РЕЗЬБОВОЙ УЗЕЛ УКУПОРОЧНОГО СРЕДСТВА
CAPPING DEVICE THREADED ASSEMBLY

Настоящее изобретение относится к улучшенным резьбовым узлам укупорочных средств для контейнеров.
Современные контейнеры для напитков серийного производства используют резьбу на горлышке контейнера и укупорочном средстве непрерывного спирального типа. Резьба содержит единственный, по существу, непрерывный резьбовой участок на горлышке контейнера с низким углом наклона резьбы, составляющим обычно менее 5°. Низкий угол наклона необходим для обеспечения того, чтобы укупорочное средство не отвинчивалось самопроизвольно. Низкий угол наклона также обеспечивает необходимое действие рычага, чтобы получать воздухонепроницаемое сжимающее уплотнение между укупорочным средством и горлышком контейнера, когда укупорочное средство затягивают на горлышке контейнера. Низкий наклон спиральной резьбы также, в общем, означает, что существующие укупорочные средства обычно необходимо поворачивать больше, чем на 360°, чтобы их полностью отсоединить от горлышка контейнера.
Недостатки такой спиральной резьбы с низким наклоном включают в себя утомительное вращение, требуемое для удаления и повторного закрепления укупорочного средства на горлышке, чрезмерное использование формовочного материала для образования длинной спиральной резьбы и ненадежное отделение колец индикатора вскрытия от юбки укупорочного средства из-за низкого угла наклона резьбы.
Заявитель настоящего изобретения описал улучшенное и более надежное укупорочное средство для контейнеров как для газированных, так и негазированных напитков в Международной заявке WO 95/05322. Эта заявка описывает узлы укупорочных средств контейнеров, имеющие, по существу, непрерывную резьбу, образующую по существу непрерывную спиральную траекторию резьбы. Укупорочное средство можно перемещать от полностью отсоединенного до полностью закрепленного положения на горлышке контейнера посредством вращательного движения на 360° или менее. Чтобы предотвращать отвинчивание укупорочного средства из полностью закрепленного положения на горлышке и сохранять укупорочное средство в оптимальном уплотняющем положении, узлы укупорочных средств также имеют дополнительные запирающие элементы (в дальнейшем также упоминаемые как "боковые защелки") на горлышке контейнера и на юбке укупорочного средства, которые защелкиваются в зацепление в полностью закрепленном положении укупорочного средства на горлышке и которые противостоят отвинчиванию укупорочного средства до тех пор, пока не будет приложен заданный минимальный открывающий вращающий момент. В узлах согласно WO 95/05322 запирающие элементы имеют запирающее ребро на юбке укупорочного средства ниже резьбы укупорочного средства, которое зацепляется с запирающей выемкой на горлышке контейнера, расположенной ниже резьбы горлышка. Кроме того, боковые защелки взаимодействуют в полностью закрытом положении узла, чтобы поджимать укупорочное средство в уплотняющее положение, как описано более подробно в заявке WO 93/01098, полный объем которой включен здесь путем ссылки.
В узлах согласно WO 95/05322 резьба на горлышке или укупорочном средстве также имеет взаимно зацепляющиеся элементы для блокировки или ограничения вращения укупорочного средства в направлении отвинчивания за промежуточным положением, когда укупорочное средство находится под действием осевого давления в направлении, восходящем от горлышка контейнера, причем горлышко и укупорочное средство сконструированы и выполнены с возможностью обеспечения вентиляционного канала для выпуска газа из горлышка контейнера, по меньшей мере, когда укупорочное средство находится в промежуточном положении. Этот признак обеспечения безопасности относительно давления предотвращает неуправляемое выдувание укупорочного средства при начале отвинчивания укупорочного средства с горлышка контейнера. Таким образом, это позволяет использовать более короткую резьбу с более крутым наклоном или многозаходную резьбу в контейнере и узле укупорочного средства, тем самым делая узел значительно более удобным для пожилых людей и детей, не жертвуя при этом безопасностью относительно давления.
В WO 97/21602 и WO 99/19228 описаны улучшенные версии узлов согласно WO 95/05322. Все эти улучшенные версии имеют запирающие элементы, подобные элементам, описанным в WO 95/05322.
Узлы укупорочных средств контейнеров для напитков, иллюстрируемые в WO 95/05322, имеют короткие выступающие резьбовые сегменты на крышке и более длинные выступающие резьбовые сегменты на горлышке контейнера. Это устройство является общепринятым, отчасти из-за требований высокоскоростного литья под давлением крышек, в соответствии с которыми крышки должны "отсоединяться" (предпочтительно) из матрицы для монолитного литья с минимальной деформацией. В WO 03/045806 описаны подобные узлы, в которых более гладкий венчик горлышка был получен благодаря использованию коротких резьбовых сегментов на горлышке и более длинных резьбовых сегментов на внутренней части юбки укупорочного средства, с прерываниями, обеспечиваемыми в резьбовых сегментах укупорочного средства, чтобы сделать более легким изготовление укупорочных средств.
В US-A-5462186 описаны снабженные резьбой контейнер и узлы укупорочных средств, предназначенные для контейнеров для газированных напитков. Резьба включает в себя ограничители и конические средства для замедления скорости для оказания сопротивления отвинчиванию, чтобы эффективно вводить задержку во время открывания для обеспечения возможности выпуска газа из контейнера. Резьба также может содержать устройства против отвинчивания, чтобы противостоять случайному открыванию, когда укупорочное средство находится в полностью закрепленном положении на горлышке. Устройства против отвинчивания образованы маленькими дополнительными выступами, образованными за одно целое с резьбой контейнера и горлышка, которые зацепляются в полностью закрепленном положении укупорочного средства на горлышке. Эти маленькие выступы подвержены деформации и истиранию и не могут обеспечивать точный и устойчивый контроль над минимальным открывающим вращающим моментом, не обеспечивают продолжающийся эффект самозапирания и не обеспечивают щелчок, чтобы указывать потребителю, когда достигается полностью закрепленное положение укупорочного средства на горлышке. Кроме того, для маленьких выступов требуется изготовление крышки и укупорочного средства с высокой точностью (чрезвычайно низкие допуски), если должна быть достигнута удовлетворительная герметизация узла и зацепление выступов. Практически, этого трудно достичь в массовом производстве.
При обеспечении больших запирающих выступов на узлах контейнеров и укупорочных средств предшествующего уровня техники приходится  сталкиваться с плавным ходом резьбы, и следовательно, препятствованием закрыванию узла.
Интересно, что различные формы завинчивающихся пробок для контейнеров для напитков еще не полностью заместили стеклянные бутылки с корончатыми укупорочными средствами. Это даже несмотря на то, что для корончатых укупорочных средств требуется инструмент для открывания бутылок, и их нельзя повторно закреплять герметическим способом на горлышке бутылки, таким образом делая необходимым немедленно потреблять все содержимое такой бутылки после открывания, что является серьезным неудобством для потребителя.
Заявитель настоящего изобретения полагает, что одна из причин недостаточного принятия резьбовых укупорочных средств для контейнеров для напитков заключается в том, что резьбовые укупорочные средства являются относительно дорогостоящими отчасти из-за количества формовочного материала, который необходим для формирования венчика горлышка. Другая причина непрерывного использования корончатых укупорочных средств заключается в том, что закругленный венчик горлышка корончатого укупорочного средства делает более легким и более удобным для потребителя питье прямо из горлышка контейнера. Другое преимущество корончатых укупорочных средств над существующими укупорочными средствами с завинчивающимися пробками заключается в их компактном размере. Их серьезное неудобство состоит в том, что их нельзя закрывать.
В ЕР-А-08064505 раскрыт укупорочный узел, в котором резьбовые выступы профилированы для снижения утечки через резьбу. Вариант осуществления, показанный на фиг.8 указанного документа, имеет запирающие элементы, показанные снизу одной из резьб укупорочного средства. Эти запирающие элементы не обеспечивают удлинение протяженности траектории резьбы, образованной резьбой на укупорочном средстве.
Целью настоящего изобретения является создание улучшенных повторно закупориваемых узлов укупорочных средств с завинчивающейся пробкой для контейнеров. Настоящее изобретение, главным образом, подходит для контейнеров для напитков и пищевых продуктов, включая контейнеры для газированных напитков.
