УПРАВЛЯЕМОЕ ПОСРЕДСТВОМ ВРАЩЕНИЯ И ПРОБИВАЮЩЕЕ ПРОКЛАДКУ УКУПОРОЧНОЕ СРЕДСТВО
CLOSURE CONTROLLED BY ROTATION AND PUNCHING LAYING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к укупорочным средствам контейнеров для выдачи текучего вещества. Более конкретно изобретение относится к выдачному укупорочному средству для использования вместе с контейнером, в котором между контейнером и выдачным укупорочным средством размещена мембрана.
Уровень техники
Текучие материалы, включая жидкости, кремы, порошки и т.д., могут традиционно упаковываться в контейнер, имеющий выдачное укупорочное средство, включающее в себя корпусную часть, которая располагается на верхней части контейнера и которая формирует одно или более выдачных отверстий. К корпусной части могут быть прикреплены с возможностью отсоединения крышка или колпачок, чтобы закрывать выдачное отверстие, когда контейнер не используется. Этим обеспечивается защита от утечек из контейнера, если его роняют или переворачивают. Колпачок может также способствовать сохранению содержимого контейнера свежим и может уменьшить попадание в контейнер загрязняющих веществ.
Известно много различных конструкций выдачных укупорочных средств для различных жидких и порошкообразных продуктов (таких, как, например, шампунь, лосьон, косметическая пудра и т.д.). Укупорочное средство одного типа включает в себя гибкий самозакрывающийся щелевого типа выдачной клапан, установленный над отверстием контейнера. Клапан имеет щель или щели, которые формируют в нормальном состоянии закрытый проход и которые открываются, чтобы дать возможность протекания через него потока в соответствии с увеличением давления внутри контейнера, когда тот сжимают. Клапан одной широко используемой формы автоматически закрывается для перекрытия потока через него при снятии увеличенного давления. Конструкции укупорочных средств, использующих такие клапаны, проиллюстрированы в патентах США номер 5,271,531, номер 5,927,566 и номер 5,934,512. Типично, укупорочное средство включает в себя основание, устанавливаемое на горлышко контейнера, формирующее посадочное место для размещения клапана, и включает в себя удерживающее кольцо или корпусную структуру для удержания клапана по месту в основании. Смотри, например, патенты США номер 6,269,986 и номер 6,616,016. Патент США номер 5,839,626 раскрывает укупорочное средство, имеющее клапан, из которого выгружается порошок через перфорированную выдачную перегородку, чтобы получить требуемую схему распределения выдаваемого тонкого порошка (например, косметической пудры). Укупорочное средство также может иметь колпачок, чтобы закрывать клапан во время доставки или когда контейнер упакован для путешествия (или в других случаях, когда контейнер не используется). Смотри, например, фиг. 31-34 патента США номер 5,271,531. Колпачок может сохранять клапан чистым и/или защищать клапан от повреждения.
В некоторых упаковках также является желательным разместить поперек отверстия контейнера мембрану (например, изолирующую перемычку или прокладку) и обеспечить укупорочное средство, которое (1) устанавливается на контейнер над мембраной и (2) имеет элемент, который может быть повернут, чтобы открыть мембрану путем ее пробивания или прорезания. Смотри, например, патенты США номер 4,853,665, номер 4,884,705 и номер 5,482,176.
Изобретателем настоящего изобретения было обнаружено, что было бы предпочтительным создать усовершенствованное укупорочное средство для выдачи текучего продукта, включая жидкость. В частности, изобретателем было обнаружено, что инновационная конструкция по изобретению предлагает преимущества, ранее не предполагаемые в упаковочной индустрии или не предлагаемые известным уровнем техники.
Раскрытие изобретения
Изобретателем настоящего изобретения создано инновационное выдачное укупорочное средство, которое, среди прочего, может иметь (или не иметь) колпачок, и которое требует наличия только двух взаимно подвижных частей, (1) основание и (2) носик и в котором:
(1) носик может быть установлен вначале через дно основания,
(2) укупорочное средство обеспечивает возможность поворота носика относительно основания (в стандартном направлении против часовой стрелки для открытия в соответствии с предпочтительным вариантом воплощения), чтобы вызвать осевое перемещение носика для приведения в действие пробивного элемента, чтобы вырезать, по меньшей мере, одно проточное отверстие в мембране, размещенной между контейнером и укупорочным средством,
(3) зацепляющиеся ведущая/ведомые поверхности, формируемые носиком и основанием, изолированы внутри укупорочного средства и поэтому не открыты для воздействия внешней среды во время или после работы, и
(4) после вырезания мембраны не требуются дополнительные операции для обеспечения возможности выдачи продукта (с учетом того, что являющийся опциональным колпачок, если он имеется, был открыт в самом начале).
В одном предпочтительном варианте воплощения выдачное укупорочное средство включает в себя и колпачок, и клапан. Использование клапана может предотвратить утечку, если контейнер случайно уронить, и может минимизировать проникновение загрязнений, даже если контейнер не закрыт колпачком. Выдачное укупорочное средство особенно подходит для использования при выдаче жидкости.
Настоящее изобретение позволяет пользователю удобным образом открыть мембрану (такую, как, например, стандартная прокладка) путем ее пробивания без необходимости осуществления манипуляций с упаковкой, чтобы сначала открыть доступ к мембране и без необходимости удаления самой мембраны. Мембрана после ее пробивания может оставаться на контейнере под укупорочным средством, благодаря чему не существует проблемы мусора или проблемы, что она может попасть в дыхательные пути ребенка.
Укупорочное средство по настоящему изобретению препятствует несанкционированному доступу к упаковке.
Дополнительно, компоненты укупорочного средства по изобретению могут иметь такую конструкцию, чтобы обеспечить легкую сборку компонентов во время изготовления укупорочного средства.
Также укупорочное средство по изобретению может опционально иметь конструкцию, которая обеспечивает возможность применения технологий эффективного, высококачественного и массового производства с уменьшенным объемом выбраковки изделий.
Согласно настоящему изобретению предлагается усовершенствованное выдачное укупорочное средство для контейнера, который имеет отверстие во внутреннее пространство контейнера, где может храниться текучее вещество (т.е. продукт). Мембрана размещается в самом начале между контейнером и выдачным укупорочным средством. Например, мембрана может быть прикреплена герметичным образом поперек верхней части отверстия контейнера и/или поперек внутреннего пространства выдачного укупорочного средства, чтобы закупорить отверстие контейнера.
Выдачное укупорочное средство включает в себя основание, идущее от контейнера в отверстие контейнера. Основание формирует (1) приемный канал сквозь основание и (2) кольцевой уплотнительный фланец, который (а) располагается в осевом направлении снаружи относительно, по меньшей мере, части длины приемного канала и (б) идет радиально внутрь от периферического участка приемного канала, формируя отверстие в приемный канал.
Выдачное укупорочное средство также включает в себя выполненный с возможностью перемещения носик, который (1), по меньшей мере частично, размещен в приемном канале основания, (2) имеет выдачной канал, проходящий через носик, (3) имеет выполненный с возможностью его захвата выпускной конец, который (а) расположен на наружном в осевом направлении конце носика и (б) выступает в осевом направлении наружу от основания, (4) имеет периферическую уплотнительную поверхность, которая герметичным образом зацепляется кольцевым уплотнительным фланцем основания, (5) имеет пробивной элемент на внутреннем в осевом направлении конце носика.
Выдачное укупорочное средство дополнительно включает в себя кулачковую направляющую, расположенную или в основании, или в носике, в осевом направлении внутри относительно кольцевого уплотнительного фланца. Укупорочное средство также включает в себя кулачковый следящий элемент, который (1) располагается соответственно или на носике, или на основании, и (2) зацепляется с кулачковой направляющей, тем самым выполненный с возможностью его захвата выпускной конец может быть захвачен, чтобы повернуть носик и переместить его в осевом направлении из внешнего в осевом направлении непробивающего положения во внутреннее в осевом направлении пробивающее положение.
Многие другие преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения станут более очевидны при ознакомлении с последующим подробным описанием изобретения, формулой изобретения и прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых чертежах, формирующих часть описания, подобные номера позиций обозначают подобные части на всех чертежах.
Фиг. 1 - изометрический вид выдачного укупорочного средства по настоящему изобретению в форме отдельного выдачного укупорочного средства согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения, причем укупорочное средство показано в открытом состоянии, которое оно имеет после изготовления до установки на контейнер, и показано с носиком, находящимся во внешнем (поднятом) в осевом направлении непробивающем положении.
Фиг. 2 - вид в плане сверху укупорочного средства на фиг. 1.
