ЗАКРЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТЕЙНЕРА, СНАБЖЕННОЕ СРЕДСТВАМИ ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ ДОБАВКИ В СОДЕРЖИМОЕ КОНТЕЙНЕРА
CONTAINER CAPPER WITH APPLIANCE FOR ADDING ADMIXTURE TO CONTAINER CONTENT

Область техники
Изобретение относится к укупоривающему устройству, позволяющему добавлять жидкость к жидкости, содержащейся в контейнере, используя для этого укупоривающее устройство, и к контейнеру, снабженному таким укупоривающим устройством. Изобретение относится также к способу сборки укупоривающего устройства и к способу введения жидкой добавки путем оперирования укупоривающим устройством.
Уровень техники
Во многих применениях, таких как смешивание различных жидкостей, может оказаться необходимым ввести добавочную жидкость в другую жидкость и перемешать обе жидкости незадолго перед использованием полученной смеси. Хранение таких жидкостей в смешанном состоянии может оказаться невозможным или нежелательным, поскольку при их совместном хранении в виде смеси в течение некоторого времени они могут реагировать между собой нежелательным образом. В качестве примера можно привести двухкомпонентные лекарственные вещества, которые имеют более длительные сроки хранения в несмешанном, чем в смешанном состояниях. Эта ситуация возможна и для других жидкостей или смесей жидкостей и газов, включая воду, алкогольные и другие напитки, а также другие растворители или растворы. Жидкость, к которой добавляют другую жидкость, может быть газированной или негазированной жидкостью.
Из уровня техники известно устройство для введения добавочной жидкости (жидкой добавки) в жидкость, содержащуюся в контейнере, при освобождении его крышки. В международной заявке WO 97/05039 описано устройство для введения жидкости в другую жидкость, содержащуюся в контейнере. Известное устройство предназначено для применения с контейнерами, имеющими съемные укупоривающие устройства. Известное устройство содержит камеру для хранения текучей среды. Эта камера, расположенная вблизи входного отверстия в контейнере, снабжена выпускным отверстием для выпуска текучей среды в жидкость.
Известное устройство имеет тот недостаток, что для того, чтобы обеспечить возможность смешивания текучей среды, находящейся в камере, с жидкостью в контейнере, необходимо, по меньшей мере, частично открыть укупоривающее устройство. Кроме того, устройство сложно в изготовлении и содержит много деталей.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается укупоривающее устройство для использования с контейнером, имеющим полость для жидкости и отверстие, снабженное горлом, содержащее колпачок, образующий камеру для текучей среды, и корпус, снабженный запорным элементом, герметично входящим в отверстие в нижней стенке указанной камеры. При этом колпачок снабжен первым сопрягающим средством, взаимодействующим с соответствующим ему первым сопрягающим средством, имеющимся на корпусе, для обеспечения возможности приподнимания колпачка относительно корпуса из положения запирания, в котором запорный элемент перекрывает отверстие, в открытое положение, в котором запорный элемент, по меньшей мере, частично отведен от отверстия, чтобы образовать проход между камерой для текучей среды и полостью для жидкости.
Корпус может содержать внутреннюю стенку, выполненную с возможностью ее введения в указанное горло, а укупоривающее устройство содержит уплотняющее средство, обеспечивающее герметизацию зазора между камерой для текучей среды и внутренней стенкой корпуса, а следовательно, и между камерой для текучей среды и горлом при подъеме колпачка и камеры для текучей среды относительно корпуса и контейнера в положении запирания и в открытом положении. Соответственно, содержимое данной камеры может перейти в полость контейнера и смешаться с его содержимым, например, при встряхивании контейнера, без риска проникновения содержимого между укупоривающим устройством и контейнером.
В предпочтительном варианте первое сопрягающее средство на колпачке содержит внутреннюю резьбу, а первое сопрягающее средство на корпусе - наружную резьбу, так что при повороте колпачка он приподнимается относительно корпуса. Однако возможны и иные выполнения первого сопрягающего средства, например в виде байонетного сопряжения или фрикционных средств, или средств для продольного скользящего перемещения. Первое сопрягающее средство может предотвращать полное отделение колпачка и корпуса друг от друга.
У колпачка могут иметься верхняя стенка, наружная стенка, на которой выполнена внутренняя резьба, и внутренняя стенка, связывающая его верхнюю и нижнюю стенки и расположенная с внутренней стороны наружной стенки. Нижняя стенка может быть сформована отдельно от остальной части колпачка, которая может являться единой сформованной деталью.
Камера для текучей среды может быть образована верхней, внутренней и нижней стенками колпачка.
У корпуса имеется наружная стенка, на которой выполнена наружная резьба. Эта резьба может иметь довольно большой угол подъема, чтобы обеспечить быстрый подъем колпачка при его повороте.
На наружной стенке корпуса может иметься внутренняя вторая резьба, выполненная с возможностью зацепления в собранном устройстве с наружной второй резьбой, выполненной на горле контейнера. Это позволяет навинтить наружную стенку корпуса на наружную поверхность горла.
В одном из вариантов первое сопрягающее средство на корпусе может содержать наружную резьбу на верхней части корпуса, которая при установленном устройстве выступает над горлом контейнера.
У корпуса может иметься внутренняя стенка, расположенная с внутренней стороны его наружной стенки и снабженная внутренним уплотняющим средством, обеспечивающим герметизацию относительно наружной поверхности внутренней стенки колпачка, и наружным уплотняющим средством, обеспечивающим герметизацию относительно внутренней поверхности горла. Внутренняя стенка корпуса может быть связана с его наружной стенкой посредством сетки, опирающейся при установленном устройстве на верхний край горла. Сетка может быть открытой, закрытой, жесткой или иной конструкцией для связывания внутренней и наружной стенок корпуса.
Корпус может дополнительно содержать каркас, поддерживающий запорный элемент таким образом, что в собранном устройстве запорный элемент расположен с внутренней стороны внутренней стенки корпуса и направлен вверх, к камере для текучей среды. В каркасе могут иметься отверстия, сквозь которые может проходить текучая среда, чтобы избежать создания вакуума между камерой для текучей среды и корпусом. В результате корпус может свободно скользить относительно колпачка, когда колпачок вводится в корпус или извлекается из него. Данные отверстия, кроме того, не дают жидкости задержаться внутри каркаса после выведения ее из камеры. Тем самым минимизируются остатки жидкости в каркасе.
Запорный элемент может содержать сопло, обращенное от камеры для текучей среды. При этом он может иметь цилиндрическую наружную поверхность, контактирующую с уплотняющим средством, имеющимся в нижней стенке и способным удерживать текучую среду под давлением в камере для текучей среды, если давление в камере выше, чем в полости контейнера.
Уплотняющее средство может содержать верхнее уплотнение, обеспечивающее герметизацию относительно цилиндрической наружной поверхности запорного элемента, когда колпачок находится в положении запирания, и возможность для текучей среды проходить между верхним уплотнением и запорным элементом, когда колпачок находится в открытом положении.
Уплотняющее средство может содержать нижнее уплотнение, обеспечивающее герметизацию относительно цилиндрической наружной поверхности запорного элемента, когда колпачок находится в положении запирания и в открытом положении. Такое выполнение гарантирует, что в открытом положении текучая среда может поступать в полость контейнера по сформированному проходу и через сопло, без утечек вокруг запорного элемента.
Запорный элемент может быть снабжен внутренним каналом, доходящим до цилиндрической наружной поверхности на участке ниже верхнего уплотнения, когда колпачок находится в положении запирания, и сообщающимся с соплом.
На колпачке может быть закреплена полоска для индикации пользования, препятствующая подъему колпачка относительно корпуса без, по меньшей мере, частичного удаления указанной полоски. Эта полоска может являться продолжением наружной стенки колпачка, связанным с ней перемычкой, более тонкой, чем наружная стенка колпачка, и снабженным фланцем, который заходит под наружную стенку корпуса, предотвращая подъем колпачка относительно корпуса. У полоски может иметься язычок, за который нужно потянуть, чтобы оторвать полоску от наружной стенки колпачка, окружающей горло.
Первые сопрягающие средства колпачка и корпуса могут быть снабжены взаимодействующими стопорными средствами, предотвращающими поворот колпачка относительно корпуса на угол, превышающий заданный предельный угол поворота. Поворот колпачка сначала происходит относительно корпуса, но затем стопорные средства вынуждают колпачок и корпус поворачиваться совместно.
Корпус может содержать устройство для индикации пользования, предотвращающее поворот колпачка и корпуса относительно горла контейнера до приложения к колпачку заданного момента вращения.
