ДОЗИРУЮЩАЯ КРЫШКА
DOSING COVER

Область техники
Настоящее изобретение относится к области крышек, предназначенных для соединения со снабженным резьбой горлышком бутылки или другой емкости, чтобы перемещать жидкую, пастообразную или порошкообразную добавку, например, органолептический дополнительный компонент, минеральное вещество, краситель, вкусовую добавку или химический дополнительный компонент, например, катализатор, реагент или поверхностно-активное вещество, в содержимое бутылки или другой емкости. Содержимое дозирующей крышки предназначено для смешивания с содержимым бутылки или другой емкости, на которой она размещена, или для пополнения емкости.
Чтобы обеспечить легкое использование таких дозирующих крышек, они должны снижать количество ручных операций и обеспечивать надежное уплотнение как на этапе установки на емкость, так и на этапе перемещения дозы, содержащейся в дозирующей крышке.
Уровень техники
В предшествующем уровне техники известны различные решения для производства таких устройств, в частности, для производства дозирующих крышек.
В предшествующем уровне техники известен немецкий патент DE 102004013270, в котором описан штуцер, навинчиваемый на горлышко бутылки и снабженный заслонкой. Эта заслонка соединена с внутренней кольцевой поверхностью штуцера с помощью кольцевой области, имеющей уменьшенную толщину. Когда штуцер навинчивают на горлышко бутылки, передняя область горлышка входит в контакт с заслонкой, а не с кольцевой периферийной областью, имеющей уменьшенную толщину, и прилагает осевое усилие, приводящее к отрыву данной кольцевой области неконтролируемым образом, вплоть до разрыва. Затем заслонка высвобождается, и горлышко входит в штуцер.
Данное решение предусматривает уплотнение в нижней части резьбы, которое не подходит для удержания содержимого штуцера во время различных операций с системой.
В предшествующем уровне техники известна также заявка на патент США US 2010/301002, в которой описана дозирующая крышка для продукта, добавляемого в жидкость, содержащуюся в емкости с горлышком, приспособленным для соединения с резьбовой крышкой, содержащей:
- первую часть в виде корончатой крышки, имеющую нижнюю часть и боковую юбку, у которой конец, противоположный нижней части которой, снабжен внутренней резьбой;
- вторую чашеобразную часть с нижней частью и боковой юбкой.
Чашеобразная часть и корончатая крышка имеют первые защелкивающиеся устройства, которые взаимодействуют для удержания чаши в заслонке в первом относительном осевом положении с герметичным контактом по периферии между ними.
Распорка проходит внутрь юбки чаши от ее нижней части к нижней части корончатой крышки для образования упора, ограничивающего погружение чаши в корончатую крышку за пределы первого положения. Указанная распорка служит для разрушения нижней части чаши, когда последнюю вводят с усилием в корончатую крышку за пределы указанного первого положения сквозь уплотняемую поверхность горлышка.
Данное решение вызывает проблемы с уплотнением вследствие проскальзывания корончатой крышки относительно чаши.
Кроме того, распорка занимает полезный объем и, таким образом, уменьшает емкость дозирующей крышки. Она также может деформироваться при ввинчивании и, следовательно, не эффективно реализует свою роль пробивания.
Известен также документ US 2008/142471, в котором описан другой пример дозирующей крышки.
В заявке на патент США US 2007/079895 раскрыт другой пример бутылки, содержащей емкость для воды, горлышко с винтовой нарезкой и верхнюю емкость. Верхняя емкость имеет верхнюю часть, нижнюю часть, прикрепленную с возможностью отсоединения к верхней части, цилиндрический соединительный элемент, выступающий вниз от нижней части и содержащий внутреннюю резьбу, закрепляемую на горлышке, и уплотнительную прокладку, выполненную в верхней части соединительного элемента и над отверстием. В альтернативном решении, показанном на фиг. 5 и 6 в настоящем документе, полый элемент пробивает заслонку, когда пользователь надавливает на верхнюю часть верхнего эластомерного резервуара.
Недостатки предшествующего уровня техники
Многие из решений предшествующего уровня техники предусматривают штырь, расположенный во внутреннем объеме дозирующего устройства и оказывающий давление на заслонку при навинчивании дозирующего устройства на горлышко емкости.
