PT989931E - Bocal de sopro de recipientes de material plastico e instalacao dotada de um bocal deste tipo - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "BOCAL DE SOPRO DE RECIPIENTES DE MATERIAL PLÁSTICO E INSTALAÇÃO DOTADA DE UM BOCAL DESTE TIPO" A presente invenção refere-se a aperfeiçoamentos introduzidos nas máquinas de fabricação de recipientes, tais como frascos ou garrafas, de material plástico, por sopro de peças em bruto, tais como pré-moldes ou recipientes intermédios obtidos durante uma fase prévia de transformação do material plástico. Refere-se muito particularmente aos órgãos, chamados bocais de sopro, que equipam estas máquinas. É bem conhecido, presentemente, o modo de fabricar recipientes de material plástico por sopro de peças em bruto de material plástico.

Quando a peça em bruto é um pré-molde, este é obtido ou por injecção do material plástico num molde de injecção e de moldagem, ou por extrusão e sopro do material plástico num molde de moldagem. O pré-molde é em seguida submetido a um tratamento térmico apropriado, mais ou menos sofisticado, conforme as características do recipiente a obter, e/ou é colocado num molde de acabamento que tem a forma do recipiente a obter. É então introduzido um bocal de sopro na abertura (gargalo) do pré-molde e é injectado um fluido de sopro, geralmente ar a alta pressão, no pré-molde, para o insuflar e aplicar o material ao longo das paredes do molde, permitindo obter o recipiente. De preferência, nomeadamente nas máquinas da requerente, que produzem estes recipientes a partir de pré-moldes previamente injectados, o sopro é precedido ou acompanhado por uma estiragem (ou alongamento) do pré-molde com o auxílio de uma haste de alongamento. De preferência ainda, quando a estiragem precede o sopro com o auxílio de ar a alta pressão, é acompanhada por uma pré-insuflação com o auxílio de ar a uma pressão mais baixa, para evitar, nomeadamente, que, durante a estiragem, o material se retraia sobre a haste.

Quando a peça em bruto é um recipiente intermédio, este é geralmente obtido a partir de um primeiro recipiente, ele próprio obtido por sopro de um pré-molde num primeiro molde. 0 primeiro recipiente, após a sua saída do primeiro molde, sofre um tratamento particular, tipicamente térmico, na sequência do qual se obtém o recipiente intermédio, que é então colocado num segundo molde, no qual o recipiente intermédio é transformado em recipiente final por injecção de um fluido de sopro com o auxílio de um bocal idêntico ao descrito anteriormente.

As patentes europeias fornecidas sob os números 237459 e 442836, em nome da requerente, descrevem duas variantes de equipamentos que permitem obter um primeiro recipiente a partir de um pré-molde injectado, depois, após a transformação do primeiro recipiente em recipiente intermédio, obter um recipiente final com boas propriedades mecânicas, nomeadamente durante o enchimento a quente ou com o auxílio de bebidas gasosas ou carbonatadas.

Tipicamente, os processos e equipamentos do último tipo citado acima necessitam da passagem por uma fase de obtenção de um único recipiente intermédio. Poder-se-ia, perfeitamente, conceber a obtenção de vários recipientes intermédios sucessivos antes da obtenção do recipiente final.

Os moldes empregues para a fabricação de recipientes finais, ou cada molde para se obter um recipiente a partir do qual é obtido um recipiente intermédio, são formados, geralmente, pelo menos por duas partes, separáveis ou aproximáveis uma da outra. Cada parte encerra uma semi-cavidade com a forma do recipiente a obter (fundo, paredes, rebordo).

No entanto, preferencialmente, os moldes conhecidos compreendem três partes; uma parte com a cavidade com a forma do fundo do recipiente e duas partes para constituir as paredes e o rebordo do recipiente. Esta estrutura preferida facilita a desmoldagem quando o fundo do recipiente possui certos tipos de relevos (fundos petalóides, nomeadamente).

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As partes são separadas (afastadas) uma da outra durante a colocação da peça em bruto e durante a ejecção do recipiente. Elas são aproximadas, e o molde é fechado, durante as fases de sopro (com ou sem estiragem e/ou pré-insuflação).

