СПОСОБ, ИНСТРУМЕНТ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНОГО УКУПОРИВАНИЯ СОСУДА И ГЕРМЕТИЧНО УКУПОРЕННЫЙ СОСУД
METHOD, TOOL AND DEVICE FOR SEALED VESSEL AND SEALED VESSEL

Настоящее изобретение относится к технической области упаковочной техники, особенно к области укупоривания сосудов, в том числе для фасуемых продуктов с высокими требованиями к герметичности или чувствительности к загрязнению.
Из уровня техники, описанного в патентном документе WO 1996/31406, известна банка, изготовленная из листового металла и закрытая с торца при помощи мембраны. При этом приподнятые краевые части мембраны приклеены или соединены термосваркой с внутренней стороной стенки банки. Такие укупоренные банки изготавливают путем ввода мембраны в отверстие банки и ввода пуансона. В результате раздвигания введенного пуансона на приподнятую краевую часть мембраны в радиальном направлении воздействует сила и, таким образом, в сочетании с воздействием высокой температуры мембрану соединяют с внутренней стороной банки. В вышеупомянутом опубликованном документе этот процесс раздвигания показан на фиг. 5a и 5b. Пуансон состоит из расположенных по его периметру элементов, прижимаемых радиально наружу к разжимному или распорному кольцу, в результате чего диаметр этого кольца увеличивается. Для этого разжимное или распорное кольцо имеет осевой зазор, чтобы сделать возможным упомянутое увеличение диаметра. Когда разжимное или распорное кольцо давит на краевую часть мембраны, на соединяемую часть мембраны в месте этого зазора сила не действует. Это может привести к негерметичности крышки, особенно если зазор разжимного или распорного кольца расположен на месте вертикального шва, как правило, имеющегося в банках этого типа по технологическим причинам. Банки, укупоренные этим способом, прежде всего, непригодны для чувствительных фасуемых продуктов, таких как (высококачественный) кофе.
Патентный документ WO 1998/03278 раскрывает прессовальное устройство, состоящее из нескольких прессующих элементов (ср. там фиг. 3). Это прессовальное устройство предназначено для укупорки банок, аналогичных банкам, описанным в документе WO 1996/31406. Во время выдвигания в радиальном направлении прессующих элементов до их соприкосновения с мембраной, прилегающей к внутренней стороне банки, образуются осевые зазоры. На этих выемках усилие на мембрану не передается. Благодаря использованию нескольких плоскостей зазоров между прессовальными элементами можно избежать образования каналов, имеющего место в соответствии с WO 1996/31406. Несмотря на смещение зазора прессовального устройства, между мембраной и внутренней стороной банки, прежде всего в области вертикального шва укупориваемой банки, может образовываться осевой канал, отрицательно влияющий на герметичность банки. Кроме того, с внутренней стороной банки прочно соединена только часть расположенной по периметру поверхности приподнятой краевой части мембраны (только в тех местах, где усилие на мембрану от прессовального устройства действительно передается). Вследствие этого при применении указанного прессовального устройства при одинаковой герметичности необходима бóльшая поверхность, чем в случае устройства, соединяющего с банкой всю поверхность приподнятой части мембраны, что ведет к повышенным расходам материала и, следовательно, расходов на мембрану.
Исходя из уровня техники, задача изобретения состоит в том, чтобы укупоривать сосуды с максимально возможной герметичностью и при этом сохранять на низком уровне расходы на материал крышки.
Эта задача решается благодаря предлагаемому по настоящему изобретению инструменту (пункт 1 формулы изобретения), который может быть применен в укупорочном устройстве (п.5 формулы изобретения) и делает возможным изготовление сосуда (п.13) согласно одному из способов (п.18 или 25, или 32).
Предлагаемый изобретением инструмент подходит для укупоривания мембраной отверстия сосуда, например, банки. Для этого инструмент содержит тарелку инструмента, на которой установлен по меньшей мере один ролик. После того как предпочтительно крышка введена в укупориваемое отверстие, инструмент может войти в открытую с одной стороны полость (ограниченную крышкой) во внутренней части сосуда. В заданном в осевом направлении положении в банке указанный по меньшей мере один ролик может отклоняться в радиальном направлении, чтобы воздействовать силой на закраину крышки и герметично соединить крышку с внутренней стороной сосуда, при необходимости под воздействием тепла. Благодаря тому, что инструмент выполнен с возможностью вращения, при отклоненном ролике с внутренней стороной сосуда может быть соединен весь периметр закраины (п.1 формулы изобретения). Благодаря тому, что инструмент выполнен с возможностью отвода в радиальном направлении, его можно легко, без повреждения герметично установленной крышки извлечь из сосуда, и в течение короткого времени подать следующий укупориваемый сосуд.