Данные решения обладают рядом недостатков. Во-первых, объем штыря уменьшает полезный объем и требует увеличения общего размера дозирующего устройства, чтобы компенсировать неэффективный объем, занимаемый штырем.
Во-вторых, производство методом формования для пластмасс усложнено из-за штыря, вертикально выходящего из поверхности нижней части крышки.
Другие решения предусматривают заслонку, окруженную линией разрыва, разрываемой, когда дозирующее устройство взаимодействует с горлышком бутылки и при навинчивании.
Данные решения не являются удовлетворительными, поскольку заслонка высвобождается после разрывания и может проникать в бутылку или перемещаться в положение, в котором она препятствует перетеканию содержимого дозирующего устройства в бутылку, кроме того, больше не гарантируется герметичность на уплотняемой поверхности или на верхней части кольца бутылки, что приводит к потере содержимого штуцера во время различных манипуляций с системой.
Кроме того, решения предшествующего уровня техники имеют сложное устройство, требующее либо сборки ряда деталей, либо промышленного производства со сложными пресс-формами, включая скользящие формы.
В итоге, в большинстве решений предшествующего уровня техники устройства имеют различные детали в относительно подвижном состоянии, что затрудняет получение надежного уплотнения.
Сущность изобретения
Для устранения данных недостатков настоящее изобретение, в широком смысле, относится к дозирующему устройству, состоящему из корпуса, образующего внутренний объем для помещения в него жидкого, порошкообразного или пастообразного состава, предназначенного для перемещения в емкость, имеющую горлышко с резьбой, при этом указанное устройство имеет юбку, снабженную резьбой, соответствующей резьбе указанной емкости, и заслонку, соединенную с внутренней поверхностью указанного корпуса посредством периферийной области, имеющей по существу кольцеобразную форму, и отличающемуся тем, что указанная периферийная область имеет:
- по меньшей мере одну линию разрыва;
- по меньшей мере одну область, проходящую в поперечной плоскости, на периферии заслонки, выполненную таким образом, чтобы приводить к разрыву по меньшей мере части указанной линии разрыва, когда она входит в контакт с передней поверхностью горлышка бутылки.
Толщина данной периферийной области является, предпочтительно, такой же или больше, чем у заслонки для предотвращения неконтролируемого разрыва. При навинчивании отрыв происходит не в периферийной области, имеющей малую толщину, а вдоль линии разрыва, образованной в периферийной области.
Таким образом, когда начинается вращение, после того как обе резьбы приведены во взаимный контакт, устройство фиксируется вокруг горлышка бутылки, и поперечная область подходит вплотную к передней поверхности горлышка, пока передняя область горлышка не вступит в контакт с кольцевой периферийной областью, а не с заслонкой. При навинчивании передняя поверхность горлышка оказывает осевое усилие, перпендикулярное площади поперечного сечения и возрастающее по величине до тех пор, пока оно не приведет к отрыву по линии разрыва, что высвобождает заслонку.
Предпочтительно устройство содержит упор в форме особой дуги, средняя линия которого имеет радиус R, где R по существу соответствует среднему радиусу горлышка указанной емкости с резьбой, при этом указанный упор выполнен таким образом, чтобы опираться на переднюю поверхность горлышка бутылки при навинчивании юбки на горлышко емкости с винтовой нарезкой и на область подвижного соединения, средний радиус которой больше чем R.
Словосочетание «При завинчивании» в настоящем описании означает стадию приведения в сцепление путем завинчивания:
- следующую за началом завинчивания, когда два элемента с резьбами входят в сцепление, и
- до завершения.
Данное устройство является монолитным, сформованным как одно целое, без каких-либо вставок (возможно, за исключением нижней части, устанавливаемой после заполнения устройства). Это дает возможность решить проблемы с герметичностью, возникающие при сборке в случае наличия дополнительных деталей.
Монолитное устройство закрывают либо путем прикрепления нижней части, либо путем деформирования части, противоположной заслонке, для уплотнения, закатывания или закрывания загрузочного конца любым известным способом.
