УЗЕЛ УКУПОРОЧНОГО СРЕДСТВА ЕМКОСТИ С ГЕРМЕТИЧНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ
UNIT OF CLOSURE OF CONTAINER WITH AIR-TIGHT SEAL

Настоящее изобретение относится к усовершенствованным уплотнениям для узлов укупорочного средства емкости. Настоящее изобретение особенно применимо для уплотнения емкостей с обеспечением по существу газонепроницаемости и непроницаемости для жидкостей, такого как уплотнение емкостей для газированных или негазированных напитков.
Хорошо известно изготовление емкостей для напитков из стекла, бумаги, картона, металла или пластмассы, имеющих завинчивающий колпачок, который можно повторно закреплять на горлышке бутылки. Желательно изготовить такие емкости с узлом завинчивающимся колпачком, который обеспечивает воздухонепроницаемое или непроницаемое для жидкости уплотнение для сохранения качества напитка как во время начальной транспортировки и хранения, так и после частичного потребления содержимого, когда крышка была повторно закреплена на горлышке емкости.
В некоторых имеющихся узлах емкостей и крышек используются эластомерные прокладки в основании крышки. Эта прокладка прижата к кромке горлышка бутылки при плотном завинчивании крышки на горлышке бутылки, и сжатие между мягкой, деформируемой прокладкой и кромкой емкости обеспечивает герметичное уплотнение. К сожалению, изготовление и вставка прокладки в крышку являются относительно дорогостоящими дополнительными этапами процесса. Кроме того, необходимо заботиться о том, чтобы чрезмерно не затянуть такие крышки на горлышке емкости, поскольку прокладка может сделаться хрупкой или повредиться, если приложить к ней чрезмерное давление.
Также известно, как изготовить уплотняющую цилиндрическую пробку, выступающую вниз от основания крышки, так что пробка образует посадку с натягом с внутренней поверхностью горлышка бутылки рядом с кромкой бутылки. Для эффективного уплотнения за счет таких уплотняющих пробок необходимо, чтобы крышка была завинчена очень плотно на горлышке емкости для того, чтобы деформировать основание колпачка и, таким образом, вдавливать пробку радиально наружу в непроницаемое уплотнительное зацепление с горлышком емкости. Очень часто происходит то, что такие крышки затягиваются слишком слабо, особенно детьми или пожилыми пользователями. Кроме того, достаточное уплотняющее усилие может быть достигнуто за счет использования резьб на крышке и горлышке, имеющих мелкий шаг, так что крутящий момент, приложенный к крышке, преобразуется в очень большое направленное вниз уплотняющее усилие между кромкой емкости и основанием крышки.
WO 02/42171 описывает узел укупорочного средства емкости, содержащий уплотняющую пробку, проходящую от основания внутренней части крышки и по существу концентрическую с юбкой крышки, в котором уплотняющая пробка содержит множество периферийных уплотняющих ребер на наружной поверхности уплотняющей пробки для зацепления с внутренней поверхностью горлышка емкости при закреплении крышки на горлышке емкости; по меньшей мере один гибкий уплотняющий выступ между уплотняющей пробкой и юбкой крышки для зацепления с кромкой емкости при закреплении крышки на горлышке емкости; и по меньшей мере одно периферийное уплотняющее ребро на внутренней поверхности юбки крышки для зацепления с наружной поверхностью горлышка емкости рядом с кромкой при закреплении крышки на горлышке емкости. При использовании кромка горлышка емкости зажимается между ребрами на наружной поверхности уплотняющей пробки и уплотняющим ребром на внутренней поверхности юбки крышки для образования герметичного уплотнения.
WO 2007/057706 описывает узел укупорочного средства емкости, содержащий уплотняющую пробку, проходящую от основания внутренней части крышки и по существу концентрическую с резьбовой юбкой крышки, в котором уплотняющая пробка содержит два или более расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении периферийных уплотняющих ребер на наружной поверхности уплотняющей пробки для зацепления с внутренней поверхностью горлышка емкости рядом с кромкой при закреплении крышки на горлышке емкости. Крышка дополнительно содержит уплотняющую юбку, проходящую от основания крышки между уплотняющей пробкой и резьбовой юбкой крышки и по существу концентрическую с уплотняющей пробкой и резьбовой юбкой крышки, в котором уплотняющая юбка содержит два или более расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении периферийных уплотняющих ребер на внутренней поверхности уплотняющей юбки для зацепления с наружной поверхностью горлышка емкости рядом с кромкой при закреплении колпачка на горлышке емкости. При использовании два из уплотняющих ребер на уплотняющей пробке расположены по существу на одинаковых продольных расстояниях от основания крышки, как и два из периферийных уплотняющих ребер на уплотняющей юбке, в результате чего кромка горлышка емкости зажимается между уплотняющими ребрами на пробке крышки и уплотняющей юбкой в двух или более продольно расположенных на расстоянии друг о друга местоположениях, когда крышка находится в закрепленном положении на горлышке емкости.
Также известны уплотняющие устройства для крышек пластмассовых емкостей, которые используют уплотняющий оливообразный элемент, проходящую от основания крышки, которая образует посадку с натягом внутри горлышка емкости для уплотнения с внутренней поверхностью горлышка емкости рядом с кромкой горлышка емкости. Уплотняющим оливообразным элементом является уплотняющая пробка, которая отличается наличием гладкого выпуклого окружного выступа (если смотреть в продольном сечении) на ее радиальной наружной поверхности. Уплотняющий оливообразный элемент является надежным, легким для формования и может поддерживать соответствующее уплотнение, даже когда основание крышки деформировано (выпуклое) вследствие давления внутри емкости. Однако уплотняющий оливообразный элемент сама по себе не является достаточным для обеспечения соответствующего герметичного уплотнения в емкостях для газированных напитков.
US-A-5871111 и WO-A-9944896, US-A-20040060893, US-A-20020158037, GB-A-2131774, ЕР-А-0076778, WO-A-2007132254, US-A-20010027957 и WO 2008012426 описывают устройства, в которых уплотняющий оливообразный элемент или уплотняющая пробка используется вместе с одним или более периферийными уплотняющими ребрами на основании крышки, которые совмещаются с верхней частью горлышка емкости в герметичном положении.
В другом варианте крышек этого типа WO 98/35881 описывает крышки емкости, в которых уплотняющий оливообразный элемент используется вместе с очень гибкой уплотняющей юбкой, которая деформируется, закрывая кромку горлышка емкости при закреплении крышки на горлышке емкости. Площадь контакта между уплотняющей юбкой и горлышком является довольно большой в герметичном положении, что устраняет проблемы, обусловленные дефектами или загрязнением на кромке. Крышки этого типа, изготовляемые фирмой Bericap GmbH, вероятно представляют собой наиболее эффективные уплотняющие крышки на рынке. Однако большая площадь контакта между уплотняющей юбкой и горлышком емкости в герметичном положении приводит к нежелательно сильному уплотнению и крутящему моменту для открытия. Кроме того, слишком сильное затягивание крышки может привести к повреждению уплотняющей юбки. WO 2008/012426 описывает подобную крышку с уплотняющим оливообразным элементом и относительно короткой уплотняющей юбкой. Однако оказывается, что для этой крышке дополнительно требуется эластомерная прокладка в основании крышки и дополнительное уплотняющее ребро рядом с нижней частью крышки для обеспечения удовлетворительного уплотнения.
Авторы настоящего изобретения установили, что вышеупомянутые уплотнительные устройства, в которых участок крышки совмещается непосредственно с верхней частью кромки емкости, имеют недостаток в том, что приложение осевого усилия к крышке для смещения ее дальше к горлышку из полностью закрытого и герметичного положения приводит к остаточной деформации и повреждению крышки и ухудшает последующее уплотнение. Это дополнительное осевое смещение крышки к горлышку может произойти не только в результате слишком сильного затягивания крышки на горлышке (которое обычно может быть предотвращено посредством подходящих резьбовых ограничителей), но также в результате веса наложенных одна на другую емкостей, когда емкости установлены друг на друга, что является обычным при хранении и транспортировке, например, емкостей с напитками.