Устройство для индикации пользования может содержать продолжение наружной стенки корпуса, связанное с наружной стенкой корпуса, по меньшей мере, одной перемычкой с поперечным сечением, меньшим, чем у наружной стенки корпуса, и снабженное стопорным средством, выполненным с возможностью взаимодействия, в процессе использования, со стопорным средством, имеющимся на горле контейнера, для предотвращения подъема корпуса относительно горла без разрыва, по меньшей мере, одной перемычки.
В камере для текучей среды может содержаться жидкая добавка и иметься находящееся над данной добавкой пространство, заполненное газом под давлением.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается контейнер, имеющий полость для жидкости, отверстие, снабженное горлом, и укупоривающее устройство, перекрывающее указанное отверстие и содержащее колпачок, образующий камеру для текучей среды, и корпус, снабженный запорным элементом, герметично входящим в отверстие в нижней стенке указанной камеры. При этом колпачок снабжен первым сопрягающим средством, взаимодействующим с соответствующим ему первым сопрягающим средством, имеющимся на корпусе, для обеспечения возможности подъема колпачка относительно корпуса из положения запирания, в котором запорный элемент перекрывает отверстие, в открытое положение, в котором запорный элемент, по меньшей мере, частично отведен от отверстия, чтобы образовать проход между камерой для текучей среды и полостью для жидкости.
Корпус может содержать внутреннюю стенку, выполненную с возможностью ее введения в указанное горло, а укупоривающее устройство - уплотняющее средство, обеспечивающее герметизацию зазора между камерой для текучей среды и внутренней стенкой корпуса. Тем самым обеспечивается герметизация зазора между камерой для текучей среды и внутренней стенкой корпуса как в положении запирания, так и в открытом положении.
Первое сопрягающее средство на колпачке может содержать внутреннюю резьбу, а первое сопрягающее средство на корпусе - наружную резьбу, чтобы обеспечить возможность подъема колпачка при его повороте относительно корпуса.
В полости для жидкости может находиться основная жидкость, которая может содержать воду или являться безалкогольным напитком. Вместе с тем, она может представлять собой алкогольный напиток, косметический препарат, фармацевтический или молочный продукт, удобрение или другой продукт, или любое иное приемлемое жидкое или полужидкое вещество.
Камера для текучей среды может содержать жидкую добавку, в камере может иметься также пространство, заполненное газом под давлением.
У колпачка могут иметься верхняя стенка, наружная стенка, на которой выполнена внутренняя резьба, и внутренняя стенка, связывающая его верхнюю и нижнюю стенки и расположенная с внутренней стороны наружной стенки.
Камера для текучей среды может быть образована верхней, внутренней и нижней стенками колпачка.
У корпуса может иметься наружная стенка, на которой выполнена наружная резьба и которая расположена снаружи горла контейнера и снабжена внутренней второй резьбой, находящейся в зацеплении с наружной второй резьбой, выполненной на горле контейнера.
В одном из вариантов первое сопрягающее средство на корпусе может содержать наружную резьбу на верхней части корпуса, которая при установленном устройстве выступает над горлом контейнера.
У корпуса может иметься внутренняя стенка, введенная внутрь горла контейнера и снабженная внутренним уплотняющим средством, обеспечивающим герметизацию относительно наружной поверхности внутренней стенки колпачка, и наружным уплотняющим средством, обеспечивающим герметизацию относительно внутренней поверхности горла.
Корпус может дополнительно содержать каркас, поддерживающий запорный элемент таким образом, что в процессе использования запорный элемент расположен с внутренней стороны внутренней стенки корпуса и направлен вверх, к камере для текучей среды.
Запорный элемент может содержать сопло, обращенное от камеры для текучей среды. При этом он может иметь цилиндрическую наружную поверхность, контактирующую с уплотняющим средством, имеющимся в нижней стенке.
Уплотняющее средство может содержать верхнее уплотнение, обеспечивающее герметизацию относительно цилиндрической наружной поверхности запорного элемента, когда колпачок находится в положении запирания, и возможность для текучей среды проходить между верхним уплотнением и запорным элементом, когда колпачок находится в открытом положении. Уплотняющее средство может содержать также нижнее уплотнение, обеспечивающее герметизацию относительно цилиндрической наружной поверхности запорного элемента, когда колпачок находится в положении запирания и в открытом положении.
Запорный элемент может быть снабжен внутренним каналом, доходящим до цилиндрической наружной поверхности на участке ниже верхнего уплотнения, когда колпачок находится в положении запирания, и сообщающимся с соплом.
На колпачке может быть закреплена полоска для индикации пользования, препятствующая подъему колпачка относительно корпуса без, по меньшей мере, частичного удаления указанной полоски. Эта полоска может являться продолжением наружной стенки колпачка, связанным с ней перемычкой, более тонкой, чем наружная стенка колпачка, и снабженным фланцем, который заходит под наружную стенку корпуса, предотвращая подъем колпачка относительно корпуса.
Первые сопрягающие средства колпачка и корпуса могут быть снабжены взаимодействующими стопорными средствами, предотвращающими поворот колпачка относительно корпуса на угол, превышающий заданный предельный угол поворота.
Корпус может содержать устройство для индикации пользования, предотвращающее поворот колпачка и корпуса относительно горла контейнера до приложения к колпачку заданного момента вращения. Это устройство может содержать продолжение наружной стенки корпуса, связанное с наружной стенкой корпуса, по меньшей мере, одной перемычкой с поперечным сечением, меньшим, чем у наружной стенки корпуса, и снабженное стопорным средством, выполненным с возможностью взаимодействия, в процессе использования, со стопорным средством, имеющимся на горле контейнера, для предотвращения подъема корпуса относительно горла без разрыва, по меньшей мере, одной перемычки.
В соответствии с третьим аспектом изобретения предлагается способ сборки укупоривающего устройства, содержащего жидкую добавку для введения в основную полость контейнера. Способ включает следующие операции: обеспечение наличия колпачка, прикрепление к колпачку нижней стенки для образования камеры для текучей среды, переворачивание колпачка и введение жидкой добавки в камеру для текучей среды через отверстие в нижней стенке, обеспечение наличия корпуса, снабженного запорным элементом, прикрепление корпуса к колпачку путем относительного осевого перемещения корпуса и колпачка с вводом запорного элемента в отверстие в нижней стенке камеры для текучей среды с перекрытием указанного отверстия.
Внутренняя стенка корпуса может герметично охватывать камеру для текучей среды.
Относительное осевое перемещение корпуса и колпачка можно осуществлять с введением наружной резьбы на корпусе в зацепление с внутренней резьбой на колпачке.
Способ может включать также операцию продувки, например азотом или иным подходящим газом, камеры для текучей среды перед вводом в нее жидкой добавки и операцию создания повышенного давления в камере для текучей среды. Эта операция может быть осуществлена подачей текучей среды под давлением к каналу в запорном элементе, связанному с клапанным средством, предотвращающим выведение текучей среды под давлением из камеры для текучей среды. Клапанное средство может содержать уплотнение, сопрягающееся с запорным элементом, когда он перекрывает указанное отверстие.
Верхнее уплотнение в данном варианте действует как створчатый клапан, пропускающий текучую среду под давлением в камеру для текучей среды, но обеспечивающий герметизацию камеры, когда повышенное давление в камере обеспечит его герметичный контакт с запорным элементом. Операция создания повышенного давления в камере может быть осуществлена отводом в нее газа под давлением от находящегося под давлением содержимого полости контейнера после прикрепления укупоривающего устройства к контейнеру.
Текучая среда под давлением может быть газом, который сформирует в камере для текучей среды заполненное газом пространство над текучей средой, объем которого составит 0%-60% объема камеры для текучей среды.
Операция прикрепления к колпачку нижней стенки может включать обеспечение герметизации нижней стенки относительно свободного края внутренней цилиндрической стенки колпачка.
Способ по изобретению может включать также дополнительную операцию прикрепления укупоривающего устройства к горлу контейнера, имеющего полость для жидкости, путем приведения во взаимодействие внутренней резьбы на корпусе с наружной резьбой на горле контейнера.
Колпачок может плотно насаживаться на корпус, чтобы тем самым зафиксировать колпачок. Альтернативно или дополнительно, укупоривающее устройство может быть плотно насажено на горло контейнера, чтобы зафиксировать его относительно контейнера.