Um inconveniente dos equipamentos ou máquinas de fabricação de recipientes (intermédios ou finais) tem a ver com a estrutura dos bocais dc sopro que são aí empregues. É sabido que o gargalo, também chamado boca, do recipiente final, é geralmente obtido durante a fabricação do pré-molde.

Quando este último é transformado em recipiente, quer seja logo final, quer seja intermédio, as dimensões do gargalo não devem ser modificadas, ou são-no apenas muito pouco. Da mesma forma, e consequentemente, as dimensões do gargalo do recipiente intermédio não devem variar, ou devem variar pouco, e o recipiente final deve, portanto, ter em todos os casos um gargalo idêntico ao do pré-molde. Com efeito, o gargalo compreende ou filetes de rosca para receber uma rolha roscada, ou um bordo reforçado para receber uma cápsula engastada ou uma tampa. É, portanto, muito difícil controlar a deformação do gargalo após a formação do pré-molde, e é preferível conservá-lo no mesmo estado após as sucessivas transformações. É por essa razão que, durante as fases de transformação do pré-molde em recipiente final ou intermédio, e, neste último caso, de um recipiente intermédio num outro recipiente (ainda intermédio, ou final), o gargalo é suportado no exterior do molde e não se modifica pelo sopro. O bocal é constituído por um tubo cuja extremidade de sopro (bico do bocal) é apertado para poder ser inserido na abertura da peça em bruto. Tipicamente, a extremidade do bocal é de secção troncocónica. O diâmetro na base do tronco do cone, e portanto, do bocal, é inferior ao da referida abertura. Por consequência, quando o bocal é introduzido no gargalo, acaba por se estabelecer um contacto entre o tronco do cone e o bordo periférico interior da boca da peça em bruto, assegurando a estanquicidade durante o sopro e a manutenção forçada da peça em bruto em boa posição em relação ao molde.

Mas este tipo de bocal não está totalmente adaptado pelas seguintes razões: por causa das fortes pressões necessárias ao sopro (tipicamente 40 bars nas máquinas da requerente), é necessário exercer uma pressão de apoio elevada entre o bocal e a peça em bruto para evitar as fugas. E necessário, portanto, que o gargalo tenha uma espessura de material suficientemente grande para lhe conferir uma rigidez suficiente, a fim de que não seja deformado pelo bocal durante o apoio. Ora, o preço de revenda de um recipiente está condicionado, em grande medida, ao custo do material. Uma tendência que apareceu há algum tempo é a de obter peças em bruto de gargalo aligeirado, para reduzir os custos de revenda, mas existe um limite inferior a partir do qual o bocal provoca um rebentamento do gargalo; um mesmo equipamento pode ser utilizado para fabricar séries de recipientes diferentes. O utilizador é por vezes levado a modificar a personalização do seu equipamento. Se for modificada a altura do gargalo e/ou se for modificado o diâmetro do gargalo, é necessário modificar a regulação do curso do bocal e/ou forçosamente mudar de bocal. Daí uma perda de tempo, e mesmo um acréscimo de custo para o equipamento; estes bocais estão mal adaptados ao sopro de recipientes esterelizados ου assépticos, com o auxílio de um fluido de esterilização ou de asseptização, porque a zona de contacto entre o interior da boca e o bocal, se não foi asseptizada ou esterilizada antes do sopro, continua no mesmo estado: corre-se o risco de partículas sépticas ou anti-estéreis se encontrarem aí e irem contaminar o interior; quando está presente uma haste de alongamento, o que é a regra, esta desliza axialmente no interior de um orifício cilíndrico disposto no bocal e orientado segundo o eixo longitudinal deste último, e é deixado livre um espaço anelar em torno da haste para permitir a passagem do fluido de sopro em tomo da haste neste orifício. Mas a secção deste espaço é necessariamente limitada, de forma que a passagem do fluido é travada. A invenção tem por objectivo obviar a estes inconvenientes.