Остается необходимость в устройстве емкости с завинчивающейся пробкой и крышки, которое может обеспечивать эффективное уплотнение без необходимости в прокладке и, кроме того, без необходимости в большом осевом уплотняющем усилии между горлышком емкости и крышкой, и которое, кроме того, выдерживает большие осевые усилия, приложенные к крышке, когда она находится в закрытом и уплотнительном положении на горлышке, например, вес наложенных одна на другую емкостей, когда емкости установлены друг на друга.
Настоящее изобретение описывает узел укупорочного средства емкости, содержащий горлышко емкости, имеющее боковые стенки, образующие отверстие на одном его конце, и кромку, проходящую вокруг отверстия, и крышку для упомянутого горлышка, причем крышка содержит основание и резьбовую юбку, первую крепежную резьбу на горлышке, вторую крепежную резьбу на внутренней поверхности резьбовой юбки, причем упомянутые первая и вторая резьбы выполнены с возможностью обеспечения закрепления пользователем, удаления и повторного закрепления крышки в уплотнительное положение на горлышке посредством вращения крышки на горлышке, уплотняющую пробку, проходящую от упомянутого основания внутренней части крышки и по существу концентрическую с упомянутой резьбовой юбкой, в котором уплотняющей пробкой является оливообразная уплотняющая пробка для образования уплотнения с внутренней поверхностью горлышка емкости при закреплении крышки на горлышке емкости, и уплотняющую юбку, проходящую от упомянутого основания крышки между упомянутой уплотняющей пробкой и упомянутой резьбовой юбкой крышки и по существу концентрическую с упомянутой уплотняющей пробкой и упомянутой резьбовой юбкой крышки, в котором упомянутая крышка может смещаться к упомянутому горлышку из упомянутого уплотнительного положения посредством приложения осевого усилия без вращения крышки на горлышке и по существу без пластической деформации крышки.
Обычно уплотнение между крышкой и горлышком поддерживается во время упомянутого смещения. Способность смещать крышку под действием осевого усилия обеспечивает повышенную эффективность узла укупорочного средства, когда емкости, оснащенные узлом, устанавливаются одна на другую, так что узлы в нижней части штабеля подвергаются осевому усилию, обусловленному наложенными друг на друга емкостями. Соответственно, смещением является упругое смещение, в результате чего крышка стремится отскочить назад в по существу исходное уплотнительное положение при снятии осевого усилия даже в отсутствии любого восстанавливающего усилия, такого как давление внутри емкости. Эта упругость может быть в основном обусловлена упругим сгибанием уплотняющей юбки. Разумеется, что узлы укупорочного средства известного уровня техники, используемые в настоящее время, как описано выше, не имеют это свойство, так как все они требуют непосредственного примыкания между верхней частью кромки емкости и крышкой в герметичном положении, которое препятствует дополнительному осевому перемещение крышки к горлышку под действием осевого усилия и/или приводит к остаточной неупругой деформации крышки под действием осевого усилия, которое ослабляет уплотнительные свойства узла, как во время, так и после приложения осевого усилия. Соответственно, осевое смещение крышки в узлах настоящего изобретения происходит в основном или полностью без пластической (остаточной) деформации крышки. Соответственно, упругая осевая деформация может составлять по меньшей мере 0,1 мм, более предпочтительно, около 0,2-2 мм, обычно, около 0,5-1 мм. Соответственно, осевое усилие может составлять около 1-1000 Н, например, около 10-100 Н.
Для обеспечения вышеупомянутого осевого смещения узлы в соответствии с настоящим изобретением имеют зазор между верхней частью кромки емкости и в осевом направлении соседней точкой на крышке в уплотнительном положении. Соответственно, зазор между самой верхней точкой кромки и в осевом направлении соседней точкой на основании крышки в герметичном положении (при отсутствии внешнего приложенного осевого усилия) должен составлять по меньшей мере около 0,1 мм, предпочтительно, около 0,2-2 мм, например, около 0,5-1 мм. Термин «верхняя поверхность» в данном контексте относится к любому участку кромки, который наклонен (в продольном сечении) под углом более чем около 45 градусов к главной оси узла, предпочтительно, около 30 градусов к главной оси узла.
Область радиальной внутренней поверхности уплотняющей юбки является вогнутой для зацепления с наружной поверхностью горлышка емкости рядом с упомянутой кромкой при закреплении крышки на горлышке емкости. Такая вогнутая уплотняющая юбка также выполнена с возможностью скольжения вокруг стороны кромки для поддержания эффективного уплотнения во время осевого смещения.
Сочетание оливообразной уплотняющей пробки и вогнутой уплотняющей юбки является новым и обеспечивает улучшенное уплотнение при небольших уплотняющих усилиях в дополнение к повышенной эффективности при подвергании воздействию осевого усилия в герметичном положении.
Соответственно, горлышко сформовано в виде одного элемента из термопластического пластика, такого как полиэтилентерефталат. Горлышко может образовывать часть емкости для напитка, такой как формованная пластиковая или стеклянная бутылка для газированного напитка.
Соответственно, кромка емкости является по существу полностью закругленной по радиусу в продольном сечении. То есть, продольное сечение поверхности кромки представляет собой по существу непрерывную кривую, проходящую от внутренней поверхности горлышка к наружной поверхности горлышка, так что верхняя часть кромки является закругленной, не ровной. Более предпочтительно, поверхность кромки выполнена по существу в виде кругового сегмента в сечении, например, она может быть по существу полукруглой. Закругленная кромка обеспечивает легкое и удобное питье непосредственно из горлышка емкости. Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что уплотнительное устройство является эффективным для обеспечения герметичного уплотнения на закругленной кромке емкости за счет зацепления вогнутой внутренней поверхности уплотняющей юбки с закругленной поверхностью кромки.
Соответственно, внутренняя и/или наружная поверхности горлышка емкости, совмещающиеся с кромкой, являются слегка суженными. То есть, внутренний диаметр горлышка рядом с нижней частью кромки, может быть слегка суженным, образуя по существу коническую поверхность, причем внутренний диаметр незначительно уменьшается с увеличением расстояния от соединения с (закругленной по радиусу частью) кромкой. Соответственно, этот участок сужения проходит на осевое расстояние около 1-10 мм, например, около 2-5 мм, так что оливообразное уплотнение совмещается с внутренней конической поверхностью при приближении к герметичному положению при завинчивании крышки на горлышке. Аналогично, наружный диаметр горлышка рядом с нижней частью кромки может быть слегка суженным наружу, так что наружный диаметр незначительно увеличивается с увеличением расстояния от соединения с (закругленной по радиусу частью) кромкой. Соответственно, эта область сужения проходит на осевое расстояние около 1-10 мм, например, около 2-5 мм, так что уплотняющая юбка совмещается с внутренней конической поверхностью при приближении к герметичному положению крышки на горлышке. Угол каждого сужения, измеренный в продольном сечении, предпочтительно составляет около 1-30 градусов, более предпочтительно, около 5-20 градусов от продольной оси узла. Незначительное сужение горлышка под кромкой приводит к более постоянному крутящему моменту, необходимому для закрепления крышки на горлышке рядом с герметичным положением. Другими словами, возникает менее резкое увеличение крутящего момента при начальном зацеплении уплотняющей пробки и уплотняющей юбки с горлышком.
Узел в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит крышку, имеющую основание и резьбовую юбку. Крышка, соответственно, сформована в виде одного элемента из термопластического пластика, например, посредством литья под давлением или посредством компрессионного прессования. Крышка включает в себя уплотняющую пробку и уплотняющую юбку, проходящую от основания крышки, как определено выше.