Согласно настоящему изобретению создан резьбовой узел укупорочного средства контейнера, содержащий горлышко контейнера, имеющее отверстие, укупорочное средство для упомянутого горлышка, имеющее участок основания и участок юбки, первую винтовую резьбу на горлышке, содержащую один или более первых резьбовых сегментов, и вторую винтовую резьбу на внутренней поверхности юбки укупорочного средства, содержащую один или более вторых резьбовых сегментов, при этом первые и вторые резьбовые сегменты определяют непрерывную спиральную траекторию резьбы, по которой укупорочное средство перемещается из по существу полностью отсоединенного положения в по существу полностью закрепленное положение укупорочного средства на горлышке контейнера, и выполнены с возможностью обеспечения потребителю закрепления, удаления и повторного закрепления укупорочного средства в положении уплотнения на горлышке посредством вращательного движения укупорочного средства на горлышке, первый запирающий выступ на горлышке контейнера, отделенный от первых резьбовых сегментов, и второй запирающий выступ на внутренней поверхности юбки укупорочного средства, отделенный от вторых резьбовых сегментов, причем первый и второй запирающие выступы противостоят отвинчиванию укупорочного средства из полностью зацепленного положения на горлышке контейнера после того, как укупорочное средство было закреплено или повторно закреплено на горлышке контейнера, пока не будет приложен заданный минимальный открывающий вращающий момент. Первый и второй запирающие выступы перекрывают в продольном направлении первые или вторые резьбовые сегменты, когда укупорочное средство находится в полностью зацепленном положении на горлышке контейнера. Длина первого и второго запирающих выступов в продольном направлении составляет от 2 до 6 мм. Высота упомянутых запирающих выступов составляет от 0,5 до 2 мм, причем самая внутренняя по радиусу вершина второго запирающего элемента проскальзывает над наиболее удаленной по радиусу вершиной первого запирающего элемента при приближении к полностью закрепленному положению. Первый запирающий выступ расположен так, что он перекрывается в продольном направлении с верхним концом первого резьбового сегмента и отстоит от него по периферии, или второй запирающий выступ расположен так, что он перекрывается в продольном направлении с нижним концом второго резьбового сегмента и отстоит от него по периферии, посредством чего первый или второй запирающие выступы определяют протяженность траектории резьбы, образованной резьбовыми сегментами на горлышке или укупорочном средстве.
Горлышко контейнера предпочтительно формуют из термопластичного материала, то есть из формованного полимера, используя общепринятые способы, такие как литье под давлением и/или выдувное формование. Горлышко можно также образовывать аналогичным способом из стекла.
Укупорочное средство предпочтительно изготовлено из формуемого посредством литья под давлением термопласта, и в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения укупорочные средства можно легко изготавливать посредством высокоскоростного литья под давлением, как будет дополнительно описано ниже. Незначительная гибкость юбки укупорочного средства обеспечивает возможность запирающим выступам (боковым защелкам) на юбке проскальзывать над запирающими выступами (боковыми защелками) на горлышке контейнера при приближении к уплотняющему положению, временно деформируя юбку. Юбка может быть деформирована до, в основном, овальной формы или, в основном, квадратной формы. Упругая деформация юбки вызывает радиальную силу восстановления, которая может использовать действие рычага за счет наклона боковых защелок.
Средний внутренний диаметр горлышка может быть типичным для контейнеров для газированных напитков, например, от приблизительно 1,5 до приблизительно 3 см. В других вариантах осуществления горлышко имеет больший диаметр, чтобы способствовать питью или отливанию из горлышка, например средний внутренний диаметр составляет от приблизительно 3 до приблизительно 8 см, предпочтительно, от приблизительно 4 до приблизительно 6 см. Возможны диаметры горлышка до 25 см с использованием тех же принципов. Следует отметить, что настоящее изобретение можно применять как для находящихся под повышенным давлением, так и не находящихся под повышенным давлением контейнеров, и для контейнеров, предназначенных для всех видов веществ, а не только для напитков.
Предпочтительно, имеется, по меньшей мере, два упомянутых первых резьбовых сегмента. Более предпочтительно, имеется, по меньшей мере, четыре упомянутых первых резьбовых сегмента. В особенности, в больших форматах горлышек может быть шесть, восемь, десять, двенадцать, шестнадцать или более первых резьбовых сегментов. Количество вторых резьбовых сегментов обычно является таким же, как количество первых резьбовых сегментов. Предпочтительно, это приводит к количеству заходов резьбы, равному количеству первых резьбовых сегментов, или, предпочтительно, к, по меньшей мере, двум заходам резьбы, более предпочтительно, к, по меньшей мере, четырем, шести, восьми или шестнадцати заходам резьбы.
В предпочтительных вариантах осуществления первые резьбовые сегменты на горлышке контейнера короче, чем вторые резьбовые сегменты. То есть, они проходят в радиальном направлении вокруг горлышка на меньший угол, чем угол, на который вторые резьбовые сегменты выступают вокруг юбки укупорочного средства. Предпочтительно, первые резьбовые сегменты не выступают полностью вокруг горлышка, и, предпочтительно, они не перекрывают всю периферию горлышка контейнера. Предпочтительно, по меньшей мере, один из первых резьбовых сегментов выступает по окружности на величину от приблизительно 1 до приблизительно 60° вокруг горлышка контейнера, более предпочтительно, от приблизительно 2 до приблизительно 45°, более предпочтительно, от приблизительно 5 до приблизительно 30°, более предпочтительно, от приблизительно 10 до приблизительно 20°, и более предпочтительно, таким образом проходят все первые резьбовые сегменты.
Предпочтительно, максимальная длина каждого первого резьбового сегмента (в проекции на плоскость) составляет от приблизительно 2 до приблизительно 20 мм, более предпочтительно, от приблизительно 4 до приблизительно 15 мм, более предпочтительно, от приблизительно 6 до приблизительно 12 мм. Предпочтительно, все первые резьбовые сегменты имеют по существу одинаковую форму и конфигурацию, посредством чего количество заходов резьбы может быть равно количеству первых резьбовых сегментов.
Термин "первый резьбовой сегмент" обычно относится к удлиненному имеющему наклон выступу на горлышке контейнера. Он обычно не относится к простому выступающему утолщению или штифту. Средний наклон поверхностей первых резьбовых сегментов составляет, предпочтительно, от приблизительно 5° до приблизительно 25°, более предпочтительно, от приблизительно 10° до приблизительно 20°. Верхние и нижние поверхности первых резьбовых сегментов могут иметь различные наклоны, и наклон вдоль одной или другой из упомянутых поверхностей также может изменяться. Предпочтительно, по меньшей мере, одна из упомянутых поверхностей имеет, по меньшей мере, одну область постоянного наклона, проходящую, по меньшей мере, на 5° вокруг горлышка контейнера. Например, первый резьбовой сегмент может быть коротким сегментом спиральной резьбы, имеющим закругленные концы, подобно резьбовым сегментам на крышках укупорочных средств, подробно описанных в WO 95/05322 или WO 97/21602.
Первые резьбовые сегменты могут быть по существу треугольными, прямоугольными, закругленными или прямоугольными с закругленными кромками, или трапецеидальными в поперечном сечении по продольной оси горлышка. Предпочтительно, первые резьбовые сегменты являются сглаженными. То есть, по меньшей мере, один край сегментов образован так, что представляет закругленное или скошенное поперечное сечение по продольной оси горлышка вместо треугольного, прямоугольного или трапецеидального поперечного сечения между боковой стороной сегмента и вершиной сегмента. Предпочтительно, по существу все края сегмента являются сглаженными таким образом. Предпочтительно, это приводит к увеличенному радиусу кривизны между вершиной сегмента и боковой стороной сегмента относительно предшествующего уровня техники. Например, радиус кривизны может составлять, по меньшей мере, 0,5 мм, более предпочтительно, по меньшей мере, 1 мм или 2 мм. Предпочтительно, поперечное сечение сегментов, взятое по продольной оси горлышка, представляет по существу непрерывную кривую, такую как полукруг или синусоидальная кривая. Этот сглаженный профиль улучшает удобство для использования венчика резьбы горлышка.
