BRPI0818900B1

BRPI0818900B1 - dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo mergulhador

Info

Publication number: BRPI0818900B1
Application number: BRPI0818900A
Authority: BR
Inventors: E Martin Charles; Elliott Gilbert
Original assignee: Leistritz Ag; Leistritz Extrusionstechnik Gmbh
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2018-11-27
Also published as: ATE512782T1; EP2209602B1; EP2209602A2; WO2009059760A3; WO2009059760A2; JP2011502818A; US7954991B2; US20090123587A1; JP4944994B2; BRPI0818900A2

Description

(54) Título: DISPOSITIVO DE EXTRUSÃO DE MATERIAIS, QUE INCLUI UM EXTRUSOR DE ROSCA HELICOIDAL COM UM ALIMENTADOR DE ÊMBOLO MERGULHADOR (73) Titular: LEISTRITZ EXTRUSIONSTECHNIK GMBH. Endereço: Markgrafenstrasse 29 - 39, 90459, Nürnberg, ALEMANHA(DE) (72) Inventor: CHARLES E. MARTIN; GILBERT ELLIOTT.

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 27/11/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 27/11/2018

Assinado digitalmente por:

Alexandre Gomes Ciancio

Diretor Substituto de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

1/20

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE EXTRUSÃO DE MATERIAIS, QUE INCLUI UM EXTRUSOR DE ROSCA HELICOIDAL COM UM ALIMENTADOR DE ÊMBOLO MERGULHADOR”.

Antecedentes da Invenção

a. Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se, em geral a extrusores de rosca helicoidal única e extrusores de roscas helicoidais múltiplas, especialmente, extrusores de roscas helicoidais duplas, que utilizam alimentadores de êmbolo mergulhador enchidos por gravidade, para controlar precisamente a quantidade de alimentação aos extrusores. Em algumas modalidades preferidas, os dispositivos da presente invenção são para preparação em lotes de produtos em pequena escala, tais como produtos farmacêuticos, e quantidades de alimentação e densidades de produto extremamente precisas são obtidas usando o dispositivo de microêmbolos mergulhadores da presente invenção.

b. Descrição da técnica relacionada [002] As seguintes patentes são representativas de diversos tipos de extrusores:

[003] A Patente U.S. N° 7 229 205 B2 para Shunk et al. descreve uma unidade de acionamento para operar uma máquina injetora de plástico, que inclui uma bucha, apoiada rotativamente, destinada a receber uma rosca helicoidal de extrusor e um rotor, que inclui um eixo oco e está definido por um diâmetro interno dimensionado para permitir a passagem da bucha e da rosca helicoidal do extrusor instalada através do rotor. Com isso, o rotor está conectado de modo removível com o membro receptor em engate rotativo fixo.

[004] A Patente U.S. N° 7 168 944 B2 para Schad descreve um sistema de acionamento eficiente em energia, previsto para uso em máquinas de moldar por injeção típicas, sendo que um único motor

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 10/41

2/20 elétrico aciona tanto a rosca helicoidal do extrusor como um motor hidráulico, que carrega continuamente um acumulador hidráulico durante o processo de extrusão. Durante o ciclo de injeção, a carga no acumulador é guiada para ativar a rosca helicoidal do extrusor e injetar fusão nas cavidades do molde. Outra modalidade utiliza uma disposição similar no mecanismo de aperto da máquina de moldar por injeção, sendo que a carga no acumulador é guiada para manter o molde fechado durante o ciclo de injeção.

[005] A Patente U.S. N° 6 481 043 B2 para Anderson et al. descreve uma ferramenta de ligação de escova rotativa para um aspirador de pó manual, com um coletor de pó que terminada em uma extremidade de boca, fornecendo uma força mecânica que age para mover material estranho para dentro da ferramenta de fixação, da qual o material estranho é aspirado para dentro da extremidade de bocal do coletor de pó do aspirador de pó manual, ao qual ela está conectada de modo removível.

[006] A Patente U.S. N° 6 168 417 B1 para Takahashi descreve uma máquina de moldar vertical, prevista verticalmente com uma unidade de injeção de preplastificação, na qual uma unidade de injeção e uma unidade de plastificação estão montadas lado a lado. As pontas dessas unidades estão ligadas por um tubo de conexão, para transferir resina plastificada pela unidade de plastificação à unidade de injeção, através do mesmo. A unidade de injeção e a unidade de plastificação estão individualmente apoiadas por respectivos pares de suportes em posição vertical acima de um dispositivo de aperto. A unidade de injeção tem um membro de braço em cada lado da mesma e um membro de mola está previsto na parte superior do membro de braço. A unidade de plastificação é retida sobre o membro de braço através do membro de mola, sendo que os suportes para a unidade de plastificação estão inseridos através do membro de braço e o membro de mola.

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 11/41

3/20 [007] A Patente U.S. N° 6 086 353 para Klaus descreve uma unidade de injeção de dois estágios, totalmente elétrica. Mais especificamente, uma unidade de injeção, na qual a rosca helicoidal de alimentação é usada, de preferência, apenas para plastificação e a injeção do material plastificado é realizada por um acumulador separado, com um elemento de ativação linear acionado eletricamente, tal como um mecanismo de rosca esférica. O êmbolo mergulhador do acumulador está configurado com uma trajetória helicoidal e é rotativo por meio de uma embragem de uma via disposta entre o êmbolo mergulhador e o parafuso esférico.