Фиг. 3 - вид в сечении, взятом по плоскости 3-3 на фиг. 2.
Фиг. 4 - изометрический частичный вид, также в сечении, подобный фиг. 3, но на фиг. 4 колпачок укупорочного средства закрыт и укупорочное средство показано установленным на контейнер.
Фиг. 5 - частичный вид в сечении, взятом по плоскости 5-5 на фиг. 4.
Фиг. 6 - вид в сечении, взятом по плоскости 6-6 на фиг. 5.
Фиг. 7 - вид укупорочного средства, подобный фиг. 4, но на фиг. 7 показан колпачок укупорочного средства.
Фиг. 8 - частичный вид в сечении, взятом в целом по плоскости 8-8 на фиг. 7.
Фиг. 9 - изометрический вид с пространственным разделением деталей укупорочного средства и части контейнера, показанных на фиг. 7, но на фиг. 9 носик укупорочного средства был повернут на порядка 90º в сравнении с фиг. 7.
Фиг. 10 - вид с пространственным разделением деталей в сечении укупорочного средства и части контейнера, показанных на фиг. 9.
Фиг. 11 - вид в плане сверху носика укупорочного средства, показанного на фиг. 10.
Фиг. 12 - вид в сечении, взятом в целом по плоскости 12-12 на фиг. 11.
Фиг. 13 - вид в сечении, взятом по плоскости 13-13 на фиг. 11.
Фиг. 14 - изометрический вид крепления носика укупорочного средства в дне при взгляде на носик снизу.
Фиг. 15 - изометрический вид колпачка и корпуса или основания открытого укупорочного средства (носик снят и не показан) при взгляде на корпус или основание укупорочного средства снизу.
Фиг. 16 - изометрический вид открытого укупорочного средства на фиг. 1, но на фиг. 16 носик был повернут на 90° во внутреннее в осевом направлении (опущенное) пробивающее положение.
Фиг. 17 - вид в плане сверху укупорочного средства, показанного на фиг. 16.
Фиг. 18 - вид в сечении, взятом по плоскости 18-18 на фиг. 17.
Фиг. 19 - вид в сечении, взятом по плоскости 19-19 на фиг. 17, но на фиг. 19 также показано укупорочное средство, установленное на контейнер, и показано пробивание мембраны-прокладки на верху контейнера.
Фиг. 20 - изометрический вид корпуса или основания и колпачка открытого укупорочного средства при взгляде на корпус или основание укупорочного средства снизу (контейнер при этом не показан для облегчения иллюстрирования), на котором также показана мембрана-прокладка, пробитая пробивными элементами носика.
Осуществление изобретения
В то время как настоящее изобретение может быть воплощено во многих различных формах, в данном описании и на прилагаемых чертежах раскрывается только одна его конкретная форма как пример настоящего изобретения. Однако изобретение не ограничивается описываемым здесь конкретным вариантом воплощения. Объем изобретения определен прилагаемой формулой изобретения.
Для облегчения описания на чертежах, иллюстрирующих изобретение, показана выдачная укупорочная система согласно одной предпочтительной форме с отдельным, без возможности отсоединения, выдачным укупорочным средством с типичными ориентациями, которые укупорочное средство имеет, когда оно установлено на верх контейнера, когда контейнер хранится в вертикальном положении на его основании и термины, такие как «верхний», «нижний», «горизонтальный» и т.п., используются по отношению к данному положению. Однако понятно, что укупорочная система по данному изобретению может изготавливаться, храниться, транспортироваться, использоваться и продаваться, имея ориентации, отличающиеся от описываемых.
Выдачная укупорочная система по данному изобретению пригодна для использования с множеством стандартных или специальных систем для выдачи текучего вещества, включая упаковки, изделия и другое оборудование или устройства для выдачи, детали которых, хотя не полностью проиллюстрированы или описаны здесь, будут очевидны специалисту в области техники, относящейся к таким системам выдачи текучего вещества. Такая система выдачи текучего вещества или ее часть, с которой совместно работает выдачная укупорочная система по настоящему изобретению, в дальнейшем обозначается просто «контейнер». Сам по себе конкретный контейнер, который иллюстрируется и описывается здесь, не формирует часть настоящего изобретения в его широком аспекте и поэтому не предназначен ограничивать его. Также средним специалистам в данной области техники будет понятно, что новые и не являющиеся очевидными отличительные аспекты изобретения воплощены только в описанной иллюстративной системе выдачного укупорочного средства.
Предпочтительный в настоящее время вариант воплощения выдачной укупорочной системы по настоящему изобретению проиллюстрирован на фиг. 1-20 и обозначается в целом на большинстве чертежей под номером позиции 20 (например, на фиг. 1). В иллюстрируемом предпочтительном варианте воплощения укупорочная система 20 выполнена в форме отдельного выдачного укупорочного средства 20, выполненного с возможностью установки на контейнер 22 (см., например, фиг. 4, 7 и 9), который будет типично содержать текучее вещество.
Как можно увидеть на фиг. 9, контейнер 22 включает в себя кольцевой уступ 25 на верхнем конце пустотелой корпусной части контейнера 22. Горлышко 26 проходит вверх от внутреннего диаметра уступа 25. Горлышко 26 формирует отверстие 27 (фиг. 9) во внутреннее пространство контейнера.
Как показано на фиг. 7 и фиг. 9, указывающая на несанкционированный доступ прокладка 28, сформированная мембраной в форме выполненного с возможностью его пробивания диска, размещается в самом начале поперек верха горлышка 26 контейнера над отверстием 27 внутри укупорочного средства 20. То есть мембрана, диск или прокладка 28 размещается между контейнером 22 и укупорочным средством 20. Фиг. 4-10 показывает прокладку 28 до ее пробивания, осуществляемого при манипулировании пользователем укупорочным средством, как будет описано подробно в дальнейшем, а фиг. 9 и фиг. 20 показывают прокладку 28 после ее пробивания. Прокладка 28 может быть любого специального или стандартного типа (например, алюминиевая фольга с верхним и/или нижним ламинирующим слоем из термопластичного материала или без него, или полностью неметаллическая мембрана, которая включает в себя, по меньшей мере, один слой термопластичного материала).
В одном предпочтительном варианте воплощения формы упаковки, использующей укупорочное средство по настоящему изобретению, прокладка 28 типично крепится герметичным образом путем термической сварки поперек и к верху горлышка 26 контейнера. Альтернативно, прокладка 28 может крепиться герметичным образом поперек и к обращенной вниз внутренней поверхности или поверхностям укупорочного средства 20 вместо или в дополнение к креплению герметичным образом поперек и к верху горлышка 26 контейнера.
Горлышко 26 контейнера в предпочтительном варианте воплощения, проиллюстрированном на фиг. 9, имеет внешнюю наружную резьбу 29 для зацепления с выдачной укупорочной системой 20. Корпус контейнера 22 может иметь любую подходящую конфигурацию, и выступающее вверх горлышко 26 может иметь размер в поперечном сечении и/или форму, отличные от корпуса контейнера (альтернативно, контейнер 22 сам по себе не обязательно должен иметь горлышко 26, вместо этого контейнер 26 может состоять только из корпуса с отверстием).
В одном предпочтительном в настоящее время варианте воплощения укупорочное средство 20 выполнено с возможностью резьбового, но без возможности отсоединения, крепления к верху контейнера 22. Для этого верхний участок контейнера, такой как горлышко 26, включает в себя один или более препятствующих повороту зубцов 29А (фиг. 9) для зацепления участка укупорочного средства 20, как будет описано более подробно в дальнейшем. В предпочтительном варианте воплощения, проиллюстрированном на фиг. 6 и фиг. 10, имеются два набора препятствующих повороту зубцов 29А, причем каждый набор содержит три зубца 29А (см. фиг. 6), и указанные два набора зубцов 29А располагаются диаметрально противоположно друг другу.
Хотя сам по себе контейнер 22 не формирует часть настоящего изобретения как такового в его широких аспектах, следует понимать, что, по меньшей мере, один участок выдачной укупорочной системы 20 по настоящему изобретению по выбору и может быть выполнен как единый участок, или выступающая часть, с верхом контейнера 22. Однако в иллюстрируемом предпочтительном варианте воплощения выдачная укупорочная система 20 является полностью отдельным изделием (или узлом) например, выдачное укупорочное средство 20, которое может содержать или одну деталь, или несколько деталей, которая выполнена с возможностью съемной или несъемной установки или на ранее изготовленный контейнер 22, имеющий отверстие 27 во внутреннее пространство контейнера, или на некоторые другие системы хранения текучего вещества. В дальнейшем выдачная укупорочная система или выдачное укупорочное средство 20 будут для простоты обозначаться как укупорочное средство 20.
