Крышка для разъемной укупорки сосудов - RU2106293C1
Код документа: RU2106293C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к крышкам для разъемной укупорки сосудов. В частности, изобретение касается винтовой укупорки как для бутылок многоразового и одноразового пользования из материала полиэтилен (PET), так и бутылок -GDB с напитками, содержащими угольную кислоту.
Последующее раскрытие предмета заявки и уровня техники для наглядного сравнения ограничивается крышками для укупорки бутылок- GDB с напитками. Однако ясно, что данное изобретение не ограничивается крышками для укупорки бутылок GDB для напитков, а пригодно для любых видов сосудов, например, емкостей для пищевых продуктов (так называемых Tupper Ware). Далее крышка для укупорки согласно изобретению используется предпочтительно как для бутылок многоразового, так и одноразового пользования из материала PET.
Крышки для укупорки, которыми можно закрывать бутылки с напитками или подобные им сосуды, нашли широкое распространение. При этом они должны выполнять разные требования. Во-первых, должна быть достигнута такая герметизация бутылок для напитков или сосудов, чтобы содержащийся в них напиток в укупоренном или закрытом состоянии не мог выходить из сосуда. Если у герметизируемых сосудов речь идет о бутылках, содержащих жидкости, то тогда это требование определяется вязкостью жидкости. Если же напитки, содержащиеся в бутылках, помимо того смешивают с газом, находящимся под давлением, например, с угольной кислотой, то тогда уплотнение должно быть, кроме того, газонепроницаемым, чтобы предотвратить утечку газа из бутылки.
Чтобы выполнить вышеуказанные функции уплотнения, укупорочные крышки согласно уровню техники содержат устройство для уплотнения сосуда или емкости.
Из пат. США 4 450 973 известна крышка для разъемной укупорки сосудов, содержащая выполненный парно укупориваемым сосудом корпус с механизмом укупорки для разъемного закрытия сосуда корпусом крышки и уплотнитель для взаимодействия с верхней кромкой сосуда для герметизации при закрытии механизма укупорки, который содержит наклонный уплотняющий выступ, при этом внутренняя поверхность уплотнителя в месте взаимодействия с уплотняющим выступом имеет волнообразную ребристую структуру.
Описанная крышка не обеспечивает удовлетворительное уплотнение при многократном использовании крышки в связи с естественным износом уплотнителя.
Известны методы герметизации, состоящие в применении эластичного уплотняющего кольца, которое используют, например, у стеклянных банок для консервирования. При этом укупорочную крышку и уплотняющее кольцо изготавливают отдельно и собирают после изготовления. Совершенно очевидно, что этот метод из-за изготовления двух деталей является дорогостоящим и трудоемким. Другой недостаток этого метода известен из каждодневного пользования : резиновое кольцо относительно легко соскальзывает и препятствует таким образом надежной герметизации сосуда.
Известны также уплотняющие кольца, выполненные как интегральная составная часть укупорочной крышки, благодаря чему проявились многие преимущества.
Подобный пример известен из Европейского пат. EP-A-0 580 369, который касается такой однокомпонентной бутылочной крышки. Крышка для укупорки содержит уплотняющий выступ, идущий от корпуса крышки вовнутрь, который является интегральной составной частью этой крышки. Путем навинчивания укупорочной крышки на сосуд уплотняющий выступ верхней стороной горлышка бутылки прижимается к внутренней поверхности крышки. Противодавление внутренней поверхности крышки приводит к газонепроницаемому уплотнению емкости с помощью уплотняющего выступа. Чтобы избежать прилипания уплотняющего выступа к внутренней поверхности укупорочной крышки, предусмотрено множество желобков, проходящих радиально вовнутрь, которые должны предотвращать приклеивание. В Европейском пат. EP-A-0 580 369 в расчет приняты и отклонения от пределов допусков уплотняющего выступа и размеров горлышка бутылки.
