СМЕШИВАЮЩЕ-УКУПОРИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕМКОСТИ
MIXING-AND-SEALING DEVICE FOR CONTAINER

Изобретение касается укупоривающего устройства для емкости с отверстием, причем такое укупоривающее устройство содержит крышечный элемент для закупоривания отверстия емкости, внутренний корпус и размещенную на нем камеру, причем камера по меньшей мере частично находится во внутреннем корпусе, причем внутренний корпус снабжен первой резьбой, взаимодействующей с геометрическим замыканием с резьбой на емкости, причем крышечный элемент и внутренний корпус имеют по второй резьбе, которые взаимодействуют друг с другом с геометрическим замыканием и по которым крышечный элемент может перемещаться относительно внутреннего корпуса из закрытого положения в положение слива, в котором содержащаяся в камере среда выходит в емкость.
Укупоривающие устройства указанного вначале рода известны из уровня техники. Они служат для того, чтобы закупоривать емкость, например, бутылку с напитком, и одновременно предоставляют камеру для отдельного хранения жидких или порошкообразных добавок, например, чайных экстрактов, так что они входят в непосредственный контакт и/или смешиваются с содержимым емкости, например, с водой не при заполнении емкости, а лишь в тот момент, когда укупоривающее устройство удаляется с емкости. Как правило, это тот момент, когда пользователь хочет употребить находящийся в емкости напиток.
Известные из уровня техники укупоривающие устройства, как правило, состоят из крышечного элемента, на котором расположена камера, и внутреннего корпуса. Укупоривающее устройство навинчивается на емкость, как правило, в виде единого целого, т.е. предварительно полностью собранным. С этой целью внутренний корпус снабжен первой резьбой, корреспондирующей с резьбой емкости с геометрическим замыканием. Помимо этого, крышечный элемент и внутренний корпус соединены друг с другом с геометрическим замыканием через соответствующие вторые резьбы. При открывании емкости, т.е. при отвинчивании крышечного элемента этот крышечный элемент перемещается по отношению к внутреннему корпусу. При этом крышечный элемент перемещается из закрытого положения в положение слива, в котором содержащаяся в камере среда может выходить в емкость.
Публикация WO 2008/017890 A1 касается такого укупоривающего устройства, которое при отвинчивании крышечного элемента с закупоренной им емкости выдает в емкость находящуюся в камере среду. Камера при закрытом положении емкости запечатана мембраной. Эта мембрана в положении слива прокалывается посредством расположенного на внутреннем корпусе открывающего элемента, а именно шипа с интегрированным сливным каналом. Через отверстие в мембране находящаяся в камере среда через сливной канал шипа может течь в емкость. Прокалывание мембраны посредством шипа вызывается за счет движения отвинчивания крышечного элемента с расположенного на емкости внутреннего корпуса. Посредством движения отвинчивания крышечного элемента расположенная на крышечном элементе камера в принципе перемещается от шипа. Однако, расположенная между крышечным элементом и шипом левозаходная резьба одновременно вызывает движение шипа в направлении мембраны до тех пор, пока шип не проткнет мембрану. Для этого шип установлен на внутреннем корпусе с возможностью движения в продольном направлении, но без возможности проворачивания. Посредством расположенной между емкостью и внутренним корпусом первой резьбы укупоривающее устройство в конце концов может быть отвинчено с емкости.
Недостатком известных из уровня техники укупоривающих устройств является то, что для движения шипа в направлении мембраны должна обеспечиваться аксиальная подвижность шипа внутри крышечного элемента, при одновременной фиксации от проворачивания. Вследствие этого увеличивается доля элементов, устанавливаемых подвижно в таком укупоривающем устройстве, что, во-первых, связано с дорогостоящим изготовлением, а во-вторых, может вызвать также и перекос шипа, установленного подвижно в крышечном элементе, что могло бы воспрепятствовать безупречной работе укупоривающего устройства.