Уплотняющая пробка выполнена, соответственно, в форме трубки, обычно выступающей перпендикулярно вниз от основания крышки и, предпочтительно по существу концентрической с резьбовой юбкой и соосной с продольной осью крышки. Высота уплотняющей пробки (измеренная от внутренней поверхности основания крышки) составляет, соответственно, около 1-5 мм, например, около 1,5-2,5 мм. Уплотняющая пробка обычно сформована как одно целое с основанием крышки. Средняя толщина трубчатой стенки уплотняющей пробки составляет, соответственно, около 0,5-2 мм, например, около 0,7-1,2 мм. Это обеспечивает уплотняющую пробку надлежащей степенью упругости и прочности для выполнения желаемой уплотняющей функции.
Уплотняющая пробка выполнена в виде оливообразного уплотнения. То есть, пробка содержит периферийную выступающую радиально наружную поверхность, имеющую выпуклую форму (если смотреть в продольном сечении). Выпуклый выступ имеет по существу гладкую сплошную поверхность и высоту, соответственно, около 10-50% от радиальной толщины пробки. Минимальный радиус кривизны выпуклого выступа составляет, соответственно, не менее чем приблизительно средняя радиальная толщина пробки. Соответственно, минимальный радиус кривизны выпуклого выступа составляет около 0,5-1 мм. Такие оливообразные уплотняющие пробки способны выдерживать небольшие осевые смещения пробки, например, вызванные вздутием основания крышки под воздействием давления изнутри емкости без потери эффективности уплотнения.
Крышка емкости в узле в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит периферийную уплотняющую юбку. Уплотняющая юбка является отдельной и расположена на расстоянии в радиальном направлении от резьбовой юбки крышки, которая зацепляется с резьбой на наружной стороне горлышка емкости. Соответственно, уплотняющая юбка является по существу трубчатой и выступает вниз от основания крышке между юбкой крышки и уплотняющей пробкой. Уплотняющая юбка является, предпочтительно, по существу концентрической с резьбовой юбкой и уплотняющей пробкой и соосной с продольной осью крышки. Высота уплотняющей юбки составляет, соответственно, около 1-5 мм, например, около 1,5-2,5 мм. Высота уплотняющей юбки в определенных вариантах осуществления (измеренная от внутренней поверхности основания крышки, расположенной рядом с внутренней поверхностью уплотняющей юбки) составляет по меньшей мере около 50%, например, по меньшей мере около 75% от высоты уплотняющей пробки. Уплотняющая юбка обычно сформована как одно целое с основанием крышки. Средняя толщина трубчатой стенки уплотняющей юбки составляет, соответственно, около 0,5-2 мм, например, около 0,7-1,2 мм. Это обеспечивает уплотняющую юбку надлежащей степенью упругости и прочности для выполнения желаемой уплотняющей функции.
Уплотняющая юбка в устройстве настоящего изобретения является, соответственно, относительно толстой по сравнению с ее высотой и подвергается относительно небольшой деформации при уплотнении в сравнении с уплотняющей юбкой из, например, WO 98/35881. Соответственно, уплотняющее усилие, приложенное юбкой, обеспечивается за счет упругости самой юбки, а не за счет совмещения наружной стороны уплотняющей юбки с внутренней стороной резьбовой юбки основания крышки, как указано в WO 98/35881. Относительно толстая и упругая уплотняющая юбка вряд ли будет повреждаться при повторном использовании, в частности, в результате слишком сильного затягивания. Соответственно, уплотняющая юбка имеет радиальную толщину на половине высоты (причем упомянутая высота уплотняющей юбки измеряется от основания радиальной внутренней поверхности уплотняющей юбки), равную около 40-80% от радиальной толщины уплотняющей пробки, измеренной на той же высоте. Соответственно, уплотняющая юбка имеет радиальную толщину на половине высоты (причем упомянутая высота уплотняющей юбки измеряется от основания радиальной внутренней поверхности уплотняющей юбки), равную около 20-50% от высоты уплотняющей юбки, например, около 25-40% от упомянутой высоты.
Соответственно, внутренний диаметр уплотняющей юбки на половине высоты меньше приблизительно на 0,05-0,5 мм наружного диаметра горлышка емкости. Например, он может быть меньше приблизительно на 0,1-0,25 мм наружного диаметра горлышка емкости. Другими словами, внутренний диаметр уплотняющей юбки только незначительно меньше наружного диаметра горлышка емкости рядом с закругленной кромкой, в результате чего юбка только незначительно деформируется в герметичном положении. Однако упругость уплотняющей юбки является достаточной для незначительной деформации для приложения большого уплотняющего усилия к кромке. Кроме того, упругость уплотняющей юбки обеспечивает сгиб юбки наружу без пластической деформации и без потери эффективности уплотнения, когда крышка вталкивается в осевом направлении вниз за нормальное герметичное положение под действием наружного усилия, например, веса другой емкости, установленной на верхней стороне узла. Та же самая упругость уплотняющей юбки возвращает в исходное герметичное положение крышки при снятии наружного осевого усилия.
Эффективность уплотнения уплотняющей юбки дополнительно увеличена за счет образования по меньшей мере одного периферийного уплотняющего ребра в упомянутой вогнутой области упомянутой уплотняющей юбки. Соответственно, на уплотняющей юбке находятся два из уплотняющих ребер, но в некоторых вариантах осуществления может быть 3-10 ребер и, например, 4-6 ребер.
Соответственно, по меньшей мере одно из уплотняющих ребер имеет по существу треугольное поперечное сечение, если смотреть на крышку в продольном сечении, например, по существу равностороннее треугольное сечение. Соответственно, угол контакта между сторонами уплотняющих ребер и радиальной внутренней поверхностью уплотняющей юбки составляет около 30-75 градусов, например, около 45-60 градусов. Это обеспечивает концентрацию уплотняющего усилия на верхнем конце уплотняющего ребра для максимального увеличения эффективности уплотнения. Соответственно, по меньшей мере одно из уплотняющих ребер имеет высоту в пределах 10-250 микрометров, более предпочтительно, 20-150 микрометров, например, 50-150 микрометров. Высота определяется как максимальное расстояние, на которое уплотняющее ребро выступает над соседней поверхностью уплотняющей юбки, если смотреть на крышку в продольном сечении. Такие уплотняющие микроребра являются особенно эффективными для концентрации уплотняющего усилия и достижения эффективного уплотнения с по существу гладкой уплотняющей поверхностью на горлышке емкости. Кроме того, такие микроребра особенно легко формовать на высокоскоростном оборудовании для формования крышки и удалять оправку пресс-формы оборудования после формования.
Преимущество использования множества уплотняющих ребер на уплотняющей юбке состоит в том, что множество уплотняющих ребер может иметь более одного размера для оптимизации уплотнения. Например, размер уплотняющего ребра, ближайшего к основанию крышки может быть больше размера уплотняющего ребра, удаленного от основания крышки. Это обеспечивает большую деформацию уплотняющего ребра, ближайшего к основанию крышки (т.е. ближайшего к кромке емкости), чем уплотняющего ребра, наиболее удаленного от основания крышки.
Использование множества периферийных уплотняющих ребер на уплотняющей юбке, которая имеет некоторую степень радиальной упругости, обеспечивает образование герметичного уплотнения между горлышком емкости и крышкой без приложения чрезмерного усилия к крышке и без необходимости в уплотняющей прокладке в основании крышки. Следовательно, крышки в узлах в соответствии с настоящим изобретением, соответственно, не включают в себя прокладку, т.е. они являются крышками без прокладки. Кроме того, узлы крышек не требуют и, предпочтительно, не включают в себя, никаких уплотняющих элементов на крышке в отличие от овальной уплотняющей пробки и уплотняющей юбки. В частности, как объяснено ранее и в отличие от почти всех узлов укупорочных средств известного уровня техники для газированных напитков, узлы в соответствии с настоящим изобретением не требуют и обычно не включают в себя, никаких уплотняющих элементов, совмещающихся с верхней частью кромки.