Предпочтительно, максимальная радиальная высота первых резьбовых сегментов над цилиндрическим основанием венчика горлышка больше, чем 0,1 мм, более предпочтительно, больше, чем 0,2 мм, и еще более предпочтительно, она составляет от 0,5 до 3 мм, наиболее предпочтительно, составляет от 1 до 2 мм. Предпочтительно, ширина первых резьбовых сегментов (измеренная по продольной оси горлышка контейнера) составляет от 1 до 6 мм, более предпочтительно, от 2 до 4 мм. Использование таких относительно больших и высоких резьбовых сегментов способствует производству удобного для использования венчика горлышка, на котором соответствующая завинчивающаяся крышка может быть закреплена и повторно закреплена надежным относительно давления способом. Однако короткость первых резьбовых сегментов (обычно короче, чем винтовая резьба укупорочного средства), и обычное закругленное или сглаженное поперечное сечение первых резьбовых сегментов позволяют относительно высокий венчик горлышка делать удобным для использования, в частности делать комфортабельным для губ потребителя, пьющего непосредственно из горлышка.
Вторые резьбовые сегменты на внутренней части юбки укупорочного средства образуют по существу непрерывную спиральную траекторию резьбы, по которой первые резьбовые сегменты перемещаются по существу из полностью отсоединенного в по существу полностью закрепленное положение укупорочного средства на горлышке контейнера. То есть, первая и вторая резьба не зацепляются ступенчатым способом подобно байонетному укупорочному средству (которое является нормальным для коротких резьбовых сегментов), а скорее общепринятым способом непрерывного спирального завинчивания. Другими словами, наклон траектории резьбы составляет менее 90° по всей ее длине. Следует отметить, что наклон спирали может быть непостоянным. Предпочтительно, средний наклон спиральной траектории резьбы составляет от 5 до 20° для обычного узла для газированного напитка, как описано выше. Для узлов с широким входным отверстием наклон может отличаться, как описано выше.
Непрерывная траектория резьбы представляет узел, особенно легкий для закрывания пожилыми и слабыми людьми и детьми. Напротив, резьба байонетного типа требует относительно сложной, ступенчатой манипуляции для закрепления укупорочного средства на горлышке контейнера, так что в итоге укупорочное средство часто неадекватно закрепляется на горлышке контейнера. Кроме того, чрезвычайно трудно разработать кольцо очевидного манипулирования для укупорочного средства, которое отделяется надежно и легко при открывании узла укупорочного средства байонетного типа. Непрерывная резьба является более легкой для физически слабых людей при завинчивании против давления, действующего изнутри контейнера, чем байонетная резьба.
Вторые резьбовые сегменты не являются резьбовыми сегментами байонетного типа. Вторые резьбовые сегменты выступают вокруг юбки укупорочного средства на достаточное расстояние так, что верхний участок одного резьбового сегмента находится вблизи нижнего участка другого резьбового сегмента и, предпочтительно, перекрывает другой резьбовой сегмент на ограниченное угловое расстояние вокруг юбки укупорочного средства. То есть, предпочтительно соответствующие верхние и нижние участки смежных вторых резьбовых сегментов перекрываются по окружности. Предпочтительно, по меньшей мере, один из вторых резьбовых сегментов проходит, по меньшей мере, на 45° вокруг юбки укупорочного средства, более предпочтительно, по меньшей мере, на 60° вокруг юбки укупорочного средства, более предпочтительно, по меньшей мере, на 90°. Между упомянутыми верхними и нижними участками резьбовых сегментов образован резьбовой промежуток. Один из первых резьбовых сегментов перемещается через этот резьбовой промежуток, когда укупорочное средство заворачивают или отворачивают с горлышка контейнера.
Предпочтительно, имеется четыре, шесть, восемь, двенадцать или шестнадцать вторых резьбовых сегментов. Предпочтительно, первые и вторые резьбовые сегменты образуют траекторию четырехзаходной, шестизаходной, восьмизаходной, двенадцатизаходной или шестнадцатизаходной по существу непрерывной и имеющей крутой уклон резьбы.
Предпочтительно, укупорочное средство можно перемещать из полностью освобожденного в полностью зацепленное положение на горлышке контейнера (или наоборот) посредством единственного плавного вращательного движения на 360° или менее, более предпочтительно, на 160° или менее, и наиболее предпочтительно, на 90° или менее.
Предпочтительно, максимальная радиальная высота вторых резьбовых сегментов над цилиндрической поверхностью юбки укупорочного средства больше, чем приблизительно 0,1 мм, более предпочтительно, больше, чем приблизительно 0,2 мм, и еще более предпочтительно, она составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 мм, наиболее предпочтительно, от приблизительно 1 до приблизительно 2 мм. Предпочтительно, ширина вторых резьбовых сегментов (измеренная по продольной оси юбки укупорочного средства) составляет от приблизительно 1 до приблизительно 6 мм, более предпочтительно, от приблизительно 2 до приблизительно 4 мм.
Каждый из вторых резьбовых сегментов составляет, предпочтительно, один или более отстоящих по окружности выступающих участков, причем каждый упомянутый участок проходит по окружности не больше, чем приблизительно на 60° вокруг юбки укупорочного средства, предпочтительно, не больше, чем приблизительно на 45° вокруг юбки укупорочного средства, более предпочтительно, на расстояние от приблизительно 2 до приблизительно 35° вокруг юбки укупорочного средства. Отстоящие по окружности выступающие участки предпочтительно разнесены по окружности на промежутки от 0 до приблизительно 10°, предпочтительно, от приблизительно 0,5 до приблизительно 2°. Предпочтительно, ширина промежутков составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 5 мм, более предпочтительно, от приблизительно 0,5 до приблизительно 2 мм. Другими словами, вторая (предпочтительно, более длинная) резьба представляет собой, предпочтительно, прерывистую или несплошную резьбу, имеющую множество промежутков в каждом резьбовом сегменте, но в которой промежутки являются достаточно узкими в окружном направлении, чтобы не мешать работе вторых резьбовых сегментов. То есть, вторые резьбовые сегменты все еще определяют по существу непрерывную спиральную траекторию резьбы между ними. Это требует, чтобы промежутки во вторых резьбовых сегментах (также как промежутки между вторыми резьбовыми сегментами) были в окружном направлении более узкими, чем первые резьбовые сегменты.
Предпочтительно, каждый второй резьбовой сегмент составляет, по меньшей мере, два участка, предпочтительно, по меньшей мере, три или четыре участка, и это подразумевает, по меньшей мере, один или, предпочтительно, по меньшей мере, два или три промежутка в резьбовом сегменте. Присутствие промежутков во вторых резьбовых сегментах может улучшать выпуск газа через вторую резьбу при открывании контейнеров, находящихся под повышенным давлением. Более важно, что крышки укупорочных средств легче отсоединять от матрицы для монолитного литья во время высокоскоростного производства, так как прерывистая резьба вносит меньшее сопротивление радиальному расширению юбки укупорочного средства при отсоединении от матрицы.
Предпочтительно, по меньшей мере, один (а более предпочтительно, все) из вторых резьбовых сегментов также имеет сглаженное поперечное сечение. Поперечное сечение второй резьбы предпочтительно является дополнительным к поперечному сечению, описанному выше для первых резьбовых сегментов. Следует отметить, что это может приводить к лучшей совместимости между первыми и вторыми резьбовыми сегментами, например, если они имеют согласующиеся формы поперечного сечения, параллельные оси вращения. Кроме того, коническая или сглаженная резьба на укупорочном средстве также делает более легким отсоединение укупорочного средства от матрицы для литья, таким образом способствуя высокоскоростному изготовлению укупорочных средств посредством литья под давлением без необходимости в матрицах для литья из нескольких деталей или с разъемными сердечниками.
Следует отметить, что предпочтительные признаки формы и конфигурации первых и вторых резьбовых сегментов были описаны выше для вариантов осуществления, имеющих относительно короткие резьбовые сегменты на горлышке и относительно длинные резьбовые сегменты на юбке укупорочного средства. Однако в пределах объема настоящего изобретения также находятся альтернативные конфигурации, имеющие относительно короткие резьбовые сегменты на юбке укупорочного средства и относительно длинные резьбовые сегменты на горлышке контейнера, например, как описано в WO 95/05322. Различные признаки, которые описаны выше в связи с основной конфигурацией, также применимы с соответствующими изменениями к альтернативной конфигурации.