Поэтому задача данного изобретения состоит в том, чтобы известное из уровня техники укупоривающее устройство усовершенствовать так, чтобы его можно было изготовить с небольшим количеством конструктивных элементов и экономично, и в частности сократить число подвижных элементов. И в результате должно обеспечиваться безупречное функционирование такого укупоривающего устройства.
Для решения вышеуказанной задачи согласно изобретению предлагается укупоривающее устройство с признаками ограничительной части независимого пункта 1 формулы, у которого имеющееся между внутренним корпусом и емкостью первое резьбовое соединение и имеющееся между крышечным элементом и внутренним корпусом второе резьбовое соединение выполнены противоходными, таким образом, что при движении в положение слива камера перемещается дальше во внутренний корпус.
Благодаря вышеуказанной противоходности резьбовых соединений между внутренним корпусом и емкостью, и, соответственно, между крышечным элементом и внутренним корпусом левозаходная резьба, в отличие от уровня техники, смещена в область снаружи емкости, а именно предпочтительно на наружную стенку отверстия емкости. За счет этого одновременно отпадает необходимость в подвижной опоре открывающего элемента на внутреннем корпусе, которая необходима в уровне техники. Более того, открывающий элемент согласно изобретению выполняется непосредственно как единое целое с внутренним корпусом. Благодаря этому изготовление укупоривающего устройства становится особенно простым и экономичным. К тому же, устраняется возможность нежелательного перекашивания закрепленного подвижно открывающего элемента внутри выпускного отверстия камеры.
Рекомендуется выполнять левозаходными вторые резьбы, которые расположены соответственно на крышечном элементе и на внутреннем корпусе, в то время как первые резьбы, которые взаимодействуют между внутренним корпусом и емкостью, следует выполнять правозаходными. Благодаря такому выполнению крышечный элемент движется по левозаходной резьбе при вращательном движении против часовой стрелки к внутреннему корпусу, так что расположенное на внутреннем корпусе открывающее средство может проткнуть находящееся на камере запорное средство и, тем самым, среда, хранившаяся в камере, может выйти в емкость. Пользователь может отвинтить укупоривающее устройство на емкости, как обычно, путем вращения против часовой стрелки. При этом сначала происходит движение крышечного элемента в направлении внутреннего корпуса, т.е. при вертикально стоящей емкости - вниз, тогда как затем происходит переход этого вращательного движения на имеющуюся между емкостью и внутренним корпусом первую резьбу, так что укупоривающее устройство может быть полностью отвинчено с емкости. Путем задействования этой правой резьбы укупоривающее устройство, т.е. конкретно внутренний корпус отвинчивается с емкости.
Пользователю не нужно изменять направление вращательного движения крышечного элемента. Более того, эти разнонаправленные резьбы при одном и том же вращательном движении крышечного элемента вызывают сначала опускание крышечного элемента, а затем подъем крышечного элемента относительно емкости.
В смысле данного изобретения рекомендуется выполнять вторую резьбу по времени приходящей в действие перед первой резьбой. За счет этого укупоривающее устройство перед фактическим отвинчиванием с емкости сначала займет положение слива, в котором хранящаяся в камере среда может выйти в емкость. Конкретно это означает, что среда может выходить из емкости еще и во время всего последующего отвинчивания. Тем самым, оказывается возможным, чтобы камера при окончательном отделении укупоривающего устройства от емкости была совсем пустой. Подтекание из камеры таким образом минимизируется. По сравнению с уровнем техники это является решающим преимуществом, так как там движения по правозаходной резьбе и по левозаходной резьбе происходят одновременно. Из-за этого неблагоприятным образом сокращается время, которое имеется в распоряжении для выхода среды из камеры в емкость.
Предлагается выполнять камеру со снабженным запорным средством сливным отверстием, которое может открываться посредством расположенного на внутреннем корпусе открывающего средства. Таким образом, расположенная на крышечном элементе камера и внутренний корпус имеют корреспондирующие друг другу элементы, а именно запорное средство и открывающее средство, которые взаимодействуют согласно изобретению при движении крышечного элемента по направлению к внутреннему корпусу. Вращательное движение крышечного элемента по второму резьбовому соединению перемещает камеру в направлении открывающего средства, пока, наконец, открывающее средство не воздействует на запорное средство и, таким образом, это запорное средство освобождает выполненное в камере сливное отверстие.