Соответственно, крышка является низкопрофильной крышкой, имеющей осевую высоту от верхней части основания до нижней части резьбовой юбки (т.е. исключая любое кольцо первого вскрытия, закрепляемое на нижней части резьбовой юбки) 10-15 мм, например, 12-14 мм. Уплотнительное устройство настоящего изобретения особенно пригодно для использования с низкопрофильными крышками, поскольку минимальное перекашивание уплотняющей юбки во время уплотнения делает возможным расположение уплотняющей юбки и пробки, так что они перекрывают в осевом направлении верхнюю часть резьб на юбке крышки, не препятствуя прохождению этих резьб.
Было установлено, что узлы в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают отличное уплотнение емкостей для газированных напитков даже в условиях высокого давления/высокой температуры, таких как хранение при 38°C. Причина состоит в том, что искривление (вздутие) основания крышки эффективно использует увеличенное уплотняющее усилие, оказываемое на уплотняющую юбку, в то время как оливообразное уплотнение во внутренней части горлышка емкости является более способным выдерживать деформацию основания крышки по сравнению с уплотняющими пробками, описанными в WO 02/42171 и WO 2007/057706. Однако устройства в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают преимущества, заключающиеся в надежности, устойчивости к слишком сильному завинчиванию, легкости формования и низком крутящем моменте для обеспечения уплотнения/открытия этих узлов известного уровня техники.
Узел укупорочного средства емкости в соответствии с настоящим изобретением особенно пригоден для использования в сочетании с резьбовыми устройствами, которые быстро и легко закрепляются и повторно закрепляются, в котором крышка может закрепляться и повторно закрепляться на горлышке емкости за счет одного плавного поворота на 360° или меньше, более предпочтительно, 180° или меньше, и, наиболее предпочтительно, около 90°.
Соответственно, первая и вторая резьбы могут быть многозаходными резьбами, такими как двухзаходные резьбы или трехзаходные резьбы, и, более предпочтительно, они могут быть четерехзаходными резьбами. Это дополнительно способствует закреплению крышки на горлышке, так как пользователю нужно меньше поворачивать крышку для нахождения захода резьбы. Соответственно, резьбы являются по существу свободно проходящими или параллельными резьбами. То есть, резьбы на крышке и горлышка скользят свободно друг за другом без образования посадки с натягом между сегментами резьб на крышке и горлышке. Однако настоящее изобретение также применимо к вариантам осуществления, в которых первая и вторая резьбы могут быть более обычными, однозаходными, с мелким шагом непрерывными резьбами.
Соответственно, первая и вторая резьбы являются непрерывными винтовыми резьбами. То есть, они не являются резьбами байонетного типа, которые требуют дискретного перемещения крышки для закрепления крышки на горлышке, а скорее они образуют по существу непрерывную винтовую траекторию резьбы, имеющую величину уклона (шага) менее 90 градусов по существу на всем протяжении. Соответственно, резьбы имеют средний шаг резьбы 5-25°, более предпочтительно, 10-20°. Обычно, минимальное вертикальное смещение крышки между полностью закрепленным положением на горлышке емкости и полностью расцепленным положением крышки на горлышке составляет около 2-10 мм, например, около 4-8 мм.
Наклонные резьбы обеспечивают преимущества с точки зрения легкого использования и более надежного отделения колец первого вскрытия с юбки крышки. Однако следует понимать, что такие наклонные резьбы приводят к относительно небольшому преобразованию вращающей силы, приложенной к крышке, в направленную вниз силу, действующую на крышку, и это является признаком уплотнительного устройства в соответствии с настоящим изобретением в том, что можно обеспечивать надежное герметичное уплотнение без большого направленного вниз усилия, прикладываемого к крышке, как в предыдущих уплотнительных устройствах.
Соответственно, крутящий момент, необходимый для закрепления крышки в герметичном положении на горлышке емкости, меньше 1,2 Нм, более предпочтительно, менее 1 Нм и, наиболее предпочтительно, 0,7-0,9 Нм. Это является крутящим моментом, необходимым для зацепления дополнительного блокирующего устройства (где имеется) в герметичном положении и/или иначе усилием, необходимым для по существу устранения утечки газа при нормальных перепадах давлений газированных напитков.
Преимуществом узлов в соответствии с настоящим изобретением является то, что они могут обеспечивать герметичное уплотнение без необходимости в дополнительных периферийных гибких уплотняющих выступах между уплотняющей пробкой уплотняющей юбкой типа, описанного в WO 02/42171.
В некоторых вариантах выполнения узла укупорочного средства емкости в соответствии с настоящим вариантом осуществления емкость дополнительно содержит взаимно зацепляемые элементы на горлышке и крышке для блокирования или ограничения вращения крышки в направлении отвинчивания за промежуточное положение, когда крышка находится под воздействием осевого давления в направлении из горлышка емкости. Это так называемый элемент защиты от воздействия давления, который предназначен для предотвращения нерегулируемого отвинчивания или съема при его удалении из горлышка емкости под воздействием давления. Предпочтительно, элементом защиты от воздействия давления является элемент, описанный в WO 95/05322, WO 97/21602 и WO 99/19228.
В этих вариантах осуществления первая и вторая крепежные резьбы выполнены и расположены для обеспечения осевого смещения крышки относительно горлышка, по меньшей мере когда крышка находится в упомянутом промежуточном положении, и, предпочтительно, зацепляемые элементы выполнены с возможностью зацепления друг с другом, когда крышка аксиально смещается в направлении из горлышка, например, за счет осевого давления внутри находящейся под давлением емкости. Более предпочтительно, взаимно зацепляемые элементы выполнены и расположены без возможности взаимного зацепления друг с другом, когда крышка аксиально смещается в направлении внутрь к горлышку в промежуточном положении, например, когда крышка завинчивается на горлышке емкости.
Предпочтительно, взаимно зацепляемые элементы содержат уступ или выемку, образованные на нижней поверхности одного из сегментов второй крепежной резьбы для образования первой опорной поверхности, с которой совмещается вторая опорная поверхность на одном из сегментов первой крепежной резьбы для блокирования или ограничения вращения крышка в направлении отвинчивания в упомянутом промежуточном положении, когда крышка находится под осевым давлением в направлении, выходящем из горлышка емкости, но которое обеспечивает легкий съем крышки, когда емкость не находится под чрезмерным давлением.
Более предпочтительно, сегмент второй резьбы содержит первый участок резьбы, имеющий первое продольное сечение, и второй участок резьбы, имеющий второе продольное сечение, более узкое, чем первое сечение, в результате чего сегмент первой резьбы совмещается со вторым участком резьбы. Относительно широкое первое сечение, предпочтительно, расположено рядом с перекрывающейся областью по окружности сегментов второй резьбы, приводя к относительно узкому зазору между резьбами в этой области.
Предпочтительно, первой и второй резьбами на горлышке емкости и крышке являются резьбы с переменным шагом, предпочтительно, как описано в WO 97/21602. Предпочтительно, шаг траектории резьбы отвинчивания, образованной сегментами первой и второй резьб, является относительно мелким в первой области и относительно крупным во второй области, смещенной от первой области в направлении отвинчивания. Шаг траектории резьбы в первой области является, предпочтительно, по существу постоянным. Первая область обычно включает в себя положение, в котором крышка уплотнена на горлышке емкости. Предпочтительно, первая область проходит на 20-40° по окружности горлышка емкости или юбки крышки. Предпочтительно, шаг нижней поверхности резьбы в первой области находится в пределах 1-12°, более предпочтительно, 2-8°.
Предпочтительно, вторая область расположена рядом с первой областью траектории резьбы. Предпочтительно, шаг винтовой траектории резьбы во второй области является по существу постоянным, и вторая область, предпочтительно, проходит на 15-35° по окружности горлышка емкости или юбки крышки. Предпочтительно, шаг траектории резьбы во второй области находится в пределах 15-35°.