Укупорочное средство 20 по иллюстрируемому предпочтительному варианту воплощения выполнено с возможностью использования с контейнером 22, имеющим отверстие 27 для обеспечения доступа во внутреннее пространство контейнера и к продукту (т.е. материалу в форме текучего вещества), содержащемуся в нем (после того, как прокладка 28 была пробита). Укупорочное средство 20 может использоваться для выдачи различных веществ, включая, но не ограничиваясь этим, жидкости, суспензии, микстуры и т.д. (такие, как, например, средства личной гигиены, промышленные или бытовые моющие средства или другие композиции веществ, например композиции для использования в таких областях, как содержание и уход за промышленными, коммерческими или бытовыми помещениями, строительство, сельское хозяйство, медицинское обслуживание, военные действия и т.д.).
Контейнер 22, с которым укупорочное средство 20 может использоваться, представляет собой типично сжимаемый контейнер, имеющий гибкую стенку или стенки, который может быть захвачен пользователем и сжат для увеличения внутреннего давления внутри контейнера таким образом, чтобы вытеснить продукт из контейнера и через открытое укупорочное средство. Такая гибкая стенка контейнера типично имеет достаточную собственную упругость, так что, когда воздействие сжимающих сил прекращается, стенка контейнера возвращается в ее нормальную ненапряженную форму. Такой сжимаемый контейнер является предпочтительным во многих областях применения, но может не быть необходимым или предпочтительным в других областях применения. Например, в некоторых областях применения может быть желательным использовать в целом жесткий контейнер и повышать давление во внутреннем пространстве контейнера в избранные моменты времени с помощью поршня или другой системы повышения давления (не проиллюстрированы) или уменьшать давление окружающей среды снаружи укупорочного средства таким образом, чтобы высасывать материал через открытое укупорочное средство.
В настоящее время предполагается, что во многих областях применения, использующих укупорочное средство 20, будет удобным, по меньшей мере, некоторые из компонентов укупорочного средства 20 изготавливать посредством формования из подходящего термопластичного материала или материалов. В иллюстрируемом предпочтительном варианте воплощения некоторые из компонентов укупорочного средства могут формоваться из подходящего термопластичного материала, такого как, но не ограничиваясь этим, полипропилен. Компоненты укупорочного средства могут формоваться по отдельности и могут формоваться из различных материалов. Материалы могут иметь одинаковые или различные цвета и текстуры.
Как можно увидеть на фиг. 9, наиболее предпочтительная в настоящее время форма укупорочного средства 20 включает в себя четыре основных компонента, (1) изготовленные путем формования как одно целое корпус или основание 30 и крышка или колпачок 32, соединенные вместе посредством крепежного шарнира 31, (2) носик 34, (3) выдачной клапан 36, выполненный с возможностью установки в носик 34, и (4) удерживающее кольцо 38, которое удерживает клапан 36 в верхней части носика 34.
В предпочтительной форме изобретения имеется колпачок 32, который закрывается над верхней частью основания или корпуса 30 укупорочного средства и закрывает ее. Колпачок 32 может быть перемещен, чтобы открыть доступ к верхней части основания или корпуса 30 для обеспечения возможности выдачи продукта. Колпачок 32 выполнен с возможностью перемещения между (1) закрытым положением над основанием или корпусом 30 (как показано на фиг. 4) и (2) открытым положением (как показано на фиг. 1-3, 7). В альтернативной конструкции (не показана) колпачок 32 может представлять собой отдельный компонент, выполненный с возможностью полного отсоединения от основания 30 укупорочного средства, или колпачок 32 может быть привязан к основанию 30 с помощью ленты.
Как можно увидеть на фиг. 9 и фиг. 15, корпус или основание 30 включает в себя площадку 40. Юбка 42 идет вниз от периферии площадки 40. Как можно увидеть на фиг. 3 и фиг. 15, от площадки 40 вниз идет внутренний кольцевой выступ 44 для зацепления с горлышком 26 контейнера, когда основание 30 укупорочного средства устанавливается на контейнер 22 (как показано на фиг. 4). Как можно увидеть на фиг. 3, 9 и 15, внутренняя часть внутреннего кольцевого выступа 44 формирует внутреннюю резьбу 46 для резьбового зацепления с внешней резьбой 29 горлышка контейнера (фиг. 4), когда основание 30 выдачного укупорочного средства устанавливается на горлышко 26 контейнера.
Альтернативно, кольцевой выступ 44 укупорочного средства может иметь другие средства соединения с контейнером, такие как защелкивающийся буртик или канавка (не иллюстрируются) для зацепления с канавкой или буртиком горлышка контейнера (не иллюстрируются) соответственно. Также внутренний кольцевой выступ 44 основания укупорочного средства может вместо этого иметь постоянное крепление к контейнеру 22 с помощью индукционного плавления, ультразвукового плавления, приклеивания или т.п. в зависимости от материалов, используемых для изготовления внутреннего кольцевого выступа 44 основания укупорочного средства и контейнера 22. В таких альтернативных вариантах воплощения в самом начале перед осуществлением постоянного крепления укупорочного средства 20 к горлышку 26 прокладка 28 должна будет герметичным образом прикреплена поперек верха горлышка 26 контейнера, при этом может применяться стандартный способ крепления прокладки (как будет рассмотрено в дальнейшем).
Кольцевой выступ 44 основания ниже резьбы 46 имеет, по меньшей мере, один стопорный зубец 50 (фиг. 5, 6, 9 и 15), выполненный с возможностью (1) отклоняться при прохождении мимо препятствующих повороту зубцов-собачек 29А контейнера, когда основание 30 навинчивается на горлышко 26 контейнера, и (2) упираться, по меньшей мере, в один из препятствующих повороту зубцов-собачек 29А контейнера, когда к основанию 30 прилагается крутящий момент в направлении поворота, соответствующем отвинчиванию, тем самым препятствуя отвинчиванию основания 30 от контейнера 22. В предпочтительном варианте воплощения имеется множество таких стопорных зубцов 50, расположенных относительно друг друга на равных расстояниях по внутренней окружности кольцевого выступа 44 основания укупорочного средства.
Кольцевой выступ 44 основания укупорочного средства может иметь любую подходящую конфигурацию - или обеспечивающую соответствие выступающему вверх горлышку 26 контейнера 22, или обеспечивающую соответствие любому другому участку контейнера, размещаемого внутри конкретного внутреннего кольцевого выступа 44 основания укупорочного средства, даже если контейнер сам по себе не имеет горлышка. Основная часть контейнера 22 может иметь форму, отличную от формы горлышка 26 контейнера и внутреннего кольцевого выступа 44 основания укупорочного средства. Внутренний кольцевой выступ 44 основания укупорочного средства может быть выполнен с возможностью установки на другие типы систем контейнеров для хранения текучих веществ (например, включая выдачные устройства, машины и оборудование).
В иллюстрируемом варианте воплощения по изобретению канал для приема горлышка контейнера во внутреннем кольцевом выступе 44 основания укупорочного средства имеет в целом цилиндрическую конфигурацию, но включает в себя выступающую внутрь резьбу 46. Однако кольцевой выступ 44 основания укупорочного средства может иметь другую конфигурацию. Например, внутренний кольцевой выступ 44 укупорочного средства может иметь призматическую или многоугольную конфигурацию, приспособленную для установки на вершину горлышка контейнера, имеющего многоугольную конфигурацию. С такими призматической или многоугольной конфигурациями отсутствует возможность использования резьбового крепления, однако могут быть обеспечены другие средства крепления, такие как защелкивающаяся система крепления типа буртик-канавка, клеевое соединение или т.п.
Как можно увидеть на фиг. 10, основание 30 укупорочного средства включает в себя внутренний стакан 54, который является концентрическим относительно внутреннего кольцевого выступа 44 и расположен радиально внутри него. Внутренний стакан 54 выступает в осевом направлении вниз от внутреннего края площадки 40 основания укупорочного средства. Дистальный конец внутреннего стакана 54 основания образует кольцевую уплотнительную поверхность 56 (фиг. 15) для создания герметичного соединения вместе с обращенной вверх поверхностью прокладки 28, когда прокладка 28 устанавливается на вершину горлышка 26 контейнера и когда основание 30 контейнера устанавливается над горлышком 26 контейнера, как показано на фиг. 8. Когда основание 30 укупорочного средства устанавливается путем навинчивания на горлышко 26 контейнера, прилагается достаточный крутящий момент, чтобы заставить кольцевую уплотнительную поверхность 56 плотно прилегать к периферическому участку прокладки 28 над горлышком 26 контейнера так, чтобы сформировать водонепроницаемое герметичное соединение, эффективность которого сохраняется после того, как прокладка 28 позднее пробивается или иным образом в ней создается проход, когда укупорочное средство 20 приводится в действие для открытия контейнера 22, как будет пояснено подробно в дальнейшем.