Множество роликов, расположенных по периметру тарелки инструмента, ускоряют укупоривание сосуда и улучшают результат укупоривания. Во время вращения инструмента с отклоненными или выдвинутыми роликами, усилие которых воздействует на закраину крышки, каждый ролик должен пройти меньший путь, соответственно, чтобы обеспечить воздействие усилия всю поверхность закраины крышки, не требуется полный оборот (360°) инструмента. Для достаточной герметичности может быть предпочтительным, если каждый участок закраины крышки контактирует с одним или более роликами несколько раз, из чего вытекает вращение более чем на 360° или (в случае нескольких роликов) доля вращения, соответствующая числу роликов. При этом к поставленной цели могут привести два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь или более восьми роликов (п.2 формулы изобретения). Благодаря множеству роликов действующую на сосуд силу частично воспринимает противоположный ролик, и во время применения инструмента улучшается центрирование положения сосуда (вокруг продольной оси сосуда). При этом предпочтительно как можно более одновременное отклонение роликов или, соответственно, контактирование роликов с закраиной крышки. В случае множества роликов также является предпочтительным, чтобы ролики были расположены по периметру равномерно или радиально-симметрично. Также может быть целесообразным нечетное число роликов и, в зависимости от диаметра роликов по сравнению с диаметром сосуда, в инструменте может быть установлено даже более восьми роликов. Ниже термины "ролик" и "ролики" применяются равнозначно, при этом речь всегда идет о по меньшей мере одном ролике.
Прежде чем отверстие сосуда может быть укупорено, предпочтительно сначала в отверстие вводят крышку. Для этого на инструменте может быть установлен позиционирующий элемент (п.3 формулы изобретения), посредством которого введение крышки и инструмента в отверстие сосуда может быть выполнено в процессе одной технологической операции. Указанная одна технологическая операция также может состоять из двух или нескольких частичных технологических операций. Так, например, сначала благодаря выдвиганию позиционирующего элемента в отверстие сосуда может быть введена находящаяся на этом элементе крышка, а при второй частичной технологической операции может быть подведен инструмент с роликами.
Ролики выполнены с возможностью отклонения при помощи определенной силы. Отклонение роликов может происходить с применением пневматики, в результате простым способом можно контролировать и регулировать силу, действующую на закраину крышки. Отклонение роликов также возможно при помощи пневматических, механических, электрических, электромагнитных или других создающих силу исполнительных устройств (п.4 формулы изобретения).
Инструмент, в том числе в предпочтительном варианте осуществления, может быть установлен как элемент укупорочного устройства. Устройство, кроме того, содержит по меньшей мере один вал, при помощи которого к инструменту может быть приложен вращающий момент, который приводит к вращению инструмента (п.5 формулы изобретения). Предпочтительно вал также выполнен с возможностью выдвигания, отклонения или перемещения в осевом направлении, чтобы сделать возможным введение инструмента в открытую с одной стороны полость, ограниченную крышкой, и, при необходимости, внутренней стороной сосуда (если закраина сосуда не доходит до края сосуда) (п.6 формулы изобретения).
Кроме того, укупорочное устройство может содержать подъемное устройство (п.7 формулы изобретения). На этом подъемном устройстве может быть размещен укупориваемый сосуд, причем укупориваемое отверстие сосуда обращено к инструменту, а центральные оси сосуда и инструмента предпочтительно расположены друг над другом. Благодаря движению подъемного устройства вверх укупориваемый сосуд перемещается над инструментом, причем крышка может быть введена в расположенный на подъемном устройстве сосуд, или крышка может быть размещена на опциональном позиционирующем элементе инструмента. Кроме того, подъемное устройство может удерживать находящийся на нем сосуд, чтобы предотвращать вращение сосуда при вращении инструмента, и/или вызвать вращение сосуда, в случае чего инструмент внутри сосуда во время укупоривания не должен вращаться, но дополнительно может и вращаться. Благодаря подъемному устройству возможность отклонения вала в осевом направлении может не требоваться, также может быть предпочтительной комбинация противоположных перемещений подъемного устройства и вала.
Если укупорочное устройство оснащено нагревательным элементом (п.8 формулы изобретения), то во время вращения инструмента с отклоненными роликами может размягчаться клеевой слой, по меньшей мере на закраине крышки или на внутренней стороне сосуда.
Такой нагревательный элемент может быть установлен снаружи укупориваемого сосуда или в области тарелки инструмента, следовательно, в течение процесса укупоривания – внутри сосуда (п.9 формулы изобретения).
При этом нагревательный элемент представляет собой индукционный элемент, электрический элемент или теплоизлучающий элемент (п.10 формулы изобретения). В случае индукционного элемента нагревательный элемент является элементом, от которого исходит индукционное действие, однако из-за эффекта индукционного нагрева нагревается не этот элемент, а другой. Электрические элементы обеспечивают тепло или нагрев непосредственно в создающем их элементе и передают тепло или нагрев непосредственно. Тепловую энергию для размягчения слоя можно обеспечить благодаря тепловому излучателю (например, инфракрасному, лазерному), предпочтительно тепловой излучатель установлен в укупорочном устройстве снаружи сосуда.