De acordo com a invenção, um bocal de sopro, para levar fluido de sopro ao interior de uma peça em bruto suportada pelo seu gargalo num molde de sopro, de forma que o gargalo sobressaia do molde, compreendendo o bocal um orifício de transporte do fluido à peça em bruto, é caracterizado por o orifício possuir dimensões tais que, quando uma peça em bruto está colocada no molde e o bocal está em posição de sopro, o orifício cobre o gargalo, e o rebordo periférico do orifício em frente da peça em bruto, que constitui o bico do bocal, vem apoiar-se sobre o molde, e estão previstos meios de estanquicidade ao nível deste apoio. O bocal de acordo com a invenção permite portanto ultrapassar todos os problemas acima citados: • já não há apoio directo sobre o pré-molde para assegurar a estanquicidade, de forma que podem ser utilizados os gargalos mais leves; • os problemas ligados à personalização estão resolvidos: basta calibrar o orifício, de forma a que possa conter os maiores gargalos que a máquina seja solicitada a tratar; • como o fluído de sopro chega em tomo do gargalo, os problemas ligados à assepsia ou à esterilização estão resolvidos: o fluido de sopro chega também em torno do gargalo, de forma que não somente o interior do recipiente, mas também o exterior do gargalo, está limpo; • a despeito da presença de uma haste de alongamento, é oferecida uma maior secção de passagem ao fluido de sopro porque o bico do bocal já não está no interior, mas encontra-se no exterior do gargalo, donde uma melhor eficácia de sopro. 6

Numa primeira variante, os meios de estanquicidade são fixados na extremidade do bico do bocal.

Numa segunda variante, os meios de estanquicidade são fixados no molde da instalação à qual está associado o bocal.

Outras características e vantagens da invenção serão realçadas com a leitura da descrição a seguir, feita com vista às figuras anexas, nas quais: a figura 1 é uma vista em corte esquemático de uma parte da instalação, utilizando uma primeira variante de bocal quando o bocal não está em posição de sopro; a figura 2 é uma vista em corte, correspondente à primeira variante, quando o bocal está em posição de sopro; a figura 3 é uma vista de cima, simplificada, de um molde, em posição fechada, utilizável com esta primeira variante; a figura 4 é uma vista esquemática, em corte, de uma parte da instalação, utilizando uma segunda variante de bocal, quando o bocal não está em posição de sopro; a figura 5 é uma vista em corte, correspondente à segunda variante, quando o bocal está em posição de sopro; a figura 6 é uma vista de cima, simplificada, de um molde, em posição fechada, utilizável com a segunda variante.

Nas figuras 1 e 2 estão representados um primeiro modo de realização de um bocal de acordo com a invenção e a parte do equipamento de sopro à qual pode estar associado. O bocal, designado no seu conjunto pela referência 1, possui um corpo 2 em forma de casquilho sensivelmente cilíndrico perfurado, em todo o seu comprimento, com um orifício coaxial constituído por dois orifícios 3, 4 coaxiais com o eixo 5 do bocal e que comunicam entre si por uma primeira das suas extremidades.

De acordo com a invenção, um primeiro 3 destes orifícios constitui o orifício de chegada do fluido a uma peça em bruto quando o bocal está em posição numa instalação de sopro, como será descrito posteriormente.

No modo de realização ilustrado nestas figuras 1 e 2, uma junta 6 de bordo é fixada em tomo da segunda extremidade do primeiro orifício 3 e emerge axialmente, constituindo de facto o bico 7 do bocal. A função desta junta 6 é a de assegurar a estanquicidade durante o sopro, como será explicado posteriormente. A junta 6 é mantida em tomo da segunda extremidade do primeiro orifício 3 disposta no corpo 2 de bocal, por exemplo, com o auxílio de um anel 8 de manutenção, aparafusado em tomo da referida extremidade.