[008] A Patente U.S. N° 5 863 567 para Klaus descreve uma unidade de injeção de dois estágios, totalmente elétrica. Mais especificamente, uma unidade de injeção, na qual a rosca helicoidal de alimentação é usada, de preferência, apenas para plastificação e a injeção do material plastificado é realizada por um acumulador separado, com um elemento de ativação linear acionado eletricamente, tal como um mecanismo de parafuso esférico. O acumulador está configurado de tal modo que a relação do curso do pistão para o diâmetro do pistão está, de preferência, no âmbito de dez para quinze. Na modalidade preferida, há motores separados para a rotação do parafuso helicoidal e a operação do acumulador. Está descrita uma modalidade alternativa, na qual o sistema é acionado com um único motor e embreagens de uma via.

[009] A Patente U.S. N° 5 454 995 para Rusconi et al. descreve um método da presente invenção, que se refere à redução do tempo de ciclo em máquinas de moldar por injeção, que fazem funcionar moldes de grande capacidade, tais como moldes de execução de cavidades múltiplas, e exigem um alto volume de abastecimento de fusão de qualidade. Especificamente, a presente invenção propõe usar um extrusor de plastificação contínua para abastecer dois acumuladoPetição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 12/41

4/20 res de fusão, que operam alternadamente para injetar o material plástico no molde. Para obter isso, uma válvula rotativa na extremidade do extrusor está controlada para encher as cavidades, e válvulas de retenção estão posicionadas para controlar a direção de corrente e limitar a pressão em determinadas partes do sistema. Uma válvula de vaivém entre as cavidades de injeção e antes do bocal facilita a descompressão.

[0010] A Patente U.S. N° 5 281 384 para Banks descreve um método aperfeiçoado para moldagem por injeção, que inclui as etapas de plastificar uma carga de material de moldar, com o extrusor funcionando a altas rpm, transferir a carga para um meio de acumulador, com o extrusor funcionando a rpm baixas, e injetar a carga em uma cavidade de molde.

[0011] A Patente U.S. N° 4 512 730 para Kudert et al. descreve um dispositivo para uso com um bloco corrediço e um bocal de co-injeção de múltiplos polímeros com aberturas de entrada traseiras separadas para correntes de polímero separadas, em um bocal de co-injeção múltipla, máquina de moldar por injeção de múltiplos polímeros, para receber do bloco corrediço uma pluralidade de correntes de fluxo de polímeros separados e para redirecionar as mesmas para correr axialmente para fora da extremidade anterior do dispositivo para dentro das aberturas de entrada traseira de bocal. O dispositivo tem entradas cortadas radialmente em sua periferia, em cada caso, para receber uma corrente de fluxo de polímero, e tem canais de alimentação, em cada caso, em comunicação com uma entrada e com uma parte cortada para dentro em direção ao eixo central do dispositivo, e sendo que uma parte axial em comunicação com a parte para dentro estende-se axialmente para a frente e termina em um furo de saída na extremidade anterior do dispositivo, sendo que os furos de saída estão em um padrão espaçado para alimentar as correntes de fluxo de polímero sePetição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 13/41

5/20 paradas em relação espaçada para dentro das aberturas de entrada traseiras do bocal. Em modalidades preferidas, as entradas comunicam-se com gargantas de alimentação, em cada caso, cortadas radialmente e estendidas em torno de uma parte da circunferência do dispositivo e com uma parte de extremidade terminal, que se comunica com um canal de alimentação axial, e uma câmara receptora, desejavelmente de configuração escalonada, está cortada axialmente na extremidade anterior e adaptada para receber um bocal de co-injeção. A maioria dos furos de saída está radialmente espaçada uma da outra por um arco de 60°. Meios de isolamento, que incluem, de preferência, uma pluralidade de ranhuras anulares estão cortadas na periferia do dispositivo entre as entradas e com um anel de pistão expansível montado nas mesmas, para manter as correntes de fluxo de polímero isoladas uma da outra.

[0012] Apesar da técnica anterior, a presente invenção não é ensinada nem tornada óbvia pela mesma.

Sumário da Invenção [0013] A presente invenção está voltada para um dispositivo de extrusão de material, que inclui um extrusor de rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo mergulhador. O mesmo inclui um extrusor de rosca helicoidal com uma carcaça principal, uma rosca helicoidal para avanço de material, um mecanismo de acionamento de rosca helicoidal, uma abertura de alimentação para introduzir materiais a ser extrudados e uma abertura de saída de extrusão. Ele também inclui um alimentador de êmbolo mergulhador, com uma carcaça de êmbolo mergulhador inclinada para cima, um êmbolo mergulhador posicionado na carcaça do êmbolo mergulhador, um mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador, conectado ao êmbolo mergulhador para mover o êmbolo mergulhador para cima e para baixo dentro da carcaça de êmbolo mergulhador, e uma saída de alimentação em uma extrePetição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 14/41

6/20 midade superior da carcaça de êmbolo mergulhador, sendo que a saída de alimentação está conectada à abertura de alimentação do extrusor de rosca helicoidal. Um usuário pode posicionar o êmbolo mergulhador para baixo na carcaça de êmbolo mergulhador, encher a carcaça por gravidade com materiais a ser extrudados, operar o extrusor de rosca helicoidal com o mecanismo de acionamento da rosca helicoidal e operar o mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador para avançar o êmbolo mergulhador para cima, para mover os materiais a uma taxa controlada para fora da carcaça de êmbolo mergulhador e para dentro do extrusor de rosca helicoidal para extrusão dos materiais pelo mesmo.