Предпочтительно укупорочное устройство может иметь направляющее кольцо и подъемное устройство. Это подъемное устройство может быть расположено так, что сосуд, имеющий укупориваемое отверстие, может размещаться на нем. В результате движения подъемного устройства сосуд может перемещаться над инструментом (п.11 формулы изобретения).
Предпочтительно направляющее кольцо может принимать сосуд в определенном положении и благодаря подпружиниванию направлять сосуд над укупорочным устройством (п.12 формулы изобретения).
Сосуд, укупоренный с помощью инструмента или укупорочного устройства, имеет крышку, уплотнительная закраина которой по всему периметру герметично соединена с внутренней стороной сосуда (п.13 формулы изобретения). Благодаря этому при одинаковой герметичности можно снизить расход материалов по сравнению с уровнем техники, или при одинаковой площади уплотнительной закраины можно обеспечить повышенную герметичность. Сосуды, укупориваемые при помощи предлагаемого инструмента или предлагаемого укупорочного устройства, благодаря своей особенно высокой герметичности или незначительной подверженности загрязнению подходят для высокочувствительных фасуемых продуктов, например, для высококачественного кофе и влажных фасуемых продуктов. Такие сосуды могут использовать также в чистых условиях (стерильные условия или автоклав с выравниванием давления).
Описанные здесь сосуды предпочтительно состоят из металла, стекла, пластмассы или композитного материала, особо предпочтительно они представляют собой состоящие из трех частей банки, имеющие вертикальный шов, обусловленный технологией производства (п.14 формулы изобретения). Как правило, состоящие из трех частей банки изготавливают из заготовок из листового металла, придавая им форму полого цилиндра, причем две боковые кромки пластически деформируемого металлического листа частично перекрываются. Эту перекрывающуюся область, как правило, сваривают, в результате образуется шов. Донный элемент соединяют в фальц, а стенку полого цилиндра опционально снабжают стабилизирующими гофрами. Удовлетворительного решения, позволяющего герметично укупоривать при помощи крышки с закраиной, особенно в области вертикального шва, банку, состоящую из трех частей, до сих пор найдено не было.
Уплотнительная закраина может быть соединена с внутренней стороной сосуда при помощи сургуча или термоклея (п.15 формулы изобретения), размягчаемого, например, при помощи нагревательного элемента, отверждающегося после прижатия к внутренней стороне и обеспечивающего контакт между уплотнительной закраиной и внутренней стороной сосуда.
Если высота уплотнительной закраины больше, чем осевое расстояние между монтажным положением и кромкой отверстия сосуда, то определенная часть уплотнительной закраины выступает за торец сосуда. Эту выступающую часть загибают за торцевую краевую часть. Выступающая часть уплотнительной закраины составляет предпочтительно менее 10%, менее 5%, менее 2% общей высоты уплотнительной закраины, и особо предпочтительно в осевом направлении за край торца с отверстием не выступает практически никакая часть уплотнительной закраины (п.16 формулы изобретения).
Предпочтительно крышка может быть соединена со стенкой сосуда (с внутренней или наружной стороной) при помощи термоклея или сургуча (п.17 формулы изобретения).
Для укупоривания отверстия сосуда сначала предоставляют такой сосуд, в отверстие сосуда вводят или устанавливают крышку и в открытую с одной стороны полость сосуда, ограничиваемую этой крышкой, вводят инструмент (например, описанный в настоящем документе инструмент). По меньшей мере один ролик отклоняют в радиальном направлении, вследствие чего в по меньшей мере одной точке контакта ролика с уплотнительной закраиной воздействует сила, благодаря чему уплотнительную закраину прижимают к внутренней стороне сосуда. Благодаря последующему вращению инструмента и, следовательно, движению качения по меньшей мере одного ролика по периметру, в процессе полного оборота (360°) крышки сила воздействует на каждую точку уплотнительной закраины, так что с внутренней стороной сосуда соединяют всю уплотнительную закраину (п.18 формулы изобретения). Также вместо вращения инструмента может вращаться сосуд, при этом инструмент не вращается. Также возможно вращение в противоположных направлениях как сосуда, так и инструмента.
По существу важно, чтобы имело место относительное вращение (окружное относительное движение) между сосудом и инструментом, чтобы обеспечить по меньшей мере одно движение качения с воздействием силы по меньшей мере одного ролика по всему периметру уплотнительной закраины. Предпочтительно при этом способе применяют несколько роликов, например, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь или более восьми роликов.