De preferência, respiradouros 9, 10, cuja função será explicada mais adiante, atravessam radialmente a espessura do anel 8; estes respiradouros estão, de preferência, repartidos regularmente em torno do anel 8 e desembocam, do lado interior deste, ao nível do piano de apoio 11 entre o corpo 2 do bocal e a extremidade da junta 6 oposta àquela que constitui, de facto, o bico 7 de bocal. O bocal 1 é fixado, de forma conhecida, pelo seu lado oposto àquele em que está disposto o primeiro orifício 3, a um macaco 12 de bocal. Mais precisamente, o corpo 2 é tornado solidário com um eixo 13 associado a um êmbolo 14 que desliza num cilindro 15, sendo o macaco constituído pelo conjunto do êmbolo, cilindro e eixo.

Como está ilustrado nestas figuras 1 e 2, o corpo 2 do bocal está, de preferência, aparafusado na extremidade do eixo 13. Para este efeito, o segundo orifício 4 existente no corpo 2 é roscado e a extremidade do eixo 13 é filetada de forma correspondente. O macaco tem duplo efeito: para isso, um primeiro orifício 16, previsto numa extremidade do cilindro 15, permite arrastar o êmbolo e, portanto, o bocal 1, para o molde 17, e um segundo orifício 18 permite afastar o bocal do molde. 8

De forma conhecida, o conjunto constituído pelo êmbolo 14 e pelo eixo 13 que o prolonga é perfurado, em todo o seu comprimento, com um orifício 19 tubular, coaxial com o eixo 5 de simetria do bocal 1 e do macaco 12.

Uma haste 20 de alongamento da peça em bruto 21 associada está colocada neste orifício. O diâmetro interior do orifício 19 c superior ao diâmetro exterior da liaste 20, de modo que fica criado um espaço anelar 22 na periferia da haste 20, permitindo a passagem do fluido de pré-insuflação e/ou de sopro para o primeiro orifício 3 do bocal 1 e, portanto, para a peça em bruto 21, com vista à produção do recipiente desejado no molde 17. O espaço anelar 22 é posto em comunicação com uma conduta 23 de transporte do fluido sob pressão, para a pré-insuflação e/ou o sopro. Esta conduta 23 está ligada, de forma conhecida, a uma ou mais fontes de fornecimento do fluido. A haste 20 pode deslizar relativamente ao conjunto constituído pelo cilindro 15, por um lado, e ao subconjunto êmbolo 14, eixo 13, bocal 1. Os meios de deslocamento, conhecidos, da haste não estão representados: pode tratar-se de um outro macaco, e/ou de um mecanismo de cames e rodízios, ou dc qualquer outro meio apropriado.

Estão previstos, de forma conhecida, rolamentos 24, 25 de guiamento da haste 20, respectivamente, na extremidade do cilindro 15 e na junção entre o eixo 13 e o bocal 1. Por outro lado, pelo menos ao guiamento na extremidade do cilindro é estanque. Para esse efeito, ou o rolamento 24 é estanque ou, de preferência, é completado por uma junta 26. A estanquicidade a este nível tem por finalidade evitar qualquer fuga do fluido de sopro em tomo da haste 20. O rolamento de guiamento 25 na junção entre o eixo 13 e o bocal 1 é constituído, por exemplo, por um casquilho encaixado numa cavidade 27 correspondente, disposta 9

na extremidade do eixo 13, e mantido em posição pelo bocal, quando este está montado sobre o eixo 13.0 casquilho é, além disso, perfurado em toda a sua altura pelo menos por dois orifícios 28, 29 que comunicam, cada um, com o espaço anelar 22 e com o primeiro orifício 3 do bocal 1, a fim de que o fluido de sopro possa circular da conduta de transporte 23 até ao bico do bocal.

Bem entendido, a fixação do bocal sobre o eixo 13 é assegurada de forma estanque, ou por um aperto suficiente do bocal 1 sobre o eixo 13, ou com o auxílio de meios referidos, tais como juntas ou qualquer outro dispositivo conhecido (fita de estanquicidade, massa de juntas, filaça, etc,).

Na figura 1, o bocal 1 e a haste 20 de alongamento estão representados em posição subida (no caso em que o molde está situado por baixo do bocal). O bocal está portanto afastado da peça em bruto 21, e a haste 20 está recolhida no bocal. A peça em bruto 21, aqui um pré-molde, está na posição no molde 17 que contém a cavidade com a forma 30 do recipiente a obter.