Использование резьбы с переменным шагом облегчает объединение резьб с быстрым поворотом, имеющих крутой средний уклон, которые являются удобными для престарелых и детей с защитой от воздействия давления. Проблема, которая может возникнуть с резьбами с быстрым поворотом, состоит в том, что они являются наклонными, что приводит к тенденции отвинчивания из полностью закрепленного положения на горлышке емкости, когда емкость находится под давлением. Эту проблему можно устранить за счет использования резьб байонетного типа, но использование резьб байонетного типа приводит к ряду других проблем, как описано выше. В отличие от того, резьбы с переменным шагом устраняют проблему отвинчивания крышки под давлением, в то же время, сохраняя все преимущества непрерывных резьб с быстрым поворотом.
Предпочтительно, винтовая траектория резьбы отвинчивания дополнительно содержит третью область, расположенную рядом со второй областью, в которой третья область имеет относительно мелкий шаг. Предпочтительно, третья область имеет относительно постоянный шаг, предпочтительно в пределах 1-12°, более предпочтительно, 2-8°. Третья область, предпочтительно, включает в себя положение крышки на горлышке емкости, когда крышка заблокирована в промежуточном положении выпуска газа. Относительно мелкий шаг третьей области уменьшает стремление крышки блокировать блокировочное средство при высоких давлениях выхода газа.
Соответственно, узлы емкости и крышки в соответствии с настоящим изобретением содержат дополнительные блокирующие элементы на горлышке емкости и крышке, которые блокируют или препятствуют отвинчиванию крышки из герметичного положения на горлышке емкости до тех пор, пока не будет приложен минимальный крутящий момент для открытия. Например, блокирующие элементы могут содержать продольное блокирующее ребро на одном из горлышка емкости или юбке крышки и дополнительную блокирующую наклонную плоскость на другом из горлышка емкости или юбки крышки, причем блокирующее ребро примыкает к удерживающей кромке блокирующей наклонной плоскости, когда крышка полностью закреплена на горлышке емкости.
В некоторых вариантах осуществления первый и второй блокирующие выступы (боковые ограничители) перекрываются в продольном направлении с сегментами первой и/или второй резьбами, когда крышка находится в упомянутом полностью зацепленном положении на горлышке емкости. Другими словами, первый и второй блокирующие выступы не расположены полностью над или под резьбами (термины над и под относятся к относительным положениям вдоль продольной оси узла), но расположены, по меньшей мере, частично по окружности между резьбами. Боковые ограничители, предпочтительно, расположены рядом с концом резьб. Это дает возможность выполнить более компактным весь узел резьбы в продольном (вертикальном) направлении, таким образом, уменьшая общее количество формовочного материала, необходимого для изготовления узла, и пространство, занимаемое узлом. В некоторых вариантах осуществления это также дает возможность выполнить резьбу на горлышке более подходящей для потребления непосредственно из горлышка.
Обычно, первый и второй блокирующие элементы расположены рядом с нижним концом резьб при полном закреплении крышки на емкости. Предпочтительно, первый и/или второй блокирующие выступы не проходят под нижнюю кромку сегментов первой или второй резьбы, когда крышка находится в вышеупомянутом полностью зацепленном положении на горлышке емкости. Термин «нижний» относится к части резьбы горлышка, наиболее удаленной от отверстия горлышка емкости. В таких узлах блокирующие выступы, предпочтительно, расположены по существу полностью по окружности между резьбами, а не над или под резьбами. Предпочтительно, блокирующие выступы на горлышке не соединены на нижней кромке с периферийным фланцем или выступом (например, выступ, используемый для удержания ленты для защиты от несанкционированного вскрытия), таким образом, повышая гибкость блокирующих выступов и усиливая шум «щелчка при закрытии».
В дополнении к вышеизложенному, по меньшей мере один и, предпочтительно, оба из дополнительных блокирующих выступов на горлышке и/или крышке являются по существу отдельными от сегментов резьбы и могут сгибаться по существу независимо от сегментов резьбы для обеспечения установки с защелкиванием и четко слышимым щелчком при достижении полностью закрепленного положения крышки на горлышке. В основном, радиальная самая внутренняя верхняя часть второго блокирующего элемента на юбке крышки проходит через радиальную самую внешнюю верхнюю часть первого блокирующего элемента на горлышке емкости при приближении к полностью закрепленному положению. В таком случае, второй блокирующий элемент проходит снова через самую внешнюю верхнюю часть первого блокирующего элемента при удалении крышки из закрепленного положения, например, при открытии узла.
По меньшей мере один и, предпочтительно, оба из дополнительных блокирующих выступов на горлышке и/или крышке имеют длину в продольном направлении (т.е. вдоль оси вращения узла крышки) около 1-6 мм, например, около 2-4 мм. По меньшей мере один и, предпочтительно, оба из дополнительных блокирующих выступов на горлышке и/или крышке имеют высоту около 0,25-2 мм, например, около 0,5-1,5 мм. В любом случае высота блокирующих выступов обычно меньше средней высоты соответствующих сегментов резьб. По меньшей мере один и, предпочтительно, оба из дополнительных блокирующих выступов на горлышке и/или крышке имеют максимальную ширину (т.е., вдоль окружности горлышка или юбки крышки) около 0,5-3 мм, например, около 1-2 мм. По меньшей мере один и, предпочтительно, оба из дополнительных блокирующих выступов на горлышке и/или крышке имеют отношение максимальной высоты к максимальной ширине по меньшей мере около 0,5, более предпочтительно, по меньшей мере 1, например, около 1-5.
В подходящих вариантах осуществления первый блокирующий выступ расположен внахлестку в продольном направлении с верхним концом сегмента первой резьбы и на расстоянии по окружности от него. В других вариантах осуществления второй блокирующий выступ расположен внахлестку в продольном направлении с нижним концом сегмента второй резьбы и на расстоянии по окружности от него. Эти последние варианты осуществления являются предпочтительными, поскольку первые блокирующие выступы тогда расположены дальше от отверстия горлышка емкости. Расстояние в направлении вдоль окружности между выступами и соответствующими сегментами резьб в этих вариантах осуществления обычно составляет около 1-10 мм, например, около 1-4 мм. В этих вариантах осуществления расположенные на расстоянии в направлении вдоль окружности блокирующие выступы могут совмещаться с сегментами резьб другого элемента узла при совместном завинчивании узла. То есть, расположенные на расстоянии в направлении вдоль окружности выступы могут образовывать часть траектории резьбы на крышке или горлышке. Например, в случае, когда относительно длинные сегменты резьб на юбке крышки образуют траекторию для относительно коротких сегментов резьб на горлышке емкости, блокирующие выступы на юбке крышки могут располагаться на расстоянии в направлении вдоль окружности от нижнего конца относительно длинных сегментов резьб на юбке крышки и могут, таким образом, образовывать удлинение на заходе траектории резьбы, за которой следуют сегменты резьб на горлышке при использовании крышки на горлышке. Этот способ использования блокирующих выступов для образования удлинения траектории резьбы на одном из горлышка или крышки устраняет проблему образования больших блокирующих выступов, которые перекрываются с резьбами, но не препятствуют прохождению резьб. Блокирующие выступы обычно расположены в линию, и, так сказать, являются удлинениями траектории резьбы на одном из горлышка или крышки. Соответственно, блокирующим выступами являются выступы, описанные в WO-A-2005058720.
Узлы в соответствии с настоящим изобретением могут содержать более одной пары комплементарных блокирующих выступов на горлышке емкости и крышке. Предпочтительно, по меньшей мере две такие комплементарные пары радиально расположены на расстоянии друг о друга вокруг горлышка и юбки крышки. Обычно будет расположена, по меньшей мере, одна пара для каждого захода резьбы, например, может быть радиально расположено четыре пары на расстоянии друг от друга вокруг горлышка и юбки крышки.
Упомянутое герметичное положение крышки на горлышке является, таким образом, обычно первым угловым положением в направлении завинчивания, в котором блокирующие выступы находятся в блокирующем зацеплении, т.е. обычно в совмещении.