Согласно одному варианту осуществления открывающее средство может быть выполнено в виде шипа. В комбинации с ним запорное средство может быть выполнено в виде запирающей сливное отверстие мембраны. При этом шип и мембрана предпочтительно так взаимодействуют друг с другом, что шип прокалывает или прорезает мембрану. Мембрана может представлять собой, например, металлическую фольгу, например, алюминиевую фольгу. В порядке альтернативы подходящими являются также мембраны из синтетического полимерного материала, например, PBT (полибутилентерефталат), так что мембрана предпочтительно изготовлена из того же материала, что и камера. Предпочтительно мембрана приварена к камере. Шип может быть выполнен, например, в форме иглы или же в форме лезвия, причем путем вращательного движения крышечного элемента мембрана поворачивается по шипу, так что возникает предпочтительно не только точечное место прокола, но мембрана разрушается по максимально большой поверхности, так что указанное сливное отверстие открывается на максимально большое сечение. Если шип выполнен в форме иглы, то рекомендуется размещать его вне оси вращения мембраны.
Предпочтительно на обращенной от камеры стороне запорного средства размещен уплотнительный элемент. Благодаря тому, что камера при закрытом положении запечатана запорным средством, этот дополнительный уплотнительный элемент может быть расположен вне камеры. Поэтому требования к материалу уплотнительного элемента ниже, чем в том случае, когда уплотнительный элемент находится в непосредственном контакте с содержащейся в емкости средой. Предпочтительно уплотнительный элемент представляет собой термопластичный эластомер. Термопластичные эластомеры (TPE) обладают тем преимуществом, что они могут привариваться с образованием, например, водонепроницаемых соединений. Предпочтительно уплотнительный элемент расположен при этом между камерой и открывающим средством, причем они уплотнены практически без зазора. Открывающее средство при этом может, в частности, во время движения из закрытого положения в положение слива непрерывно находиться в соединении с уплотнительным элементом, причем открывающее средство имеет сливной канал, через который может течь находящаяся в камере среда, чтобы попасть из камеры в емкость.
Согласно еще одному варианту выполнения изобретения может быть предусмотрено, что запорное средство представляет собой пробочный элемент, выполненный как единое целое с открывающим средством. В этом случае не требуется отдельное запорное средство, запирающее сливное отверстие по типу мембраны. Более того, форма сливного отверстия и форма пробочного элемента могут быть соответствующими друг другу так, что пробочный элемент во время движения из закрытого положения в положение слива сначала полностью закрывает сливное отверстие, а затем освобождает сливной канал, через который среда может выйти из камеры в емкость.
Наряду с представленным ранее укупоривающим устройством для емкости данное изобретение предлагает также и емкость с вышеназванным укупоривающим устройством, причем отверстие емкости снабжено первой резьбой, которая с геометрическим замыканием взаимодействует с первой резьбой внутреннего корпуса.
Кроме того, данное изобретение предлагает также способ выдачи среды из укупоривающего устройства в емкость, в частности, из вышеописанного укупоривающего устройства, причем укупоривающее устройство содержит крышечный элемент для закупорки отверстия емкости, внутренний корпус и находящуюся на крышечном элементе камеру, причем крышечный элемент при переводе укупоривающего устройства из закрытого положения в положение слива перемещается по направлению к емкости, за счет чего находящаяся на крышечном элементе камера перемещается к расположенному на емкости внутреннему корпусу, причем размещенное на внутреннем корпусе открывающее средство освобождает находящееся на камере запорное средство, за счет чего содержащаяся в камере среда может выходить из камеры в емкость. Согласно изобретению предлагается, таким образом, способ, при котором при обычном движении открывания емкости, т.е. при вращении крышечного элемента в направлении против часовой стрелки, происходит движение крышечного элемента по направлению к внутреннему корпусу, т.е. к емкости, за счет чего в конце концов находящееся на внутреннем корпусе открывающее средство взаимодействует с расположенным на камере запорным средством в том плане, что запорное средство освобождает сливной канал, так что содержащаяся в камере среда может выйти в емкость. В частности, при этом подразумевается, что крышечный элемент перемещается по левозаходной резьбе по направлению к емкости.