Открывание устройства обеспечивается путем пробивания заслонки, когда упор входит в контакт с передней поверхностью горлышка бутылки. При навинчивании выступ передает механическое усилие к заслонке, что приводит к разрыву по линии разрыва и расположению заслонки в направлении к внутреннему объему корпуса, обеспечивая таким образом вытекание содержимого.
Такое изделие также разработано для легкого изготовления его в простой пластиковой инжекционной форме и не требует скользящей формы.
Предпочтительно упор образован выступом, расположенным относительно наружной поверхности 1 заслонки.
В первом альтернативном варианте воплощения указанный упор расположен на стороне, диаметрально противоположной середине указанной линии разрыва.
Во втором альтернативном варианте воплощения указанный упор находится на середине указанной линии разрыва.
В соответствии с конкретным вариантом воплощения, указанная линия разрыва проходит по дуге окружности, меньшей чем 360-А°, при этом А находится в интервале от 5 до 180°.
В соответствии с конкретным примером воплощения, указанная линия 12 разрыва проходит по дуге окружности, меньшей чем 360-А°, при этом А находится в интервале от 5 до 180°, а указанный упор расположен в направлении, противоположном внутреннему объему, при этом центральная линия указанного выступа имеет радиус R, где R по существу соответствует среднему радиусу горлышка с резьбой указанной емкости, где указанный выступ 22 находится на дуге с радиусом А°.
Предпочтительно, указанная область подвижного соединения, средний радиус которой больше чем R, проходит по дуге по меньшей мере с радиусом А°.
В соответствии с другим решением, заслонка переходит в своей нижней части в пробойник, расположенный перпендикулярно поверхности заслонки.
Подробное описание неограничивающих иллюстративных вариантов воплощения
Настоящее изобретение будет лучше понятно после ознакомления со следующим подробным описанием, которое относится иллюстративному варианту воплощения без ограничений, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг. 1 показан вид в разрезе устройства в соответствии с настоящим изобретением по первому примеру, а также часть бутылки.
На фиг. 2А и 2В, соответственно, показан увеличенный вид в разрезе и вид сверху заслонки.
На фиг. 3 и 4 показаны виды в разрезе устройства по второму иллюстративному варианту воплощения, соответственно, в промежуточном положении навинчивания и полностью навинченном положении.
На фиг. 5 и 6 показаны виды в разрезе устройства по третьему иллюстративному варианту воплощения, соответственно, в промежуточном положении навинчивания и в полностью навинченном положении.
На фиг. 7 и 8 показаны виды в разрезе устройства по четвертому иллюстративному варианту воплощения, соответственно, в промежуточном положении навинчивания и в полностью навинченном положении.
На фиг. 9 и 9А, соответственно, показан вид в поперечном сечении и вид снизу пробивного наконечника.
На фиг. 10 и 11, соответственно, показан вид в разрезе дозирующей крышки в соответствии с настоящим изобретением и увеличенный вид соединения корпуса дозирующего устройства с бутылкой.
Первый иллюстративный вариант воплощения
На фиг. 1 и 2 показан первый иллюстративный вариант воплощения.
Дозирующее устройство 1 предназначено для навинчивания на горлышко 2 бутылки 3.
Горлышко 2 имеет выполненную известным или даже стандартным способом внешнюю резьбу, в частности стандартного диаметра "28", в соответствии с общепринятыми стандартами, такими как GMP, МСА, ALCOA, 1716, LEIGHT-WEIGH. Такое устройство также может быть использовано для различных диаметров, таких как "32", "38", "40" или других диаметров, в зависимости от типа емкости.
Дозирующее устройство 1 изготовлено методом инжекционного формования пластмасс, предпочтительно гибкого материала, такого как полиэтилен или полипропилен.
Дозирующее устройство 1 состоит из цилиндрического корпуса 4, образующего в своей нижней части трубчатую юбку 5, снабженную на внутренней поверхности резьбой 6, соответствующей резьбе 16 горлышка 2 бутылки. В описанном примере резьба горлышка 2 выполнена на наружной поверхности горлышка.
Юбка 5 имеет ребра 10, облегчающие приложение крутящего усилия к ее наружной поверхности.
Верхний конец такого цилиндрического корпуса 4 закрыт с помощью обжатия, пайки или приклеивания нижней части 7.