В соответствии с четвертым аспектом изобретения предлагается способ введения жидкой добавки в полость контейнера. Данный способ включает следующие операции:
приподнимание колпачка укупоривающего устройства вместе с камерой для текучей среды, образованной колпачком, относительно корпуса,
осуществление смещения запорного элемента, которым снабжен корпус, относительно колпачка из положения запирания, в котором отверстие в нижней стенке указанной камеры перекрыто запорным элементом, в открытое положение, в котором запорный элемент, по меньшей мере, частично отведен от отверстия, чтобы образовать проход между камерой для текучей среды и полостью для жидкости,
выведение жидкости под давлением из указанной камеры для текучей среды по образованному проходу в полость для жидкости и
дополнительный поворот колпачка для снятия колпачка и корпуса с контейнера.
При приподнимании камеры для текучей среды относительно корпуса может поддерживаться герметизация зазора между камерой для текучей среды и внутренней стенкой корпуса, введенной в горло контейнера.
Колпачок может быть приподнят при своем повороте на первый угол с подъемом камеры для текучей среды за счет перемещения колпачка по резьбе относительно корпуса.
Первый угол поворота колпачка из положения запирания в открытое положение может составлять от 0° до 90°, оптимально 45°. Дополнительный поворот колпачка может соответствовать второму углу, составляющему 0°-90°, оптимально около 45°. Этот поворот происходит при взаимодействии стопорных средств на колпачке и корпусе, причем угол поворота определяется положением этих средств. Данный угол выбирают таким, чтобы он, с учетом допусков на изготовление, был достаточным для обеспечения открывания запорного элемента и следующего за этим смешивания жидкой добавки с содержимым контейнера.
Приподнимание кулачка относительно корпуса может происходить за счет взаимодействия внутренней резьбы на колпачке с наружной резьбой на корпусе. Внутренняя резьба может быть выполнена на наружной стенке колпачка.
Камера для текучей среды может быть образована верхней, нижней и внутренней стенками колпачка, причем внутренняя стенка, связывающая верхнюю и нижнюю стенки, расположена с внутренней стороны наружной стенки колпачка.
Наружная резьба может быть выполнена на наружной поверхности наружной стенки корпуса.
Дополнительный поворот колпачка для снятия колпачка и корпуса с контейнера может быть осуществлен за счет взаимодействия внутренней второй резьбы на корпусе с наружной второй резьбой, выполненной на горле контейнера.
Внутренняя вторая резьба может быть выполнена на внутренней поверхности наружной стенки корпуса.
Внутренняя стенка колпачка может быть введена в горло контейнера.
Корпус может иметь внутреннюю стенку, которую вводят в горло контейнера и которая снабжена уплотняющим средством для герметизации зазора между наружной поверхностью внутренней стенки корпуса и внутренней поверхностью горла контейнера.
В одном из вариантов при приподнимании колпачка относительно корпуса уплотняющее средство обеспечивает герметизацию зазора между наружной поверхностью внутренней стенки колпачка и внутренней поверхностью внутренней стенки корпуса.
В другом варианте указанный проход включает сопло в запорном элементе и внутренний канал, проходящий от сопла до расположенного на поверхности запорного элемента участка, сообщающегося с камерой для текучей среды, когда запорный элемент находится в открытом положении.
Данный способ может также включать операцию, по меньшей мере, частичного удаления полоски для индикации пользования, закрепленной на колпачке, с обеспечением тем самым возможности приподнимания колпачка относительно корпуса.
Кроме того, способ может включать операцию приложения к колпачку при выполнении операции дополнительного поворота колпачка для снятия колпачка и корпуса с контейнера, вращающего момента, достаточного для удаления устройства для индикации пользования.
В соответствии с пятым аспектом изобретения предлагается укупоривающее устройство, соответствующее первому аспекту изобретения, в котором первое сопрягающее средство содержит байонетное соединение, образованное элементами на колпачке и на корпусе и обеспечивающее возможность приподнимания колпачка относительно корпуса после его поворота относительно корпуса на заданный угол.
Первое сопрягающее средство может содержать элементы направляющей продольного перемещения, имеющиеся на колпачке и корпусе, для приподнимания колпачка относительно корпуса после удаления полоски для индикации пользования.
Первое сопрягающее средство может содержать выступы на колпачке или на корпусе, взаимодействующие с байонетными прорезями, выполненными соответственно на корпусе или на колпачке. Эти прорези могут иметь один или более первых горизонтальных отрезков, допускающих взаимный разворот колпачка и корпуса в положении запирания, вертикальный отрезок, допускающий перемещение колпачка со скольжением относительно корпуса из положения запирания в открытое положение, и второй горизонтальный отрезок, обеспечивающий возможность взаимного разворота колпачка и корпуса в открытом положении устройства. Вертикальный отрезок прорези и выступы могут сформировать направляющую продольного перемещения.
В соответствии с шестым аспектом изобретения предлагается укупоривающее устройство для использования с контейнером, имеющим полость для жидкости и отверстие, снабженное горлом, содержащее:
колпачок, имеющий верхнюю стенку, наружную стенку и внутреннюю стенку, связывающую его верхнюю и нижнюю стенки, причем эти стенки образуют камеру для текучей среды, в которую помещена жидкая добавка, и
корпус, выполненный с возможностью прикрепления к горлу контейнера,
при этом колпачок и корпус выполнены с возможностью перемещения колпачка и корпуса из положения запирания, в котором камера для текучей среды герметично перекрыта, в открытое положение, в котором образуется проход между камерой для текучей среды и полостью для жидкости.
При этом нижняя стенка содержит основу, сформованную из первого, относительно жесткого материала, и уплотняющие части, сформованные из второго, относительно упругого материала.
Уплотняющие части могут находиться на различных дискретных участках, обеспечивая герметизацию относительно внутренней стенки колпачка.
В нижней стенке может иметься отверстие для ввода запорного элемента, а уплотняющие части могут быть установлены с возможностью герметизации отверстия относительно запорного элемента.
Верхняя и внутренняя стенки колпачка могут представлять единую сформованную деталь, а нижняя стенка может являться отдельной деталью, полученной методом двухэтапного формования.
В соответствии с седьмым аспектом изобретения предлагается бутылка для жидкости, закупоренная посредством съемного укупоривающего устройства. У бутылки имеются полость для жидкости и горло, внутренняя стенка которого расположена под углом к оси полости для жидкости. Съемное укупоривающее устройство содержит колпачок, образующий камеру для текучей среды, и корпус. У камеры для текучей среды имеется отверстие в ее нижней стенке. Колпачок снабжен первым сопрягающим средством, взаимодействующим с соответствующим ему первым сопрягающим средством, имеющимся на корпусе, для обеспечения возможности приподнимания колпачка относительно корпуса из положения запирания, в котором отверстие, по меньшей мере, частично открыто, чтобы образовать проход между камерой для текучей среды и полостью для жидкости.
Укупоривающее устройство может являться укупоривающим устройством в соответствии с первым аспектом изобретения.
Неожиданно было обнаружено, что наклон внутренней стенки горла будет влиять на результат смешивания текучей среды, выведенной из устройства по изобретению, с жидкостью в контейнере. Обеспечение хорошего смешивания будет зависеть от длины горла и наклона его внутренней стенки относительно главной оси контейнера, как это будет описано далее.
Наличие указанного угла между внутренней стенкой горла и главной осью контейнера позволяет подать струю текучей среды под давлением, выходящую из устройства, непосредственно в массу жидкости с обеспечением тем самым хорошего смешивания без необходимости применения для этой цели каких-то трубок или аналогичных приспособлений.
Согласно предпочтительному варианту предлагается сборка, состоящая из бутылки с горлом, образующим вход в полость для жидкости, и введенного в горло устройства для введения текучей среды в находящуюся в бутылке жидкость. Внутренняя стенка горла расположена под углом к главной оси полости для жидкости, причем этот угол равен, по меньшей мере, 3°, а длина горла составляет, по меньшей мере, 50 мм. В типичном случае диаметр горла равен 20-40 мм, предпочтительно 28-38 мм.
Краткое описание чертежей
Далее, только в качестве примеров, будут описаны варианты изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 в разрезе показано укупоривающее устройство согласно изобретению, закрепленное на горле контейнера.
На фиг.2 укупоривающее устройство по фиг.1 показано на виде сбоку.
Фиг.3 соответствует разрезу плоскостью III-III (см. фиг.2).
На фиг.4A-4D иллюстрируются последовательные операции при использовании укупоривающего устройства по фиг.1 для введения жидкой добавки в контейнер и снятия этого устройства с контейнера.
На фиг.5А и 5В иллюстрируются последовательные операции при сборке и заполнении укупоривающего устройства по фиг.1.
На фиг.6А и 6В, на видах сверху и снизу соответственно, показаны компоненты модификации укупоривающего устройства по фиг.1.