После прижимания уплотнительной закраины по всему периметру по меньшей мере один ролик отводят в его исходное положение, а инструмент выводят в осевом направлении из полости в сосуде над крышкой. Соответствие основной формы сосуда и уплотнительной закраины в осевом направлении содержит допуски на изготовление. Так эти основные формы должны быть как можно более тождественными, причем радиальная протяженность уплотнительной закраины немного (менее чем на 5%) меньше радиальной протяженности сосуда, чтобы крышка без проблем могла быть введена в сосуд.
Если крышку приклеивают к внутренней стороне сосуда с нагреванием или присоединяют с помощью сургуча, то до или во время вращения инструмента слой размягчают или разжижают при помощи тепла (п.19 формулы изобретения). Этот слой может быть нанесен в районе уплотнительной закраины или на одной стороне крышки по существу по всей поверхности.
Предпочтительно тепловую энергию подводят к слою посредством ее передачи через по меньшей мере один ролик и/или крышку (п.20 формулы изобретения).
Крышку предпочтительно вводят в сосуд при помощи позиционирующего элемента, причем позиционирующий элемент расположен на инструменте (п.21 формулы изобретения). Предпочтительнее введение крышки и инструмента происходит в процессе одной технологической операции, состоящей в относительном перемещении инструмента (с позиционирующим элементом) относительно сосуда в осевом направлении (в направлении продольной оси сосуда). Либо свое положение может менять инструмент, вводимый в отверстие сосуда, либо свое положение относительно инструмента меняет сосуд, принимающий в себя инструмент.
По технологическим причинам сосуды, в особенности банки, состоящие из трех частей, имеют окружной уступ, а именно в месте, где перед свариванием перекрываются две боковые кромки листового металла. Из-за этого часто образуется расположенный в сосуде уступ, который, если смотреть вдоль периметра по часовой стрелке, представляет собой уступ, выполненный в направлении вверх. Если смотреть вдоль периметра против часовой стрелки, образуется уступ, выполненный в направлении вниз. Предпочтительно относительное вращение осуществляют так, что по меньшей мере один ролик перемещается в направлении уступа, выполненного в направлении вверх (п.22 формулы изобретения).
Благодаря инструменту, устанавливаемому в укупорочном устройстве, в соответствии со способом укупоривания отверстия сосуда могут быть изготовлены соответствующие изобретению сосуды (п.23 формулы изобретения).
Еще один предлагаемый способ (п.25 формулы изобретения) укупоривания может быть реализован так же при вращении сосуда, как и при вращении инструмента (или даже как при вращении сосуда, так и инструмента). Для этого помимо прочего предусмотрено следующее:
(c) введение в осевом направлении укупорочного инструмента в открытую с одной стороны полость, ограничиваемую с противоположной стороны уплотнительной панелью (крышки);
(d) отклонение по меньшей мере одного ролика, выполненного с возможностью вращения, так что этот по меньшей мере один ролик прилегает в радиальном направлении к уплотнительной закраине крышки;
(e) выполнение вращательного относительного движения инструмента (с по меньшей мере одним роликом, прилегающим к уплотнительной закраине) и сосуда, благодаря чему уплотнительную закраину закрепляют на внутренней стороне сосуда, и герметично укупоривают отверстие сосуда.
В случае признака (e) уплотнительная закраина может быть закреплена на верхней концевой части внутренней стороны сосуда (в виде полосы). Или крышку при помощи инструмента опускают дальше, во внутреннюю часть сосуда. Во всяком случае, отверстие сосуда может быть герметично укупорено, или образуются две заполняемые полости, которые могут быть наполнены пищевыми продуктами или особыми веществами, которые помогают при потреблении пищевых продуктов в другой заполняемой полости или исключительно делают возможным это потребление.
Следующие примеры поясняют и дополняют заявленное изобретение.
Варианты осуществления изобретения показаны с помощью примеров, а ограничения, вытекающие из фигур, никоим образом не переносятся в формулу изобретения и не обуславливаются ей. Одинаковые ссылочные позиции на чертежах относятся к одинаковым элементам.
Фиг. 1 представляет собой аксонометрическую проекцию инструмента 10.
Фиг. 1a представляет собой более ясное представление инструмента 10, показанного на фиг. 1.
Фиг. 2a представляет собой схематичный увеличенный вид сверху детали инструмента 10. Ролик 11 находится в исходном положении 13.
Фиг. 2b представляет собой схематичный увеличенный вид сверху детали инструмента 10. Ролик 11 находится в положении 14 укупоривания.
Фиг. 2c представляет собой вид сверху, показывающий поведение слоя 7 после того, как его размягчили при помощи тепла, а по меньшей мере один ролик 11 прижимает уплотнительную закраину 4 к внутренней стороне 5 сосуда.