Как можно увидеть на фиг. 9 и фиг. 10, внутренний стакан 54 основания образует приемный канал, который проходит через стакан 54 и вместе с окружающим кольцевым выступом 44 образует канал, который проходит через все основание 30. Приемный канал через основание 30 укупорочного средства выполнен с возможностью приема носика 34, как будет описано подробно в дальнейшем. На верху внутреннего стакана 54 основания укупорочного средства, вокруг внутреннего края кольцевой площадки 40, имеется кольцевой уплотнительный фланец 60. Уплотнительный фланец 60 располагается в осевом направлении снаружи, по меньшей мере, от части длины приемного канала через основание 30. В предпочтительном варианте воплощения уплотнительный фланец 60 расположен на внешнем или верхнем в осевом направлении конце приемного канала через основание 30. Уплотнительный фланец 60 идет радиально внутрь от периферического участка верхнего конца приемного канала, образованного внутренним стаканом 54, и уплотнительный фланец 60 имеет кольцевую уплотнительную поверхность, формирующую верхнее отверстие в приемный канал.
Внутренний стакан 54 и уплотнительный фланец 60 выполнены с возможностью приема участков носика 34. Для этого внутренний стакан 54 образует в целом цилиндрическую внутреннюю поверхность, которая включает в себя, по меньшей мере, один кулачковый паз или кулачковую направляющую 70 (фиг. 10). В предпочтительном варианте воплощения имеется три таких кулачковых паза или направляющих 70. Каждый паз или направляющая 70 расположены в осевом направлении внутри относительно уплотнительного фланца 60. Предпочтительно, каждая кулачковая направляющая 70 имеет форму канала, который открывается радиально внутрь и который идет частично вокруг внутренней окружности внутреннего стакана 54 как участок или сегмент спиральной траектории. Три кулачковых направляющих 70 в предпочтительном варианте воплощения разнесены на равные расстояния вокруг внутренней поверхности внутреннего стакана 54 основания укупорочного средства.
Как можно увидеть на фиг. 10 и фиг. 15, с каждой кулачковой направляющей 70 связан ориентированный в осевом направлении паз 71, который расположен в предварительно заданной окружной позиции на одном конце связанной с ним кулачковой направляющей 70, чтобы обеспечить возможность установки носика 34, как будет описано в дальнейшем. Каждый паз 71 имеет в осевом направлении внутренний открытый конец, и одна сторона имеет изогнутую заходную поверхность 75 (Фиг. 10 и фиг. 15). Каждый паз 71 имеет в осевом направлении наружный конец, оканчивающийся идущей радиально внутрь наклонной поверхностью 77 (фиг. 15), смежной кулачковой направляющей 70, но при этом немного отделенной от нее. Со ссылкой на кулачковую направляющую 70, показанную на фиг. 10, каждая кулачковая направляющая 70 может рассматриваться, в предпочтительном варианте воплощения, как проходящая по частично спиральной конфигурации менее чем на 360º вокруг внутреннего стакана 54 основания укупорочного средства между первым концом 81 и вторым концом 82. Соответствующий ей паз 71 расположен рядом с первым концом 81 кулачковой направляющей 70. Также, в предпочтительном варианте воплощения, внутренний стакан 54 основания укупорочного средства образует первое ребро 91, выступающее в кулачковую направляющую 70 вблизи первого конца 81, и образует второе ребро 92, выступающее в кулачковую направляющую 70 вблизи второго конца 82. Ребра 91 и 92 обеспечивают осязательное ощущение и/или звуковой щелчок, указывающие на начало и конец позиционирования носика 34 во время осуществления манипуляций с носиком 34 пользователем, как будет пояснено подробно в дальнейшем.
В иллюстрируемом предпочтительном варианте воплощения, когда имеется колпачок 32 и когда он присоединен к корпусу 30 укупорочного средства с помощью шарнира 31 (фиг. 9), шарнир 31 может быть любого подходящего типа. Один тип шарнира 31, который может предпочтительно использоваться, представляет собой шарнир защелкивающегося действия, описанный в патенте США номер 6,321,923. Могут использоваться и другие типы шарниров. Для некоторых областей применения нет необходимости присоединять колпачок 32 к корпусу 30, и шарнир может отсутствовать. Для других областей применения может быть желательным исключить колпачок 32 в целом.
Если используется колпачок, такой как колпачок 32, может быть желательным иметь стандартный блокировочный выступ (не показан) вдоль участка или участков нижнего края колпачка 32 и иметь ответный взаимодействующий стандартный блокировочный буртик (не показан) или канавку (не показана) вокруг участка или участков края площадки 40 корпуса укупорочного средства. Когда колпачок 32 закрывается, блокировочный буртик колпачка перекрывает блокировочный буртик корпуса, чтобы получить блокирующее зацепление. Для облегчения открывания колпачка 32 он может включать в себя зубец (не иллюстрируется), функционирующий как приспособление для подъема с помощью пальца (не иллюстрируется), и в корпусе 30 укупорочного средства может также быть сформировано углубление для приема пальца (не иллюстрируется).
Далее будет рассмотрен выполненный с возможностью перемещения носик 34 с помощью, среди прочего, фиг. 9, 13 и 14. Как показано на фиг. 9, носик 34 может быть охарактеризован как имеющий внутренний в осевом направлении участок 101, меньшего диаметра промежуточный участок 102 и внешний в осевом направлении участок 103. Внешний в осевом направлении участок 103 является выпускным концом, выполненным с возможностью его захвата, и имеет пару диаметрально противоположных ушек 105 (фиг. 9), которые могут быть захвачены пользователем, чтобы крутить или поворачивать носик 34 (в направлении поворота, обозначенного стрелками 100, показанными на фиг. 1, 2, 11, 16 и 17 на носике 34, как будет описано подробно в дальнейшем).
Внутреннее пространство носика 34 является полым и может быть охарактеризовано как образующее выдачной канал, идущий через носик. Промежуточный участок 102 носика имеет периферическую уплотнительную поверхность 108 (фиг. 7, 8 и 10), которая выполнена с возможностью зацепления герметичным образом уплотнительной поверхностью 62 кольцевого уплотнительного фланца основания укупорочного средства. Герметичное зацепление между поверхностями 62 и 108 обеспечивает водонепроницаемое герметичное соединение в статических условиях, а также когда пользователь поворачивает носик 34, как будет рассмотрено в дальнейшем.
Внутренний участок 101 носика на внутреннем в осевом направлении конце носика 34 образует, по меньшей мере, один пробивной элемент 120 (фиг. 13 и фиг. 14) для пробивания прокладки 28, как будет описано подробно в дальнейшем. В иллюстрируемом предпочтительном варианте воплощения имеются два пробивных элемента 120, расположенные в диаметрально противоположных позициях на внутреннем участке 101 носика. В предпочтительном варианте воплощения каждый пробивной элемент 120 включает в себя четыре поверхности 121, 122, 123 и 124, которые в целом сходятся в позиции, образующей узкий конец, край или точку 126.
Как можно увидеть на фиг. 13 и фиг. 14, по меньшей мере, один кулачковый следящий элемент 130 выступает радиально наружу от нижнего участка 101 носика. В предпочтительном варианте воплощения имеется три кулачковых следящих элемента 130, разнесенных на равные расстояния относительно друг друга по окружности нижнего участка 101 носика. Как можно увидеть на фиг. 13, каждый кулачковый следящий элемент 130 включает в себя внешнюю в осевом направлении заходную поверхность 136 для обеспечения вставки носика 34 в основание 30 укупорочного средства, как будет описано в дальнейшем. Каждый кулачковый следящий элемент 130 имеет общую конфигурацию в виде прямоугольной призмы в его поперечном сечении (фиг. 130), но с вырезанным углом, образованным дополнительной внешней в осевом направлении заходной поверхностью 136. Каждый кулачковый следящий элемент 130 выполнен с возможностью размещения в одной из кулачковых направляющих 70. Для этого каждый кулачковый следящий элемент 130, если смотреть сбоку, предпочтительно соответствует дуге сегмента спирали таким образом, чтобы сопрягаемым образом разместить его в канале одной из спиральных кулачковых направляющих 70.