Недостатки этого известного способа заключаются в собственном уплотнении емкости: в идеальном случае газонепроницаемому уплотнению емкости ничто не мешает, но как только верхняя кромка сосуда обнаруживает малейшие неровности и имеет место не полностью равномерная поверхность, что, вероятно, происходит из-за частого использования прежде всего у бутылок многоразового потребления, то удовлетворительное уплотнение невозможно. Помимо этого нужно обратить внимание на то, что путем расположения радиальных желобков или канавок на внутренней поверхности укупорочной крышки нельзя достичь равномерной герметизации. В местах, где на внутренней поверхности укупорочной крышки находятся пазы, желаемое уплотнение не достигается, так как давление, создаваемое путем взаимодействия внутренней поверхности крышки и верхней кромки сосуда, в этих местах меньше, поскольку желобки приведут к (желаемой здесь) деформации уплотняющего выступа. В местах, где на внутренней поверхности укупорочной крышки нет никаких пазов, давление выше, что приводит к неравномерному уплотнению. Наконец, из-за того, что пазы и тем самым слабые места уплотнения расположены радиально, возникает дополнительное ослабление уплотнения емкости, так как пазы известным образом ведут к нарушению герметизации.
Таким образом, цель изобретения состоит в том, чтобы добиться улучшения уплотнения сосуда с помощью крышки для его разъемной укупорки без усложнения или удорожания изготовления такой крышки, в частности, таким образом, чтобы при многократном открывании и закрывании сосуда эффект уплотнения не снижался из-за изнашивания, а достигалось бы по существу постоянное уплотнение.
Эта цель достигается с помощью крышки для разъемной укупорки сосудов, определенной в п. 1 формулы изобретения. В частности, уплотнение согласно данному изобретению достигается тем, что предусмотренный клинообразный выступ целенаправленно прижимает уплотнитель к верхней кромке сосуда, вследствие чего возникает зона уплотнения, где уплотнитель высоким давлением прижимается к верхней кромке сосуда. Выступ согласно п.1 формулы изобретения делает возможным нацеленное позиционирование уплотняющего выступа на краю сосуда под высоким давлением в нем. Этот процесс укупорки, ведущий к очень хорошей герметизации, осуществляется без усложнения самой крышки.
Зависимые пункты формулы изобретения направлены на другие преимущественные формы выполнения изобретения.
В п. 2 описан уплотнитель согласно дальнейшей форме исполнения, который заходит в отверстие сосуда. Этот второй уплотнитель также содержит выступ для прилегания к внутренней стороне сосуда при срабатывании механизма укупорки, вследствие чего создают вторую зону уплотнения. Путем комбинации этих двух уплотнителей достигают особо качественную герметизацию; помимо этого, уплотнение существенно не повреждается, даже если уплотнитель будет с браком.
П. 3 касается примера выполнения, который описывает положение уплотнителя, особенно эффективное для герметизации.
П. 4 касается примера исполнения, описывающего форму корпуса крышки, особенно эффективную для уплотнения.
Пп. 5 и 6 показывают два примера исполнения, согласно которым уплотнитель изготавливается или из отдельной части или образован за одно с корпусом крышки. Пример исполнения, где уплотнитель и корпус крышки состоят из одного материала, обладает преимуществом простого и недорогого изготовления. На примере исполнения, где уплотнитель и укупорочная крышка изготавливаются из отдельных частей, можно делать крышку из недорогого и/или позволяющего повторное использование материала, а уплотнитель из материала, который обладает особыми уплотняющими свойствами.
Пп. 7 и 8 описывают два примера исполнения, согласно которым уплотняющий выступ и/или корпус крышки изготовлен из определенного материала, обладающего особыми свойствами.
Пп. 9 и 10 характеризуют примеры выполнения, которые содержат различные механизмы укупорки. Сегодня самое частое применение находит винтовой механизм, но в определенных случаях предпочтителен механизм с хомутом, как, например, с недавних пор вновь у пивных бутылок.
Пп. 11 и 12 касаются примеров выполнения, которые описывают различные качества уплотняющего выступа, особенно эффективные для уплотнения.
П. 13 касается примера выполнения, описывающего качество корпуса крышки, особенно эффективное для уплотнения.
Пп.14 и 15 относятся к формам выполнения, которые касаются придания формы эластичной уплотняющей пластинке, особенно удобной для эффекта уплотнения.
П. 16 касается крышки, согласно которой поверхность уплотнителя, взаимодействующая с укупориваемым сосудом, является чешуйчатой или структурированной. Такое структурирование имеет то преимущество, что оно при взаимодействии с имеющимися на верхней стороне укупориваемого сосуда неровностями приводит к жесткой посадке уплотнителя на верхней кромке сосуда.
На фиг. 1 дана крышка в сечении в незакрытом состоянии в соответствии с предпочтительной формой исполнения; на фиг. 2 - укупориваемый сосуд в сечении; на фиг. 3 - крышка в сечении в закрытом состоянии; на фиг. 4 - крышка в сечении в незакрытом состоянии согласно другой предпочтительной форме выполнения.