Ниже данное изобретение поясняется более подробно на примерах выполнения. На прилагаемых чертежах показано следующее:
Фиг. 1: предлагаемое изобретением укупоривающее устройство согласно первому варианту выполнения в закрытом положении;
Фиг. 2: предлагаемое изобретением укупоривающее устройство согласно второму варианту выполнения в закрытом положении;
Фиг. 3: предлагаемое изобретением укупоривающее устройство согласно третьему варианту выполнения в закрытом положении;
Фиг. 4: укупоривающее устройство по фиг. 1 в положении слива;
Фиг. 5: укупоривающее устройство по фиг. 1 во время отвинчивания с емкости;
Фиг. 6: укупоривающее устройство по фиг. 1, полностью отделенное от емкости.
На фиг. 1-3 показаны различные варианты выполнения предлагаемого изобретением укупоривающего устройства. Они отличаются, во-первых, выполнением расположенной на крышечном элементе камеры, а во-вторых, типом запорного средства и открывающего средства.
На фиг. 1 показано укупоривающее устройство 1, которое установлено на емкости 2, например, на бутылке с напитком. Укупоривающее устройство 1 в области отверстия 3 емкости навинчено на емкость 2. Укупоривающее устройство 1 содержит крышечный элемент 4, внутренний корпус 5, а также размещенную на крышечном элементе 4 камеру 6. Камера 6 по меньшей мере частично расположена во внутреннем корпусе 5, причем в вертикальном направлении верхняя часть камеры 6 выступает из внутреннего корпуса 5. В камере 6 находится среда, которая может быть, например, жидкостью или порошком. Камера 6 на своем нижнем конце имеет сливное отверстие 8, которое закрыто с помощью запорного средства 7, здесь это алюминиевая фольга. Предпочтительно запорное средство 7 приварено к камере 6. Внутренний корпус 5 содержит открывающее средство 9, здесь это шип. Это открывающее средство 9 в закрытом положении укупоривающего устройства 1 предпочтительно выступает в сливное отверстие 8, в данном случае, однако, настолько, чтобы открывающее средство 9 не касалось запорного средства 7 или касалось, не разрушая его. Под касанием без разрушения подразумевается, что не возникает никаких повреждений запорного средства, так что не может произойти непреднамеренный выпуск среды. При необходимости может иметь место определенное касание. Сливное отверстие 8 может быть герметизировано относительно открывающего средства 9 посредством уплотнительного элемента 12. Он в этом случае в виде кольца утоплен в сливное отверстие 8. Открывающее средство 9 имеет, кроме того, сливной канал 13, по которому содержащаяся в камере 6 среда в открытом положении запорного средства 7 может течь из камеры 6 в емкость 2.