На фиг.7 на виде снизу иллюстрируется другой вариант укупоривающего устройства согласно изобретению.
На фиг.8 в разрезе показан один из вариантов выполнения нижней стенки колпачка укупоривающего устройства по фиг.1.
На фиг.9 в перспективном изображении показан вариант выполнения корпуса.
На фиг.10 в сечении показано укупоривающее устройство с корпусом по фиг.9.
На фиг.11 схематично показано укупоривающее устройство по фиг.10, установленное на бутылку.
На фиг.12 в сечении показан еще один вариант укупоривающего устройства.
На фиг.13 схематично показано укупоривающее устройство по фиг.12, установленное на бутылку.
На фиг.14 схематично показан другой вариант укупоривающего устройства, установленного на бутылку.
На фиг.15 в сечении показан контейнер, снабженный укупоривающим устройством согласно другому варианту изобретения.
На фиг.16 в перспективном изображении показан корпус укупоривающего устройства по фиг.15.
На фиг.17 в перспективном изображении показан альтернативный вариант корпуса укупоривающего устройства по фиг.15.
На фиг.18А-18Е укупоривающее устройство по фиг.15 показано в положениях, соответствующих его транспортированию, подготовке к работе, выпуску текучей среды, герметизации и удалению.
На фиг.19 в графической форме представлены результаты испытаний укупоривающего устройства согласно изобретению с различными бутылками.
Осуществление изобретения
На фиг.1-3 показано укупоривающее устройство 10 вместе с верхней частью контейнера 12. Контейнер представляет собой стандартную бутылку из полиэтилентерефталата (ПЭТ-бутылку) с полостью 14 для жидкости и со стандартным горлом 16 диаметром 30 мм с наружной резьбой 18. В контексте изобретения данная резьба 18 именуется второй резьбой.
Укупоривающее устройство 10 имеет две основные части: колпачок 20, образующий камеру 22 для текучей среды, и корпус 40. У колпачка 20 имеется нижняя стенка 24, которая может быть выполнена из материала, отличного от материала остальной части колпачка 20, и жестко прикреплена к ней с образованием цельного колпачка. В нижней стенке 24 выполнено отверстие 25. У колпачка 20 имеются также верхняя стенка 26, наружная стенка 28 и внутренняя стенка 32, которые могут быть образованы формованием в виде единой детали из полипропилена или любого другого подходящего пластика. Наружная стенка колпачка снабжена внутренней первой резьбой 30, способной взаимодействовать (входить в зацепление) с наружной первой резьбой на корпусе 40, как это будет описано далее. Вместе внутренняя и наружная первые резьбы образуют части первого средства сопряжения, позволяющего приподнимать колпачок 20 относительно корпуса 40. В наружной стенке 28 колпачка выполнены также углубления 34, облегчающие захват этой стенки. Вместо этих углублений 34 можно использовать любые аналогичные средства.
Корпус 40 также предпочтительно сформован из цельной заготовки из полипропилена, хотя для этого может быть использован и любой иной подходящий материал. Корпус содержит запорный элемент 42, установленный на центральной оси укупоривающего устройства 10, наружную стенку 44, способную устанавливаться снаружи на горло 16, сетку 45, наложенную поверх горла 16, внутреннюю стенку 46, отходящую вниз от сетки 45 внутри горла и герметично укупоривающую его, и каркас 48, отходящий вниз от внутренней стенки 46 корпуса и несущий запорный элемент 42.
Наружная стенка 44 корпуса снабжена наружной первой резьбой 50, взаимодействующей с внутренней первой резьбой 30 на колпачке и составляющей часть первого сопрягающего средства. На этой стенке выполнена также внутренняя вторая резьба 52, взаимодействующая с наружной второй резьбой 18 на горле 16 контейнера.
Внутреннее уплотнение 54 обеспечивает герметизацию зазора между внутренней стенкой 32 колпачка и внутренней стенкой 46 корпуса. В представленном примере внутреннее уплотнение 54 выполнено в виде ребер на наружной поверхности внутренней стенки колпачка, однако подобные ребра могут быть образованы и на внутренней поверхности внутренней стенки корпуса. Может использоваться и любое иное подходящее уплотняющее средство. Внутреннее уплотнение 54 не позволяет содержимому контейнера 12 проходить между внутренней стенкой 32 колпачка и внутренней стенкой 46 корпуса во время хранения и в случае, когда колпачок 20 приподнят относительно корпуса 40, как будет описано далее.
Для герметизации зазора между внутренней стенкой 46 корпуса и горлом 16 контейнера используется наружное уплотняющее средство в виде конуса 56 и ребра 58. Подобные, хорошо известные уплотнения не позволяют содержимому контейнера 12 проходить между внутренней стенкой 46 корпуса и горлом 16 во время хранения. Такое уплотнение может быть использовано и в качестве внутреннего уплотнения 54.
У запорного элемента 42 имеется выступающее из него вниз сопло 60 с сопловым каналом 61 для подачи жидкости под давлением из камеры 22 для текучей среды, когда укупоривающее устройство открыто. Запорный элемент 42 имеет цилиндрическую наружную поверхность 62, которая герметично сопрягается с уплотняющим средством 64, помещенным в отверстии 25 в нижней стенке 24. В представленном примере это средство 64 содержит верхнее уплотнение 66. Когда запорный элемент 42 находится в положении запирания (см. фиг.1), оно сопрягается с наружной цилиндрической поверхностью 62 над внутренним каналом 70, тогда как нижнее уплотнение 68 сопрягается с этой поверхностью ниже внутреннего канала 70.
Верхняя поверхность 76 нижней стенки 24 наклонена к запорному элементу 42, так что когда запорный элемент находится в открытом положении, жидкость полностью выводится из камеры 22 для текучей среды. Нижнее уплотнение 68 удерживается буртиком 72 каркаса 48, прижимающим нижнее уплотнение 68 к запорному элементу 42.
В представленном примере на нижней стенке 24 имеется фланец 74, защелкивающийся при сборке колпачка на соответствующем фланце, выполненном на нижней кромке внутренней стенки 32 колпачка. Однако для образования газонепроницаемого сопряжения в этой зоне могут быть использованы и любые другие пригодные для этого средства, например, такие как лазерная сварка.
На нижнем краю наружной стенки 28 колпачка находится полоска 80, которая служит для индикации пользования укупоривающим устройством; для ее удаления нужно потянуть за язычок 81. Данная полоска, являющаяся продолжением 82 наружной стенки 28 колпачка, с которой эта полоска связана через перемычку 84, сопрягается также с нижней стороной 88 наружной стенки 44 корпуса посредством защелкивающегося (фиксирующего) фланца 86. Подобные полоски для индикации пользования известны из уровня техники и поэтому более подробно не описываются. Пока данная полоска 80 не будет удалена, хотя бы частично, колпачок 20 не может быть свинчен с корпуса 40. После, по меньшей мере, частичного удаления полоски 80 колпачок 20 может быть свинчен с корпуса 40 при взаимодействии внутренней резьбы 30 на колпачке и наружной резьбы 50 на корпусе. Указанные резьбы снабжены стопорными средствами 90, 92 (см. фиг.4), которые ограничивают взаимный поворот колпачка 20 и корпуса 40. Должно быть понятно, что для осуществления такого ограничения можно использовать любую подходящую комбинацию взаимодействующих, например выступающих, профилей. Указанная полоска 80 для индикации пользования может быть заменена любым другим подходящим средством того же назначения.
У нижнего края наружной стенки 44 корпуса находится устройство 100, также служащее для индикации пользования. Это устройство является продолжением 102 наружной стенки 44 корпуса, связанным с данной стенкой посредством одной или более перемычек 104, и содержит стопорный элемент в виде защелки 106, взаимодействующей с соответствующим стопорным элементом 108, выполненным на горле 16 контейнера. Подобные устройства для индикации пользования известны из уровня техники и поэтому более подробно не описываются. Чтобы разорвать перемычки 104 на колпачке 20 и дать возможность корпусу 40 подняться относительно горла 16 посредством взаимодействия витков вторых резьб 18, 52, необходимо приложить заданный крутящий момент к колпачку 20. Устройство 100 остается на горле 16 контейнера 12 ниже стопорного элемента 108. Указанное устройство может быть заменено любым другим подходящим устройством того же назначения; в некоторых вариантах данное устройство может быть опущено.
На фиг.4A-4D иллюстрируется работа укупоривающего устройства по изобретению.