На фиг. 1 изображена крышка для разъемной укупорки бутылки согласно предпочтительной форме исполнения изобретения. Описанная далее подробно форма выполнения касается винтовой укупорки бутылки, которая может содержать углекислотные жидкости.
Как уже упомянуто ранее, нужно, однако, указать на то, что изобретение не ограничивается винтовой укупоркой бутылок. Альтернативные формы исполнения касаются, например, банок, пригодных для хранения/заморозки пищевых продуктов, стеклянных банок для консервирования, а также крышек для емкостей, которые не используются в пищевом секторе, как, например, ведра для краски.
На фиг. 1 представлена крышка в сечении в своей исходной форме. Крышка состоит из корпуса 10, который включает в себя верхнюю, перекрывающую часть 18 и в основном цилиндрическую боковую часть 19. Боковая часть 19 проходит главным образом вертикально из плоскости перекрывающей части 18. Согласно изображенной на фиг. 1 форме выполнения переход от перекрывающей части 18 к цилиндрической боковой части 19 происходит не резко (в виде острой кромки), а посредством закругленной переходной части 20. Обращается внимание на то, что в показанной форме исполнения перекрывающая часть 18, боковая часть 19 и переходная часть 20 являются не отдельными элементами, а что более того, они вместе образуют корпус 10 крышки.
На боковой части 19 выполнена винтовая резьба 12, служащая механизмом укупорки, посредством которого крышка 10 закрепляется на сосуде 100, подлежащем укупорке.
Винтовая резьба 12 взаимодействует с соответствующей парно выполненной винтовой резьбой 112 (фиг. 2) на бутылке 100. Нужно сказать, что винтовая резьба 12 не представляет собой единственно возможный механизм укупорки для укупориваемых сосудов. Все возможные другие виды известных сами по себе механизмов укупорки также пригодны, например, крышки с хомутом, западающие в выемки кулачки или выступы, и т.д.
Как можно понять из фиг. 1, согласно предпочтительной форме выполнения изобретения на боковой части 19 внутри предусмотрен уплотнитель 11, включающий наклонный уплотняющий выступ 13. Выступ 13 имеет клинообразную форму. В состоянии покоя (т.е. в положении, в котором укупорочная крышка не закрывает сосуд) уплотняющий выступ 13 проходит от переходной части 20 почти горизонтально, однако преимущественно с небольшим наклоном к центру крышки. В особо предпочтительной форме выполнения наклон относительно горизонтали составляет 41o до 48o, чтобы облегчить вынимание (фиг. 4). Ширина B уплотняющего выступа 13 выбирается преимущественно такой, что находящийся внутри конец выступа 13 в укупоренном состоянии закрывает по существу сжато с верхним краем 104 бутылки (фиг. 3). В особенно предпочтительном примере исполнения (фиг. 4) ширина B находится в пределах между 3,8 и 4,5 см. Тем самым добиваются того, что общая верхняя кромка 104 бутылки 100 по существу полностью подвергается воздействию уплотняющего выступа 13, облегающего кругообразно корпус 10 крышки, если корпус 10 навинчен на бутылку. Клинообразный выступ 13 пригоняется по своему профилю на различные горлышки бутылок, когда во время процесса укупорки на крышку воздействуют нормальные крутящие моменты. Подгонка профиля к верхней кромке 104 горлышка бутылки происходит, в частности, как наверху снаружи, так и наверху внутри. Профиль уплотняющего выступа 13 может приспосабливаться к любому радиусу кривизны. Горлышко бутылки многоразового пользования с диаметром 20,7 мм меньше, чем у бутылки разового пользования, внутренний диаметр которой составляет 21,6 мм. В обоих случаях уплотняющий выступ 13 заходит в горлышко бутылки тоже вовнутрь. В конечном результате укупорочная крышка согласно изобретению при всех мыслимых условиях окружающей среды плотно сидит на бутылке.
Описанный выше наклон уплотняющего выступа 13 в своем положении покоя приспособлен к наклону поверхности 104 бутылки 100 из горизонтальной плоскости, как можно понять, в частности, из фиг. 2. Как явствует из этой фигуры, верхняя кромка 104 бутылки 100 имеет наклон (изображенный здесь увеличением по соображениям наглядности) от горизонтальной плоскости H, обозначенный буквой ("S"). Ясно, что в зависимости от подлежащей укупорки емкости могут быть выбраны различные формы выполнения соответствующей поверхности 104. Согласно идее изобретения преимущественно наклон или придание формы уплотняющего выступа 13 приспосабливается по мере надобности к выбранной форме поверхности укупориваемой емкости.