В некоторых вариантах осуществления узел укупорочного средства контейнера согласно изобретению представляет собой узел для газированного напитка, при этом контейнер дополнительно содержит взаимно зацепляющиеся элементы на горлышке и укупорочном средстве, чтобы блокировать или ограничивать вращение укупорочного средства в направлении отвинчивания за промежуточным положением, когда укупорочное средство находится под осевым давлением в направлении, восходящем от горлышка контейнера. Это является так называемым признаком обеспечения безопасности относительно давления, который предназначен для предотвращения неконтролируемого отвинчивания укупорочного средства или его вылета подобно реактивному снаряду, когда его удаляют с горлышка контейнера, находящегося под давлением. Предпочтительные варианты осуществления этого признака обеспечения безопасности относительно давления предпочтительно являются такими, как описаны в документах WO 95/05322, WO 97/21602 и WO 99/19228.
Предпочтительно, первая и вторая винтовая резьба сконструированы и выполнены с возможностью осевого смещения укупорочного средства относительно горлышка, по меньшей мере, когда укупорочное средство находится в упомянутом промежуточном положении, и, предпочтительно, зацепляющиеся элементы выполнены с возможностью зацепления друг с другом, когда укупорочное средство смещено по оси в направлении, восходящем от горлышка, например, посредством осевого давления, действующего изнутри контейнера, находящегося под давлением. Более предпочтительно, взаимно зацепляющиеся элементы сконструированы и выполнены с возможностью взаимно не зацеплять друг друга, когда укупорочное средство смещают по оси в направлении внутрь к горлышку в промежуточном положении, например, когда укупорочное средство завинчивают на горлышко контейнера.
Предпочтительно, взаимно зацепляющиеся элементы содержат ступень или выемку, образованную в нижней поверхности одного из вторых резьбовых сегментов, чтобы обеспечить первую опорную поверхность, в которую упирается вторая опорная поверхность на одном из первых резьбовых сегментов, чтобы блокировать или ограничить вращение укупорочного средства в направлении отвинчивания в упомянутом промежуточном положении, когда укупорочное средство находится под осевым давлением в направлении, восходящем от горлышка контейнера, но которые обеспечивают легкое удаление укупорочного средства, когда контейнер не находится под чрезмерным давлением.
Более предпочтительно, второй резьбовой сегмент содержит первый резьбовой участок, имеющий первое поперечное сечение в продольном направлении, и второй резьбовой участок, имеющий второе поперечное сечение в продольном направлении, более узкое, чем первое поперечное сечение, посредством чего первый резьбовой сегмент опирается на второй резьбовой участок. Относительно широкое первое поперечное сечение предпочтительно примыкает к области перекрывания по окружности вторых резьбовых сегментов, приводя к относительно узкому резьбовому промежутку в этой области.
Предпочтительно, первая и вторая резьба на горлышке контейнера и укупорочном средстве представляют собой резьбу с переменным наклоном, предпочтительно такую, как описана в WO 97/21602. Предпочтительно, наклон траектории резьбы отвинчивания, определенный первыми и вторыми резьбовыми сегментами, относительно ниже в первой области и относительно выше во второй области, смещенной от первой области в направлении отвинчивания. Наклон траектории резьбы в первой области предпочтительно является по существу постоянным. Первая область обычно включает в себя положение, в котором укупорочное средство герметизировано на горлышке контейнера.
Предпочтительно, первая область продолжается на 20-40° по окружности горлышка контейнера или юбки укупорочного средства. Предпочтительно, наклон нижней поверхности резьбы в первой области находится в диапазоне 1-12°, более предпочтительно, 2-8°.
Предпочтительно, вторая область является смежной с первой областью траектории резьбы. Предпочтительно, наклон спиральной траектории резьбы во второй области по существу является постоянным, и вторая область предпочтительно продолжается на 15-35° по окружности горлышка контейнера или юбки укупорочного средства. Предпочтительно, наклон траектории резьбы во второй области находится в диапазоне от 15 до 35°.
Использование резьбы с переменным наклоном делает более легким объединение резьбы быстрого вращения, имеющей крутой средний наклон, которая является удобной для пожилых людей и детей, с безопасностью относительно давления. Проблема, которая может возникать в связи с резьбой быстрого вращения, заключается в том, что она имеет крутой наклон, что приводит к тенденции отвинчивания из полностью закрепленного положения на горлышке контейнера, когда контейнер находится под высоким давлением. Эта проблема может быть преодолена посредством использования резьбы байонетного типа, но использование резьбы байонетного типа приводит к множеству различных проблем, как описано выше. Напротив, резьба с переменным наклоном решает проблему отвинчивания укупорочного средства под давлением при сохранении всех преимуществ непрерывной резьбы быстрого вращения.
Предпочтительно, спиральная траектория резьбы отвинчивания дополнительно содержит третью область, примыкающую ко второй области, при этом третья область имеет относительно низкий наклон. Предпочтительно, третья область имеет относительно постоянный наклон, предпочтительно, в диапазоне 1-12°, более предпочтительно, 2-8°. Третья область предпочтительно включает в себя положение укупорочного средства на горлышке контейнера, когда укупорочное средство блокировано в промежуточном положении выпуска газа. Относительно низкий наклон третьей области снижает тенденцию укупорочного средства подавлять средство блокирования при высоком давлении выпуска газа.
Предпочтительно, узел укупорочного средства включает в себя выемку на внутренней поверхности юбки укупорочного средства, причем выемка расположена между двумя из множества вторых резьбовых сегментов и по окружности их перекрывает, чтобы увеличить площадь поперечного сечения, предусмотренную для выпуска газа между вторыми резьбовыми сегментами.
Было установлено, что резьбовой промежуток между участками перекрывания смежных вторых резьбовых сегментов может иметь поперечное сечение, которое является слишком маленьким для оптимального выпуска газа при всех обстоятельствах. Выемка преодолевает эту трудность, увеличивая поперечное сечение резьбового промежутка для увеличения скорости выпуска газа через резьбовой промежуток.
Увеличенная площадь поперечного сечения прохода для выпуска в областях перекрывания по окружности второй резьбы обеспечивает более быстрое понижение давления внутри контейнера и таким образом снижает промежуток времени, в течение которого укупорочное средство блокировано в промежуточном положении, тогда как выпуск происходит без какого-либо ущерба для безопасности относительно давления.
Предпочтительно, выемка содержит удлиненную канавку, проходящую вокруг юбки укупорочного средства между вторыми резьбовыми сегментами в упомянутых областях перекрывания. Предпочтительно, удлиненная канавка проходит по существу параллельно спиральной траектории резьбы. Предпочтительно, выемка содержит удлиненную канавку во внутренней части юбки укупорочного средства. Предпочтительно, продольная площадь поперечного сечения выемки составляет от 5
до 50% от средней продольной площади поперечного сечения участков вторых резьбовых сегментов, примыкающих к выемке.
Узел укупорочного средства контейнера согласно настоящему изобретению дополнительно содержит, отдельно от резьбовых сегментов, дополнительные запирающие выступы (боковые защелки) на горлышке контейнера и на укупорочном средстве, которые противостоят отвинчиванию укупорочного средства из полностью зацепленного положения на горлышке контейнера после того, как укупорочное средство было закреплено или повторно закреплено на горлышке контейнера, до тех пор, пока не будет приложен заданный минимальный открывающий вращающий момент.
На узле укупорочного средства контейнера согласно настоящему изобретению первый и второй запирающие выступы (боковые защелки) перекрывают в продольном направлении первые и/или вторые резьбовые сегменты, когда укупорочное средство находится в упомянутом полностью зацепленном положении на горлышке контейнера. Другими словами, первый и второй запирающие выступы не расположены полностью выше или ниже резьбы (термины "выше" и "ниже" относятся к относительным положениям по продольной оси узла), но расположены, по меньшей мере, частично, по окружности в промежутке между участками резьбы. Это позволяет изготавливать весь резьбовой узел более компактным в продольном (вертикальном) направлении, таким образом, снижая общее количество формовочного материала, необходимого для изготовления узла, и пространство, занимаемое узлом. В некоторых вариантах осуществления это также позволяет изготавливать резьбу горлышка, которая является более подходящей для потребления непосредственно из горлышка.
Как правило, первый и второй запирающие элементы расположены вблизи нижнего конца резьбы, когда укупорочное средство полностью закреплено на контейнере. Предпочтительно, первый и/или второй запирающие выступы не выступают за нижний край первых или вторых резьбовых сегментов, когда укупорочное средство находится в упомянутом полностью зацепленном положении на горлышке контейнера. Термин "за" относится к части резьбы горлышка, самой дальней от отверстия горлышка контейнера. В таких узлах запирающие выступы предпочтительно расположены по существу полностью по окружности между участками резьбы, а не выше или ниже участков резьбы. Предпочтительно, запирающие выступы на горлышке не соединены по нижнему краю с кольцевым фланцем или заплечиком (например, заплечиком, используемым для удержания полосы очевидного манипулирования), таким образом усиливая гибкость запирающих выступов и усиливая шум "щелчка завершения".