Фиг. 2aa и фиг. 2bb и 2cc представляют собой более точное представление чертежей, показанных на фиг. 2a, 2b, и 2c. В функциональном отношении элементы одинаковы, но в геометрическом отношении здесь они показаны точнее.
Фиг. 3 представляет собой аксонометрическую проекцию инструмента 10, показанного под углом снизу вместе с устройством 15 позиционирования крышки.
Фиг. 3a представляет собой аксонометрическую проекцию инструмента 10 по фиг. 3, показанного под углом сверху вместе с устройством 15 позиционирования крышки 4. В функциональном отношении элементы одинаковы, но в геометрическом отношении здесь они показаны точнее.
Фиг. 4 представляет собой аксонометрическую проекцию укупорочного устройства 20.
Фиг. 5 представляет собой аксонометрическую проекцию укупорочного устройства 20 вместе с сосудом 1 и подъемным устройством 22.
Фиг. 6 представляет собой детальную аксонометрическую проекцию укупорочного устройства 20 вместе с сосудом 1.
Фиг. 6a наглядно показывает фаску 28 по фиг. 6, центрирующую сосуд.
Фиг. 7 представляет собой вид в разрезе сосуда 1, отверстие 2 которого снабжено крышкой 3 с внутренней стороны 5 сосуда.
Фиг. 7a представляет собой аксонометрическую проекцию сосуда 1 с вставляемой крышкой 3. Отрывная лапка 3b установлена вблизи закраины 4, на дне 3a крышки 3.
Фиг. 8 представляет собой вид в разрезе сосуда 1, отверстие 2 которого снабжено крышкой 3 на внешней стороне 8 сосуда.
Примером изобретения является инструмент 10, показанный на фиг. 1. Изображенное на этом чертеже центрирующее кольцо 25 элементом инструмента 10 не является.
В этом варианте осуществления инструмент 10 содержит несколько роликов 11, равномерно расположенных по периметру у внешней области тарелки 12 инструмента. Предпочтительно ролики 11 имеют цилиндрическую форму, их высота H11 по существу соответствует высоте H4 уплотнительной закраины 4 (см. фиг. 7). Предпочтительно ролики выполнены из металлического материала, предпочтительнее из металла, легко нагреваемого индукционным способом. Боковые поверхности 11a роликов 11 предпочтительно выполнены в виде гладких поверхностей, на них также может быть нанесено покрытие, например, резиновое покрытие и т.п., или ролики выполнены из пластмассы.
Каждый из роликов 11 посредством кронштейна 16a и шарнира 16 соединен с тарелкой 12 инструмента. Кроме того, каждый из роликов 11 вдоль своей продольной оси соединен соответственно с осью 17 ролика, соединенной посредством соответствующего соединительного элемента 19 со штангой 18 (толкателем). Благодаря подъемному механизму 19a каждая из штанг 18 может выдвигаться и вдвигаться. Для такого перемещения подъемный механизм 19a может как выдвигать штангу 18 в радиальном направлении, так и наоборот вдвигать ее в противоположном радиальном направлении (в направлении внутрь тарелки инструмента).
Движение соответствующей штанги 18 при помощи соответствующего соединительного элемента 19 может быть передано на соответствующую ось ролика 17, благодаря чему каждый ролик 11 может независимо вдвигаться и выдвигаться.
Если ролик 11 выдвинут или отклонен, подъемный механизм 19a может воспринимать противодействующую силу, действующую на ролик 11 (через штангу 18, соединительный элемент 19 и ось 17 ролика).
Во время выдвигания и вдвигания или во время отклонения и обратного отклонения соответствующий шарнир 16 направляет и поддерживает движение соответствующего ролика (через соединение кронштейна 16a с осью 17 ролика и шарниром 16).
Специалисту понятно, что, такой инструмент 10 может быть выполнен также иначе, при этом должны быть учтены аспекты вдвигаемости и выдвигаемости каждого из роликов 11 и возможность воспринятия силы в выдвинутом положении.
На фиг. 2a и 2b (а также на фиг. 2aa и 2bb) на виде сверху показано рабочее состояние инструмента 10. В исходном положении 13 (фиг. 2a и 2aa) ролика 11 крайняя внешняя область ролика 11 находится в радиальном направлении внутри крайней внешней области тарелки 12 инструмента. Благодаря этому инструмент может быть легко введен в сосуд 1, причем введение инструмента 10 возможно в результате перемещения инструмента 10 в направлении сосуда 1, перемещения сосуда 1 в направлении инструмента 10 или перемещения инструмента 10 и сосуда 1 во встречных направлениях.