Особое значение для достижения успеха согласно изобретению заключается в том, что предусмотрен далее клинообразный уплотняющий выступ 13 с определенной толщиной профиля, который на фиг. 1 обозначен знаком "D". Выступ включает свободный конец и корень. Многочисленные сравнительные тесты, где проверялась устойчивость уплотнения укупорочной крышки с уплотняющим выступом разной толщины, показали, что выступ 13 на своем свободном конце должен иметь толщину от 0,2 до 0,5 мм, согласно особенно предпочтительной форме выполнения - между 0,2 и 0,4 мм, а на корне - от 0,3 до 0,7 мм. Эти данные оказались наиболее предпочтительными для подлежащих укупорке стеклянных бутылок GDB с применением обычных пластмассовых материалов для корпуса 10 крышки. Для других крышек, которыми нужно закрыть меньшие или большие сосуды, устанавливаются соответственно последовательные величины.
Уплотняющий выступ 13 имеет кроме того, специальную чешуйчатую структуру, которая взаимодействует с неровностями на верхней кромке 104 бутылки 100, чтобы получить лучшее уплотнение.
В рассмотренных выше исходных формах изобретения корпус крышки 10 состоял из одного отдельного элемента, заодно с которым выполнен уплотняющий выступ 13. Согласно другой предпочтительной форме выполнения изобретения можно также выполнить уплотняющий выступ на отдельном кольцеобразном элементе и установить его по мере надобности в корпусе крышки 10. Фиксация этого преимущественно гибкого кольца может происходить или путем зажатия, или путем приклеивания. Вставляемое отдельно кольцо согласно этой форме выполнения охватывает преимущественно не только уплотняющий выступ, но и, кроме того, описанную ниже более подробно внутреннюю поверхность 18' крышки для укупорки и/или эластичную уплотняющую пластинку 16. Подобная форма выполнения обладает тем преимуществом, что уплотнители 11, 13, 16 согласно изобретению могут быть введены в существующие винтовые крышки также в качестве "дополнительного сборочного комплекта".
Уплотнитель 11 в преимущественной форме выполнения расположен таким образом, что между перекрывающей частью 18 и клинообразным уплотняющим выступом, т.е. глядя на него сверху снаружи, образуется камера 33. Эта камера 33 дает подгоночный зазор для различных диаметров бутылочных горлышек и тем самым обеспечивает надежную герметизацию соответствующей емкости.
На фиг. 4 изображена следующая особенно преимущественная форма выполнения крышки для укупорки, у которой уплотнительный выступ (13) согласно идее изобретения на внешней поверхности 18' имеет волнообразную структуру, причем вокруг перекрывающей части 18 проходят отдельные, концентрически расположенные, кольцеобразные выступы 34a-f. Далее внутренняя поверхность 18' укупорочной крышки имеет скос в пределах 0,5o до 3o относительно горизонтали и волнообразную ребристую форму, как видно из фиг. 4. Эти выступы 34 расположены таким образом, что уплотняющий выступ 13 в укупоренном состоянии лежит на них и с их помощью прижат к верхней кромке 104 бутылки 100. Расстояние между выступами 34a-f выбрано преимущественно таким образом, что они все лежат на верхней кромке 104 бутылки 100; другими словами радиус Rs концентрически обегающих выступов выбран преимущественно так, что самый внешний выступ 34a (фиг. 4) или 14 (фиг. 1) находится в смежном положении с внешней кромкой бутылки 100, тогда как самый внутренний выступ 34f (фиг. 4) или 14 (фиг. 1) находится в смежном положении с наружной кромкой бутылки 100, тогда как самый внутренний выступ 34f (фиг. 4) или 15 (фиг. 1) находится в смежном положении с внутренней кромкой бутылки 100. Согласно особенно преимущественной форме выполнения радиус Rs концентрически обегающих выступов 34a-f находится в пределах от 16,5 мм до 18,5 мм; радиус Rs концентрически обегающего выступа 15 составляет 17,5 мм.