Дополнительные запирающие выступы на горлышке и/или укупорочном средстве по существу отделены от резьбовых сегментов и могут изгибаться по существу независимо от резьбовых сегментов, чтобы обеспечивать защелкивание и ясно слышимый щелчок, когда достигнуто полностью закрепленное положение укупорочного средства на горлышке. Самая внутренняя вершина в радиальном направлении второго запирающего элемента на юбке укупорочного средства проскальзывает над наиболее удаленной в радиальном направлении вершиной первого запирающего элемента на горлышке контейнера при приближении к полностью закрепленному положению. Затем второй запирающий элемент проскальзывает назад над наиболее удаленной вершиной первого запирающего элемента, когда укупорочное средство удалено от закрепленного положения, например, при открывании узла.
Дополнительные запирающие выступы на горлышке и/или укупорочном средстве имеют длину в продольном направлении (то есть по оси вращения узла укупорочного средства), составляющую от 2 до 6 мм, например, от 2 до 4 мм. По меньшей мере, один и, предпочтительно, оба из дополнительных запирающих выступов на горлышке и/или укупорочном средстве имеют высоту, составляющую от 0,5 до 2 мм, например, от 0,5 до 1,5 мм. В любом случае высота запирающих выступов составляет величину, которая обычно меньше средней высоты соответствующих резьбовых сегментов. По меньшей мере, один и, предпочтительно, оба из дополнительных запирающих выступов на горлышке и/или укупорочном средстве имеют максимальную ширину (то есть по окружности горлышка или юбки укупорочного средства), составляющую от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 мм, например от приблизительно 1 до приблизительно 2 мм. По меньшей мере, один и, предпочтительно, оба из дополнительных запирающих выступов на горлышке и/или укупорочном средстве имеют отношение максимальной высоты к максимальной ширине, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 0,5, более предпочтительно, по меньшей мере, 1, например, от приблизительно 1 до приблизительно 5.
Первый запирающий выступ расположен так, что перекрывается в продольном направлении и отстоит по радиусу от верхнего конца первого резьбового сегмента, или второй запирающий выступ расположен так, что перекрывается в продольном направлении и отстоит по радиусу от нижнего конца второго резьбового сегмента. Эти последние варианты осуществления являются предпочтительными, поскольку первые запирающие выступы тогда расположены дальше от отверстия горлышка контейнера. Разнесение по окружности между выступами и соответствующими резьбовыми сегментами в этих вариантах осуществления составляет обычно от приблизительно 1 до приблизительно 10 мм, например от приблизительно 1 до приблизительно 4 мм. Отстоящие по окружности запирающие выступы упираются в резьбовые сегменты другого компонента узла, когда узел свинчен вместе. То есть отстоящие по окружности выступы образуют часть спиральной траектории резьбы на укупорочном средстве или горлышке. Например, в случае, когда имеются относительно длинные резьбовые сегменты на юбке укупорочного средства, определяющие спиральную траекторию резьбы для относительно коротких резьбовых сегментов на горлышке контейнера, запирающие выступы на юбке укупорочного средства могут отстоять по окружности от нижнего конца относительно длинных резьбовых сегментов на юбке укупорочного средства и могут таким образом определять протяженность в начале траектории резьбы, сопровождаемой резьбовыми сегментами на горлышке, когда укупорочное средство прикладывают к горлышку. Этот способ использования запирающих выступов для образования протяженности траектории резьбы на одном компоненте из горлышка или укупорочного средства решает проблему обеспечения больших запирающих выступов, которые перекрываются с резьбой, но не мешают прохождению по резьбе. Запирающие выступы расположены вдоль и как бы представляют протяженности траектории резьбы на одном компоненте из горлышка или укупорочного средства.
Узлы согласно настоящему изобретению могут содержать более одной пары дополнительных запирающих выступов на горлышке контейнера и укупорочном средстве. Предпочтительно, имеется, по меньшей мере, две такие дополнительные пары, отстоящие по окружности по горлышку и юбке укупорочного средства. Обычно имеется, по меньшей мере, одна пара для каждого захода резьбы, например могут быть четыре пары, отстоящие по радиусу по горлышку и юбке укупорочного средства.
Предпочтительно, запирающие выступы на горлышке и юбке укупорочного средства расположены по окружности так, что они находятся в упоре, когда укупорочное средство находится в полностью закрытом и уплотняющем положении на горлышке контейнера. То есть, выступ на укупорочном средстве проскальзывает над одной боковой стороной соответствующего выступа на горлышке контейнера в упомянутом полностью закрытом и уплотняющем положении и остается в упоре с противоположной стороны. Это обеспечивает то, что нет никакого зазора в крышке в упомянутом закрытом и уплотняющем положении, который может допустить утечку из уплотнения. Предпочтительно, когда выступы находятся в упоре в закрытом и уплотняющем положении, юбка укупорочного средства и/или выступы еще слегка деформированы так, что между выступами в упоре проявляется сила упругости. Эта сила упругости действует как рычаг за счет упора в закрывающий вращающий момент между укупорочным средством и горлышком, который поджимает укупорочное средство в полностью закрытое и уплотняющее положение. Это может обеспечить то, что соответствующие поверхности герметизации горлышка контейнера и укупорочного средства автоматически помещаются напротив друг друга, даже при том, что укупорочное средство может быть завинчено не особенно сильно. Кроме того, запирающие выступы обеспечивают возможность для значительно более низких технологических допусков при отливке узла, поскольку эффективное уплотнение достигается в более широком диапазоне вращательных уплотняющих положений благодаря взаимодействию между запирающими выступами и радиальной деформацией юбки укупорочного средства.
Преимущества запирающих выступов, которые поджимают укупорочное средство в уплотняющее положение, подробно обсуждаются в документе WO 93/01098.
Дополнительные запирающие элементы согласно настоящему изобретению обеспечивают множество других важных преимуществ, помимо поджимания укупорочного средства в полностью закрепленное и уплотняющее положение, как описано выше. Во-первых, они предотвращают случайное отвинчивание укупорочного средства из полностью зацепленного и уплотняющего положения на горлышке контейнера из-за давления, действующего изнутри контейнера. Эти элементы допускают использование резьбы с более крутым наклоном и резьбы холостого хода (параллельной), без риска самопроизвольного отвинчивания укупорочного средства.
Использование резьбы с более крутым наклоном, в свою очередь, делает более легким удаление и повторное закрепление укупорочного средства.
В некоторых вариантах осуществления запирающие элементы согласно настоящему изобретению могут также обеспечивать четкий "щелчок", когда достигнуто полностью зацепленное и уплотняющее положение укупорочного средства на горлышке контейнера, таким образом давая потребителю четкую индикацию, что укупорочное средство находится в закрытом (герметизированном) положении. Эта система также обеспечивает то, что точно правильная степень сжатия приложена между контейнером и укупорочным средством для достижения эффективного герметического уплотнения.
Узлы согласно настоящему изобретению, предпочтительно, дополнительно содержат дополнительное средство для образования герметичного уплотнения между горлышком и укупорочным средством. В некоторых вариантах осуществления средство герметизации содержит сжимаемый вкладыш внутри участка основания укупорочного средства для упора с кромкой горлышка контейнера. Предпочтительно, уплотнительный вкладыш образован из сжимаемого эластомера. Оптимальная герметизация предпочтительно достигается, когда эластомерный уплотнительный вкладыш сжат на величину между 30 и 70% от его первоначальной толщины. На кромке горлышка контейнера или внутри основания укупорочного средства ниже уплотнительного вкладыша можно обеспечивать кольцевое уплотнительное ребро, чтобы оптимизировать сжатие эластомера для достижения герметичного уплотнения. Однако, предпочтительно, кромка горлышка контейнера является гладкой и закругленной, чтобы оптимизировать ее удобство для использования.
В других вариантах осуществления герметизация может быть достигнута без необходимости во вкладыше, например, посредством сжатиия соответственно сконфигурированных кольцевых уплотнительных ребер или гребней на крышке укупорочного средства относительно горлышка контейнера и/или посредством
цилиндрической уплотнительной пробки, которая выступает концентрически и внутрь юбки укупорочного средства и которая образует уплотнение с внутренней частью горлышка контейнера вблизи отверстия.
