componente. Uma das duas unidades estruturais está fixada no lado da primeira peça do elemento de fecho que aponta na direção do assento de válvula e a outra das duas unidades estruturais está fixada no lado da segunda peça do elemento de fecho que aponta na direção do assento de válvula. Os especialistas na matéria conhecem, por exemplo através do documento DE 10 2010 006 005 A1, a estrutura de uma válvula de enchimento com um elemento de fecho composto por duas peças, cujo conteúdo está explicitamente incluído na publicação deste registo.

[018] Para melhorar o efeito estanque, as tampas são preferencialmente compostas por um material elástico, sobretudo em plástico. Em alternativa, a tampa pode ser composta por um material rígido, por exemplo metal, sendo que em cada tampa existe uma superfície de vedação em material elástico. A superfície de vedação encontra-se na superfície base da tampa, quando a tampa veda na posição fechada com uma superfície base a abertura de entrada superior do tubinho. Se o bordo da tampa à volta da abertura da tampa pretender fechar o tubinho, juntamente com a superfície da descarga da válvula, a superfície de vedação está preferencialmente colocada na superfície do bordo circundante.

[019] Para evitar depósitos de fibras no assento de válvula, existe entre os tubinhos uma passagem de drenagem na descarga preferencialmente disposta no centro, onde não existe nenhum tubinho. Esta passagem é fechada por um elemento de vedação que, ao assentar a tampa nas aberturas de entrada dos tubinhos, fecha a passagem de drenagem. Ao levantar as tampas dispostas no corpo da válvula é também libertada a passagem de drenagem.

[020] Passamos a explicar em pormenor a invenção por meio das figuras. Nomeadamente:

[021] a Figura 1 mostra uma vista parcial de perspetiva de uma válvula de enchimento em conformidade com a invenção em uma apresentação cortada na posição aberta,

[022] a Figura 2 mostra a válvula de enchimento segundo a Figura 1 na posição fechada,

[023] a Figura 3 é uma apresentação detalhada de perspetiva do assento de válvula em corte, bem como,

[024] a Figura 4 é uma apresentação esquemática das condições de corrente no assento da válvula de enchimento na posição aberta e de fecho.

[025] A Figura 1 mostra um corte parcial através da válvula de enchimento (1) em conformidade com a invenção para encher líquidos com polpa de fruta, sobretudo sumos em recipientes. A válvula de enchimento (1) engloba uma alimentação para o líquido, que não está ilustrada na apresentação das peças, em um compartimento da válvula (2), que está limitado pelo corpo da válvula (3), e uma descarga (4) que se encontra na parte inferior do corpo da válvula (3), onde está fixada uma descarga (5) cilíndrica, que no exemplo do modelo é circularmente cilíndrica. O compartimento da válvula está totalmente cheio de líquido quando a válvula de enchimento está a funcionar.

[026] A descarga (5) cilíndrica apresenta várias passagens (6) dispostas lado a lado no sentido do eixo. A superfície (5a) da descarga (1) que aponta na direção do compartimento da válvula (2) faz parte do assento de válvula (7) da válvula de enchimento.

[027] No compartimento da válvula (2) existe um elemento de fecho (8) que é deslocado para cá e para lá por um acionamento, sendo que o acionamento é realizado, por exemplo, por uma haste de propulsão (9), que é guiada de forma estanque para fora do corpo da válvula (3).

[028] As passagens (6) que desaguam para a superfície (5a) estendem-se por tubinhos a partir da superfície (5a) da descarga (5) no sentido do elemento de fecho (8). Deste modo, as aberturas de entrada (11) para o líquido do plano da superfície (5a) da descarga (5) são deslocadas para cima na direção do elemento de fecho (8). Cada passagem (6) na descarga (5) é prolongada por uma passagem alinhada em um dos tubinhos (10).

[029] No lado inferior do elemento de fecho (8) está fixado um componente (12) que une várias tampas (13) entre si em uma unidade estrutural, sendo que cada tubinho (10) pode ser fechado por uma das tampas (13). O interior de cada tampa (13) está limitado por uma superfície base (13a), uma superfície de revestimento (13b) e uma abertura da tampa oposta à superfície base a uma distância paralela.

[030] As tampas (13) envolvem cada tubinho (10) tanto na posição aberta do elemento de fecho (8) apresentada na Figura 1 como na posição fechada do elemento de fecho (8) apresentada na Figura 2 sob a formação de um espaço anelar (14) entre a parede exterior do tubinho (10) e a superfície de revestimento (13b) da tampa (13).

[031] Na posição fechada apresentada na Figura 2 todas as tampas (13) assentam com a sua superfície base (13a) de forma estanque nas aberturas de entrada (11) superiores dos tubinhos (10). No espaço anelar (14) encontra-se líquido por bombear, que se encontra no compartimento da válvula (2). O líquido entra por uma ranhura (15) entre o corpo da válvula (3) e a superfície de revestimento exterior do elemento de fecho (8), independentemente da posição do elemento de fecho (8), também para a zona do compartimento da válvula (2), que se encontra entre a superfície (5a) da descarga (5) e a parte inferior do elemento de fecho (8).

[032] Se o elemento de fecho (8) for retirado da posição fechada apresentada na Figura 2 para ser colocado na posição aberta apresentada na Figura 1 com a ajuda da haste de propulsão (9), as superfícies base (13a) das tampas (13) são levantadas das aberturas de entrada (11) dos tubinhos (10), e as aberturas de entrada (11) dos tubinhos (10) são percorridas pelo líquido que flui pelo espaço anelar. Deste modo, removem-se eficazmente fibras existentes na área dos tubinhos.