В положении 14 укупоривания (фиг. 2b, 2bb) ролик 11 немного выдвинут или отклонен. Вследствие этого крайняя внешняя область ролика 11 находится в радиальном направлении по меньшей мере частично, вне тарелки 12 инструмента. Если инструмент 10 находится в сосуде 1 с введенной крышкой 3, то в этом положении ролика между роликом 11 (его обечайкой 11a) и крышкой 3 может воздействовать сила, вследствие чего крышка 3 в области уплотнительной закраины 4 и осевой контактной полосы роликов 11 может уплотнительной закраиной прижиматься 4 к внутренней стороне 5 сосуда. Вследствие вращения инструмента 10 и, следовательно, ролика 11, поскольку сопротивление качению преодолено, место контакта между роликом 11 и уплотнительной закраиной 4 перемещают по периметру, так что при полном обороте инструмента 10 к внутренней стороне 5 сосуда прижата каждая точка уплотнительной закраины 4. При этом каждая точка уплотнительной закраины 4 обозначает каждую точку, доступную для ролика 11.
Если предусмотрено несколько роликов 11, то в предыдущих абзацах единственное число при упоминании роликов следует понимать как множественное.
Предпочтительно между уплотнительной закраиной 4 и внутренней стороной 5 сосуда находится слой 7, выполненный в виде клеевого или соединительного слоя.
Слой 7 может быть нанесен на одну сторону крышки 3 или также на поверхность внутренней стороны 5 сосуда.
Предпочтительно слой 7 представляет собой сургуч или термоклей, более предпочтительно слой 7 содержит материал, содержащий полиэтилен и/или полипропилен. Такие материалы в результате нагревания могут размягчаться и даже разжижаться. После отверждения или затвердевания эти материалы соединяют элементы, контактирующие во время размягчения или разжижения, например, стенку сосуда (внутреннюю сторону 5 сосуда и/или наружную сторону 8 сосуда) и уплотнительную закраину 4.
Перед вращением или во время вращения инструмента 10 относительно сосуда 1 при помощи тепла вызывают размягчение или разжижение, так что в месте, в котором ролик 11 контактирует с уплотнительной закраиной 4, имеется слой размягченного или разжиженного материала. Благодаря окружному движению ролика 11 вдоль окружной уплотнительной закраины 4 с соответствующим текучим материалом между уплотнительной закраиной 4 и внутренней стороной 5 сосуда образуется скопление или валик 33 материала, который вследствие движения ролика 11 перемещается перед ним в направлении перемещения ролика 11. В случае такого валика 33 материала речь идет не о ярко выраженном валике, а об области с большей толщиной слоя 7 в текучем состоянии (размягченного или разжиженного при помощи тепла) в сравнении с первоначальной толщиной на одной стороне уплотнительной закраины 4 или внутренней стороне 5 сосуда.
Это схематично и наглядно показано на фиг. 2c, в геометрическом же отношении точнее это показано на фиг. 2cc. Благодаря силе, с которой ролик 11 воздействует на уплотнительную закраину 4 в радиальном направлении, слой 7, как текучий материал, после того как ролик 11 проходит эту область, становится немного более жидким, чем первоначально имеющийся слой 7. Избыточный материал слоя 7 ролик 11 гонит перед собой в виде валика 33 материала. Такое свойство является предпочтительным, так как благодаря избыточному материалу на внутренней стороне 5 сосуда могут быть выровнены неровности, в частности углубления.
Благодаря образовывающемуся валику 33 материала вертикальный шов 31 банки, состоящей из трех частей, предпочтительнее заполняют так, что уплотнительную закраину 4 герметично соединяют с внутренней стороной 5 сосуда даже в этой чувствительной области. Вследствие этого ролик 11, как упомянуто выше, охватывает также эти места.
Предпочтительно ролик 11 движется в направлении вертикального шва 31, в случае которого уступ в этой области, если наблюдать в направлении движения ролика 11, представляет собой уступ, выполненный в направлении вверх (ролик движется, например, в окружном направлении, уступ шва 31 поднимается перед ним в противоположном радиальном направлении). Также возможно противоположное направление, в случае которого, если смотреть в направлении движения ролика 11, герметизируют или проклеивают область, выполненную в виде уступа в направлении вниз.
Этот эффект желателен также при герметизации стеклянных сосудов, по технологическим причинам, как правило, имеющих продольный шов.
Фиг. 3 иллюстрирует вариант осуществления инструмента при наблюдении под углом снизу (фиг. 3a: при наблюдении под углом сверху). В этой проекции виден опциональный позиционирующий элемент 15, расположенный под тарелкой 12 инструмента, так что в осевом направлении ролики 11 в инструменте 10 расположены между позиционирующим элементом 15 и нижней стороной тарелки 12 инструмента. Позиционирующий элемент 15 выполнен так, что он может принимать и удерживать крышку 3 (с панелью 3a и закраиной 4). Таким образом, если инструмент 10 движется в сосуд 1, то одновременно в сосуд 1 вводят крышку 3 и по меньший мере один ролик 11, установленный на тарелке 12 инструмента. Благодаря этому в процессе укупоривания получают экономию времени, и можно предотвратить источники ошибок, возникающие из-за дополнительной технологической операции.