Особенно подходящие уплотнительные устройства описаны в документе WO 02/42171. Короче говоря, эти уплотнительные устройства содержат уплотнительную пробку, проходящую от участка основания укупорочного средства внутрь и по существу концентрически с участком юбки укупорочного средства, при этом уплотнительная пробка содержит множество кольцевых уплотнительных ребер на внешней поверхности упомянутой уплотнительной пробки для зацепления с упомянутой внутренней поверхностью горлышка контейнера, когда укупорочное средство закреплено на горлышке контейнера; по меньшей мере, один гибкий уплотнительный гребень между уплотнительной пробкой и юбкой укупорочного средства для зацепления с кромкой контейнера, когда укупорочное средство закреплено на горлышке контейнера; и, по меньшей мере, одно кольцевое уплотнительное ребро на внутренней поверхности упомянутого укупорочного средства для зацепления с внешней поверхностью горлышка контейнера вблизи упомянутой кромки, когда укупорочное средство закреплено на горлышке контейнера.
Устройство уплотнительных ребер и уплотнительных гребней в WO 02/42171 обеспечивает удивительно улучшенную герметизацию при низких уплотняющих усилиях. Предпочтительно, имеется два из упомянутых уплотнительных ребер, но в некоторых вариантах осуществления имеется предпочтительно от 3 до 10 ребер, и наиболее предпочтительно, от 4 до 6 ребер. Предпочтительно, конусность внутренней поверхности герметизации горлышка контейнера составляет от 1 до 10° от продольной оси горлышка, более предпочтительно, от 2 до 6°. Предпочтительно, по меньшей мере, одно из уплотнительных ребер имеет по существу треугольное поперечного сечение, например форму по существу равностороннего треугольника. Это обеспечивает возможность концентрирования уплотняющего усилия в вершине уплотнительного ребра для увеличения до максимума эффективности герметизации. Предпочтительно, по меньшей мере, одно из уплотнительных ребер имеет высоту от 10 до 500 микрон, более предпочтительно, от 50 до 250 микрон. Такие микроуплотнительные ребра особенно эффективны для концентрирования уплотняющего усилия и достижения эффективного уплотнения по существу с гладкой уплотняющей поверхностью на горлышке контейнера. Кроме того, такие микроребра особенно легко формовать на высокоскоростном оборудовании для отливки крышек и отсоединять матрицы для литья такого оборудования после отливки. Уплотнительные ребра могут иметь больше, чем одну высоту, чтобы оптимизировать герметизацию. Например, высота уплотнительного ребра, ближайшего к основанию укупорочного средства, может быть больше, чем высота уплотнительного ребра, отдаленного от основания укупорочного средства. Это обеспечивает уплотнительному ребру, ближайшему к основанию укупорочного средства (то есть ближайшему к кромке контейнера), большее деформирование, чем уплотнительному ребру, расположенному дальше всего от основания укупорочного средства.
Предпочтительно, внешняя поверхность уплотнительной пробки сужена внутрь от основания укупорочного средства. Средний угол конусности составляет, предпочтительно, от 1 до 10° от продольной оси горлышка, более предпочтительно, от 2 до 6°.
Уплотнительные гребни могут иметь свое основание в основании укупорочного средства между юбкой и уплотнительной пробкой, или они могут выступать внутрь или наружу и вниз от основания юбки или уплотнительной пробки. Предпочтительно, по меньшей мере, один из уплотнительных гребней выступает в направлении вниз и наружу от основания укупорочного средства между уплотнительной пробкой и юбкой укупорочного средства. Предпочтительно, укупорочное средство содержит два или четыре уплотнительных гребня, проходящих вокруг укупорочного средства концентрическим способом. Предпочтительно, два уплотнительных гребня расположены по существу симметрично с обеих сторон от кромки контейнера для обеспечения сбалансированного уплотнительного сжатия на кромке.
Сами по себе уплотнительные гребни могут не иметь достаточной упругой деформации для образования надежного герметичного уплотнения относительно вершины кромки контейнера. Поэтому, предпочтительно, вблизи основания укупорочного средства имеется, по меньшей мере, одна поверхность упора, расположенная и выполненная так, что, по меньшей мере, один уплотнительный гребень опирается на поверхность упора, когда укупорочное средство закреплено на горлышке контейнера. Предпочтительно, имеются два гибких гребня для герметизации с обеих сторон от кромки контейнера, как описано выше, и имеются две поверхности упора в основаниях уплотнительной пробки и юбки укупорочного средства для упора относительно каждого из уплотнительных гребней в полностью закрепленном и герметичном положении.
Уплотнительные устройства согласно WO 02/42171 содержат дополнительное кольцевое уплотнительное ребро на внутренней поверхности юбки укупорочного средства для зацепления с внешней поверхностью горлышка контейнера. Более предпочтительно, кольцевое уплотнительное ребро расположено вблизи основания укупорочного средства. Предпочтительно, дополнительное кольцевое уплотнительное ребро имеет такие размеры и форму, как было описано выше для предпочтительных вариантов осуществления уплотнительных ребер на уплотнительной пробке. Наиболее предпочтительно, дополнительное кольцевое уплотнительное ребро расположено по существу на такой же высоте над основанием укупорочного средства, как одно из кольцевых уплотнительных ребер на уплотнительной пробке, посредством чего оно взаимодействует с упомянутым одним из уплотнительных ребер для обеспечения уплотнительных ребер, симметрично расположенных с обеих сторон от кромки контейнера, чтобы прикладывать симметричное уплотнительное сжатие.
Теперь дополнительно будут описаны конкретные варианты осуществления узлов укупорочного средства контейнера согласно настоящему изобретению посредством примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - вид узла укупорочного средства контейнера согласно настоящему изобретению с укупорочным средством в полностью зацепленном положении на горлышке контейнера, при этом горлышко показано в вертикальной проекции, а укупорочное средство показано с юбкой, частично срезанной для иллюстрации резьбы на горлышке контейнера;
фиг.2 - вид сбоку горлышка контейнера узла укупорочного средства на фиг.1 после удаления укупорочного средства;
фиг.3 - вид в поперечном сечении через укупорочное средство узла на фиг.1; и
фиг.4 - проекция на плоскость резьбы юбки укупорочного средства узла на фиг.1 с винтовой резьбой горлышка, показанной заштрихованной, в полностью закрепленном положении укупорочного средства на горлышке.
Как показано на фиг.1 и 2, данный вариант осуществления представляет собой узел укупорочного средства контейнера, особенно подходящий для контейнера для газированного напитка. Главные признаки этого узла напоминают главные признаки узла, описанного и заявленного в наших Международных заявках WO 95/05322, WO 97/21602 и WO 99/19228. Однако следует отметить, что резьба на укупорочном средстве и горлышке в настоящем изобретении реверсирована относительно узлов укупорочных средств, описанных в этих заявках. То есть, более ранние заявки на патенты подробно описывают узлы, имеющие короткие резьбовые сегменты в юбке укупорочного средства и более длинные резьбовые сегменты на горлышке, тогда как настоящее изобретение обеспечивает только короткие резьбовые сегменты на горлышке и более длинные резьбовые сегменты на юбке укупорочного средства.
Узел согласно этому варианту осуществления включает в себя горлышко 10 контейнера для контейнера для газированных напитков и укупорочное средство 12. Как горлышко контейнера, так и укупорочное средство выполнены из пластмассового материала, хотя горлышко контейнера также может быть изготовлено из стекла. Контейнер предпочтительно выполняют литьем под давлением и выдувным формованием из полиэтилентерефталата способом, традиционно известным для изготовления контейнеров для газированных напитков. Укупорочное средство предпочтительно образуют посредством литья под давлением из полиэтилена. Горлышко контейнера имеет закругленную кромку 14, чтобы усилить удобство для использования горлышка.
На горлышке 10 контейнера имеется четырехзаходная первая резьба, состоящая из четырех первых резьбовых сегментов 16, как показано на фиг.2, в частности заштрихованными участками в развертываниях проекции резьбы на фиг.3-4. Первые резьбовые сегменты 16 представляют собой короткие резьбовые сегменты, продолжающиеся приблизительно на 33° вокруг горлышка и имеющие нижнюю поверхность 18 с относительно низким наклоном, составляющим приблизительно 6°, и верхнюю поверхность 20 с промежуточным наклоном, составляющим приблизительно 13,5°. Первые резьбовые сегменты имеют по существу трапецеидальное поперечное сечение по оси горлышка.