Na figura 2, o tubo está em posição de sopro. O bico 7 de bocal, mais precisamente ajunta 6 que o constitui, está apoiado sobre o rebordo 31 superior do molde, e a haste 20 está representada numa posição segundo a qual a sua extremidade livre está apoiada no fundo do pré-molde, quer dizer, numa posição que precede imediatamente a estiragem do pré-molde.

Esta figura mostra que as dimensões do primeiro orifício 3 de bocal 1 são tais, que o gargalo 32 da peça em bruto 21 está largamente contido, quer dizer, coberto, neste orifício.

De preferência, e de forma conhecida, a parte do rebordo 31 superior do molde 17 na qual a junta 6 se vem apoiar é um casquilho, constituído por dois meios 10 casquilhos 33, 34 frente a frente um em relação ao outro ao nível do plano da junta 35 entre os dois semi moldes 36, 37. Este casquilho é uma peça que pode ser mudada. A função dos respiradouros 9, 10 na proximidade do bico 7 do bocal é a de evitar, quando o bocal está afastado (subido) do molde, após o sopro, enquanto ainda há fluido sob pressão, que a juuia 6 se deteriore. Na ausência destes respiradouros, o rebordo da junta 6 teria tendência a ser empurrado para o exterior, no começo da subida, em virtude da forte pressão que reina no bocal.

Com os respiradouros, desde que o bocal começa a afastar-se do molde 17, a junta já não está apertada fortemente contra o casquilho de gargalo 33, 34.

Com efeito, em virtude da pressão reinante no interior, a superfície periférica interior da junta tem tendência a afastar-se da zona na qual ela está apoiada no corpo 2 de bocal, o que leva ao aparecimento de um interstício entre a junta e o corpo de bocal, permitindo a uma parte do fluido escapar por este interstício em direcção aos respiradouros e portanto para o exterior.

Nas figuras 4 e 5 está representada uma variante do bocal; a figura 6 mostra como o molde deve ser adaptado para cooperar com esta variante. O bocal representado nesta variante difere do representado nas figuras 1 e 2 unicamente pelos meios para assegurar a estanquicidade entre o bico 7 de bocal e o molde. Também os mesmos elementos têm as mesmas referências e remete-se para a descrição das figuras 1 e 2 para a parte que lhes diz respeito. O bocal 1 compreende um corpo 2 perfurado por dois orifícios 3 e 4.

Um primeiro 3 destes orifícios serve para cobrir o gargalo 38 de uma peça em bruto 39, aqui um recipiente intermédio de corpo retraído, tal como é descrito na patente europeia n.° 442 836 em nome da requerente.

II O segundo orifício 4, roscado, é aparafusado 11a rosca correspondente de um eixo 13 ligado ao êmbolo 14, c uma haatc dc alongamento 20 dcsloca-sc no macaco 12. A diferença entre este bocal e o descrito nas figuras 1 e 2 tem a haver com o facto de o bico 7 de bocal não ser constituído por uma junta, mas pelo rebordo 40 da abertura do primeiro orifício 3 para o exterior, primeiro orifício que se encontra então completamente realizado na massa do corpo 2. A estanquicidade, quando 0 bocal está em posição (figura 5), é assegurada por uma junta 41 constituída por duas porções 42, 43 de junta em semicírculo, dispostas respectivamente na parede superior 44, 45 de cada um dos semi-moldes 46,47 ou, de preferência, no casquilho de gargalo, constituído por dois meios casquilhos 48,49 dispostos, respectivamente, em cada um dos semi-moldes, quando este casquilho está presente (figura 6).

Uma vantagem desta variante é que a junta se mantém mais facilmente no lugar e não é afastada durante as subidas do bocal.