Соответственно, блокирующие выступы на горлышке и юбке крышки расположены по окружности, таким образом, что они находятся в совмещении, когда крышка находится в упомянутом герметичном положении на горлышке емкости. То есть, выступ на крышке переходит через одну сторону соответствующего выступа на горлышке емкости и находится в совмещении с противоположной стороной соответствующего выступа на горлышке емкости в упомянутом полностью закрытом и уплотнительном положении. Это обеспечивает то, что не образуется зазор в крышке в упомянутом полностью закрытом и уплотнительном положении. Это обеспечивает то, что нет зазора в крышке в упомянутом закрытом и уплотнительном положении, который может обеспечить утечку через уплотнение. Предпочтительно, когда выступы находятся в совмещении в закрытом и уплотнительном положении, юбка крышки и/или выступы все еще слегка согнуты, так что упругое усилие приложено между выступами в совмещении. Это упругое усилие преобразуется за счет совмещения в крутящий момент для закрытия между крышкой и горлышком, которое толкает крышу в полностью закрытое и уплотнительное положение. Это может обеспечивать то, что соответствующие уплотняющие поверхности горлышка емкости и крышки автоматически располагаются друг на друге, даже если крышка не может быть завинчена особенно плотно. Кроме того, блокирующие выступы обеспечивают низкие производственные допуски при формовании узла, так как эффективное уплотнение достигается в более широком диапазоне угловых герметичных положениях вследствие взаимодействия между блокирующими выступами и радиальной деформацией юбки крышки.
Преимущества блокирующих выступов, которые толкают крышку в уплотнительное положение, описаны подробно в WO 93/01098.
Комплементарные блокирующие элементы в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают ряд других важных преимуществ, помимо толкания крышки в полностью закрепленное и герметичное положение, как описано выше. Прежде всего, они предотвращают случайное отвинчивание крышки из полностью зацепленного и герметичного положения на горлышке емкости вследствие давления внутренней части емкости. Эти элементы дают возможность использовать более наклонные резьбы и свободно проходящие (параллельные) резьбы без риска самопроизвольного отвинчивания крышки. Использование более наклонных резьб, в свою очередь, облегчают удаление и повторное закрепление крышки.
В некоторых вариантах осуществления блокирующие элементы в соответствии с настоящим изобретением могут также обеспечивать вполне определенный «щелчок» при достижении полностью зацепленного и уплотнительного положения крышки на горлышке емкости, таким образом, указывая пользователю на то, что крышка находится в закрытом (уплотнительном) положении. Эта система также обеспечивает то, что именно подходящая степень сжатия применяется между емкостью и крышкой для достижения эффективного воздухонепроницаемого уплотнения.
Соответственно, узел укупорочного средства в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит выступающую упорную поверхность на одном из горлышка емкости и юбки крышки для совмещения со вторым ограничителем или резьбой на другом из горлышка емкости и юбки крышки для предотвращения слишком сильного затягивания за заданное угловое герметичное положение крышки на горлышке емкости. Упорные элементы действуют совместно с блокировочным устройством для обеспечения того, чтобы именно подходящая степень завинчивания крышки достигалась для обеспечения герметичного уплотнения уплотняющим устройством настоящего изобретения. Упорные поверхности могут находиться в совмещении в упомянутом герметичном положении крышки на горлышке, или они могут находиться очень близко к совмещению, например, в пределах менее чем около 2 мм, соответственно, менее чем около 1 мм от совмещения в упомянутом герметичном положении для обеспечения производственных допусков.
Подходящие блокирующие и стопорные устройства описаны подробно в WO 2005/058720.
Узел укупорочного средства также, соответственно, содержит элемент защиты от несанкционированного вскрытия. Элемент защиты, предпочтительно, включает в себя кольцо первого вскрытия, который вначале выполнено как одно целое с юбкой крышки емкости и соединено с ее нижней кромкой при помощи одной или более хрупких перегородок. Кольцо первого вскрытия удерживается на горлышке емкости при снятии крышки с горлышка в первый раз, соответственно, за счет совмещения с нижней стороной периферийной удерживающей кромки, образованной на горлышке емкости под резьбами.
В некоторых вариантах осуществления кольцо первого вскрытия содержит множество выполненных как одно целое гибких, радиально проходящих внутрь, удерживающих для удержания кольца под удерживающей кромкой. В этих вариантах осуществления храповые выступы также могут быть образованы на горлышке емкости под периферийной удерживающей кромкой и радиально расположены на расстоянии друг от друга вокруг горлышка для блокирования вращения кольца первого вскрытия на горлышке емкости в направлении отвинчивания и, таким образом, способствуют отделению кольца первого вскрытия от горлышка. Конструкция и работа кольца первого вскрытия в соответствии с этими вариантами осуществления могут быть такими, как описано и заявлено в нашей международной патентной публикации WO 94/11267.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны дополнительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых
фиг.1 - вид в частичном продольном разрезе узла укупорочного средства емкости в соответствии с настоящим изобретением с крышкой, показанной непосредственно перед установкой на горлышко;
фиг.2 - вид частично в продольном сечении и частично по высоте узла укупорочного средства емкости согласно фиг.1 с крышкой в полностью закрепленном и герметичном положении на горлышке емкости; и
фиг.3 - вид в частичном продольном разрезе верхней области горлышка узла укупорочного средства емкости в соответствии с настоящим изобретением.
Ссылаясь на фиг.1 и 2, данным вариантом осуществления является узел укупорочного средства емкости, особенно приспособленный для емкости для газированного напитка. Многие признаки данного узла имеют сходство с признаками узла, описанного и заявленного в наших международных патентных заявках WO 95/05322 и WO 97/21602, а также WO 99/19228. Однако важно отметить, что резьбы на крышке и горлышке изменены в настоящем изобретении относительно узлов укупорочных средств, описанных в тех заявках. То есть более ранние заявки на патент описывают подробно узлы, содержащие короткие сегменты резьбы на юбке крышке и более длинные сегменты резьбы на горлышке, тогда как настоящее изобретение описывает только короткие сегменты резьбы на горлышке и более длинные сегменты резьбы на юбке крышке.
Узел в соответствии с данным вариантом осуществления включает в себя горлышко 10 емкости для газированных напитков, и крышку 12. Как горлышко емкости, так и крышка выполнены из пластикового материала, но горлышко емкости также может быть выполнено из стекла. Емкость, предпочтительно выполнена посредством литьевого формования и выдувного формования полиэтилентерефталата способом, обычно известным для емкостей для газированных напитков. Крышка, предпочтительно, выполнена посредством литьевого формования или компрессионного формования полиэтилена. Горлышко емкости имеет цилиндрическую внутреннюю поверхность 13, заканчивающуюся закругленной кромкой 14.
Со ссылкой на фиг.3 вариант выполнения области кромки горлышка емкости изображен более подробно. Горлышко имеет внутреннюю поверхность 80, наружную поверхность 82 и закругленную по радиусу кромку 84. Область 86 внутренней поверхности, расположенная рядом с закругленной по радиусу кромкой 84 сужена под углом α, который составляет приблизительно 16 градусов. Область 88 наружной поверхности, расположенная рядом с закругленной по радиусу кромкой 84, сужена под углом β, который составляет приблизительно 9 градусов. Эти области сужения обеспечивают то, что происходит менее резкое увеличение крутящего момента для завинчивания, когда уплотняющая пробка и уплотняющая юбка крышки входят в зацепление с горлышком при приближении к герметичному положению крышки на горлышке.
На горлышке 10 емкости расположена четырехзаходная первая крепежная резьба, составленная из четырех сегментов 16 первой резьбы, как показано на фиг.2. Сегменты 16 первой резьбы являются короткими сегментами резьбы около 33° вокруг горлышка и имеющие нижнюю поверхность 20 с относительно мелким шагом около 6° и верхнюю поверхность 18 с промежуточным шагом около 13,5°. Сегменты первой резьбы имеют по существу трапециедальное сечение вдоль оси горлышка.