На фиг.4А данное устройство 10 показано закрепленным на контейнере 12, содержащем в своей полости 14 основную жидкость (не изображена), например воду. Камера 22 для текучей среды, образованная в колпачке, содержит жидкую добавку (добавляемую жидкость) 120, пространство 122 над которой заполнено сжатым газом. Укупоривающее устройство 10 находится в положении запирания, в котором камера 22 для текучей среды герметично перекрыта запорным элементом 42, который входит в отверстие 25 в нижней стенке 24. Корпус 40 навинчен на горло 16 с помощью вторых резьб 18, 52, а колпачок 20 полностью навинчен на наружную стенку 44 корпуса с помощью внутренней и наружной первых резьб 30, 50. Содержимое контейнера 12 может находиться при атмосферном давлении или под повышенным давлением, меньшим давления в камере 22 для текучей среды. Между камерой 22 для текучей среды и внутренней стенкой 46 корпуса имеется внутреннее уплотнение 54; имеются также уплотнения между внутренней стенкой 46 корпуса и горлом 16, так что содержимое контейнера герметизировано относительно атмосферы.
Чтобы инициировать впрыскивание жидкой добавки 120 в основную жидкость, т.е. в полость 14 для жидкости контейнера 12, необходимо свинтить колпачок 20 с корпуса 40 до положения, показанного на фиг.4В. В предпочтительном варианте для этого колпачок нужно повернуть на первый угол, равный 45°. Должно быть, однако, понятно, что подбором угла подъема и шага резьбы можно задать любое желаемое значение этого угла. Первая полоска 80 для индикации пользования в этот момент, по меньшей мере, частично удалена, так что наружная стенка 28 колпачка может свободно приподниматься относительно наружной стенки 44 корпуса. Для приподнимания колпачка 20 нужно захватить и повернуть его. Первые резьбы 30, 50 имеют относительно большой угол подъема, так что относительно небольшой поворот колпачка приведет к относительно значительному его смещению. В результате приподнимания колпачка камера 22 для текучей среды отводится вверх от запорного элемента 42. Когда верхнее уплотнение 66 у нижней стенки 24 расположится выше запорного элемента 42, как это показано на фиг.4В, полость 14 контейнера окажется связанной с камерой 22 для текучей среды, так что находящаяся под давлением жидкая добавка 120 может свободно проходить между верхним уплотнением 66 и наружной поверхностью 62 запорного элемента 42 во внутренний канал 70, по сопловому каналу 61 и далее через сопло 60 в основную полость 14. Нижнее уплотнение 68 в нижней стенке 24 продолжает обеспечивать герметизацию зазора между нижней стенкой 24 и запорным элементом 42, так что жидкая добавка 120 не может попасть в основную полость 14 по любому другому пути. В основном варианте первые резьбы 30, 50 являются стандартными для ПЭТ-бутылок для воды, т.е. имеющими шаг 9 мм, а укупоривающее устройство 10 выполнено таким, что жидкая добавка 120 впрыскивается в основную полость 14, когда колпачок в оптимальном случае будет повернут на 45° относительно положения запирания. На практике данный угол может быть выбран в пределах 0°-90°, т.е. большим или меньшим указанного значения.
Объем пространства 122 над жидкой добавкой выбран достаточно большим, чтобы обеспечить удаление всей жидкой добавки 120 в основную полость 14. Верхняя поверхность 76 нижней стенки 24 наклонена к отверстию 25, так что вся жидкая добавка стекает в отверстие под действием силы тяжести. Верхнему концу запорного элемента 42 также придана форма, обеспечивающая отекание любой попавшей на него жидкости вниз по периметру данного элемента.
Как показано на фиг.4С, после впрыскивания жидкой добавки 120 колпачок 20 второй раз поворачивают на угол, предпочтительно равный 45°, до прихода в сопряжение взаимодействующих стопорных средств 90, 92 на колпачке 20 и корпусе 40 соответственно, что предотвратит дальнейший взаимный разворот данных компонентов. В предпочтительном варианте это произойдет при повороте колпачка 20 на 90° относительно положения запирания. В данном положении крутящий момент, приложенный к колпачку 20, передастся наружной стенке 44 корпуса, так что корпус 40 начнет поворачиваться относительно горла 16 контейнера. В представленном варианте на горле 16 имеется устройство 100 для индикации пользования, так что сначала нужно будет приложить увеличенный крутящий момент и разорвать перемычки 104 указанного устройства 100, чтобы корпус мог подняться относительно контейнера 12 с помощью вторых резьб 18, 52. Вторые резьбы 18, 52 предпочтительно являются резьбами типа МСА2 с шагом 3,2 мм. На фиг.4С укупоривающее устройство показано в частично поднятом положении. При дальнейшем вращении колпачка 20 укупоривающее устройство 10 поднимается относительно контейнера 12, пока оно не будет снято с него, как это показано на фиг.4D.
Если нужно, укупоривающее устройство 10 может быть снова навинчено на контейнер 12, чтобы закрыть его. При вращении колпачка 20 он возвращается в свое исходное положение относительно корпуса 40, после чего колпачок 20 и корпус 40 совместно поворачиваются до упора по наружной второй резьбе 18, имеющейся на горле 16, так что контейнер 12 будет герметично закрыт.
На фиг.5А и 5В иллюстрируется способ сборки укупоривающего устройства 10 согласно изобретению. Колпачок 20 без своей нижней стенки 24 формуется из полипропилена, например прессованием. Корпус 40 также формуется из полипропилена, например прессованием.
Нижняя стенка 24 показана более подробно на фиг.8. Она может быть сформована из любого подходящего материала, причем так, чтобы ее можно было легко прикрепить к внутренней стенке 32 колпачка 20 с образованием камеры 22 для текучей среды. Хотя она может быть изготовлена из одного материала, нижняя стенка, показанная на фиг.8, выполнена из двух материалов: ее основа 77 изготовлена из относительно жесткого пластика, а уплотняющие части - из относительно упругого материала. В варианте по фиг.8 имеется первая уплотняющая часть, изготовленная из более мягкого герметизирующего материала, которая образует уплотняющее средство 64, формирующее верхнее и нижнее уплотнения 66, 68, сопрягающиеся с запорным элементом 42. Имеется также вторая уплотнительная часть 78, которая образует уплотняющее средство, обеспечивающее герметизацию относительно внутренней стенки 32 колпачка. Основа 77 придает нижней стенке 24 структурную прочность и жесткость, необходимые, чтобы выдерживать давление, действующее со стороны камеры 22 для текучей среды в процессе ее использования. Относительно высокая прочность и жесткость материала основы 77 позволяет уменьшить ее массу с помощью вырезов 79. Подходящей технологией для изготовления нижней стенки 24 является двухэтапное формование, при использовании которого сначала прессованием формуют основу 77, которую затем помещают во вторую пресс-форму и формуют вокруг нее уплотняющие средства 64, 78. Подходящими материалами для уплотняющих средств являются природный и синтетический каучуки или термопластичные эластомеры. Подходящими материалами для основы являются металлы и жесткие пластики.
Нижняя стенка 24 крепится к внутренней стенке 32 колпачка пригодным для этого методом, например путем ввода защелкивающегося фланца 74 в соответствующую канавку на наружной поверхности внутренней стенки 32 колпачка или посредством лазерной, ультразвуковой сварки или сварки трением. В результате камера 22 для текучей среды образуется нижней стенкой 24, верхней стенкой 26 и внутренней стенкой 32 колпачка.
Колпачок 20 устанавливают в перевернутое положение (см. фиг.5А) и после продувки его азотом или иным пригодным для этого средством с целью удаления загрязнений в камеру 22 для текучей среды через отверстие 25 в нижней стенке 24 вводят жидкую добавку 120.
Затем на колпачок 20 устанавливают корпус 40, обеспечивая зацепление наружной первой резьбы 50 на корпусе 40 с внутренней первой резьбой 30 на колпачке 20 так, чтобы запорный элемент 42 вошел в отверстие 25 в нижней стенке 24 и перекрыл его. Тем самым обеспечивается герметизация жидкой добавки 120 в камере 22 для текучей среды, как это показано на фиг.5В.