Как показано на фиг.1 и 3, укупорочное средство 12 содержит участок 22 основания и участок 24 юбки. Юбка 24 укупорочного средства имеет вторую винтовую резьбу, образованную из четырех удлиненных вторых резьбовых сегментов 26. Каждый из вторых резьбовых сегментов образован из первого и второго отстоящих по окружности участков, отделенных промежутком 28 для выпуска газа, и каждый имеет нижнюю поверхность 30 резьбы и верхнюю поверхность 32 резьбы. (Термин "верхний" в этом контексте означает более близкий к основанию укупорочного средства, то есть находящийся дальше от открытого конца укупорочного средства). Могут быть обеспечены дополнительные промежутки для выпуска газа. Верхние и нижние поверхности 30, 32 второй резьбы придают резьбовым сегментам по существу трапецеидальные боковые края, которые являются дополнительными к форме первых резьбовых сегментов. Между смежными вторыми резьбовыми сегментами 26 определена по существу непрерывная, приблизительно спиральная траектория резьбы для первых резьбовых сегментов.
Особенность этого узла заключается в профилировании верхних поверхностей 32 вторых резьбовых сегментов 26, которое описано более подробно в нашей Международной заявке WO 97/21602. Верхние поверхности 32 резьбы в первой верхней области 34 имеют по существу постоянный наклон, составляющий всего лишь приблизительно 6°. Верхняя область 34 примыкает к промежуточной области 36, имеющей по существу постоянный, значительно более высокий наклон, составляющий приблизительно 25°. Средний наклон спиральной траектории резьбы, определенный вторыми резьбовыми сегментами 26, составляет 13,5°.
Вторые резьбовые сегменты 26 также включают в себя признак обеспечения безопасности относительно давления, подобный описанному и заявленному в нашей Международной заявке WO 95/05322. Коротко говоря, самый нижний участок второго резьбового сегмента 2 6 образует ступень 38 для упора в первый конец 40 первых резьбовых сегментов 16 и блокирования отвинчивания укупорочного средства 12 с горлышка 10, когда упомянутые первые резьбовые сегменты 16 находятся в упоре с верхней поверхностью 32, то есть когда имеется результирующая сила на укупорочном средстве в осевом направлении из горлышка контейнера. Третья область 42 верхних поверхностей 32 вторых резьбовых сегментов, расположенная примыкающим образом к ступени 38, также имеет низкий наклон, составляющий приблизительно 6°.
Контейнер и узел укупорочного средства также имеют дополнительные запирающие элементы на горлышке контейнера и укупорочном средстве, чтобы блокировать отвинчивание укупорочного средства из полностью зацепленного положения на горлышке контейнера, если не приложен минимальный отвинчивающий вращающий момент. Эти запирающие элементы содержат четыре одинаково отстоящих друг от друга по окружности первых запирающих выступа 44 на горлышке контейнера и четыре одинаково отстоящих друг от друга по окружности вторых запирающих выступа 46 на внутренней части юбки 24 укупорочного средства. Выступы на горлышке контейнера расположены на нижней части резьбы, где они наименее заметны для человека, пьющего непосредственно из горлышка контейнера. Запирающие выступы 46 на юбке укупорочного средства расположены на одном уровне с резьбовыми сегментами 26 на юбке и отстоят от них по окружности на примерно 2 мм. Запирающие выступы на юбке 24 укупорочного средства образованы в виде продолжения резьбовых сегментов 26 укупорочного средства, посредством чего резьбовые сегменты 16 на горлышке 10 могут плавно проходить за запирающие выступы на горлышке, когда крышка закреплена на горлышке.
Каждый из запирающих выступов 44, 46 по существу имеет форму треугольной призмы, у которой длинная ось выровнена с осью узла укупорочного средства. Высота каждого запирающего выступа составляет приблизительно 1,5 мм, и ширина основания составляет приблизительно 1,5 мм. Это обеспечивает то, что выступы имеют достаточную прочность, чтобы защелкиваться относительно друг друга без остаточной деформации.
Каждый из вторых резьбовых сегментов 26 включает в себя выступающий в продольном направлении вверх участок 48, который образует продольную поверхность 50 упора, на которую может опираться второй конец 52 одного из первых резьбовых сегментов 16, когда укупорочное средство полностью закреплено на горлышке, чтобы блокировать чрезмерное затягивание укупорочного средства на горлышке.
Этот вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя устройство герметизации, по существу как описанное в WO 02/42171. Устройство герметизации содержит сужающуюся внутрь внутреннюю поверхность 54 горлышка контейнера, примыкающую к кромке 14. Цилиндрическая уплотнительная пробка 56 выступает вниз от основания 22 крышки укупорочного средства 12 и сама сужается по существу параллельно с внутренней поверхностью горлышка. Однако вместо простой посадки с натягом между уплотнительной пробкой 56 и горлышком контейнера там имеются три по существу кольцевых непрерывных уплотнительных ребра 58 на внешней поверхности уплотнительной пробки 56. Кольцевые уплотнительные ребра 58 имеют поперечное сечение по существу равностороннего треугольника и имеют высоту, составляющую приблизительно 150 микрон в ненапряженном состоянии. Однако они деформируются при сжатии относительно горлышка контейнера, изготавливаемого обычно из более твердого материала (стекла или ПЭТФ), образуя герметичное уплотнение. Маленькие размеры уплотнительных ребер 58 обеспечивают возможность герметичного уплотнения без существенного усилия, которое необходимо применять к уплотнительной пробке 56, чтобы образовать уплотнение.
Два гибких уплотнительных гребня 60 выступают вниз примерно на 2 мм из основания 22 укупорочного средства 12 между юбкой 24 укупорочного средства и уплотнительной пробкой 56. Уплотнительные гребни 60 изгибаются во встречных направлениях для образования уплотнения по существу симметрично с обеих боковых сторон от закругленной вершины кромки 14 контейнера, когда достигнуто уплотняющее положение. Герметичное уплотнение обеспечивается упором уплотнительных гребней 60 относительно соответствующих поверхностей упора.
Наконец, вниз от основания укупорочного средства выступает больший кольцевой уплотнительный гребень 62 для зацепления с внешней поверхностью горлышка 10 контейнера вблизи кромки 14. На внутренней поверхности уплотнительного гребня 62 имеется дополнительное уплотнительное ребро 64. Ненапряженная форма и размер уплотнительного ребра 64, предпочтительно, подобны предпочтительным величинам для уплотнительных ребер 58 на пробке. Опять-таки, небольшой размер уплотнительного ребра 64 обеспечивает эффективное уплотнение, которое будет достигнуто без большого уплотняющего усилия. Кроме того, при использовании уплотнительное ребро 64 расположено по существу напротив одного из уплотнительных ребер 58 на уплотнительной пробке 56. Уплотнительные ребра 58, 64 взаимодействуют, сжимая кромку 14 контейнера, и в комбинации с уплотнительными гребнями 60 обеспечивают, по меньшей мере, пять явных кольцевых уплотнительных поверхностей, приводя к высокоэффективной герметизации по всему диапазону температур и давления, требуемых для контейнера для газированного напитка.
Узел укупорочного средства контейнера согласно этому варианту осуществления также содержит индикатор вскрытия. Он содержит кольцо 66 индикатора вскрытия, которое первоначально образовано за одно целое с юбкой 24 укупорочного средства 12 контейнера и присоединено к ней разрушаемыми перемычками 62. Кольцо 66 индикатора вскрытия содержит множество образованных за одно целое гибких, направленных по радиусу внутрь удерживающих лепестков 70. На горлышке 10 контейнера имеется кольцевая удерживающая кромка 72. Также можно использовать храповые выступы (в этом варианте осуществления не присутствующие) на горлышке контейнера ниже кольцевой удерживающей кромки 72, отстоящие по радиусу вокруг горлышка контейнера для блокирования вращения кольца 66 индикатора вскрытия на горлышке 10 контейнера в направлении отвинчивания. Однако предпочтительно сгладить или опустить храповые выступы, чтобы улучшить удобство для использования венчика горлышка. Строение и действие признака кольца индикатора вскрытия являются такими, как описаны и заявлены в нашей Международной заявке WO 94/11267.