[033] A corrente no espaço anelar (14) e a sobrecorrente das aberturas de entrada (11) dos tubinhos (10) são asseguradas ao levantar o elemento de fecho (8) pelo fato de o bordo superior de cada tubinho (10) que delimita a abertura de entrada (11) se encontrar sempre por baixo do nível do líquido no compartimento da válvula (2) quando a válvula de enchimento está em funcionamento. Segundo o princípio dos recipientes comunicantes, o nível do líquido no espaço anelar (14) sobe (14) e percorre por fim o bordo superior das aberturas de entrada (11).

[034] Para evitar depósitos de fibras e/ou outras substâncias sólidas no líquido na superfície (5a) da descarga (5), encontra-se entre os tubinhos (10) no centro do assento da válvula (7) uma passagem de drenagem (16), que desagua na superfície (5a) da descarga (5). O escoamento (17) da passagem (16) é fechado por um elemento de vedação (18), que fecha, ao assentar as tampas (13) com as superfícies base nas aberturas de entrada (11) dos tubinhos (10), a passagem de drenagem (16), tal como se pode ver sobretudo na Figura 2. O elemento de vedação (18) está concebido estruturalmente, de modo vantajoso, igualmente como um componente integral do componente (12), que está fixado no lado inferior do elemento de fecho (8). Ao levantar as superfícies base das tampas (13) dos tubinhos (10), o acoplamento mecânico liberta automaticamente a passagem de drenagem (16), tal como se pode ver sobretudo na Figura 1.

[035] A Figura 4 evidencia as condições de corrente da válvula de enchimento (1), nas quais as tampas (13) envolvem cada tubinho (10) tanto na posição aberta do elemento de fecho (8) apresentada esquematicamente à esquerda na Figura 4 como também na posição fechada do elemento de fecho (8) apresentada esquematicamente à direita na Figura 4 sob a formação do espaço anelar (14).

[036] Ao abrir o elemento de fecho, o líquido flui pela ranhura (15) lateral na zona entre a superfície (5a) da descarga (5) e o lado inferior do elemento de fecho (8). O líquido que flui posteriormente faz subir o líquido no espaço anelar (14), que percorre o bordo superior dos tubinhos (10) e chega pela abertura de entrada (11) à passagem (6).

[037] Lista de símbolos de referência

Claims

1. Válvula de enchimento (1) para líquidos que inclui uma alimentação de líquido em um compartimento da válvula (2), um assento de válvula (7), um elemento de fecho (8) deslocável para cá e para lá, atuante com o assento de assento de válvula (7), entre pelo menos uma posição aberta e uma posição fechada, uma saída para o líquido (4), uma descarga (5) cilíndrica disposta na descarga (4), que apresenta várias passagens (6) lado a lado no sentido do eixo, em que a superfície (5a) da descarga (5) virada para o elemento de fecho (8) forma um componente do assento de válvula, caracterizada por - as passagens (6) que desaguam na superfície (5a) da descarga (5) se prolongarem por tubinhos (10) desde a superfície (5a) para a direção do elemento de fecho (8), - o elemento de fecho (8) apresentar tampas (13), - cada tubinho (10) poder ser fechado por uma das tampas (13), que envolve o tubinho (10) pelo menos na posição fechada sob a formação de um espaço anelar (14).

2. Válvula de enchimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as tampas (13) envolverem cada tubinho (10) tanto na posição fechada como aberta do elemento de fecho (8) sob a formação de um espaço anelar (14).

3. Válvula de enchimento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por o interior de cada tampa (13) estar delimitado por uma superfície base (13a), uma superfície de revestimento (13b) e uma abertura de tampa oposta à superfície base (13a).

4. Válvula de enchimento de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por cada abertura de tampa envolver um bordo circundante.

5. Válvula de enchimento de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada por o interior de cada tampa (13) ser cilíndrico.

6. Válvula de enchimento de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada por o interior de cada tampa ser em forma de segmento esférico, em que a superfície base é mais pequena do que a abertura da tampa.

7. Válvula de enchimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por as tampas (13) do elemento de fecho estarem unidas entre si por uma unidade estrutural (12).

8. Válvula de enchimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por - o elemento de fecho poder ser colocado em uma primeira e em uma segunda posição aberta, sendo que a superfície do corte transversal do fluxo entre o assento de válvula e o elemento de fecho é maior na segunda posição aberta do que na primeira posição aberta - o elemento de fecho possuir uma primeira e uma segunda peça móvel independentemente uma da outra, sendo a primeira peça envolvida pela segunda peça no sentido do fluxo do líquido pela válvula de enchimento e - as peças estarem dispostas de modo a que a abertura da primeira peça coloque o elemento de fecho na primeira posição aberta e a abertura da segunda peça coloque o elemento de fecho na segunda posição aberta.

9. Válvula de enchimento de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por as tampas (13) de cada peça do elemento de fecho estarem interligadas em uma unidade estrutural (12).

10. Válvula de enchimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por as tampas (13) serem compostas por um material elástico.

11. Válvula de enchimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por haver em cada tampa (13) uma superfície de vedação de material elástico.

12. Válvula de enchimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6 e a reivindicação 11, caracterizada por a superfície de vedação estar disposta na superfície base da tampa.

13. Válvula de enchimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6 e a reivindicação 11, caracterizada por a superfície de vedação estar disposta no bordo circundante da tampa.

14. Válvula de enchimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada por as tampas (13) serem de plástico.

15. Válvula de enchimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada por entre os tubinhos (10) existir uma passagem de drenagem (16), que desagua na superfície da descarga (5) e um elemento de vedação (18) para fechar a passagem de drenagem (16) no elemento de fecho (8), de modo a que nessa posição fechada a passagem de drenagem (16) seja fechada pelo elemento de vedação (18).