Повышенное давление в камере 22 для текучей среды может быть создано во время ее заполнения или в любое другое время до установки укупоривающего устройства 10 на контейнер 12 с целью закрыть его. Повышение давления может быть осуществлено подачей сжатого газа к сопловому каналу 61. Данный канал сообщается с внутренним каналом 70, выполненным в цилиндрической наружной поверхности 62 запорного элемента 42 и сообщающимся с объемом 63 между верхним и нижним уплотнениями 66, 68. Нижнее уплотнение 68, которое прижимается к запорному элементу 42 посредством буртика 72 на корпусе 40, обеспечивает герметизацию относительно запорного элемента 42 даже тогда, когда объем 63 находится под давлением. Верхнее уплотнение 66 играет роль обратного клапана, позволяющего создать и сохранять повышенное давление в камере 22 для текучей среды. Более конкретно, верхнее уплотнение 66 действует, как створчатый клапан. Когда давление в объеме 63 превышает давление в камере 22 для текучей среды, верхнее уплотнение отжимается от запорного элемента 42, так что газ под давлением может течь из объема 63 мимо верхнего уплотнения 66 в камеру 22 для текучей среды. После удаления источника сжатого газа давление в объеме 63 и в сопловом канале 61 возвращается к атмосферному давлению и верхнее уплотнение 66 оказывается прижатым к запорному элементу 42, чтобы герметизировать объем камеры 22 для текучей среды.
В типичном случае объем заполненного газом пространства 122 в камере 22 для текучей среды составляет от 0% до 60% объема этой камеры.
После создания повышенного давления в камере 22 для текучей среды укупоривающее устройство 10 закрепляют на горле 16 контейнера 12, обеспечивая зацепление между внутренней второй резьбой 52 на корпусе 40 и наружной второй резьбой 18 на горле 16 контейнера и герметизируя тем самым содержимое контейнера.
В альтернативном варианте, если в контейнере 10 (например, в контейнере, содержащем газированный напиток) создано повышенное давление, нет необходимости в создании повышенного давления в камере для текучей среды до закрепления устройства на горле контейнера. Внутреннее давление в газированном напитке в типичном случае может составлять 310 кПа и вышеописанный обратный клапан позволит камере 22 для текучей среды достичь такого же давления. При временном повышении давления в полости 14 контейнера, например, до 480 кПа в случае пастеризации, давление в камере 22 для текучей среды также достигнет этого давления за счет передачи давления от пространства над жидкостью в полости 14 через обратный клапан. Однако, когда давление в полости 14 вернется к своему предыдущему значению, например 310 кПа, давление в камере 22 для текучей среды останется на более высоком уровне, таком как 480 кПа, поскольку уплотнение 66 предотвращает утечку текучей среды из камеры 22. Если пространство 122 в камере 22 для текучей среды сделано достаточно большим, этой разности давлений будет достаточно, чтобы обеспечить впрыск жидкой добавки при срабатывании укупоривающего устройства.
Хотя запорный элемент 42 может быть сформован заодно с остальной частью корпуса 40, на фиг.6А и 6В представлен альтернативный вариант, в котором запорный элемент 142 сформован как отдельная деталь и введен с усилием в отверстие 143, выполненное в корпусе. Другие компоненты укупоривающего устройства такие же, как и представленные на фиг.1-5, и не требуют дополнительного описания. Запорный элемент 142 и остальная часть корпуса могут быть изготовлены из различных материалов. Это может оказаться целесообразным, если материал корпуса несовместим с жидкой добавкой 120, так что желательно выполнить запорный элемент 142 из другого, совместимого материала, так как в процессе хранения запорный элемент 142 находится в контакте с жидкой добавкой 120. Запорный элемент 142 может быть изготовлен из металла или из пластика, пригодного для прессования или литья.
На фиг.7 представлен другой вариант изобретения, аналогичный варианту по фиг.1-5. Детали, совпадающие с деталями, описанными со ссылками на фиг.1-5, имеют аналогичные обозначения. Данный вариант отличается тем, что внутренняя первая резьба 30 на колпачке 20 и наружная первая резьба 50 на корпусе 40 заменены парой выступов 458 на внутренней стороне колпачка 20 и парой байонетных прорезей 450 на наружной стенке 44 корпуса. Выступы 458 входят в прорези 450, образуя первое сопрягающее средство, которое позволяет приподнимать колпачок 20 относительно корпуса 40.
Хотя на фиг.7 показаны только один выступ и только одна прорезь, должно быть понятно, что две или более подобных пар могут быть образованы на боковых поверхностях колпачка 20 и корпуса 40. Если потребуется, выступы могут быть выполнены на корпусе, а прорези на колпачке. Каждая байонетная прорезь имеет первый горизонтальный отрезок 452, обеспечивающий возможность взаимного разворота колпачка 20 и корпуса 40 в положении запирания устройства, вертикальный отрезок 454, допускающий перемещение колпачка 20 со скольжением относительно корпуса 40 из положения запирания в открытое положение, и второй горизонтальный отрезок 456, обеспечивающий возможность взаимного разворота колпачка 20 и корпуса 40 в открытом положении устройства. Вертикальный отрезок 454 прорези и выступы 458 образуют направляющую продольного перемещения.
Первый горизонтальный отрезок 452 может отсутствовать, так что после удаления полоски 80 для индикации пользования не требуется поворачивать колпачок 20 перед тем, как он сможет переместиться со скольжением вдоль корпуса 40 из положения запирания в открытое положение. При этом давление в камере 22 для текучей среды, действующее на запорный элемент 42, может быть достаточным для того, чтобы такое перемещение произошло автоматически.
Второй горизонтальный отрезок 456 может отсутствовать, если для немедленного удаления укупоривающего устройства 10 с контейнера 12 требуется совместно поворачивать колпачок 20 и корпус 40. В этом случае выступ 458 и прорезь 450 будут действовать как взаимодействующие стопорные элементы, удерживающие колпачок 20 и корпус 40 от взаимного разворота.
На фиг.9-14 показаны следующие варианты изобретения. Детали, совпадающие с деталями, описанными со ссылками на фиг.1-8, имеют аналогичные обозначения.
На фиг.9-11 представлен вариант, в котором уменьшение размеров колпачка обеспечено выполнением участка в верхней части корпуса над сеткой 45 с уменьшенным диаметром. Верхняя часть 401 может составлять единую деталь с остальной частью корпуса 40. В этом варианте первое сопрягающее средство является наружной резьбой 404 на участке корпуса с уменьшенным диаметром и соответствующей внутренней резьбой 405 на внутренней стенке колпачка.
В данном варианте полоска 80 для индикации пользования на наружной стенке колпачка отходит вниз, в сторону контейнера 12, в форме юбочки.
На фиг.12 и 13 представлен следующий вариант изобретения, аналогичный показанному на фиг.8-11. В этом варианте высота колпачка увеличена, чтобы поместить первое сопрягающее средство между колпачком и корпусом в верхней части 401 корпуса выше сетки 45. Корпус по форме аналогичен показанному на фиг.9, а первое сопрягающее средство образовано наружной резьбой 404 на верхней части корпуса, имеющей уменьшенный диаметр, и внутренней резьбой 405 на наружной стенке колпачка. За счет увеличения высоты колпачка можно увеличить объем камеры для текучей среды и соответственно количество жидкой добавки, которое можно разместить в колпачке.
Наружная поверхность колпачка в этом варианте состоит из трех частей. Верхняя часть 20а, окружающая верхнюю часть 401 корпуса с уменьшенным диаметром, имеет соответственно уменьшенный диаметр по сравнению с диаметром основной части 20b колпачка.
Полоска 80 для индикации пользования имеет увеличенный диаметр по отношению к основной части 20b колпачка, а ее ширина может быть, как и в предыдущем варианте, увеличена в сторону контейнера 12. После удаления полоски для индикации пользования юбочка, окружающая контейнер 12, остается.
На фиг.14 представлен вариант, являющийся дальнейшим развитием варианта по фиг.12 и 13. В этом варианте наружная стенка 28 колпачка выполнена расширяющейся от верхней стенки 26 колпачка к нижней части полоски 80 для индикации пользования, чтобы улучшить эстетические характеристики укупоривающих устройств, которые могут быть сделаны укладывающимися в стопу, чтобы уменьшить необходимый объем для их хранения в зоне укупорки бутылок. Данный вариант функционирует аналогично варианту по фиг.12, 13.
На фиг.15-19 представлены дальнейшие варианты изобретения.
На фиг.15 укупоривающее устройство 500 показано установленным на контейнер 501, представляющий собой бутылку, имеющую полость 503 и горло 504 с отверстием 505, сообщающимся с полостью 503.
Длина горла 504 бутылки равна L. Эта длина измеряется от верхнего края бутылки до линии пересечения горла с расширяющейся частью 506 между горлом и стенками полости или до данной полости, если различимое расширение отсутствует.
Как будет описано далее со ссылками на фиг.18А-18Е (иллюстрирующие еще один вариант изобретения), укупоривающее устройство 507, выполненное с возможностью ввода в бутылку, содержит колпачок 502, в котором имеется камера 508 для текучей среды и выпускное отверстие 509 для текучей среды.