[0014] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de materiais inclui um extrusor de rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo mergulhador, sendo que o mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força e um motor de engrenagem, com uma correia de regulagem e um meio de controle de velocidade variável.

[0015] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de material inclui um extrusor com um alimentador de êmbolo mergulhador, o extrusor de rosca helicoidal inclui ainda pelo menos um elemento de aquecimento e meios de controle do elemento de aquecimento. O dispositivo pode utilizar aquecimento durante o processo de extrusão ou extrudar a frio, sem aquecimento.

[0016] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de material inclui um extrusor com um alimentador de êmbolo mergulhador, o extrusor de rosca helicoidal é um extrusor de rosca helicoidal horizontal e um alimentador de êmbolo mergulhador é um alimentador de êmbolo mergulhador não horizontal.

Em algumas modalidades especialmente preferidas, o extrusor de rosca helicoidal é um extrusor de rosca helicoidal horizontal e o alimentaPetição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 15/41

7/20 dor de êmbolo mergulhador é um alimentador de êmbolo mergulhador vertical.

[0017] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de material inclui um extrusor de rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo mergulhador, o mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força, um motor de engrenagem de DC, com uma correia de regulagem e um controlador de motor de DC. Alternativamente, podem ser usados mecanismos de acionamento não elétricos, sem exceder o objeto da presente invenção, tais como mecanismos de acionamento pneumáticos, hidráulicos, mecânicos ou outros.

[0018] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de material inclui um extrusor de rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo mergulhador, o mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força e um motor de engrenagem de AC, com uma correia de regulagem e um controlador de motor de AC.

[0019] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo mergulhador, o dispositivo inclui um desvio do alimentador de êmbolo mergulhador para possibilitar a operação do alimentador de êmbolo mergulhador, enquanto está se desviando do extrusor de rosca helicodial, para testar ou calibrar o alimentador de êmbolo mergulhador.

[0020] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de material inclui um extrusor de rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo mergulhador, o alimentador de êmbolo mergulhador é um microalimentador de êmbolo mergulhador, o alimentador de êmbolo mergulhador inclui esbarros, que limitam o deslocamento do êmbolo mergulhador para menos de dez polegadas

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 16/41

8/20 [25,40cm].

[0021] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo mergulhador, o dispositivo contém componentes que contatam materiais a ser extrudados que são feitos de um material não reativo aceitável, selecionado do grupo que consiste em aço inoxidável, liga baseada em níquel, plástico inerte e combinações dos mesmos.

[0022] Em algumas modalidades preferidas diferentes da presente invenção, o dispositivo de extrusão de materiais inclui um extrusor de roscas helicoidais múltiplas com um alimentador de êmbolo mergulhador. O extrusor de roscas helicoidais múltiplas tem uma carcaça principal, roscas helicoidais múltiplas de avanço de material, um mecanismo de acionamento de roscas duplas, uma abertura de alimentação para introduzir materiais a ser extrudados e uma abertura de saída de extrusão. O alimentador de êmbolo mergulhador tem uma carcaça de êmbolo mergulhador alongada, inclinada para acima, um êmbolo mergulhador posicionado na carcaça de êmbolo mergulhador, um mecanismo de acionamento de êmbolo mergulhador conectado ao êmbolo mergulhador, para mover o êmbolo mergulhador para cima e para baixo dentro da carcaça de êmbolo mergulhador, e uma saída de alimentação em uma extremidade superior da carcaça de êmbolo mergulhador, sendo que a saída de alimentação está conectada à abertura de alimentação do extrusor de roscas helicoidais múltiplas. Um usuário pode posicionar o êmbolo mergulhador para baixo na carcaça de êmbolo mergulhador, encher por gravidade a carcaça com materiais a ser extrudados, operar o extrusor de roscas helicoidais múltiplas com o mecanismo de acionamento de rosca helicoidal e operar o mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador para avançar o êmbolo mergulhador para cima, para mover os materiais a uma taxa controlada

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 17/41

9/20 para fora da carcaça de êmbolo mergulhador em para dentro do extrusor de roscas helicoidais múltiplas para extrusão dos materiais do mesmo.

[0023] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de materiais inclui um extrusor de roscas helicoidais múltiplas com um alimentador de êmbolo mergulhador, o mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força e um motor de engrenagem, com uma correia de regulagem e um meio de controle de velocidade variável.

[0024] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de materiais inclui um extrusor de roscas helicoidais múltiplas com um alimentador de êmbolo mergulhador, o extrusor de roscas helicoidais múltiplas inclui, ainda, pelo menos um elemento de aquecimento e meios de controle do elemento de aquecimento. O dispositivo pode utilizar o aquecimento durante o processo de extrusão ou extrudar a frio, sem aquecimento.

[0025] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de material inclui um extrusor de roscas helicoidais múltiplas, com um alimentador de êmbolo mergulhador, o extrusor de roscas helicoidais múltiplas é um extrusor de roscas helicoidais múltiplas horizontal e um alimentador de êmbolo mergulhador é um alimentador de êmbolo mergulhador não horizontal.