В предпочтительном варианте воплощения носик 34 выполнен с возможностью размещения в нем и удержания клапана 36. В альтернативных вариантах воплощения (не иллюстрируются) нет необходимости использовать клапан 36 этого типа или любой другой тип клапана. В предпочтительном варианте воплощения, в котором используется клапан 36, внешний в осевом направлении концевой участок 103 носика включает в себя кольцевой выступ 142 и идущую в осевом направлении внутрь кольцевую стенку 144. Часть канала для выдачи текучего вещества образуется кольцевой стенкой 144. Выдачной канал внутри верхнего участка кольцевой стенки 144 защищен четырьмя балками 148, которые идут радиально внутрь от кольцевой стенки 144, как можно увидеть на фиг. 11 и фиг. 14, и которые соединяются в центральном участке 150.
Внутренний в осевом направлении дистальный конец кольцевой стенки 144 образует имеющую в целом форму усеченного конуса поверхность 154 (фиг. 13), которая функционирует как кольцевая наклоненная внутрь зажимная поверхность или посадочное место для зацепления периферической части клапана 36, как будет пояснено подробно в дальнейшем.
Клапан 36 выполнен с возможностью установки в носике 34 укупорочного средства, как показано на фиг. 8. Клапан 36 предпочтительного типа представляет собой управляемый с помощью давления гибкий щелевого типа клапан, который удерживается внутри носика 34 с помощью удерживающего кольца 38, как будет описано подробно в дальнейшем.
Клапан 36 предпочтительно сформирован как единая деталь из материала, который является гибким, податливым, эластичным и упругим. Эти материалы могут включать в себя эластомеры, такие как синтетический термоотверждающийся полимер, включая силиконовый каучук, такой как силиконовый каучук, предлагаемый на рынке США компанией Dow Corning Corp. под торговым обозначением D.C. 99-595-HC. Другой подходящий силиконовый каучук предлагается на рынке США под торговым обозначением 3003-40 компанией Wacker Silicone Company. Оба эти материала имеют твердость 40 по Шору А. Клапан 36 может также формоваться из других термоотверждающихся материалов или из других эластомерных материалов, или из термопластичных полимеров или термопластичных эластомеров, включая основанные на таких материалах, термопластичный пропилен, этилен, уретан и стирол, включая их галоидозамещенные аналоги.
В иллюстрируемом предпочтительном варианте воплощения клапан 36 имеет конфигурацию и рабочие характеристики имеющегося на рынке клапана, конструкция которого по существу раскрыта в патенте США номер 5,676,289, со ссылкой на клапан 46, раскрытый в патенте США номер 5,676,289. Работа клапана такого типа далее описывается со ссылкой на подобный клапан, который обозначен под номером позиции 3d в патенте США номер 5,409,144. Описания этих двух патентов включены здесь путем ссылки на их части, подходящие для настоящего патента и не противоречащие ему.
Клапан 36 является эластичным и изменяет свою конфигурацию между (1) нерабочим закрытым положением покоя (показано для вертикальной упаковки на фиг. 10 и фиг. 11) и (2) рабочим открытым положением (не показано). Клапан 36 включает в себя эластичный центральный участок или головку 160 (фиг. 8 и фиг. 10). Когда клапан 36 не приведен в действие, головка 160 имеет вогнутую конфигурацию (если смотреть снаружи от носика 34 укупорочного средства). Головка 160 предпочтительно имеет две взаимно перпендикулярные расположенные в одной плоскости и пересекающиеся выдачные щели 162 равной длины, которые вместе образуют нормально закрытое выдачное отверстие. Пересекающиеся щели 162 формируют четыре в целом секторообразные створки или лепестка одинакового размера в выпуклой центральной головке 160. Створки открываются наружу от точки пересечения щелей 162 в соответствии с увеличением разницы давлений на клапане 36, когда эта разница давления имеет достаточную величину, известным способом, описанным в патенте США номер 5,409,144. Клапан 36 может формоваться сразу со щелями 162. Альтернативно, щели 162 клапана могут быть вырезаны в центральной головке 160 клапана 36 после его формования при помощи подходящей стандартной технологии.
Как можно увидеть на фиг. 8, клапан 36 включает в себя юбку или стакан 164, который идет от центральной стенки или головки 160 клапана. На внешнем конце стакана 164 имеется тонкий кольцевой фланец 168 (фиг. 8), который идет от периферии стакана 164, наклоненный под отрицательным углом, когда клапан 36 находится в нерабочем состоянии покоя. Тонкий фланец 168 переходит в увеличенный более толстый периферический фланец 170, который имеет поперечное сечение в целом в форме ласточкиного хвоста (как показано на фиг. 8).
Чтобы обеспечить посадку клапана 36 в носик 34, верхняя поверхность имеющего поперечное сечение в форме ласточкиного хвоста фланца 170 клапана имеет ту же конфигурацию в виде усеченного конуса и угол конусности, что и имеющая форму усеченного конуса поверхность или посадочное место 154 носика. Другая поверхность (т.е. нижняя поверхность) фланца 170 клапана зажимается удерживающим кольцом 38 (фиг. 8 фиг. 9). Удерживающее кольцо 38 включает в себя обращенную наружу или внутрь и имеющую форму усеченного конуса кольцевую зажимную поверхность 172 (фиг. 8 и фиг. 9) для зацепления внутренней в осевом направлении поверхности (т.е. нижней поверхности) клапана 170 фланца под углом, который соответствует углу смежной внутренней поверхности имеющего поперечное сечение в форме ласточкиного хвоста фланца 170 клапана.
Периферический участок удерживающего кольца 38 включает в себя выступающий наружу фланец 178 (фиг. 8 и фиг. 9) для защелкивающего зацепления с кольцевым выступом 142 (фиг. 8 и фиг. 13), который выступает радиально внутрь на внутренней стороне носика 34. Перед установкой носика 34 в основание 30 укупорочного средства клапан 36 может быть вставлен в открытый нижний конец носика 34 вместе с удерживающим кольцом 38. Фланец 170 клапана временно деформируется, когда клапан 36 проталкивается мимо буртика 142 носика с кольцом 38, и фланец 170 клапана садится на имеющую форму усеченного конуса поверхность или посадочное место 154 носика. Удерживающее кольцо 38 можно также протолкнуть мимо удерживающего буртика 142, так как удерживающее кольцо 38 и/или носик 34 обладают достаточной гибкостью, чтобы обеспечить временную упругую деформацию компонентов, таких как фланец 178 удерживающего кольца, проходящий над и за пределы буртика 142 носика, чтобы создать защелкивающееся зацепление, которое сжимает или прижимает фланец 170 клапана к имеющий форму усеченного конуса поверхности 154 носика (фиг. 8). Это позволяет области, смежной с внутренней поверхностью стакана 164 клапана, быть по существу открытой, свободной и чистой, так чтобы обеспечивать возможность перемещения стакана 164 клапана, как описано в дальнейшем.
В предполагаемых альтернативных вариантах воплощения (не иллюстрируются) клапан 36 может быть удобным образом прикреплен к одинарной опорной конструкции в носике 34 или иным образом удерживаться в носике 34 с помощью различных средств, включая обжимку, чеканку, приклейку, ультразвуковую сварку и т.д. В другом предполагаемом альтернативном варианте воплощения (не иллюстрируется) носик 34 укупорочного средства может быть изготовлен путем формования таким образом, чтобы сформировать в целом жесткую одинарную конструкцию, а затем может быть изготовлен клапан 36 путем совмещенного формования (технология «bi-injection») в носике 34 (или, опционально, на внешнем дистальном конце носика 34) без необходимости иметь удерживающее кольцо 38.
Когда клапан 36 установлен внутри носика 34 конкретной формы, которая проиллюстрирована на фиг. 8, 11-14, центральная головка 160 клапана 36 располагается в утопленном положении внутри удерживающего кольца 38. В предпочтительном варианте воплощения наружная поверхность головки 160 клапана в центре щелей 162 (фиг. 8) находится ниже зажимной поверхности 154 носика 34, когда клапан 36 закрыт. Однако, после того как мембрана 28 открывается, как будет описано в дальнейшем, и когда впоследствии внутреннее пространство упаковки сжимается (и типично также переворачивается) для выдачи ее содержимого через клапан 36, то головка 160 клапана принудительно перемещается наружу из ее утопленного положения (как показано на фиг. 8) в направлении внешнего конца упаковки и за пределы удерживающего кольца 38 - ближе к открытому концу носика 34 и клапан 36 открывается.