В данном варианте камера 508 для текучей среды является, по существу, цилиндрической и выполненной из нержавеющей стали, хотя возможно применение и других материалов. Она находится внутри колпачка 502, и ее положение зафиксировано тонким слоем эпоксидной смолы (не изображен), введенным между верхним концом 510 камеры и внутренней поверхностью 511 укупоривающего устройства, чтобы зафиксировать камеру относительно этого устройства. Верхний конец 510 камеры снабжен вогнутым участком 512, чтобы он был способен выдерживать давление в камере для текучей среды и чтобы обеспечить связь между камерой и укупоривающим устройством.
Нижний конец 513 камеры для текучей среды снабжен обращенным внутрь скошенным участком 514, ведущим к нижней части данной камеры, диаметр которой меньше диаметра ее верхнего конца. Нижний конец 513 камеры снабжен также ободком 516, который насажен на конец камеры и деформирован для образования отогнутой вверх кромки 517 на указанном нижнем конце камеры. При этом данный ободок 516 формирует нижнюю стенку камеры 508 для текучей среды.
Через ободок 516 и нижний конец камеры проходит отверстие 518, образующее канал для выпуска жидкости из камеры. В отверстие 518 введен упругий герметизирующий элемент 519, который может представлять собой уплотнительное кольцо или другую кольцевую деталь. На внутренней поверхности герметизирующего элемента можно выполнить поясок или губку, чтобы сформировать верхнюю и нижнюю уплотнительные поверхности 520, 521.
Затвор 522, наиболее наглядно показанный на фиг.18В, выполнен с возможностью входить в верхний конец отверстия 518 в пределах камеры для перекрытия этого отверстия до тех пор, пока не потребуется смешать жидкость, находящуюся в камере (жидкую добавку), с жидкостью в бутылке. Затвор 522 может быть выполнен из любого подходящего материала, например из полипропилена, найлона или каучука. В представленном варианте у него имеется, по существу, цилиндрическая часть 523, диаметр которой выбран только немного меньшим диаметра отверстия 518, чтобы затвор мог надежно удерживаться внутри этого отверстия. Затвор содержит также фланец 524, диаметр которого сделан превышающим диаметр отверстия 518, чтобы ограничить расстояние, на которое затвор входит в это отверстие. На нижнем конце затвора сформирована вогнутая поверхность 525, назначение которой будет описано далее.
Устройство по изобретению содержит также показанный на фиг.16 корпус, выполняющий в данном варианте функцию приводного компонента 526. Приводной компонент 526, вставляемый в горло бутылки, выполнен из соответствующего пластика, такого как полипропилен или полиэтилен высокого давления, и содержит, по существу, цилиндрическую корпусную часть 527, открытую на верхнем конце 528 и снабженную ножками 529, выступающими из ее нижнего конца 530.
Верхний конец приводного компонента 526 снабжен губкой 531, выполненной с возможностью входить в соответствующее углубление на горле бутылки (не изображено), чтобы расположить верхний край запирающего устройства на уровне верхнего края горла бутылки и предотвратить заглубление приводного компонента внутрь горла.
Верхний конец приводного компонента может быть охвачен упругим кольцом 532, выполненным, например, из материала Santoprene™. Альтернативно, в верхнем конце приводного компонента могут быть сформированы один или более кольцевых фиксаторов 533, как это показано на фиг.17, на которой представлен альтернативный вариант выполнения приводного компонента (корпуса) 526. В любом случае упругое кольцо и фиксаторы предназначены для контактирования с горлом бутылки, как это будет описано далее.
Ножки 529 приводного компонента своими нижними концами подведены к полой заглушке или запорному элементу 534. В нижней части заглушки выполнен канал 535 малого диаметра. В стенке данного канала сформированы радиальные каналы 536, сообщающиеся с внутренней полостью заглушки, верхняя часть 537 которой снабжена выпуклой поверхностью 538 (см. фиг.18В). Эта поверхность выполнена с возможностью взаимодействия с вогнутой поверхностью 525 затвора 522, находящегося в камере для текучей среды. В указанной выпуклой поверхности выполнены одна или более радиальных канавок 539, доходящих до края этой поверхности. Диаметр указанного канала 535 может составлять 0,5-2,5 мм, предпочтительно 0,7-1,5 мм, более предпочтительно 1,0 мм.
Интегральную часть приводного компонента 526 образуют удерживающие средства 540а, 540b, расположенные между ножками 529, функция которых будет описана далее. В представленных вариантах приводной компонент имеет 4 ножки. Длина тела приводного компонента между двумя противоположными парами ножек увеличена для обеспечения возможности формирования верхнего и нижнего удерживающих средств, у каждого из которых имеется обращенный вниз зубец 541.
Вдоль каждой ножки 529 приводного компонента могут проходить одно или более ребер 542 жесткости.
Губка 531 приводного компонента 526 может быть снабжена одним или более вырезами (не изображены), рассчитанными на взаимодействие с соответствующими выступами на верхней поверхности горла бутылки, чтобы способствовать предотвращению начального разворота приводного компонента в процессе его использования, как это будет описано далее.
При использовании изобретения камеру 508 для текучей среды заполняют текучей средой и сжатым газом, используя для этого традиционную технологию, применяемую для заполнения под давлением бытовых диспергаторов, обычно именуемых аэрозольными баллончиками. Давление в камере может составлять примерно от 280 кПа до 700 кПа. Приводной компонент 526 вводится в горло бутылки до тех пор, пока его губка 531 не расположится на уровне соответствующего углубления в горле. Бутылка заполнена жидкостью, а колпачок 502 с находящейся внутри него камерой для текучей среды помещен на горло бутылки.
Приводной компонент вдавливается в бутылку таким образом, чтобы ободок 516 камеры прошел с внутренней стороны мимо обращенных вниз зубцов 541 на верхних удерживающих средствах 540а приводного компонента, но не на нижних удерживающих средствах 540b, так что ободок 516 будет расположен в пространстве между зубцами 541 верхних и нижних удерживающих средств. Как показано на фиг.18А, при этом заглушка 534 находится в пределах открытого конца отверстия 518, но не контактирует с затвором 522. В таком состоянии бутылки можно транспортировать или хранить без риска срабатывания устройства.
После доставки бутылок к месту назначения и перед их использованием устройства 507 приводят в состояние готовности. Для этого, как показано на фиг.18В, колпачок 502 с усилием опускают на верхний край бутылки. При опускании укупоривающего устройства камера 508 для текучей среды смещается вниз относительно приводного компонента 526, так что ободок 516 камеры для текучей среды проходит за зубцы 541 нижних удерживающих средств. Заглушка 534 смещается вверх внутри отверстия 518 и ее выпуклая верхняя поверхность 538 входит в контакт с нижней вогнутой поверхностью 525 затвора 522, чтобы вывести затвор из отверстия 518, преодолевая давление в камере.
Таким образом, затвор 522 замещается внутри отверстия 518 заглушкой 534, которая теперь сама служит запорным элементом, герметично перекрывающим отверстие 518 в нижней стенке камеры 508 для текучей среды. Верхняя уплотнительная поверхность герметизирующего элемента 519 предотвращает проникновение текучей среды из камеры по зазору между герметизирующим элементом 519 и заглушкой 534.
Для надежного удерживания укупоривающего устройства на горле бутылки можно также использовать соответствующую резьбу.
Бутылка и устройство по изобретению остаются в положении, показанном на фиг.18В, до тех пор, пока пользователь не удалит устройство с бутылки.
Для этого пользователь захватывает колпачок 502 устройства 507 и поворачивает его. Когда колпачок 502 начинает поворачиваться, приводной компонент 526 сначала удерживается от поворота вместе с колпачком благодаря наличию упругого кольца 532 или фиксаторов 533, например, в форме выступающих колец, прижимающихся к внутренней поверхности горла бутылки. Как следствие, камера 508 для текучей среды начинает разворачиваться и приподниматься относительно приводного компонента вместе с колпачком 502. При этом скошенный участок 514 начинает проходить мимо верхнего комплекта обращенных вниз зубцов 541. Герметизирующий элемент 519 внутри камеры поднимается, отходя от заглушки 534, так что находящаяся под давлением текучая среда может выйти из камеры. Текучая среда проходит по канавкам 539 в верхней поверхности заглушки, мимо верхней уплотнительной поверхности, в радиальные каналы 536 и далее в канал 535 малого диаметра в заглушке, из которого текучая среда выходит под давлением и впрыскивается в жидкость, содержащуюся в бутылке. В результате образуется желаемый продукт в виде смеси. Соответствующее состояние устройства по изобретению показано на фиг.18С.