[0026] Em algumas modalidades especialmente preferidas, o extrusor de roscas helicoidais múltiplas é um extrusor de roscas helicoidais múltiplas horizontal e o alimentador de êmbolo mergulhador é um alimentador de êmbolo mergulhador vertical.

[0027] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de material inclui um extrusor de roscas helicoidais múltiplas com um alimentador de êmbolo mergulhador, o mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 18/41

10/20 força, um motor de engrenagem de CC, com uma correia de regulagem e um controlador de motor de CC. Tal como mencionado acima, podem ser usados mecanismos de acionamento não elétricos, alternativos, sem deixar o objeto da presente invenção, tais como mecanismos de acionamento pneumáticos, hidráulicos, mecânicos ou outros. [0028] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de material inclui um extrusor de roscas helicoidais múltiplas, com um alimentador de êmbolo mergulhador, o mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força e um motor de engrenagem de CA, com uma correia de regulagem e um controlador de motor de CA.

[0029] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de roscas helicoidais múltiplas, com um alimentador de êmbolo mergulhador, o dispositivo inclui um desvio do alimentador de êmbolo mergulhador para possibilitar a operação do alimentador de êmbolo mergulhador, enquanto está se desviando do extrusor de roscas helicoidais múltiplas, para testar ou calibrar o alimentador de êmbolo mergulhador.

[0030] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de material inclui um extrusor de roscas helicoidais múltiplas, com um alimentador de êmbolo mergulhador, o alimentador de êmbolo mergulhador é um microalimentador de êmbolo mergulhador e o alimentador de êmbolo mergulhador inclui esbarros, que limitam o deslocamento do êmbolo mergulhador para menos de (25,40cm) dez polegadas.

[0031] Em algumas modalidades preferidas da presente invenção, o dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de roscas helicoidais múltiplas, com um alimentador de êmbolo mergulhador, o dispositivo contém componentes que contatam materiais a ser extrudados, que são feitos de um material não reativo aceitável, selecionaPetição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 19/41

11/20 do do grupo que consiste em aço inoxidável, liga baseada em níquel, plástico inerte e combinações dos mesmos.

[0032] Outros aspectos, vantagens e modalidades da invenção podem ser apresentados ou tornar-se evidentes da consideração da descrição detalhada abaixo, dos desenhos e reivindicações. Além disso, deve ser entendido que tanto o sumário precedente da invenção como a descrição detalhada abaixo são a título de exemplo e destinam-se a fornecer explicação adicional, sem limitar o objeto da invenção, tal como reivindicado.

Descrição Resumida dos Desenhos [0033] Os desenhos anexos, que estão incluídos para fornecer um entendimento adicional da invenção e estão incorporados nessa invenção e constituem uma parte da mesma, ilustram modalidades preferidas da invenção e, junto com a descrição detalhada, servem para explicar os princípios da invenção. Nos desenhos:

figura 1 é uma vista lateral de uma modalidade de um dispositivo de extrusão de materiais da presente invenção, incluindo um extrusor de roscas helicoidais múltiplas com um alimentador de êmbolo mergulhador;

figura 2 é um vista frontal da modalidade do dispositivo de materiais da presente invenção, incluindo um extrusor de roscas helicoidais duplas, com um alimentador de êmbolo mergulhador mostrado na figura 1;

figura 3 é uma vista de cima da modalidade do dispositivo de materiais da presente invenção, incluindo um extrusor de roscas helicoidais duplas, com um alimentador de êmbolo mergulhador mostrado nas figuras 1 e 2;

figura 4 é uma vista lateral de uma modalidade de um dispositivo de extrusão de materiais da presente invenção, incluindo um extrusor de uma rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo merPetição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 20/41

12/20 gulhador; e figura 5 é uma vista de cima da modalidade do dispositivo de extrusão de materiais da presente invenção, incluindo um extrusor de uma rosca helicoidal com um alimentador de êmbolo mergulhador, mostrado na figura 4.

Descrição Detalhada das Modalidades [0034] Com referência, agora, em detalhe, aos desenhos, nos quais números de referência idênticos designam partes corresponde ao longo das diversas vistas, são mostradas diversas modalidades da presente invenção.

[0035] A figura 1 é uma vista lateral de uma modalidade de um dispositivo de extrusão de materiais da presente invenção, que inclui um extrusor de roscas helicoidais duplas 1, com um alimentador de êmbolo mergulhador 3. A figura 2 é uma vista frontal da modalidade de um dispositivo de extrusão de materiais da presente invenção, mostrada na figura 1, e a figura 3 é uma vista de cima da modalidade de um dispositivo de extrusão de materiais da presente invenção, mostrada nas figuras 1 e 2. Essas três figuras são agora descritas coletivamente e nem todos os números de referência aparecem em todas as figuras.

[0036] Nessas três figuras, 1 a 3, o extrusor de rosca helicoidal tem uma carcaça principal 5, com roscas helicoidais duplas 7 e 15 de avanço de material, montadas rotativamente na mesma. Há um mecanismo de acionamento de roscas helicoidais duplos 9 que é convencional, com controles operacionais convencionais, e pode incluir meios de aquecimento e controles de aquecimento. A abertura de alimentação 11 está localizada no lado inferior da carcaça principal 5 e adaptada para receber o alimentador de êmbolo mergulhador 3 em uma disposição vedada, para introduzir materiais a ser extrudados, e extrudar esses materiais com ou sem calor, por meio da abertura de saída de extrusão 13. Essa abertura de saída pode ser uma abertura de saída

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 21/41

13/20 aberta, um molde e/ou conexão para unidades de processo subsequentes, tais como peletizadores, trituradores, cortadores, monitores de controle de qualidade, classificadores, contadores e equipamento de embalagem e rotulação.