При использовании укупорочное средство 12 закрепляют на горлышке 10 контейнера, завинчивая его общепринятым способом. Имеется четыре захода резьбы, и укупорочное средство 12 можно перемещать из полностью отсоединенного положения в полностью зацепленное положение на горлышке 10 контейнера посредством его вращения приблизительно на 90°. Следует отметить, что резьбовые сегменты 16 на горлышке первоначально проскальзывают за верхний конец запирающих выступов 46 на юбке укупорочного средства и таким образом направляются по спиральной траектории резьбы. Другими словами, запирающие выступы 46 на юбке 24 определяют начальную протяженность спиральной траектории резьбы, сопровождаемой резьбовыми сегментами 16 на горлышке. Таким образом, запирающие выступы на юбке не мешают или не блокируют холостой ход резьбы.
Когда укупорочное средство завинчено, имеется обычно результирующее осевое усилие, прикладываемое потребителем на укупорочном средстве к горлышку контейнера, и, соответственно, первые резьбовые сегменты 16 на горлышке упираются и проскальзывают по нижним поверхностям 30 вторых резьбовых сегментов 20 на укупорочном средстве. Таким образом, можно заметить, что первые резьбовые сегменты 16 следуют по существу по непрерывной траектории по спирали переменного наклона. Первая и вторая резьба являются несинхронизированными, и это говорит о том, что по существу нет никакого фрикционного вращающего момента между резьбовыми сегментами до тех пор, пока не приблизится полностью зацепленное положение. Все эти признаки многозаходной резьбы, вращение укупорочного средства на 90°, по существу непрерывная траектория резьбы и несинхронизированная резьба делают укупорочное средство чрезвычайно легким для закрепления на горлышке контейнера, особенно для людей пожилых или страдающих артритом, или для детей.
Как только укупорочное средство приближается к полностью зацепленному положению на горлышке 10 контейнера, происходит следующее. Во-первых, кольцо 66 индикатора вскрытия начинает проскальзывать над удерживающей кромкой 72 на горлышке контейнера. Удерживающие лепестки 70 на кольце 66 индикатора вскрытия изгибаются по радиусу наружу, обеспечивая кольцу индикатора вскрытия проскальзывание над удерживающей кромкой 72 без чрезмерного радиального напряжения на хрупких перемычках 68.
Во-вторых, начальное примыкание между уплотнительной пробкой 56 и уплотнительными гребнями 60, 62 в основании укупорочного средства контейнера и уплотнительной кромкой 14 на горлышке контейнера приводит к результирующему осевому усилию к укупорочному средству в направлении от горлышка контейнера. Оно выталкивает резьбовые сегменты 16 из упора с нижними поверхностями 30 выступающих участков вторых резьбовых сегментов 26 и приводит в упор с верхними поверхностями 32 выступающих участков вторых резьбовых сегментов 20. Более конкретно, оно приводит первые резьбовые сегменты 16 в упор с верхними областями 34 верхних поверхностей 32 резьбы. Продолжающееся вращение укупорочного средства в завинчивающем направлении заставляет первые резьбовые сегменты 16 перемещаться по верхним областям 34 до достижения конечного, полностью зацепленного положения, показанного на фиг.1 и 4. Низкий наклон верхних поверхностей 32 означает, что это дополнительное вращение применяет мощное действие рычага (кулачковый эффект) для сжатия уплотнительной пробки 56 и уплотнительных гребней 60, 62 по кромке 14 контейнера, чтобы достичь эффективного газонепроницаемого уплотнения.
В-третьих, когда достигнуто полностью закрытое положение, запирающие выступы 46 на юбке укупорочного средства изгибаются и проскальзывают над дополнительными запирающими выступами 44 на горлышке контейнера. В полностью закрытом положении дополнительные запирающие выступы остаются в упоре, так что юбка укупорочного средства является все еще слегка деформированной. Сила упругого восстановления, проявляемая юбкой укупорочного средства, усиливается выступами 44, 46 в закрывающий вращающий момент на узле, обеспечивая то, что к различным уплотняющим поверхностям узла применяется достаточно большое уплотняющее усилие. Следует отметить, что этот эффект, вместе с относительно большим размером выступов 44, 46, обеспечивает эффективную герметизацию, которая будет достигнута, даже если запирающие выступы 44, 46 не формуют с очень жестким допуском.
Наконец, когда достигнуто или пройдено полностью зацепленное положение укупорочного средства 12 на горлышке 10 контейнера, вторые концы 52 первых резьбовых сегментов 16 могут входить в упор со стопорными заплечиками 50, выступающими из вторых резьбовых сегментов 26, таким образом блокируя дополнительное затягивание укупорочного средства, которое может повредить резьбу и/или деформировать уплотнительные гребни и ребра на укупорочном средстве.
Когда укупорочное средство 12 находится в полностью зацепленном положении на горлышке 10 контейнера, нижние поверхности 18 первых резьбовых сегментов 16 опираются на верхние области 34 верхних поверхностей 32 резьбы выступающих участков вторых резьбовых сегментов 26, как показано на фиг.1 и 4. Нижняя поверхность 18 первых резьбовых сегментов 16 имеет низкий наклон для согласования с наклоном верхних областей 34, чтобы увеличить до максимума контактную площадь между выступающими участками в областях 34 и, таким образом, осевое усилие, проявляемое укупорочным средством, распределять вокруг горлышка контейнера настолько равномерно, насколько возможно. Благодаря низкому наклону в областях 34 относительно небольшое осевое усилие, проявляющееся от горлышка контейнера из-за давления внутри контейнера, преобразуется в отвинчивающее вращательное усилие посредством упора между резьбовыми поверхностями в этом положении. Это значительно снижает тенденцию укупорочного средства самопроизвольно отвинчиваться под действием давления. Самопроизвольное отвинчивание также предотвращается благодаря упору между первым и вторым запирающими выступами 44, 46. Преимущество этого узла заключается в том, что сниженная тенденция самопроизвольного отвинчивания благодаря низкому наклону резьбы в нижних областях 34 означает, что минимальный открывающий вращающий момент запирающих выступов 44, 46 можно понижать без риска самопроизвольного выдувания укупорочного средства. Это делает укупорочное средство более легким для удаления людьми пожилыми или страдающими артритом, или детьми, без снижения безопасности относительно давления укупорочного средства.
При использовании укупорочное средство удаляют с горлышка контейнера простым отвинчиванием. Требуется начальный, минимальный отвинчивающий вращающий момент, чтобы преодолеть сопротивление запирающих выступов 44, 46. Как только это сопротивление преодолено, потребителю не нужно применять по существу никакой вращающий момент, чтобы отвинтить укупорочное средство. Внутреннее давление внутри контейнера проявляет осевое усилие на укупорочном средстве в направлении, восходящем от входного отверстия контейнера, в результате которого первые резьбовые сегменты 16 проскальзывают над верхними поверхностями 32 вторых резьбовых сегментов 26, когда укупорочное средство отвинчивается. Первые резьбовые сегменты 16 первоначально проскальзывают по верхним областям 34, а затем по промежуточным областям 36 с крутым наклоном верхней поверхности вторых резьбовых сегментов 20. Затем первые резьбовые сегменты 16 входят в упор с нижним выступающим участком 38 вторых резьбовых сегментов 26. В этом положении дальнейшее отвинчивание укупорочного средства блокировано, в то время как происходит выпуск газа по траекториям резьбы. Также следует отметить, что в этом промежуточном положении выпуска газа первые резьбовые сегменты 16 опираются прежде всего на область 42 верхней поверхности вторых резьбовых сегментов 26. Низкий наклон этой области 42 приводит к относительно небольшому осевому усилию на укупорочном средстве, преобразуемому в отвинчивающий крутящий момент, таким образом снижая тенденцию укупорочного средства блокировать индикатор вскрытия относительно давления и сдувать укупорочное средство.
Как только выпуск газа изнутри горлышка контейнера завершен так, что там больше нет осевого подъемного усилия, прикладываемого к укупорочному средству, укупорочное средство может опуститься так, что приводит резьбовые сегменты 16 в упор с нижними поверхностями 30 вторых резьбовых сегментов 26. В этом положении может быть продолжено отвинчивание, чтобы полностью отсоединить укупорочное средство от горлышка контейнера.
Приведенный выше вариант осуществления был описан только посредством примера. Специалистам в данной области техники будет очевидно множество других вариантов осуществления настоящего изобретения, находящихся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. В частности, настоящее изобретение не ограничено контейнерами для газированных напитков или контейнерами, которые образуют из формованного термопласта.