Как показано на фиг.1 и 2, крышка 12 содержит основание 22 и юбку 24. Юбка 24 крышки содержит вторую крепежную резьбу, образованную из четырех удлиненных сегментов 26 второй резьбы, причем каждый имеет нижнюю поверхность 30 резьбы и верхнюю поверхность 32 резьбы. (Термин «верхний» в данном контексте означает ближе к основанию крышки, т.е. дальше от открытого конца крышки). Верхняя и нижняя поверхности 32, 30 резьбы сегментов резьбы образуют по существу трапециедальные боковые кромки, которые являются комплементарными к форме сегментов первой резьбы. По существу непрерывная приблизительно винтовая траектория резьбы для сегментов первой резьбы образована между соседними сегментами 26 второй резьбы.
Признаком этого узла является профилирование верхних поверхностей 32 сегментов 26 второй резьбы, которое описано более подробно в нашей международной патентной заявке WO 97/21602. Верхние поверхности 32 резьбы в первой верхней области имеют по существу постоянный шаг только около 6°. Верхняя область совмещается с промежуточной областью, имеющей по существу постоянный гораздо больший шаг около 25°. Средний шаг винтовой траектории резьбы, образованной сегментами 26 второй резьбы, составляет 13,5°.
Сегменты 26 второй резьбы также включают в себя элемент защиты от воздействия давления, подобный признаку, описанному и заявленному в нашей международной патентной заявке WO 95/05322. Вкратце, самый нижний участок сегмента 26 второй резьбы образует уступ 38 для совмещения с первым концом 40 сегментов 16 первой резьбы и блокирования отвинчивания крышки 12 с горлышка 10, когда упомянутые сегменты 16 первой резьбы находятся в совмещении с верхней поверхностью 32, т.е. когда результирующая сила действует на крышку в осевом направлении из горлышка емкости. Третья область верхних поверхностей 32 сегментов второй резьбы, расположенных рядом с уступом 38, также имеет мелкий шаг около 6°.
Узел укупорочного средства также содержит комплементарные блокирующие элементы на горлышке емкости и крышке для блокирования отвинчивания крышки из полностью зацепленного положения на горлышке емкости, пока не будет приложен минимальный кутящий момент для отвинчивания. Эти блокирующие элементы содержат четыре радиально расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга первых блокирующих выступа 44 на горлышке емкости и четыре радиально расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга вторых блокирующих выступа 46 на внутренней стороне юбки 24 крышки. Выступы на горлышке емкости расположены в нижней части резьбы, где они менее всего заметны для человека, пьющего непосредственно из горлышка емкости. Блокирующие выступы 46 на юбке крышки размещены на уровне с нижней частью резьб 26 на юбке и радиально расположены на расстоянии около 2 мм от нижней части резьб 26 на юбке. Блокирующие выступы на юбке 24 крышки образованы как продолжение сегментов 26 резьбы крышки, в результате чего сегменты 16 резьбы на горлышке 10 могут проходить плавно за блокирующие выступы на горлышке при закреплении крышки на горлышке.
Каждый из блокирующих выступов 44, 46 выполнен по существу в виде треугольной призмы, имеющей свою длинную ось, совпадающую с осью узла укупорочного средства. Высота каждого блокирующего выступа составляет около 1,5 мм, и ширина основания составляет около 1,5 мм. Это обеспечивает то, что выступы имеют достаточную прочность для защелкивания друг с другом без остаточной деформации.
Каждый из сегментов 26 второй резьбы включает в себя продольно выступающий вверх участок 48, который образует продольную упорную поверхность, с которой может совмещаться второй конец 50 одного из сегментов 16 первой резьбы, когда крышка полностью закреплена на горлышке для блокирования отвинчивания крышки на горлышке.
Крышка содержит цилиндрическую уплотняющую пробку 52. Крышка дополнительно содержит цилиндрическую уплотняющую юбку 54, которая является по существу концентрической с уплотняющей пробкой. Уплотняющая пробка 52 и уплотняющая юбка 54 являются концентрическими с резьбовой юбкой 24 и расположены внутри резьбовой юбки 24 для уплотнения совмещения с противоположными сторонами горлышка емкости, находящиеся в непосредственной близости от кромки 14.
Уплотняющей пробкой 52 является оливообразная уплотняющая пробка, содержащая выпуклый выступ 56 на своей радиальной наружной поверхности, который образует уплотнение на внутренней поверхности горлышка емкости при использовании.
Уплотняющая юбка 54 имеет вогнутую область 58 на своей радиальной внутренней поверхности. Два небольших периферийных уплотняющих ребра 60 по существу треугольного сечения выступают внутрь от вогнутой области. Периферийные уплотняющие ребра на уплотняющей юбке имеют по существу равнобедренное треугольное сечение и высоту приблизительно 159 микрометров в ненапряженном состоянии. Однако они деформируются при прижатии к более твердому материалу (стекло или полиэтелентерефталат) горлышка емкости для образования герметичного уплотнения. Небольшие размеры уплотняющих ребер 60 дают возможность достичь герметичного уплотнения без значительного усилия, необходимого для приложения к уплотняющей юбке 54 для образования уплотнения.
Узел укупорочного средства емкости в соответствии с данным вариантом осуществления также содержит элемент защиты от несанкционированного вскрытия. Он включает в себя кольцо 66 первого вскрытия, которое первоначально выполнено как одно целое с юбкой 24 крышки 12 емкости и соединено с ней при помощи хрупких перегородок 64. Кольцо 66 первого вскрытия содержит множество выполненных как одно целое, гибких, радиально ориентированных внутрь удерживающих язычков 70. Периферийный удерживающий буртик 72 образован на горлышке 10 емкости. Храповые выступы (не показаны в данном варианте осуществления) также могут быть образованы на горлышке емкости под периферийным удерживающий буртиком 72 и радиально расположены на расстоянии друг от друга вокруг горлышка емкости для блокирования вращения кольца 66 первого вскрытия на горлышке емкости в направлении отвинчивания. Однако может быть предпочтительной шлифовка или исключение храповых выступов для повышения удобства использования горлышка. Конструкция и работа кольца первого вскрытия описаны и заявлены в нашей международной патентной заявке WO 94/11267.
При использовании крышка 12 закрепляется на горлышке 10 емкости посредством завинчивания обычным способом. Имеются четыре захода резьбы, и крышка 12 может перемещаться из полностью расцепленного положения в полностью зацепленное положение на горлышке емкости посредством поворота приблизительно на 90°. Можно видеть, что сегменты 16 резьбы на горлышке сначала проходят за верхний конец блокирующих выступов 46 на юбке крышки и, таким образом, направляются в винтовую траекторию резьбы. Другими словами, блокирующие выступы 46 на юбке 24 образуют начальное удлинение винтовой траектории резьбы, за которым следуют сегменты 16 резьбы на горлышке. Таким образом, блокирующие выступы на юбке не препятствуют или не блокируют свободное прохождение резьб.
Когда крышка завинчивается, обычно результирующее осевое усилие, приложенное пользователем к крышке, действует на горловину емкости, и, следовательно, сегменты 16 первой резьбы на горлышке совмещаются с нижними поверхностями 30 сегментов 26 второй резьбы на крышке и перемещаются вдоль них. Таким образом, можно видеть, что сегменты 16 первой резьбы следуют по существу по непрерывной траектории вдоль винтовой линии с переменным шагом. Первая и вторая резьбы являются свободно проходящими, что означает, что по существу нет фрикционного крутящего момента между сегментами резьб до тех пор, пока не будет достигнуто полностью зацепленное положение. Эти элементы из множества заходов резьб, поворота крышки на 90° по существу непрерывной траектории резьбы и свободно проходящих резьб обеспечивают очень легкое закрепление крышки на горлышке емкости, особенно для пожилых или страдающих артритом людей или детей.
При приближении крышки к полностью зацепленному положению на горлышке 10 емкости происходит несколько вещей. Во-первых, кольцо 66 первого вскрытия начинает перемещаться через удерживающий буртик 72 на горлышке емкости. Удерживающие язычки 70 на кольце 66 первого вскрытия сгибаются радиально наружу для обеспечения прохождения кольца 66 первого вскрытия через удерживающий буртик 72 без чрезмерного радиального воздействия на хрупкие перегородки 64.