[0037] O alimentador de êmbolo mergulhador 3 tem uma carcaça de êmbolo mergulhador alongada, inclinada para cima, e um êmbolo mergulhador 23 posicionado na carcaça de êmbolo mergulhador 21. Um mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador está conectado ao êmbolo mergulhador 23 para mover o êmbolo mergulhador 23 para cima e para baixo dentro da carcaça de êmbolo mergulhador 21. Uma saída de alimentação 31 está localizada na extremidade superior da carcaça de êmbolo mergulhador 23 e está conectada à abertura de alimentação do extrusor de roscas helicoidais duplas 11, tal como mostrado. O mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador é um motor de engrenagem de CA ou CD 29, com uma correia de regulagem 33 no gabinete 27. Também há um meio de controle 35 conectado ao motor 29, para desligar e ligar o mesmo e para variar sua velocidade rotacional. O alimentador de êmbolo mergulhador 3 é removível de modo corrediço em relação ao extrusor de rosca helicoidal 1, de modo que cada um dos mesmos pode ser limpado e atendido separadamente e de modo que o alimentador de êmbolo mergulhador 3 possa ser carregado com materiais por meio de alimentação por gravidade.

[0038] Para operar o dispositivo da presente invenção, um usuário pode posicionar o êmbolo mergulhador 23 para baixo na carcaça de êmbolo mergulhador, isto é, para sua posição mais inferior, depois, encher por gravidade a carcaça de êmbolo mergulhador 21 com materiais a ser extrudados, tais como plásticos, produtos farmacêuticos, produtos alimentícios ou produtos químicos, que são fluentes (pós, granulados, produtos de trituração, pastas etc.). A seguir, o usuário dá

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 22/41

14/20 partida ao extrusor de rosca helicoidal 1 com os mecanismos de rosca helicoidal 9 e depois opera o mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador para avançar o êmbolo mergulhador 23 para cima, para mover os materiais a uma taxa controlada para fora da carcaça de êmbolo mergulhador 21 e para dentro do extrusor de rosca helicoidal para extrusão dos materiais do mesmo por meio da abertura de saída de extrusão 13.

[0039] A figura 4 é uma vista lateral de uma modalidade do dispositivo de extrusão de materiais da presente invenção, que inclui um extrusor de uma rosca helicoidal 101 com um alimentador de êmbolo mergulhador 103. A figura 5 é uma vista de cima da modalidade do dispositivo de extrusão de materiais da presente invenção mostrada na figura 4. Essas duas figuras são descritas agora coletivamente, nem todos os números de referência aparecem nas duas figuras.

[0040] Nas figuras 4 e 5, o extrusor de rosca helicoidal 101 tem uma carcaça principal 105, com roscas helicoidais únicas de avanço de material 107, montadas rotativamente dentro da mesma. Há um mecanismo de acionamento de rosca helicoidal 109 na extremidade a jusante, que é convencional, com controles operacionais convencionais e inclui meios de aquecimento e controles de aquecimento. A abertura de alimentação 111 está localizada no lado inferior da carcaça principal 105, para conectar o alimentador de êmbolo mergulhador 103 para introduzir materiais a ser extrudados e extrudar esses materiais com ou sem calor ou fusão, por meio da abertura de saída de extrusão 113.

[0041] O alimentador de êmbolo mergulhador 103 tem uma carcaça de êmbolo mergulhador 121 inclinada para cima e um êmbolo mergulhador posicionado na carcaça do êmbolo mergulhador 121. Um mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador no gabinete 127 está conectado ao êmbolo mergulhador 123 para mover o êmbolo

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 23/41

15/20 mergulhador 123 para cima e para baixo dentro da carcaça de êmbolo mergulhador 121, de modo similar ao descrito em conjunto com as figuras prévias. Uma saída de alimentação 131 está localizada na extremidade superior da carcaça de êmbolo mergulhador 121 e está conectada à abertura de alimentação 111 do extrusor de roscas helicoidais duplas, tal como mostrado. O mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador é um motor de engrenagem de CA ou CC 129, com uma correia de regulagem 133. Há também um meio de controle 135 conectado ao motor 129, para desligar e ligar o mesmo e variar sua velocidade rotacional.

[0042] O dispositivo da presente invenção é operado da mesma maneira tal como no dispositivo da presente invenção descrito previamente, exceto pelo fato de que ele é um extrusor de rosca helicoidal única e é usado para exigências de mistura e densidade menos rígidas. Os exemplos seguintes são exemplos dos dispositivos de acordo com a invenção:

EXEMPLOS 1 e 2 - Porção em pequena escala de roscas helicoidais duplas e porção em pequena escala de rosca helicoidal única [0043] Um dispositivo da presente invenção está construído de acordo com as figuras 4 e 5. Ele inclui um dispositivo de microalimentador de êmbolo mergulhador, configurado para adicionar quantidades precisas de material por unidade de tempo no extrusor, em uma base de porções. Em termos de quantidades de alimentação, ele é capaz de quantidades extremamente baixas (descendo até 0,4 gramas/minuto), que não podem ser atingidas com alimentadores de lançamento. O mesmo princípio operacional pode ser aplicado a aplicações muito maiores, para introduzir materiais não fluentes livremente no extrusor em uma maneira positiva. O alimentador de êmbolo mergulhador pode ser contatado tanto com o extrusor de rosca helicoidal única (figuras 3 e 4) ou com o extrusor de roscas helicoidais duplas (figuras 1, 2, 3).