Чтобы осуществить выдачу продукта, мембрана 28 сначала открывается, как будет описано в дальнейшем, и затем упаковка типично наклоняется вниз или полностью переворачивается (а также сжимается, если контейнер 22 является контейнером сжимаемого типа). Сжимаемый контейнер 22 может быть сжат для увеличения давления внутри него выше наружного атмосферного давления. Это заставляет продукт в контейнере 22 перемещаться в направлении клапана 36, давя на него, что заставляет клапан 36 перемещаться из утопленного или втянутого положения (показанного на фиг. 8) в направлении выдвинутого наружу положения (см., например, выдвинутое наружу положение по существу идентичного клапана 46 на фиг. 5 в патенте США номер 5,676,289 (который также показывает пунктирными линиями на фиг. 5 клапан 46, находящийся в нерабочем втянутом положении покоя, и показывает сплошными линиями на фиг. 2-4 открытый клапан 46 в выдвинутом положении). Смещение наружу центральной головки 160 клапана 36 обеспечивается перемещением относительно тонкого гибкого стакана 164. Под действием давления стакан 164 перемещается из нерабочего положения покоя, в котором он выступает внутрь, в рабочее, смещенное наружу, положение, что осуществляется путем «прокатывания» стакана 154 вдоль самого себя наружу в направлении внешнего конца упаковки.
Однако, когда внутреннее давление становится достаточно высоким, после того как головка 160 клапана была перемещена наружу в полностью выдвинутое положение, щели 162 клапана 36 открываются для выдачи текучего вещества (не показано на чертежах). Текучее вещество затем вытесняется или выгружается через открытые щели 162.
Рассмотренное выше действие клапана 36 для осуществления выдачи в иллюстрируемой предпочтительной форме упаковки сжимаемого типа с колпачком 32 типично будет происходить только после того, как (1) колпачок 32 был перемещен в открытое положение (фиг. 7), (2) мембрана 28 была открыта, как будет описано в дальнейшем, (3) упаковка была наклонена вниз или перевернута, и (4) контейнер 22 был сжат. Давление на внутренней стороне клапана 36 будет заставлять его открываться, когда разница между внутренним и внешним давлением достигает предварительно заданной величины. Предпочтительно, клапан 36 выполнен таким образом, чтобы открываться только после достижения достаточно большой разницы давлений, действующей на него, создаваемой увеличенным в достаточной степени давлением, приложенным к внутреннему пространству контейнера 22 (например, путем сжимания контейнера 22 с достаточной силой (если контейнер 22 является нежестким контейнером)), или приложением уменьшенного в достаточной степени давления (т.е. вакуума) во внешней среде носика 34.
В зависимости от конкретной конструкции клапана открытый клапан 36 может потом закрыться, когда разница давлений уменьшится, или клапан 36 может остаться открытым, даже если разница давлений уменьшается до нуля. В иллюстрируемом предпочтительном варианте воплощения клапана 36 для предпочтительного варианта воплощения системы, показанной на фиг. 1-20, клапан 36 приспособлен закрываться, когда разница давлений уменьшается до или ниже предварительно заданной величины. Таким образом, когда действие давления, сжимающего контейнер 22, прекращается, клапан 36 закрывается, и головка 160 клапана втягивается обратно в ее утопленное положение покоя внутри носика 34.
Предпочтительно, клапан 36 выполнен так, чтобы выдерживать вес текучей среды, действующий на внутреннюю сторону клапана 36, когда контейнер 22 полностью переворачивают. При такой конструкции, если контейнер 22 переворачивается, когда клапан 36 закрыт, но контейнер 22 не сжат, то действие одного только веса текучего вещества на клапан 36 не заставит клапан 36 открываться или оставаться открытым. Дополнительно, если контейнер 22, на котором установлен закрытый клапан 36, случайно опрокидывается после того, как колпачок 32 и мембрана 28 были открыты, то продукт все же не вытекает из клапана 36, так как он остается закрытым.
В одном предпочтительном варианте воплощения лепестки клапана 36 открываются наружу только тогда, когда на головку 130 клапана воздействует предварительно заданная разница давлений, действующая в направлении градиента, где давление на внутреннюю поверхность головки клапана превышает на предварительно заданную величину местное наружное давление на внешней поверхности головки клапана. Продукт может затем выдаваться через открытый клапан 36 до тех пор, пока разница давлений не упадет ниже предварительно заданной величины и лепестки полностью не закроются.
Если предпочтительная форма клапана 36 также была выполнена достаточно гибкой для обеспечения впуска наружной атмосферы, как будет описано подробно ниже, то закрывающие лепестки могут продолжить перемещаться внутрь, чтобы позволить клапану 36 открыться внутрь, когда направление градиента разницы давлений меняет направление, и давление на внешнюю поверхность головки клапана превысит давление на внутреннюю поверхность головки клапана на предварительно заданную величину.
Для некоторых областей применения может быть желательно, чтобы клапан 36 не только обеспечивал выдачу продукта, но также обеспечивал впуск наружной атмосферы (например, таким образом, чтобы позволить сжатому контейнеру (на котором установлен клапан) вернуться в его оригинальную форму). Эта способность по впуску наружной атмосферы может быть получена путем выбора соответствующего материала для конструкции клапана и путем выбора соответствующих толщин, форм и размеров для различных участков головки 160 клапана для конкретных материала клапана и общего размера клапана. Форма, гибкость и упругость головки клапана и, в частности, лепестков может быть подобрана или установлена таким образом, что лепестки будут отклоняться внутрь, когда они подвергаются достаточной разнице давлений, действующей на головку 160 в направлении градиента, обратном или противоположном направлению градиента разницы давлений во время выдачи продукта. Такая обратная разница давлений может быть создана, когда пользователь отпускает сжатый упругий контейнер 22, на котором установлен клапан 36. Упругие свойства стенки контейнера (или стенок) будут заставлять стенку возвращаться к нормальной имеющей больший объем конфигурации. Увеличение объема внутреннего пространства контейнера будет вызывать временное переходное падение внутреннего давления. Когда внутреннее давление упадет достаточно низко относительно наружного давления окружающей среды, разница давлений, действующая на клапан 36, будет достаточно большой, чтобы отклонить лепестки клапана внутрь для предоставления возможности впуска наружной атмосферы. Однако в некоторых случаях впуск наружной атмосферы требуемой величины или объема может не происходить до тех пор, пока сжатый контейнер не вернется в по существу вертикальную ориентацию, когда продукт сможет течь под влиянием гравитации прочь от клапана 36 в направлении дна контейнера.
Понятно, что выдачное отверстие клапана может быть сформировано структурами, отличными от проиллюстрированных щелей 162. Если отверстие образуется щелями, то щели могут иметь множество различных форм, размеров и/или конфигураций в соответствии с требуемыми характеристиками по выдаче продукта. Например, отверстие может также включать в себя пять или более щелей.
Выдачной клапан 36 предпочтительно выполнен с возможностью использования вместе с конкретным контейнером и конкретным типом продукта, так чтобы достичь точных требуемых характеристик по выдаче продукта. Например, факторами, влияющими на конструирование конкретной конфигурации клапана 36 для жидкостей, могут быть вязкость и плотность текучего продукта, а также форма, размер и прочность контейнера. Жесткость и твердость материала клапана, размер и форма головки 160 клапана также являются характеристиками клапана, зависящими от требуемых характеристик по выдаче продукта, и могут быть выбраны в соответствии как с контейнером, так и с веществом, которое будет выдаваться из него.
Предпочтительно клапан 36 и внутренняя часть носика 34, каждый, имеют в целом круглую конфигурацию, и клапан 36 и носик 34 располагаются вдоль общей продольной оси. Центральное пересечение щелей 162 клапана лежит на данной продольной оси. Носик 34 может быть охарактеризован как имеющий идущее в осевом направлении наружу направление потока выпуска продукта вдоль данной оси.
В предпочтительном варианте воплощения система балок 148 носика и диска 150 (фиг. 13 и фиг. 14) располагаются выше клапана 36, чтобы защитить клапан 36, как когда он открыт, так и когда он закрыт. Как показано на фиг. 7, защитная система балок 148 и диска 150 располагается на достаточно большом расстоянии в направлении наружу от клапана 36 так, чтобы не мешать открытию клапана 36 или отрицательно влиять на выдачу текучего вещества.
Новая укупорочная система может быть создана и использоваться с различными видами клапанов (например, механически приводимый в действие клапан) или без какого-либо клапана, по требованию.
Описанной выше выдаче текучего вещества через носик 34 способствует размещение носика 34 в корпусе или основании 30 укупорочного средства. В частности, на фиг. 7 можно увидеть, что носик 34, по меньшей мере частично, размещается в приемном канале в основании 30 и что выполненный с возможностью его захвата выпускной конец основания 30 выступает в осевом направлении наружу от основания 30 за пределы герметичного зацепления между периферической уплотнительной поверхностью 108 носика и уплотнительной поверхностью 62 основания укупорочного средства на кольцевом уплотнительном фланце 60.