На другом конце цилиндрический корпус 4 закрыт посредством пробиваемой заслонки 8.
Высота юбки 5 в описанном примере выполнена таким образом, что она упирается в плечики бутылки или ее горлышко, когда достигнуто максимальное затягивание. Данное решение дает возможность ограничения хода резьбы и предотвращения чрезмерного вхождения горлышка в корпус 4.
Между этими двумя закрытыми концами цилиндрический корпус 4 образует полезный объем 9, полностью подходящий для помещения в него жидкого, пастообразного или порошкообразного содержимого.
Заслонка 8 имеет центральную дискообразную область 11, окруженную кольцевой периферийной областью, часть 13 которой утончена для образования подвижного соединения. Утонченная часть 13, образуя подвижное соединение, проходит между корпусом 4 и линией 12 разрыва. Периферийная область 13 предназначена не для отрыва, а для деформирования, чтобы переходить из первоначально поперечного положения в конусообразное положение, направленное к нижней части устройства, после отрыва по линии 12 разрыва. Затем она образует коническую уплотняющую кромку, соответствующую верхней части горлышка, для уплотнения его поверхности без вхождения в контакт с резьбой.
Радиус данной кольцевой периферийной области 13 немного больше, чем наружный радиус горлышка 2 бутылки, и меньше, чем внутренний радиус цилиндрического корпуса 4. Заслонка снабжена линией 12 разрыва, имеющей радиус, меньший, чем радиус области 13 подвижного соединения. Радиус области 12 разрушения также, предпочтительно, меньше чем или равен среднему радиусу горлышка бутылки. В любом случае, передняя поверхность горлышка не давит на заслонку, образованную в пределах линии 12 разрыва, так что сохраняется герметичность области соединения между устройством и горлышком бутылки. Данное уплотнение обеспечивается путем складывания периферийной области 13, образующей коническую уплотняющую кромку.
Радиус заслонки 8, по меньшей мере частично, является меньшим чем или равным среднему радиусу передней поверхности горлышка 2 соответствующей бутылки.
В описанном примере заслонка 8 снабжена в области 13 подвижного соединения отростком 14, проходящим ниже сегмента линии 12 разрыва, во избежание разрыва в точке, где во время навинчивания заслонка входит в контакт с передней поверхностью горлышка 2 бутылки. Перед навинчиванием отросток 14 имеет трубчатую форму, перпендикулярную заслонке.
После навинчивания отросток 14 деформируется, принимая коническую или кольцеобразную форму, и опирается по окружности на верхний край горлышка бутылки.
Таким образом, когда выполняют навинчивание, изогнутый отросток 14 предотвращает разрыв в данной точке и создает эффект рычага, переносящего нагрузку на противоположную часть заслонки. Затем разрыв происходит вдоль линии 12 разрыва, в местоположении, диаметрально противоположном участку, снабженному изогнутым отростком 14.
Для усиления эффекта рычага заслонка имеет утолщенную часть 15, который предотвращает упругую деформацию центральной области 10 и обеспечивает надежный перенос усилия вблизи отростка 14.
Операция выполняется следующим образом:
Дозирующую крышку 1 приводят в контакт с горлышком 2 бутылки 3. Затем выполняют завинчивание известным способом, пока кольцевая периферийная область, между подвижным соединением 13 и линией разрыва 12 и окружающая заслонку 10, не войдет в контакт с передней поверхностью 16 горлышка 2 бутылки 3. Вследствие спиральной формы резьбы, контакт начинается в отдельной угловой точке, где расположен отросток 14.
В соответствии с не имеющим ограничительного характера альтернативным решением, наличие данного отростка 14, локально защищающего линию 12 разрыва, приводит к тому, что механическое напряжение, действующее перпендикулярно поверхности заслонки 8, вызывает наклон дискообразной центральной области 10 заслонки, которая передает усилия, в частности из-за усиленной области 15, к диаметрально противоположной части. Эти напряжения затем приводят к разрушению линии разрыва главным образом на стороне, противоположной отростку 14. При навинчивании увеличивается деформация крышки 8, которая быстро принимает положение под значительным углом относительно поперечной плоскости.