При дальнейшем развороте укупоривающего устройства камера 508 для текучей среды достигает предела смещения вверх внутри приводного компонента 526, когда верхние удерживающие средства 540а заходят под скошенный участок 514. С этого момента зубцы 541, скошенный участок 514 и кромка 517 действуют как первое сопрягающее средство, которое позволяет приподнять колпачок 502 относительно приводного компонента 526. Как показано на фиг.18D, в этом положении нижняя уплотнительная поверхность 521 уплотняющего средства (в виде герметизирующего элемента 519) перекрывает радиальные каналы через заглушку, чтобы предотвратить выход из камеры остатков текучей среды.
Когда укупоривающее устройство снимается с бутылки, как это показано на фиг.18Е, нижняя уплотнительная поверхность уплотняющего средства продолжает блокировать радиальные каналы 536 заглушки, создавая внутри нее частичный вакуум. Это предотвращает просачивание текучей среды из камеры для текучей среды, так что укупоривающее устройство с камерой и приводным компонентом можно свободно удалить от горла бутылки, устранив тем самым препятствия для выливания жидкости из бутылки.
Были проведены испытания укупоривающего устройства по фиг.15-18 совместно с бутылками, имеющими различные конструкции горла. Испытания показали, что хорошее смешивание можно обеспечить при длинах горла более 50 мм при условии, что внутренний угол α, который внутренняя стенка горла образует с его продольной осью, составляет не менее 3°, при оптимальном интервале 4°-20°. Смешивание текучей среды и жидкости в данном интервале углов будет эффективным при условии, что указанный угол возрастает с увеличением длины горла.
Результаты некоторых из проведенных испытаний приведены в Таблице.
Таблица.
Результаты испытаний
Бутылка
Длина горла (мм)
Угол (градусы)
Результат
Объем (мл)
Bulmer′s
68
0
Плохой
270
Gizmo
82
4,0
Плохой
270
R1
48
5,4
Хороший
330
R2
107
11,1
Хороший
330
R3
90
11,7
Хороший
270
R4
72
16,4
Хороший
270
На фиг.19 результаты испытаний для некоторых конструкций бутылок представлены в графической форме.
Результаты, отмеченные квадратами и кружками, относятся соответственно к плохому и хорошему смешиванию. При этом хорошему смешиванию соответствует область под штриховой линией 550. Видно, что желательно иметь внутренний угол α, составляющий, по меньшей мере, 3°, предпочтительно 4°-20°. При α в интервале 3°-5° длина горла предпочтительно не должна превышать 60 мм, а  в интервале 5°-10° длина горла предпочтительно не должна превышать 100 мм. Обычно минимальный внутренний диаметр горла равен 20-40 мм, предпочтительным является интервал 28-38 мм.
Предполагается, что в указанном интервале значений угла α преимущества изобретения могут быть реализованы при любом из представленных вариантов укупоривающего устройства, обеспечивающих выдачу содержимого камеры для текучей среды при установленном укупоривающем устройстве. В качестве примера, укупоривающее устройство может содержать колпачок, образующий камеру для текучей среды, и корпус. В нижней стенке камеры для текучей среды должно иметься отверстие. Колпачок снабжен первым сопрягающим средством, взаимодействующим с соответствующим ему первым сопрягающим средством, имеющимся на корпусе, для обеспечения возможности приподнимания колпачка относительно корпуса из положения запирания, в котором запорный элемент перекрывает отверстие, в открытое положение, в котором запорный элемент, по меньшей мере, частично отведен от отверстия, чтобы образовать проход между камерой для текучей среды и полостью для жидкости.
Укупоривающее устройство согласно изобретению требует использования меньшего количества деталей, чем известные устройства, и является простым в изготовлении. Так, в одном из вариантов оно состоит всего из трех формуемых компонентов: тела колпачка 20, его нижней стенки 24 и корпуса 40. Укупоривающее устройство, после его сборки и заполнения жидкой добавкой 120, может храниться или транспортироваться перед тем, как оно будет использовано на стандартном контейнере 12. Оно не требует специальной операции заполнения в месте заполнения и укупорки бутылок.
Укупоривающее устройство обеспечивает введение жидкой добавки 120 в содержимое полости 14 контейнера 12 и ее смешивание с этим содержимым без удаления укупоривающего устройства 10 с контейнера 12.
Укупоривающее устройство может применяться с любым стандартным контейнером 12 любой формы или объема, изготовленным из любого материала, например стекла, металла, ПЭТ или любого иного приемлемого пластика. Наружная вторая резьба 18 на горле 16 контейнера 12 может быть любой стандартной резьбой.
Укупоривающее устройство оптимизирует использование объема внутри горла 16 контейнера 12, поскольку камера для текучей среды может занимать всю доступную зону горла 16. Внутренний диаметр камеры 22 для текучей среды ограничивается только толщиной внутренних стенок 46, 32 корпуса и колпачка. Объем камеры 22 для текучей среды можно варьировать варьированием ее длины.
Укупоривающее устройство нельзя использовать для введения жидкой добавки 120 в основную полость 14, пока не будет удалена, по меньшей мере частично, полоска 80 для индикации пользования. Это гарантирует потребителю, что данная добавка не была смешана с содержимым контейнера заранее, например при хранении контейнера в магазине.
Внутренний профиль камеры 22, особенно наклон верхней поверхности 76 ее нижней стенки 24 к отверстию 25 и запорному элементу 42 гарантируют, что лишь минимальное количество жидкой добавки остается в камере для текучей среды после выведения этой добавки. Поэтому укупоривающее устройство может быть снято и установлено на любую поверхность без того, чтобы оставить на этой поверхности заметное количество добавки. Указанный наклон позволяет полностью вывести жидкую добавку 120, даже если контейнер при использовании укупоривающего устройства для выведения добавки наклонен относительно вертикали.
Материалы укупоривающего устройства могут выбираться так, чтобы избежать любых проблем совместимости с веществом жидкой добавки 120. В процессе хранения эта добавка контактирует только с колпачком 20 и с запорным элементом 42. Если необходимо, запорный элемент может быть отдельно изготовлен из материала, отличного от материала остальной части корпуса. Чтобы избежать контакта между добавкой и формуемым материалом колпачка, можно, в случае необходимости, использовать внутри камеры для текучей среды вкладыш, например, из нержавеющей стали. Некоторые вкусоароматические или красящие добавки несовместимы с герметизирующими материалами. В таком случае нижняя стенка 24 может быть изготовлена, например, двухэтапным формованием так, что ее верхняя поверхность 76 будет из полипропилена или другого инертного материала, тогда как уплотняющие средства 64, 78 будут защищены материалом верхней поверхности от контакта.
Укупоривающее устройство по изобретению обеспечивает упрощенный процесс заполнения и сборки этого устройства, причем для его сборки и установки на контейнер не требуется применять адгезив. В камере 22 для текучей среды легко создать повышенное давление, используя любой приемлемый источник сжатого газа, который можно просто подвести к соплу 60 на корпусе 40 по завершении сборки укупоривающего устройства. Не требуется никакой специализированной технологии работы с аэрозолями. При необходимости плотность или вязкость жидкой добавки 120 может быть повышена, а сечения соплового канала 61 и внутреннего канала 70 соответственно увеличены, чтобы облегчить истечение более вязкого вещества. С укупоривающим устройством по изобретению можно использовать добавки, которые требуют встряхивания для их растворения, поскольку конструкция устройства допускает такое встряхивание после выдачи добавки без риска просачивания жидкости между укупоривающим устройством и контейнером, т.к. сохраняется герметизация укупоривающего устройства относительно горла.
После снятия укупоривающее устройство остается в собранном виде; кроме того, оно пригодно для утилизации. Эта пригодность повышается, если колпачок и корпус изготовлены из одного материала.
Возможны различные модификации и изменения устройства, не выходящие за границы изобретения. В дополнение к модификациям, описанным выше, жидкая добавка может быть заменена, например, гелем или свободно текущим порошком. Нижняя стенка 24 может быть изготовлена заодно с остальной частью колпачка 20. Укупоривающее устройство можно использовать с контейнером, содержащим газированный напиток при условии, что давление в полости 14 меньше давления в камере 22 для текучей среды. Первые резьбы 30, 50 могут иметь любую конструкцию витков и быть выполнены таким образом, чтобы укупоривающее устройство впрыскивало жидкую добавку 120 в основную полость 14 после поворота на любой приемлемый угол, например на 45°, и могло быть снято с контейнера после дополнительного поворота на любой приемлемый угол, например на 270°-450°.