По краям позиционирующего элемента 15 предусмотрены открытые направляющие 15a, проходящие по дуге (по соответствующей круговой дорожке вокруг соответствующего шарнира 16, на расстоянии от соответствующего кронштейна 16a). В направляющих могут направляьться ролики 11, если соответствующая нижняя цапфа 17a соответствующей оси ролика входит в соответствующую направляющую 15a.
На фиг. 4 показано укупорочное устройство 20, содержащее инструмент 10. На инструменте 10 установлен вал 21 так, что он может передавать вращающий момент на инструмент, вследствие чего инструмент 10 вращается. Движение обеспечивается приводом 27 и через передаточный элемент 26 передается на вал 21.
На фиг. 5 показан еще один вариант осуществления укупорочного устройства. В этом варианте привод 27a установлен на подъемном устройстве 22, так что происходит вращение сосуда 1 после введения инструмента 10 в сосуд. В этом варианте инструмент не вращается, но достигается относительное окружное перемещение (роликов 11 и сосуда 1).
Фиг. 6 иллюстрирует принцип действия центрирующего кольца 25 независимо от варианта осуществления укупорочного устройства 20. Центрирующее кольцо выполнено в виде кольца, нижний внутренний край которого имеет проходящую вверх фаску 28, так что вверху диаметр отверстия кольца меньше, чем внизу, причем сосуд 1 перемещают снизу вверх в направлении центрирующего кольца 25. Благодаря воздействию фаски 28 в центрирующем кольце 25 недостаточно точно позиционированный сосуд 1 в результате движения центрирующего кольца 25 относительно сосуда 1 благодаря осевому перемещению отклоняется в радиальном направлении до тех пор, пока не будет достигнуто достаточное центрирование центрирующего кольца 25 и сосуда 1.
Таким образом, поскольку предпочтительно центрирующее кольцо 25 расположено внутри укупорочного устройства 20 с центрированием относительно инструмента 10, обеспечивается центрирование сосуда 1 и инструмента 10.
Для обеспечения возможности укупорки сосуда 1, при вращении инструмента 10 необходимо предотвратить вращение сосуда 1. Другими словами, вращающий момент, неизбежно передаваемый на сосуд 1 при вращении инструмента 10 с отклоненным роликом 11, необходимо компенсировать, так как в противном случае сосуд 1 во время процесса укупоривания вращается вокруг своей оси, что в свою очередь при укупоривании ведет к нежелательным отрицательным эффектам. Поэтому сосуд 1 зажат между фаской 28 центрирующего кольца 25 и элементом, на котором стоит сосуд 1, при помощи небольшого усилия. Во всяком случае, этого усилия достаточно для того, чтобы создать силу трения между фаской 28 центрирующего кольца 25 и краем 32 сосуда или, соответственно, между дном сосуда и элементом, на котором он находится, которая во время укупоривания может воздействовать против вращающего момента без возникновения вращения сосуда 1.
Фиг. 6a наглядно показывает фаску 28 на внутреннем нижнем краю центрирующего кольца 25. Здесь центрирующее кольцо разделено на две функциональные части - внешнее удерживающее кольцо 25a и внутреннее кольцо 25b, излучающее тепловую энергию "thE" или магнитные поля в направлении сосуда для нагрева места крепления или слоя 7.
На фиг. 7. показан вариант осуществления сосуда 1. Крышка 3 посредством уплотнительной закраины 4 соединена с внутренней стороной 5 сосуда 1. Внутри вся поверхность уплотнительной закраины 4 прочно соединена, например, с верхней краевой полосой внутренней стороны сосуда. Площадь уплотнительной закраины 4 определяется ее высотой H4 и ее периметром. Дно крышки 3 представляет собой панель 3a.
В рамках настоящего изобретения соединение крышки 3 может быть выполнено также с наружной стороны 8 сосуда. Такой пример осуществления показан на фиг. 8. В этом случае крышка 3 установлена во внутренней части 6 сосуда, и первая часть уплотнительной закраины 4 контактирует с внутренней стороной 5 сосуда. Кроме того, вторая часть уплотнительной закраины 4 расположена так, что она находится над краем 32 сосуда 1 и жестко соединена с наружной стороной 8 сосуда. Высота H4 уплотнительной закраины 4 должна быть достаточно большой, чтобы охватить внутреннюю сторону 5 сосуда и наружную сторону 8 сосуда 1 (включая край 32). В частности, герметизация выполненного таким образом укупоренного сосуда 1 обеспечивается на наружной стороне 8 сосуда.