При изготовлении показанного на фиг. 1 укупоривающего устройства камера 6 была закрыта пленочным элементом 14. Пленочный элемент 14 предпочтительно приварен или приклеен к краевой зоне камеры 6. Кроме того, пленочный элемент 14 предпочтительно приварен или приклеен также и к крышечному элементу 4. Для помещения укупоривающего устройства 1 на емкость 2 сначала внутренний корпус 5 с интегрированным открывающим средством 9 навинчивают на емкость 2. Для этого на внутреннем корпусе 5 имеется U-образная краевая область, которая на обращенной к наружной стенке емкости 2 снабжена первой резьбой 10. Емкость 2 снабжена ответной, взаимодействующей с геометрическим замыканием с первой резьбой 10, так что внутренний корпус 5 может быть навинчен на емкость 2. После этого крышечный элемент 4 с расположенной на нем камерой 6 навинчивается на внутренний корпус 5 (и, тем самым, одновременно на емкость 2). Для этого выполненная на внутренней стороне крышечного элемента 4 вторая резьба 11 приводится в зацепление с обращенной наружу второй резьбой 11 бокового края внутреннего корпуса 5. Крышечный элемент 4 навинчивается на внутренний корпус 5 до тех пор, пока расположенный на крышечном элементе 4 фиксирующий элемент 16 не придет в зацепление с расположенным на внутреннем корпусе 5 выступом 15. Это соответствует положению, при котором открывающее средство 9 входит в сливное отверстие 8 камеры 6 таким образом, что помещенное в сливное отверстие 8 запорное средство 7 не будет разрушено.
На фиг. 2 показан второй вариант выполнения предлагаемого изобретением укупоривающего устройства 1, которое вместо закупоренной пленочным элементом 14 камеры 6 имеет - не говоря уже о сливном отверстии 8 - полностью закупоренную камеру 6. Эта камера 6 в форме цилиндра экструзией облицована материалом крышечного элемента 4, так что камера 6 и крышечный элемент 4 неразъемно соединены друг с другом. В остальном выполнение такое же, как было описано выше в связи с укупоривающим устройством 1 по фиг. 1.
На фиг. 3 показано укупоривающее устройство 1 согласно третьему варианту выполнения. Это укупоривающее устройство 1 имеет камеру 6, которая выполнена так же, как показанная на фиг. 2, т.е. -не говоря о сливном отверстии 8 - полностью закупоренная. Камера 6 в форме цилиндра экструзией облицована материалом крышечного элемента 4, так что камера 6 и крышечный элемент 4 неразъемно соединены друг с другом. В противоположность отдельному запорному средству 7 и отдельному открывающему средству 9 укупоривающее устройство 1 по фиг. 3 располагает выполненным в виде единого целого с ним пробочным элементом, который содержит как запорное средство 7, так и открывающее средство 9. Пробочный элемент размещен на внутреннем корпусе 5, причем по меньшей мере запорное средство 7 как верхняя концевая область пробочного элемента выходит в сливное отверстие 8, связанное с камерой 6. В сливном отверстии 8 установлен уплотнительный элемент 12, который в зависимости от положения запорного средства 7 прилегает или не прилегает к нему. На фиг. 3 представлено закрытое положение укупоривающего устройства 1. В этом положении запорное средство 7 своей расширенной концевой областью прилегает к уплотнительному элементу 12 и запирает сливной канал 13, так что содержащаяся в камере 6 среда не может вытечь. В не представленном положении слива укупоривающего устройства 1 запорное средство 7, напротив, продвигается дальше в камеру 6 (на фиг. 3 „вверхʺ), так что расширенная концевая область запорного средства 7 больше не прилегает к уплотнительному элементу 12, и сливной канал 13 открыт.
Ниже более подробно принцип действия укупоривающего устройства 1 поясняется с привлечением фиг. 4-6. Представленное на фиг. 4-6 касается варианта выполнения по фиг. 1.