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 24/41

16/20 [0044] Especificações gerais para uma modalidade preferida de cada versão, única ou duplas:

capacidade do tubo: 100 cc valor teórico da quantidade mínima: 0,4 g/minuto valor teórico da quantidade máxima: 9,53 g/minuto força de acionamento: motor de engrenagem de CC 1/45 HP com controle de velocidade variável motor de engrenagem máx. RPM:4,5 força máx. do êmbolo mergulhador para cima: 7.000 newtons deslocamento total do êmbolo mergulhador: 150 mm

I.D. do tubo: 30 mm materiais de contato de construção: aço inoxidável da série 300 e Delrin (plástico inerte de polietileno) mecânica: o alimentador é um êmbolo mergulhador de calcar pequeno, que utiliza um pistão de Delrin, firmemente ajustado dentro de um tubo cilíndrico vertical. Embora o tubo do cilindro (carcaça do alimentador de êmbolo mergulhador principal) seja cilíndrico, ele pode ter qualquer formato de secção transversal, sem deixar o objeto da presente invenção, e configurações quadradas e retangulares também são preferidas. O material a ser alimentado é carregado dentro do tubo, acima do pistão de Delrin, quando o pistão está em sua posição mais inferior de seu deslocamento. O pistão é empurrado para cima por uma rosca de força trapezoidal, acionada por um motor de engrenagem de CC, por meio de uma correia de regulagem. A correia de regulagem proporciona uma redução de velocidade secundária de 2:1. A carga do em puxo pelo calçamento do material no extrusor é absorvida por um mancai de empuxo no mecanismo da rosca de força. A velocidade do motor de engrenagem de CC pode ser variada pelo uso de um controlador de motor de CC. A quantidade de material enchida (a ser extrudada) pode ser julgada por uma escala linear na parte anPetição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 25/41

17/20 terior da unidade, com marcações, por exemplo, em centímetros cúbicos. Todo o chassi do alimentador de êmbolo mergulhador está montado sobre uma base corrediça linear, horizontal, de modo que ele pode ser convenientemente recuado de debaixo do cilindro do extrusor (carcaça principal) para reenchimento do tubo com material, ou limpeza. Todo o chassi do alimentador é feito de alumínio para movimento e expedição de peso leve, e de modo que ele possa ser erguido facilmente sobre uma bancada de trabalho, se for necessária uma manutenção mais ampla. O alimentador de êmbolo mergulhador é operado em uma base de ciclos por lotes, o que significa que o tubo cilíndrico funciona como um reservatório de material, e quando esse material é esgotado, o processo precisa ser parado enquanto o tubo é reenchido. A capacidade do tubo é de 100 cc, e está previsto que um lote de extrusão, a uma velocidade de alimentação típica, leva aproximadamente 15 a 20 minutos, embora possa ser mais longo, a uma velocidade de alimentação muito lenta.

[0045] Uma operação normal está de acordo com as seguintes etapas:

1) Recuar o alimentador de debaixo do extrusor, usando a base corrediça linear.

2) Encher o tubo de êmbolo mergulhador com material, usando um funil comum (observação: o material pode ser deixado solto no tubo, ou pode ser compactado com uma ferramenta de Delrin, prevista para esse fim).

3) Deslizar o alimentador para a posição de Funcionar abaixo do cilindro do extrusor.

4) Dar partida às roscas helicoidais do extrusor girando a uma velocidade especificada.

5) Dar partida ao controlador de CC do alimentador de êmbolo mergulhador, a uma quantidade de alimentação especificada em

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 26/41

18/20 gramas/minuto.

6) Executar o processo de extrusão, até a escala linear no alimentador mostrar que todo o material foi consumido, ou até que o acionamento de CC do alimentador se feche pelo contato com a chave de limite superior.

7) Fechar o drive off do extrusor.

8) Recuar a posição do êmbolo mergulhador para baixo, para sua posição mais inferior.

9) Nesse ponto, o pistão e o tubo podem ser removidos para limpeza, ou se mais amostras do mesmo material forem desejadas, o tubo pode ser simplesmente reenchido e o processo reiniciado. [0046] A velocidade do motor de engrenagem de CC é variável e permite o controle sobre a quantidade de alimentação. Dentro do acionamento de CC há uma especificação de limite de corrente, que pode ser ajustada para impedir que o pistão aplique força demais, no caso de a(s) rosca(s) helicoidal (ais) para retirar o material da abertura de alimentação de modo suficientemente rápido. Há uma função de recuo embutida no sistema de controle, de modo que depois do pistão ter atingido o limite superior ou de seu deslocamento, ele pode ser recuado de volta para a posição mais inferior, à velocidade máxima. Existe uma chave de limite superior e uma chave de limite inferior, para impedir o deslocamento excessivo da rosca de força trapezoidal. Se essa chave de limite for contatada, o controlador de CC automaticamente para o motor de engrenagem. O acionamento de CC está engatado com o acionamento da rosca helicoidal do extrusor, de modo que o alimentador de êmbolo mergulhador só pode adicionar material ao extrusor quando a(s) rosca(s) helicoidal(ias) estão girando (para evitar obstruções de material em excesso). Se o sistema estiver funcionando e o acionamento da rosca helicoidal do extrusor para por alguma razão, o alimentador de êmbolo mergulhador também para automatica-