Носик 34 с установленными в нем клапаном 36 и удерживающим кольцом 38, как было описано выше, может быть установлен в самом начале в основание 30 укупорочного средства в наружном в осевом направлении непробивающем положении (фиг. 1-7). Начальное непробивающее положение носика 34 может удобным образом быть сформировано с учетом последующей установки всего укупорочного средства 20 на контейнер 22 над мембраной или прокладкой 28 (которая была предварительно герметичным образом прикреплена к верху горлышка контейнера 26), причем пробивные элементы 120 носика находятся над мембраной 28. Мембрана 28 может быть размещена на контейнере 22 на линии наполнения контейнеров после того, как контейнер 22 был заполнен текучим веществом, и затем герметичным образом прикреплена к контейнеру с помощью термической сварки перед установкой укупорочного средства 20. Если мембрана 28 является прокладкой, которая включает в себя слой металлической фольги, такая прокладка 28 может быть герметичным образом прикреплена к горлышку контейнера с помощью термической сварки, используя известные технологии индукционного нагрева или кондуктивного нагрева. Могут использоваться и другие способы термического соединения или клеевого крепления, если прокладка 28 не содержит металлической фольги.
Настоящее изобретение способствует установке носика 34 (с клапаном 36 и удерживающим кольцом 38, установленными в нем) в непробивающем положении в основании 30 укупорочного средства таким образом, что пробивные элементы 120 носика 34 будут вначале располагаться на некотором расстоянии над верхней поверхностью прокладки или мембраны 28, когда укупорочное средство 20 будет затем навинчиваться на контейнер 22 над мембраной 28. Обращаясь к основанию 30 укупорочного средства, показанному на фиг. 10, необходимо отметить, что каждый ориентированный в осевом направлении паз 71, связанный с одной из кулачковых направляющих 70, расположен рядом с верхним концом кулачковой направляющей 70. Чтобы начать установку носика 34 (содержащего клапан 36 и удерживающее кольцо 38), носик 34 позиционируется в нижнем открытом конце основания 30 укупорочного средства, и далее носик 34 поворачивается на величину, необходимую, чтобы позиционировать каждый из кулачковых следящих элементов 130 носика (фиг. 11-14) соосно относительно паза 71.
При автоматическом процессе сборки носик 34 (с клапаном 36 и удерживающим кольцом 38, установленными в нем) может быть захвачен стандартным установочным зажимным приспособлением для поворота носика 34 с одновременным перемещением носика 34 в осевом направлении в основание 30 укупорочного средства под действием соответствующей осевой силы (типично создаваемой действующим вдоль оси пружинным механизмом). Обращаясь к фиг. 15, на которой показано перевернутое основание 30 укупорочного средства, носик 34 (с клапаном 36 и удерживающим кольцом 38, установленными в нем) поворачивается (или автоматически с помощью установочного зажимного приспособления, или вручную) в направлении против часовой стрелки, если смотреть вниз на перевернутое основание 30 укупорочного средства на фиг. 15. Поворот против часовой стрелки будет заставлять кулачковые следящие элементы 130 носика (фиг. 14) сначала скользить вдоль кольцевой концевой поверхности 56 внутреннего стакана 54 до тех пор, пока каждый кулачковый следящий элемент 130 не достигнет дугообразной заходной поверхности 75 одного из пазов 71. Так как одновременно к поворачивающемуся носику 34 прилагается осевая сила (или с помощью автоматического установочного зажимного приспособления, или вручную), кулачковые следящие элементы 130 скользят вдоль заходных поверхностей 75 и далее в пазы 71. Дальнейшему повороту в направлении против часовой стрелки (если смотреть вниз на фиг. 15) препятствует вертикальная стенка каждого паза 71, противоположного заходной поверхности 75. Автоматическое установочное зажимное приспособление может использовать подходящую систему привода поворотного движения с ограничением крутящего момента, которая будет препятствовать приложению избыточного крутящего момента к носику 34, чтобы избежать деформирования или иного повреждения компонентов, когда носик 34 проталкивается в осевом направлении в основание 30 укупорочного средства, направляемый кулачковыми следящих элементами 130 в пазах 71.
Когда кулачковые следящие элементы 130 достигают идущей радиально внутрь заходной наклонной поверхности 77 (фиг. 15) на конце каждого паза 71, каждый кулачковый следящий элемент 130 скользит вдоль наклонной поверхности 77 и далее в верхний конец связанной с ним направляющей 70. Участки носика 34 и/или участки основания 30 укупорочного средства имеют достаточную гибкость, чтобы обеспечить временную упругую деформацию носика 34 и/или основания 30 укупорочного средства на величину, достаточную для обеспечения возможности скольжения кулачковых следящих элементов 130 вверх по наклонным поверхностям 77 и последующего входа в кулачковые направляющие 70. Такая система гарантирует, что носик 34 (с клапаном 36 и удерживающим кольцом 38, установленными в нем) будет вначале располагаться в поднятом непробивающем положении внутри основания 30 укупорочного средства, так что пробивные элементы 120 носика вначале располагаются над прокладкой или мембраной 28, как показано на фиг. 8, когда укупорочное средство 20 затем навинчивается на контейнер 22.
Дополнительно, в предпочтительной форме изобретения, иллюстрируемой на фиг. 10, могут быть предусмотрены ребра 91, смежные верхнему концу каждой кулачковой направляющей 70, чтобы обеспечивать некоторое сопротивление повороту носика 34 (в направлении против часовой стрелки, если смотреть вниз на верхнюю часть основания 30 укупорочного средства и носика 34 на фиг. 2). Если пользователь поворачивает носик 34 в направлении против часовой стрелки, если смотреть вниз на верхнюю часть основания 30 укупорочного средства и носика 34 на фиг. 2, то должно быть преодолено начальное сопротивление, создаваемое верхним ребром 91 (фиг. 10), и когда кулачковый следящий элемент 130 носика проходит над ребром 91, осязательное ощущение и/или звуковой щелчок будут указывать на поворот носика 34 из полностью поднятого непробивающего положения. Аналогичным образом, если пользователь продолжит поворачивать носик 34 в направлении против часовой стрелки, если смотреть вниз на верхнюю часть основания 30 укупорочного средства и носика 34 на фиг. 2, то кулачковые следящие элементы 130 носика в конечном итоге зацепят ребра 92 (фиг. 10) на нижних концах кулачковых направляющих 70. Когда кулачковые следящие элементы 130 проходят над нижними ребрами 92 и затем перемещаются за пределы нижних ребер 92 при направлении поворота против часовой стрелки, пользователь услышит звуковой щелчок, и далее пользователь сможет продолжать поворот только до тех пор, пока кулачковые следящие элементы 130 не упрутся в нижние концы кулачковых направляющих 70 в полностью опущенном положении носика 34 (которое является наиболее внутренним в осевом направлении положением носика 34 относительно основания 30 укупорочного средства, в котором вырезающие элементы 120 носика будут выступать значительно ниже уровня, на котором располагается мембрана 28, если укупорочное средство 20 было установлено на контейнер над такой мембраной 28).
После того как укупорочное средство 20 было правильным образом собрано с носиком 34, расположенным вначале в полностью поднятом непробивающем положении, укупорочное средство 20 может быть навинчено на верх контейнера (например, контейнера 22), который был заполнен текучим веществом и запечатан прокладкой (например, мембраной 28).
Далее будет описана со ссылкой на некоторые из чертежей работа укупорочного средства 20 при открытии контейнера, запечатанного мембраной 28. Фиг. 1 и фиг. 8 показывают носик 34 в его начальной установочной ориентации в укупорочном средстве 20, в которой носик 34 находится в максимально поднятом положении (т.е. наиболее внешнем в осевом направлении положении) относительно основания 30 укупорочного средства и в которой пробивные элементы 120 находятся в их наиболее удаленном положении от (например, над) мембраны 28. Фиг. 17 и фиг. 18, с другой стороны, показывают носик 34 в его наиболее внутреннем в осевом направлении положении относительно основания 30 укупорочного средства.