Verifícou-sc, dc forma surpreendente, que um bocal de acordo com a invenção não necessita que a peça em bruto 21,39 seja apertada fortemente contra o molde, ao nível do casquilho de gargalo, durante o sopro. E portanto perfeitamente possível produzir recipientes sem utilizar a haste 20 de alongamento que, quando está colocada em posição, mantém a peça em bruto no molde. Mesmo quando a haste não é utilizada, a peça em bruto não vibra sob 0 efeito do fluido e este não se escapa para 0 interior do molde pelo exterior da peça em bruto. O fluido é dirigido para o interior da peça em bruto sem problemas particulares. É evidente que a invenção não está limitada aos modos de realização descritos. Em particular, a fixação do bocal ao macaco poderia ser assegurada de qualquer outra forma que não por intermédio de um orifício roscado 4 e de uma rosca correspondente 12 no eixo 13 do macaco; da mesma forma, a haste 20 de alongamento poderia não estar presente, não sendo esta última um acessório do bocal, mas da própria instalação. m\

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Claims (13)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Bocal (I) de sopro para fornecer fluido de sopro ao interior de uma peça em bruto (21; 39) suportada pelo seu gargalo (32,38) num molde (36,37;46,47) de sopro, dc forma que o referido gargalo sobressaia de urna parede (31;44,45) do molde, compreendendo o bocal (1) um orifício (3) de fornecimento de fluido à peça em bruto, caracterizado por o orifício (3) possuir dimensões tais que, quando a peça em bruto está colocada em posição num molde e o bocal (1) está em posição de sopro, o orifício cobre o gargalo, e o rebordo periférico (6;40) do orifício, em frente da peça em bruto, que constitui o bico (7) do bocal, vem apoiar-se sobre a referida parede (31 ;44,45) do molde, e por estarem previstos meios de estanquicidade (6;42,43) ao nível da zona de apoio.
2. 2. Bocal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de estanquicidade serem constituídos por uma junta (6) que envolve o bico (7) do bocal.
3. 3. Bocal de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a junta ser mantida numa extremidade do corpo (2) do bocal por um colar (8) de aperto.
4. 4. Bocal de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o colar estar enroscado na referida extremidade do corpo (2).
5. 5. Bocal de acordo com uma das reivindicações 3 ou 4, caracterizado por o colar estar equipado com pelo menos um respiradouro (9, 10) que atravessa a sua espessura e que desemboca ao nível do plano (11) de apoio entre a junta (6) e a referida extremidade do corpo (2).
6. 6. Instalação de sopro de recipientes a partir de peças em bruto (21; 39) caraclerizada por compreender um bocal de acordo com as reivindicações 1 a 5.
7. 7. Instalação de sopro de recipientes a partir de peças em bruto (21; 39) caracterizada por compreender um bocal de acordo com a reivindicação 1 e os meios de estanquicidade (42,43) serem constituídos por uma junta (41) suportada pela parede do molde de onde emerge o gargalo (32,38) e que envolve o referido gargalo.
8. 8. Instalação de sopro de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por, sendo o molde constituído por dois semi-moldes (46;47), a junta é constituída por duas porções (42;43) transportadas, cada uma, respectivamente, por um semi-molde.
9. 9. Instalação de acordo com uma das reivindicações 6 a 8 anteriores, caracterizada por o primeiro orifício (3) do bocal ser posto em comunicação (22, 28,29) com uma tubagem (23) de fornecimento de fluido.
10. 10. Instalação de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por o bocal estar associado a um macaco (12) de bocal que equipa a instalação, e as comunicações (22,28,29) serem realizadas no macaco. I :
11. 11. Instalação de acordo cora uma das reivindicações 6 a 10, caracterizada por compreender uma haste (20) de alongamento da peça em bruto (21;39), que atravessa o primeiro orifício (2) e que pode deslizar relativamente a este.
12. 12. Instalação de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o bocal (1) estar fixado a um eixo (13) do macaco (12), estando o referido eixo solidário com um êmbolo (14) que desliza num cilindro (15) que equipa a instalação.
13. 13. Instalação de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por o bocal (1) estar fixado ao eixo (13) por meio de uma união roscada e compreender, para o efeito, um segundo orifício (4) roscado, e por o eixo (13) estar dotado de uma rosca de forma correspondente. Lisboa. 7 7 MAR. 2001