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 27/41

19/20 mente. Também existe uma chave de desvio e desvio, de modo que o alimentador possa ser calibrado fora de linha, sem que as roscas helicoidais de extrusor estejam girando. Motores/acionamento de velocidade variável de CA são usados em unidades maiores. Entre os componentes que podem ser trocados sem afetar a funcionalidade dos dispositivos da presente invenção estão: tubos e pistões de I.D. diferentes, capacidade de cc diferente do tubo, comprimentos diferentes do deslocamento do pistão, relações de redução diferentes do motor de engrenagem HP, motores de engrenagem de CA ou CC funcionam do mesmo modo, relações de correia de regulagem diferentes, mecanismos de ativação diferentes, além da rosca de força trapezoidal, funcionam do mesmo modo, posições de montagem diferentes, além de verticalmente abaixo do cilindro de extrusor, funcionam do mesmo modo, o alimentador de êmbolo mergulhador pode realizar a mesma função se for usado com um extrusor de roscas helicoidais múltiplas, tal como um extrusor de roscas helicoidais duplas, extrusor de rosca helicoidal única, ou diversos tipos de máquinas de moldar, que necessitam de um dispositivo de alimentação e tipo de dispositivo de mistura/processamento contínuo, com o qual está em contato. A invenção é utilizada para processar amostras em quantidades pequenas de uma ampla variedade de produtos para a indústria de plásticos e produtos farmacêuticos, incluindo, mas não limitado a misturar excipientes com ingredientes farmaceuticamente ativos. O dispositivo também pode ser usado para tipos de produtos alimentícios. Depois da introdução no extrusor, são realizadas diversas operações unitárias, incluindo alimentação, fusão, mistura, dar saída a substâncias voláteis, e bombeamento/descarga através de um molde. O produto pode ser formado em um formato pelo molde. Depois da descarga do molde, o produto de extrusão é tipicamente refrigerado ao ar, água e/ou rolos ou um transportador. Depois, o produto de extrusão é cortado, enrolado ou

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 28/41

20/20 reduzido em tamanho, com base na finalidade pretendida. Em alguns casos, o processo não é uma extrusão de fusão a quente, mas um processo de extrusão a frio, caso no qual a fusão não ocorre.

[0047] Embora tenham sido descritas em detalhe nas presentes modalidades específicas da invenção, com referência aos desenhos anexos, deve ser entendido que a invenção não está limitada a essas modalidades específicas e que diversas mudanças e modificações podem ser efetuadas nas mesmas por alguém versado na técnica, sem afastar-se do objeto ou espírito da invenção, tal como definido nas reivindicações anexas.

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 29/41

1/7

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103), que compreende:

a) um extrusor de rosca helicoidal (101) com uma carcaça principal (105), uma rosca helicoidal (107) para avanço de material, um mecanismo de acionamento de rosca helicoidal (109), uma abertura de alimentação (111) para introduzir materiais a ser extrudados e uma abertura de saída de extrusão (113);

caracterizado pelo fato de que,

b) um alimentador de êmbolo mergulhador (103), com uma carcaça de êmbolo mergulhador (121) inclinada para cima, um êmbolo mergulhador (123) posicionado na referida carcaça do êmbolo mergulhador (121), um mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador, conectado ao referido êmbolo mergulhador (123) para mover o referido êmbolo mergulhador (123) para cima e para baixo dentro da referida carcaça de êmbolo mergulhador (121), e uma saída de alimentação (131) em uma extremidade superior da referida carcaça de êmbolo mergulhador (121), sendo que a referida saída de alimentação (131) está conectada à abertura de alimentação (111) do extrusor de rosca helicoidal (101);

onde o referido êmbolo mergulhador (123) é posicionável para baixo na referida carcaça de êmbolo mergulhador (121), para encher a referida carcaça (121) por gravidade com materiais a ser extrudados, o referido extrusor de rosca helicoidal (101) sendo operável com o referido mecanismo de acionamento da rosca helicoidal (109) e o referido mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador sendo operável para avançar o referido êmbolo mergulhador (123) para cima, para mover os referidos materiais a uma taxa controlada para fora da referida carcaça de êmbolo mergulhador (121) e para dentro do referiPetição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 30/41
2/7 do extrusor de rosca helicoidal (101) para extrusão dos referidos materiais pelo mesmo.

2. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força e um motor de engrenagem (129), com uma correia de regulagem (133) e um meio de controle de velocidade variável (135).
3. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido extrusor de rosca helicoidal (101) inclui ainda pelo menos um elemento de aquecimento e meios de controle do elemento de aquecimento.
4. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido extrusor de rosca helicoidal (101) é um extrusor de rosca helicoidal horizontal e o referido alimentador de êmbolo mergulhador (103) é um alimentador de êmbolo mergulhador não horizontal.
5. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido extrusor de rosca helicoidal (101) é um extrusor de rosca helicoidal horizontal e o referido alimentador de êmbolo mergulhador (103) é um alimentador de êmbolo mergulhador vertical.
6. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 31/41

3/7 de que o referido mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força, um motor de engrenagem de DC, com uma correia de regulagem e um controlador de motor de DC.
7. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força, um motor de engrenagem de AC, com uma correia de regulagem e um controlador de motor de AC.
8. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo inclui um desvio do alimentador de êmbolo mergulhador (103), para possibilitar a operação do referido alimentador de êmbolo mergulhador (103), enquanto está se desviando do extrusor de rosca helicoidal (101), para testar ou calibrar o referido alimentador de êmbolo mergulhador (103).
9. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alimentador de êmbolo mergulhador (103) é um microalimentador de êmbolo mergulhador, e o referido alimentador de êmbolo mergulhador (103) inclui esbarros, que limitam o deslocamento do êmbolo mergulhador para menos de 25,40cm (dez polegadas).
10. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (101) com um alimentador de êmbolo mergulhador (103) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo contém componentes que contatam materiais a ser extrudados, que são feitos de um material não reativo aceitável, selecionado do grupo que consiste em aço inoxidável, liga base-

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 32/41

4/7 ada em níquel, plástico inerte e combinações dos mesmos.
11. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergulhador (3), que compreende:

a) um extrusor de roscas helicoidais múltiplas (1) com uma carcaça principal (5), roscas helicoidais múltiplas (7, 15) para avanço de material, um mecanismo de acionamento de roscas helicoidais múltiplas (9), uma abertura de alimentação (11) para introduzir materiais a ser extrudados e uma abertura de saída de extrusão (13);

caracterizado pelo fato de que,

b) um alimentador de êmbolo mergulhador (3), com uma carcaça de êmbolo mergulhador (21) inclinada para cima, um êmbolo mergulhador (23) posicionado na referida carcaça do êmbolo mergulhador (21), um mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador, conectado ao referido êmbolo mergulhador (23) para mover o referido êmbolo mergulhador (23) para cima e para baixo dentro da referida carcaça de êmbolo mergulhador (21), e uma saída de alimentação (31) em uma extremidade superior da referida carcaça de êmbolo mergulhador (21), em que a referida saída de alimentação (31) está conectada à abertura de alimentação do extrusor de roscas helicoidais múltiplas (11);

onde o referido êmbolo mergulhador (23) é posicionável para baixo na referida carcaça de êmbolo mergulhador (21), para encher a referida carcaça (21) por gravidade com materiais a ser extrudados, o referido extrusor de roscas helicoidais múltiplas (1) sendo operável com o referido mecanismo de acionamento da rosca helicoidal (9) e o referido mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador sendo operável para avançar o referido êmbolo mergulhador (23) para cima, para mover os referidos materiais a uma taxa controlada para fora da referida carcaça de êmbolo mergulhador (21) e para denPetição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 33/41

5/7 tro do referido extrusor de roscas helicoidais múltiplas (1) para extrusão dos referidos materiais pelo mesmo.
12. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergulhador (3) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força e um motor de engrenagem, com uma correia de regulagem e um meio de controle de velocidade variável.
13. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergulhador (3) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido extrusor de roscas helicoidais múltiplas inclui ainda pelo menos um elemento de aquecimento e meios de controle do elemento de aquecimento.
14. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergulhador (3) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido extrusor de roscas helicoidais múltiplas é um extrusor de roscas helicoidais horizontal e o referido alimentador de êmbolo mergulhador (3) é um alimentador de êmbolo mergulhador não horizontal.
15. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergulhador (3) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido extrusor de roscas helicoidais múltiplas é um extrusor de roscas helicoidais múltiplas horizontal e o referido alimentador de êmbolo mergulhador (3) é um alimentador de êmbolo mergulhador vertical.
16. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergu-

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 34/41

6/7 lhador (3) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força, um motor de engrenagem de CC, com uma correia de regulagem e um controlador de motor de CC.
17. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergulhador (3) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido mecanismo de acionamento do êmbolo mergulhador inclui uma rosca de força, um motor de engrenagem de AC, com uma correia de regulagem e um controlador de motor de CA.
18. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergulhador (3) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo inclui um desvio do alimentador de êmbolo mergulhador (3), para possibilitar a operação do referido alimentador de êmbolo mergulhador (3), enquanto está se desviando do extrusor de roscas helicoidais múltiplas, para testar ou calibrar o referido alimentador de êmbolo mergulhador (3).
19. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergulhador (3) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o alimentador de êmbolo mergulhador (3) é um microalimentador de êmbolo mergulhador, e o referido alimentador de êmbolo mergulhador (3) inclui esbarros, que limitam o deslocamento do êmbolo mergulhador (23) para menos de dez polegadas [25,40cm].
20. Dispositivo de extrusão de materiais, que inclui um extrusor de rosca helicoidal (1) com um alimentador de êmbolo mergulhador (3) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo contém componentes que contatam materiais a ser extrudados, que são feitos de um material não reativo aceitá-

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 35/41

7/7 vel, selecionado do grupo que consiste em aço inoxidável, liga baseada em níquel, plástico inerte e combinações dos mesmos.

Petição 870180061459, de 17/07/2018, pág. 36/41

1/5

2/5

3/5

4/5

5/5

LO

Ο) b_