В данном иллюстративном варианте воплощения дискообразная область 10 заслонки 8 на своей нижней поверхности переходит в пробойник 18, установленный в состоянии покоя в направлении, перпендикулярном поперечной плоскости. Этот пробойник пробивает заслонку, выполненную из алюминия (или другого материала), которая может закрывать некоторые бутылки, чтобы обеспечить возможность вытекания в емкость содержимого дозирующего устройства. Таким образом, дозирующее устройство может быть использовано без каких-либо ручных операций с бутылкой, кроме приведения в контакт и навинчивания на горлышко бутылки.
На фиг. 2а показан увеличенный вид подвижного соединения и герметичность после завинчивания и разрыва области разрушения.
На периферийную кольцевую область 13, образующую подвижное соединение, надавливали для перехода из начального поперечного положения в коническое положение с плотным прилеганием к верхней трубчатой поверхности горлышка 2. Отросток 14 также был деформирован таким образом, что упирался в уплотняемую поверхность (или наружный верхний край) горлышка 2, перед резьбой. Таким образом, данные две части 13 и 14 уплотняют соединение между дозирующим устройством и горлышком бутылки.
Деформация кольцевой области 13 облегчается, с одной стороны, благодаря утонченной, но не разрываемой кольцевой области, образующей подвижное соединение, и (необязательно более толстому) ее продолжению, расположенному в пределах линии разрыва.
На фиг. 2В показан вид устройства снизу.
Когда пластмасса является достаточно деформируемой, кольцевая периферийная область проходит непосредственно от поверхности корпуса до линии разрыва.
Если материал является более жестким, предусматривается область пониженной толщины, образующая подвижное соединение.
Второй иллюстративный вариант воплощения
На фиг. 3 и 4 показан альтернативный вариант воплощения, в котором корпус 4 дозирующего устройства 1 имеет в удаленной от центра области выступающий фиксатор 20, нижний конец 21 которого входит в контакт с краем заслонки 8, когда навинчивание приводит к контакту передней поверхности 16 горлышка бутылки с отростком 14, выполненным на нижней поверхности заслонки.
Такой фиксатор 20 помогает предотвратить разрыв линии 12 разрыва в нежелательный момент и обеспечивает передачу механических усилий к противоположной стороне заслонки, где разрыв должен произойти.
Третий иллюстративный вариант воплощения
На фиг. 4 и 5 показан другой альтернативный вариант воплощения, в котором заслонка 8 снабжена выступом, проходящим над нижней периферийной поверхностью заслонки на расстоянии по радиусу, меньшем, чем радиус линии 12 разрыва и радиус подвижного соединения 13. Расстояние по радиусу от выступа 22 по существу соответствует среднему радиусу передней поверхности 16 горлышка 2 бутылки 3.
Четвертый иллюстративный вариант воплощения
На фиг. 7 и 8 показан другой альтернативный вариант воплощения, в котором заслонка 8 снабжена набором выступов 22, 23, расположенных на окружности с промежутками. Первый 22 из выступов, который входит в контакт с передней поверхностью 16 горлышка бутылки, передает механические усилия, приводящие к разрыву вдоль диаметрально противоположной области разрыва.
Подробное описание выступа
На фиг. 9 и 9А показаны увеличенные виды заслонки и, в частности, штырь пробойника, представляющий собой, в данном примере, штырь 22 пробойника, имеющий дугообразную форму, проходящую примерно под углом 30°, с шириной, по существу соответствующей толщине передней поверхности 16 горлышка бутылки, и высотой по существу соответствующей шагу резьбы.
Подробное описание нижней части корпуса
На фиг. 10 и 11, соответственно, показан вид в разрезе дозирующей крышки в соответствии с настоящим изобретением и увеличенный вид соединения корпуса дозирующего устройства с нижней частью 25.
Указанная нижняя часть имеет поперечную дискообразную часть 29, продолжающуюся трубчатой юбкой 28, наружный диаметр которой соответствует внутреннему диаметру трубчатого корпуса 4. Указанная юбка 28 имеет кольцевые заплечики 26, вводимые в контакт посредством усилия с кольцевой канавкой 27, выполненной на внутренней поверхности корпуса 4.