Как, в частности, следует из фиг. 1, выступы 14 и 15 имеют различные высоты H1, H2. Согласно изобретению разница по высоте взята таким образом, что с учетом перепада 8 поверхности 104 бутылки (фиг. 2) устанавливается равномерное давление на верхнюю кромку 104 бутылки 100 в укупоренном состоянии. Как можно понять, в частности, из фиг. 4, высота выступов 34 при этой форме выполнения согласно изобретению выбрана таким образом, что уплотнитель 11 в укупоренном состоянии как бы прижимается к верхней кромке 104 бутылки 100 и надежно ее уплотняет. Выступы 34a-f при этой форме выполнения, как и оба выступа 14 и 15 примера выполнения, изображенного на фиг. 1, создают при этом равномерное давление на уплотняющий выступ 11, которое сравнительно высоко вследствие малой рабочей поверхности выступов. Во взаимодействии с чешуйчатой структурой, предусмотренной на нижней стороне уплотняющего выступа, и с неровностями на верхней кромке 104 бутылки 100 достигается тем самым безопасное и надежное уплотнение.
Согласно другой предпочтительной форме исполнения данного изобретения наряду с уплотняющим выступом 11 также предусмотрена проходящая вертикально от перекрывающей части 18 эластичная пластинка 16, которая в состоянии покоя идет вертикально вниз (фиг. 1). Уплотняющая пластинка 16 также проходит концентрично к средней линии M корпуса крышки, причем внутренняя кромка имеет радиус R1, а внешняя - радиус R2. Радиусы R1 и R2 выбраны таким образом, что уплотняющая пластинка 16 в состоянии покоя проходит непосредственно смежно по отношению к выступу 11; согласно наиболее предпочтительной форме исполнения радиус R1 составляет 15,4 мм, а радиус R2 - 16,8 мм.
В соответствии с идеей изобретения уплотняющая пластинка 16 снабжена выступом 17, самая верхняя точка которого в состоянии покоя корпуса 10 крышки находится в основном на цилиндрической поверхности вместе со свободным концом уплотняющего выступа 13. Радиус выступа 17 составляет преимущественно 0,25 мм и выбран так, что уплотняющая пластинка 16 идет от самой верхней точки выступа 17 к вершине пластинки 16 под углом. Многочисленные сравнительные испытания показали, что угол между внутренней кромкой уплотняющей пластинки и ее внешней кромкой преимущественным образом должен быть не больше 35o и не меньше 25o, а согласно особенно предпочтительной форме исполнения равен 28o. Эти величины особенно удачно зарекомендовали себя для подлежащих укупорке бутылок из стекла с применением обычных пластмасс для корпуса 10 крышки. Для других укупорочных крышек, которыми нужно закрывать меньшие или большие емкости, устанавливают соответственно последовательные величины.
Как, в частности, следует из фиг. 3, выступ 17 уплотняющей пластинки 16 взаимодействует с внутренней стороной бутылки 100 в укупоренном состоянии, при этом путем срабатывания механизма укупорки уплотняющая пластинка 16 отклоняется от своего положения покоя и загибается вовнутрь бутылки. Точно так же, как с выступами 14 или 34a-f, из-за малой рабочей поверхности уплотняющей пластинки 16 (которая по существу подается через зону плеча 17) достигают сравнительно высокого давления уплотнения, которое определяется возвратным моментом отклоненной уплотняющей пластинки 16.
Крышка для укупорки согласно изобретению может изготавливаться из различных материалов. Если уплотнитель 11 (вместе с выступами 14 или 34a-f и эластичной пластинкой 16) предусматривается как интегральная составная часть укупорочной крышки, то в качестве ее материала пригоден в частности полиэтилен. Если уплотнитель 11 предусматривается как отдельно изготавливаемый элемент, то для корпуса 10 крышки можно использовать белую жесть, а для закрепляемого на уплотнительном кольце уплотнителя 11 или для корпуса 10 крышки - полиэтилен.
Реферат
Предложена крышка для разъемной укупорки сосудов из полимерного материала. Корпус крышки выполнен парно для укупориваемого сосуда. Механизм укупорки разъемно закрывает сосуд корпусом крышки. Уплотнитель взаимодействует с верхней кромкой сосуда для уплотнения его при закрытии механизма укупорки. Крышка содержит выполненный на ее корпусе клинообразный уплотняющий выступ, имеющий ширину (В), которая больше толщины верхней кромки сосуда. В месте, где крышка взаимодействует с верхней кромкой, толщина выступа (Д) находится в диапазоне между 0,2 и 0,5 мм. Верхняя внутренняя поверхность уплотнения в месте, где он взаимодействует с уплотняющим выступом, имеет волнообразную ребристую структуру. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.