Во-вторых, начальное совмещение между уплотняющей пробкой 52 и уплотняющей юбкой 54 в основании крышки емкости приводит к результирующему осевому усилию, действующему на крышку в направлении из горлышка емкости. Оно выталкивает сегменты 16 резьбы из совмещения с нижними поверхностями 30 выступающих участков сегментов 26 второй резьбы в совмещение с верхними поверхностями 32 выступающих участков сегментов 26 второй резьбы. Более конкретно, это приводит сегменты 16 первой резьбы в совмещение с верхними поверхностями 32 резьбы. Непрерывное вращение крышки в направлении завинчивания заставляет сегменты 16 первой резьбы перемещаться вдоль верхних областей до тех пор, пока не будет достигнуто полностью зацепленное положение, изображенное на фиг.2. Мелкий шаг верхних поверхностей означает то, что это дополнительное вращение прикладывает большой вращающий момент (действующий как кулачок) для прижатия уплотняющей пробки 52 и уплотняющей юбки 54 к кромке 14 емкости для достижения эффективного газонепроницаемого уплотнения. Вогнутая внутренняя поверхность 58 уплотняющей юбки 54 соответствует изогнутой кроме 14 емкости для образования эффективного уплотнения без значительной деформации уплотняющей юбки 54.
В-третьих, при достижении полностью закрытого положения блокирующие выступы 46 на юбке крышки сгибаются и перемещаются через комплементарные блокирующие выступы 44 на горлышке емкости. В полностью закрытом положении комплементарные блокирующие выступы остаются в совмещении, так что юбка крышки все еще незначительно деформирована. Упругое восстанавливающее усилие, оказываемое юбкой крышки, преобразуется выступами 44, 46 в крутящий момент для закрытия, действующий на узел, который способствует обеспечению того, что достаточно большое уплотняющее усилие прикладывается к разным уплотняющим поверхностям узла. Следует понимать, что этот эффект вместе с относительно большим размером выступов 44, 46 обеспечивает достижение эффективного уплотнения, даже если блокирующие выступы 44, 46 не сформованы с очень жестким допуском.
В результате, при достижении или принятии полностью зацепленного положения крышки 12 на горлышке 10 емкости, вторые концы 50 сегментов 16 первой резьбы могут совмещаться с упорами 48, выступающими от сегментов 26 второй резьбы, таким образом, препятствуя дальнейшему затягиванию крышки, которое может повредить резьбы и/или деформировать уплотняющие выступы и ребра на крышке.
При нахождении крышки 12 в полностью зацепленном положении на горлышке 10 емкости, нижние поверхности 20 сегментов 16 первой резьбы совмещаются с верхними областями верхних поверхностей 32 резьбы выступающих участков сегментов 26 второй резьбы, как показано на фиг.2. Нижняя поверхность 20 сегментов 16 первой резьбы имеет мелкий шаг для соответствия шагу указанных верхних областей для того, чтобы максимально увеличить площадь контакта межу выступающими участками в этих областях и, таким образом, распределить осевое усилие, оказываемое крышкой, как можно равномернее вокруг горлышка емкости. Из-за мелкого шага в верхних областях, относительно небольшое осевое усилие, возникающее из горлышка емкости вследствие давления внутри емкости, преобразуется во вращающую силу для отвинчивания за счет совмещения между поверхностями резьбы в этом положении. Это значительно уменьшает стремление крышки самопроизвольно отвинчиваться под давлением. Самопроизвольное отвинчивание также предотвращается за счет совмещения между первыми и вторыми блокирующими выступами 44, 46. Преимуществом узла является то, что уменьшенное стремление к самопроизвольному отвинчиванию благодаря мелкому шагу резьбы в нижних областях, означает то, что минимальный крутящий момент для открытия блокирующих выступов 44, 46 может быть уменьшен без риска самопроизвольного выдувания воздуха через крышку. Это облегчает удаление крышки пожилыми или страдающими артритом людьми или детьми без уменьшения защиты от воздействия давления крышки.
В полностью зацепленном и герметичном положении крышка закреплена на горлышке емкости, как показано на фиг.2. Как уплотняющая юбка 54, так и уплотняющая пробка 52 являются в радиальном направлении слегка гибкими для зацепления с уплотняющей кромкой. Выпуклый выступ на уплотняющей пробке и периферийные уплотняющие ребра на уплотняющей юбке зацепляются с противоположными сторонами уплотняющей кромки 14, и зажимают кромку между ними для образования очень эффективного уплотнения. Общий эффект состоит в обеспечении уплотняющего зажима для захвата верхней части горлышка емкости.
При использовании крышку удаляют с горлышка емкости посредством простого отвинчивания. Начальный минимальный крутящий момент для отвинчивания необходим для преодоления сопротивления блокирующих выступов 44, 46. При преодолении этого сопротивления крутящий момент по существу не требуется для приложения пользователем для отвинчивания крышки. Внутреннее давление в емкости оказывает осевое усилие на крышку в направлении от горлышка емкости, в результате чего сегменты 16 первой резьбы перемещаются вдоль верхних поверхностей 32 сегментов 26 второй резьбы при отвинчивании крышки. Сегменты 16 первой резьбы сначала перемещаются вдоль верхних областей и затем вдоль наклонных промежуточных областей верхней поверхности сегментов 20 второй резьбы. Сегменты 16 первой резьбы затем совмещаются с уступом (нижним выступающим участком) 38 сегментов 26 второй резьбы. В этом положении дальнейшее отвинчивание крышки блокируется, в то время как происходит выпуск газа вдоль траекторий резьб. Также следует отметить, что в этом промежуточном положении выпуска газа сегменты 16 первой резьбы совмещаются в основном с областью верхней поверхности сегментов 26 второй резьбы. Мелкий шаг этой области приводит к относительно небольшому осевому усилию, действующему на крышки, преобразуемому в крутящий момент для отвинчивания, таким образом, уменьшая стремление крышки блокировать элемент защиты от воздействия давления и выпускать воздух.
При завершении выпуска газа из горлышка емкости, так что осевое направленное вверх усилие больше не действует на крышку, крышка может опуститься для того, чтобы привести сегменты 16 резьбы в совмещение с нижними поверхностями 30 сегментов 26 второй резьбы. В этом положении отвинчивание может продолжаться для полного расцепления крышки с горлышком емкости.
Уплотнительное устройство в узлах в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает закрепление и повторное закрепление крышки на горлышке емкости без необходимости в большом крутящем моменте или резьбах с мелким шагом для принудительного уплотнения. Можно видеть, что узел в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает по меньшей мере периферийные уплотнения, имеющие высокое давление уплотнения во всем диапазоне температур и давлений, обычно встречающихся в емкостях для газированных напитков. Кроме того, можно видеть, что крышка пригодна для применения на горлышках емкостей, имеющих закругленные верхние кромки, таких как горлышки стеклянных емкостей и горлышки пластиковых емкостей, имеющие закругленную кромку для облегчения питья из горлышка. Недостатки, связанные с использованием мягких уплотняющих прокладок в крышке, устранены, в частности, крышки в соответствии с настоящим изобретением можно многократно закреплять на горлышке емкости без повреждения или потери эффективности.
Характеристики узла укупорочного средства емкости в соответствии с данным вариантом осуществления, используемые для емкости из полиэтилентерефталата для газированного напитка, были исследованы при длительном хранении при 38°С (испытание на воздействие высокой температуры/давления). Узел соответствовал наиболее жесткому промышленному стандарту, установленному в отношении данного укупорочного средства Bericap в соответствии с WO 98/35881, но с меньшим и более управляемым крутящим моментом для открытия и закрытия по сравнению с укупорочным средством Bericap. Кроме того, узел в соответствии с настоящим изобретением значительно превосходил по характеристикам укупорочное средство WO 98/35881 в данном испытании.
Вышеупомянутые варианты осуществления были описаны только в качестве примера. Многие другие варианты осуществления, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения, будут понятны специалисту в данной области техники.