Для получения такого результата необходимо лишь незначительно изменить инструмент 10 таким образом, чтобы ролик 11 мог прикладывать силу в радиальном направлении снаружи вовнутрь. Предпочтительно сосуд 1, выполненный в соответствии с этим примером осуществления, герметизируют так, что в полость сосуда 1 вводят удерживающий элемент 24 так, что во время нажатия и, при необходимости, нагревания уплотнительной закраины 4 снаружи банки крышку 3 стабилизируют изнутри.
Для этого удерживающий элемент 24 имеет основную форму, соответствующую основной форме укупориваемого сосуда 1. При этом радиальная протяженность основной формы удерживающего элемента 24 немного (менее чем на 5%) меньше радиальной протяженности основной формы сосуда 1, чтобы удерживающий элемент 24 можно было без проблем ввести в полость над крышкой 3. При этом удерживающий элемент 24 может взять на себя также функцию позиционирующего элемента 15, так что крышку 3 вводят в сосуд 1 при помощи позиционирующего элемента 15, а во время прижатия уплотнительной закраины 4 к наружной стороне 8 сосуда позиционирующий элемент 15 остается в положении, принятом им для позиционирования крышки 3.
В общем случае, благодаря предлагаемым инструментам 10 или укупорочному устройству 20 с инструментом 10, при известных обстоятельствах в соответствии с описанным способом могут укупориваться различные сосуды 1. Наряду с различиями в отношении материалов сосуды 1 могут также значительно отличаться в отношении своей формы, так что наряду с цилиндрическими сосудами 1 могут также укупориваться овальные или многогранные сосуды 1. То же самое относится к сосудам 1, состоящим из одной или нескольких частей (например, к сосудам, состоящим из трех частей). Во время процесса укупоривания укупориваемый сосуд 1 предпочтительно уже заполнен фасуемым продуктом.
В зависимости от материала сосуда 1 предпочтительными являются различные расположения нагревательного элемента 23. Так, нагревательный элемент 23 в виде теплового излучателя, например, лазера или инфракрасного излучателя, предпочтительно применяют снаружи (вне сосуда 1), что имеет смысл, прежде всего, в случае металлических сосудов. Если сосуды 1 изготовлены из пластмассы или композитного материала, то нагревательный элемент 23 предпочтительно устанавливают внутри инструмента 10 (между областью центра инструмента и роликом 11).
Если применяют индукционный элемент, может нагреваться ролик 11, отдающий тепло размягчаемому слою 7. При помощи индукционного элемента, используемого в качестве нагревательного элемента 23, можно нагреть также крышку 3, предпочтительно содержащую алюминиевую обечайку. В случае металлических сосудов 1 электрический элемент в качестве нагревательного элемента 23 может обеспечивать тепло извне сосуда 1, то же самое относится к стеклянным сосудам 1. Если сосуд 1 изготовлен из чувствительных материалов, принципиально предпочтительной является подача тепла из внутренней области. Если сосуды 1 герметизируют на наружной стороне 8 сосуда, то предпочтительное положение нагревательного элемента 23 меняется на противоположное, так что предпочтительные положения внутри меняются на предпочтительные положения снаружи, и наоборот.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления может быть предпочтительным попеременно изменяемое направление вращения ролика 11, так что во время прижатия уплотнительной закраины 4 к внутренней стороне 5 или наружной стороне 8 сосуда 1 происходит движение ролика по часовой стрелке, а при прижимании укупорочной закраины 4 к стенке следующего сосуда 1 происходит движение ролика против часовой стрелки, или наоборот.Направление движения ролика может меняться также во время прижимания уплотнительной закраины 4 к стенке сосуда 1 (к внутренней стороне 5 и/или наружной стороне 8) сосуда, так что вращение инструмента 10 с роликом 11 сначала происходит по часовой стрелке, а затем на той же крышке 3 - против часовой стрелки, или наоборот.
Наряду с креплением крышки 3 к стенке 5, 6 сосуда при помощи термоклея или сургуча в предпочтительных вариантах осуществления изобретения уплотнительную закраину 4 соединяют со стенкой 5, 6 сосуда при помощи тепла. Это может осуществляться, например, посредством пайки или сварки.
В еще одном варианте осуществления укупорочное устройство 20 может содержать контропору. Контропора установлена на той стороне стенки сосуда, на которой не находится ролик 11. Если сосуд 1 укупоривают, соединяя уплотнительную закраину 4 с внутренней стороной 5 сосуда, то эта контропора прилагает к соответствующей наружной стороне 8 сосуда. Если уплотнительную закраину 4 соединяют с наружной стороной 8 сосуда, то контропора прилагает к соответствующей внутренней стороне 5 сосуда. Эта контропора может противодействовать силе, воздействующей через ролик 11 на стенку сосуда 1, благодаря чему можно предотвратить возможную деформацию основной формы сосуда 1.