Показанное на фиг. 4 укупоривающее устройство 1 находится в положении слива. Из показанного на фиг. 1 закрытого положения это положение слива достигается за счет того, крышечный элемент 4 перемещается в направлении емкости 2, причем камера 6 движется дальше во внутренний корпус 5. Это происходит за счет вращения крышечного элемента 4 по второй резьбе 11 между крышечным элементом 4 и внутренним корпусом 5, которая выполнена как левозаходная резьба. Благодаря тому, что вторая резьба 11 является левозаходной, крышечный элемент 4 при обычном движении открывания емкости 2 в направлении против часовой стрелки поворачивается дальше к емкости 2. Для пользователя же получается обычный способ манипулирования во время процесса открывания против часовой стрелки, так что за счет этого не потребуется соблюдать какой-либо иной принцип манипулирования. За счет движения крышечного элемента 4 к емкости 2 расположенная на этом крышечном элементе 4 камера 6 одновременно вдвигается дальше в емкость 2. Благодаря этому расположенное в сливном отверстии 8 камеры 6 запорное средство 7 входит в контакт с расположенным на внутреннем корпусе 5 открывающим средством 9. Открывающее средство 9, как пояснялось выше, представляет собой режущий элемент, который имеет центральный сливной канал 13, через который среда из камеры 6 может течь в емкость 2, как только помещенное в сливное отверстие 8 запорное средство 7 будет разрушено. За счет вращения крышечного элемента 4 одновременно вращается и запорное средство 7 относительно открывающего средства 9, так что получается имеющее большую площадь, по существу круглое отверстие внутри сливного отверстия 8 камеры 6. Крышечный элемент 4 в этом положении слива максимально навинчен на внутренний корпус 5 и, тем самым, на емкость 2.
5
В графическом представлении положение выходящего наружу резьбового выступа камеры 5 на Фиг. 1 и на Фиг.  не отличается. Это приводит к тому, что камера 5 не изменяет своего положения также и в направлении навинчивания и, соответственно, отвинчивания между Фиг. 1 и Фиг. 5. Более того, резьбовой выступ только за счет поворота был переведен из соответствующей выемки на внутренней стенке крышечного элемента 4, что соответственно в той же плоскости сечения всегда ведет к такому же положению относительно друг друга.
На фиг. 5 показано предлагаемое изобретением укупоривающее устройство 1 во время его отвинчивания с емкости 2. За счет дальнейшего вращения крышечного элемента 4 в направлении против часовой стрелки внутренний корпус 5 и, тем самым, расположенный на внутреннем корпусе 5 крышечный элемент 4 отвинчиваются с емкости 2. Благодаря тому, что выполненное между внутренним корпусом 5 и емкостью 2 первое резьбовое соединение 10 является правозаходным резьбовым соединением, укупоривающее устройство 1 в целом движется от емкости 2. Во время этого процесса отвинчивания содержащаяся в камере 6 среда может полностью выйти в емкость 2.
На фиг. 6 в заключение показано укупоривающее устройство в состоянии, в котором это укупоривающее устройство 1 полностью отделено от емкости 2. При этом все компоненты укупоривающего устройства 1, а именно, в частности, крышечный элемент 4 с расположенной на нем камерой 6 и внутренний корпус 5 удалены с емкости 2.
В показанных на фиг. 2 и 3 вариантах выполнения укупоривающего устройства 1 данное изобретение работает аналогично. При этом следует, в частности, подчеркнуть, что укупоривающее устройство 1 переводится из закрытого положения в положение слива всегда по одному и тому же резьбовому механизму. Этот резьбовой механизм содержит левозаходную резьбу, которая обеспечивает движение крышечного элемента 4 в направлении внутреннего корпуса 5, и правозаходную резьбу, которая в итоге обеспечивает отделение укупоривающего устройства 1, в частности, внутреннего корпуса 5 от емкости 2.
Согласно фиг. 3 открытие сливного отверстия 8 происходит не посредством соответствующего запорного средства 7 и открывающего средства 9, которые выполнены как мембрана и шип, а с помощью выполненного как единое целое пробочного элемента, который берет на себя функции как запорного средства 7, так и открывающего средства 9. В зависимости от положения пробочного элемента внутри сливного отверстия 8 образуемый между пробочным элементом и уплотнительным элементом 12 сливной канал 13 либо закрывается, либо открывается.
Перечень ссылочных обозначений
1 укупоривающее устройство
2 емкость
3 отверстие емкости
4 крышечный элемент
5 внутренний корпус
6 камера
7 запорное средство
8 сливное отверстие
9 открывающее средство
10 первая резьба
11 вторая резьба
12 уплотнительный элемент
13 сливной канал
14 пленочный элемент
15 выступ
16 фиксирующий элемент