Когда носик 34 поворачивается в первый раз пользователем в направлении против часовой стрелки из положения, проиллюстрированного на фиг. 1 (наиболее высокое непробивающее положение), в его нижнее положение, показанное на фиг. 16-20, носик 34 и пробивные элементы 120, расположенные на нем (фиг. 19 и фиг. 20) перемещаются вниз (в осевом направлении внутрь) таким образом, что мембрана 28 вначале пробивается острием 126 каждого пробивного элемента 120. Когда пользователь продолжает поворачивать носик 34, чтобы открыть мембрану 28 (путем поворота носика 34 в направлении против часовой стрелки, если смотреть вниз на вершину носика 34), пробивные элементы 120 перемещаются в направлении по часовой стрелке, как показано на фиг. 20, если смотреть изнутри контейнера 22 вверх на мембрану 28. Острия 126 пробивных элементов 120 перемещаются дальше в осевом направлении внутрь в и через мембрану 28, причем каждый пробивной элемент 120 перемещается по дуге окружности (фиг. 20). Когда пробивные элементы 120 перемещаются далее в и через мембрану 128, ширина прокола, разреза, выреза или отверстия, создаваемого каждым пробивным элементом 120, увеличивается, так как толщина каждого пробивного элемента 120 растет с увеличением расстояния вверх (например, в осевом направлении наружу) от острия 126 (см., например, вид сбоку режущего элемента 120, показанный на фиг. 12). При пробивании и вырезании мембраны 28 каждым элементом 120 в мембране 28 создается створка 190. Каждая створка 190 является наиболее узкой на ее свободном дистальном конце и становится шире при удалении от свободного дистального конца. Ширина створки увеличивается до максимальной в результате взаимодействия с максимальной шириной пробивного элемента 120 на верху пробивного элемента 120, где пробивной элемент 120 сравнивается по размеру с остальной частью носика 34. В иллюстрируемом предпочтительном варианте воплощения, когда каждый пробивной элемент 120 перемещается по дугообразной траектории через мембрану 28, каждый пробивной элемент 120 по существу «выворачивает» створку 190 с образованием выреза или отверстия в мембране 28 в форме сектора дуги окружности размером 45 градусов.
Створки 190 остаются соединенными с остальной частью мембраны 28, и таким образом не создается отдельных кусков, являющихся отходами. Отверстие (или разрыв или вырез), формируемое каждым пробивным элементом 120 в мембране 28, предпочтительно является достаточно длинным, чтобы идти немного за пределы длины пробивного элемента 120 и получить проточный канал достаточного размера для текучего вещества, которое будет выдаваться, даже если пробивные элементы 120 остаются в их опущенном положении, проходя в и через участок мембраны 28. Таким образом, пользователю нет необходимости поворачивать носик 34 в обратном направлении, чтобы переместить носик 34 обратно в полностью поднятое непробивающее положение. Пробивной носик 34 может оставаться в полностью опущенном положении, и при этом достаточный поток может проходить через вырезанные, прорезанные или открытые области мембраны 28, смежные задним концам пробивных элементов 120.
Длина каждой кулачковой направляющей 70 может быть подобрана таким образом, чтобы способствовать созданию достаточно длинного отверстия в мембране 28, чтобы обеспечить выдачу текучего вещества через отверстия в мембране 28. Для вещества высокой вязкости может требоваться более длинная кулачковая направляющая, чтобы получить более длинные вырезы или отверстия в форме дуги окружности в мембране 28 для получения большей проточной области. Для менее вязкого вещества такая длинная кулачковая направляющая может не требоваться. Альтернативно, или дополнительно, толщина верхних участков вырезающих элементов 120 может быть увеличена таким образом, чтобы обеспечить получение более широких вырезов или отверстий в мембране 28.
В одной в настоящее время предполагаемой альтернативной конструкции (не иллюстрируется) нужно иметь только одну кулачковую направляющую 70 вместо трех кулачковых направляющих 70. Также могут иметься более трех кулачковых направляющих. Также следует отметить, что в альтернативных вариантах воплощения (не иллюстрируются) только один кулачковый следящий элемент или более трех кулачковых следящих элементов могут использоваться. Однако в предпочтительном в настоящее время варианте воплощения, иллюстрируемом на фиг. 1-20, используются три кулачковые направляющие 70 в основании 30 укупорочного средства для приема трех кулачковых следящих элементов 130 на носике 34, и было обнаружено, что такая конструкция обеспечивает хорошие балансировочные и рабочие характеристики. Необходимо также отметить, что места расположения кулачковых направляющих 70 и кулачковых следящих элементов 130 могут быть изменены на обратные. То есть в одном альтернативном варианте воплощения (не иллюстрируется) кулачковая направляющая или направляющие могут быть выполнены на внешней в радиальном направлении поверхности носика 34, а кулачковый следящий элемент или следящие элементы (например, стержни или другие выступы) могут идти радиально внутрь от внутреннего стакана 54 основания укупорочного средства в направляющие на носике.
В одном в настоящее время предполагаемом альтернативном варианте воплощения (не иллюстрируется) может иметься только один пробивной элемент 120. В других конструкциях могут иметься три или более пробивных элементов 120 вместо двух элементов, используемых в иллюстрируемом предпочтительном варианте воплощения.
Отметим, что, как можно увидеть на фиг. 8, носик 34 защищен от его удаления из основания 30 укупорочного средства путем перекрывающего зацепления фланца 60 основания укупорочного средства с увеличенным нижним участком 101 носика 34. Дополнительно, в предпочтительном варианте воплощения, в котором основание 30 укупорочного средства также имеет, по меньшей мере, один стопорный зубец 50 (фиг. 15) для зацепления с препятствующим повороту зубцом-собачкой 29А на контейнере (фиг. 6 и фиг. 9), пользователь не может легко удалить укупорочное средство 20. Таким образом, упаковка остается безопасной и относительно стойкой к несанкционированному доступу. Если кто-то повернет носик 34, чтобы проколоть мембрану 28, и затем повернет носик 34 обратно в поднятое положение, следующий пользователь будет способен определить, была ли проколота мембрана 28 путем наклона контейнера и/или сжатия контейнера, чтобы увидеть, может ли текучее вещество выдаваться из контейнера. Если текучее вещество может быть выдано, это будет указывать на то, что целостность мембраны 28 была ранее нарушена.
В предпочтительном варианте воплощения, иллюстрируемом на фиг. 1-20, в котором приводимый в действие с помощью давления клапан 36 устанавливается в носик 34, может быть необходимым в некоторых областях применения также иметь колпачок 32. Однако, чтобы удерживать грязь и другие инородные материалы вне выдачного носика 34, использование колпачка 32 будет в целом желательным.
Носиком 34 в укупорочной системе по настоящему изобретению можно легко и эффективно управлять для пробивания (например, прокол, прорыв, разрушение, разрыв, вырез и т.д.) мембраны 28, которая изначально выполняет функцию поддержания целостности текучего вещества, которое будет выгружаться. Укупорочная система не требует полного удаления отдельного элемента (такого, как мембрана 28) перед выдачей содержимого, тем самым исключается вероятность потери важного компонента выдачной системы.
Варианты воплощения настоящего изобретения, в которых носик 34 (и удерживающее кольцо 38 клапана 36, если он используется) и основание 30 укупорочного средства являются отдельно изготавливаемыми компонентами (как, например, в варианте воплощения, иллюстрируемом на фиг. 1-20), могут быть относительно легко собраны изготовителем.
Система по настоящему изобретению обеспечивает ее использование с упаковками, в которых мембрана 28 герметичным образом крепится к и поперек верха контейнера 22, а также с другими, опциональными, конструкциями, в которых мембрана 28 может быть прикреплена к нижней стороне основания 30 укупорочного средства вместо, или в дополнение, верха контейнера 22.
Когда настоящее изобретение использует опциональный клапан 36 (как в предпочтительном варианте воплощения, иллюстрируемом на фиг. 1-20), клапан 36 предлагает дополнительные преимущества, такие как предотвращение выплескивания текучего вещества, если открытая упаковка случайно опрокидывается. Также клапан 36 может обеспечить дополнительное управление процессом выдачи (включая минимизирование, если не исключение, капания текучего вещества из носика 34 после того, как процесс выдачи был остановлен пользователем). Клапан 36 также может функционировать для исключения или минимизирования попадания загрязнений, даже если отсутствует внешний колпачок 32 для закрытия верха носика 34.
Выдачная укупорочная система по настоящему изобретению обеспечивает использование мембраны 28, такой как стандартная прокладка, без необходимости удаления прокладки из контейнера или системы. Выдачная укупорочная система по настоящему изобретению дает возможность пользователю удобным образом открыть мембрану (такую, как стандартный прокладка 28) без необходимости осуществления дополнительных манипуляций с упаковкой, чтобы сначала открыть доступ к мембране, и без необходимости удаления самой мембраны. Мембрана или прокладка после пробивания остаются в системе, так что не существует проблемы мусора или проблемы ее попадания в дыхательные пути для детей.
Как легко заметить из вышеприведенного подробного описания изобретения и иллюстрирующих его чертежей, могут быть сделаны множество других изменений и модификаций, не отходя от сущности и объема замысла или принципов данного изобретения.