ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ПРОБКА ДЛЯ УКУПОРИВАНИЯ БУТЫЛОК
SAFETY PLUG FOR BOTTLE CAPPING

Изобретение относится к средствам укупоривания бутылок, но может найти применение для укупоривания и других емкостей для жидких и сыпучих веществ.
Известна предохранительная пробка, содержащая элемент, выполненный с возможностью зацепления с кольцевым выступом горлышка бутылки (см., например, патент РФ №2263059 от 27.10.2005).
Недостатком известного устройства является низкая надежность осевого зацепления, обусловленная следующими обстоятельствами:
В изобретении по патенту №2263059 надежность осевого зацепления определяется разностью наружного диаметра кольцевого выступа горлышка бутылки и внутреннего диаметра кольцевого ребра (элемента).
При создании осевого зацепления предохранительной пробки с горлышком бутылки необходимо учитывать следующие технологические ограничения:
1. Кольцевое ребро образуется во время изготовления отливочной воронки методом литья. Стержень формы, который во время литья расположен внутри отливочной воронки, имеет соответствующую форму кольцевого ребра. Извлечь этот стержень возможно только при ограниченной величине разности внутреннего диаметра отливочной воронки над кольцевым ребром и внутреннего диаметра кольцевого ребра. Например, для поликарбоната толщиной стенки 1,2 мм при диаметре 24…27 мм эта разность диаметров не превышает 0,8 мм. При попытке увеличить эту разность происходит разрушение детали во время извлечения внутреннего формообразующего стержня.
2. Известно, что при использовании современной технологии производства бутылок допуск диаметра кольцевого выступа диаметром от 24 до 27 мм составляет ±0,35 мм.
Эта величина сравнима с радиальными размерами кольцевого ребра.
3. Кольцевое ребро имеет большую жесткость, так как оно образуется увеличением толщины стенки с внутренней стороны (в нашем примере до 1,2 мм).
Таким образом, при минимальном диаметре кольцевого выступа в пределах допуска безусловно можно обеспечить разность наружного диаметра кольцевого выступа бутылки и внутреннего диаметра кольцевого ребра не более 0,45 мм, принимая равными номинальный наружный диаметр кольцевого выступа бутылки и внутреннего диаметра отливочной воронки над кольцевым ребром.
Во время укупорки при максимальном диаметре кольцевого выступа в пределах допуска внутренний диаметр кольцевого ребра должен деформироваться до максимального диаметра кольцевого выступа бутылки (в нашем примере диаметр должен увеличиться на 0,8+0,35=1,15 мм, что является предельной величиной из-за  растрескивания материала)
При приложении злоумышленником осевых усилий для удаления предохранительной пробки в месте касания бутылки и отливочной воронки возникают контактные напряжения смятия, превышающие предел текучести материала, и предоставляется возможность для снятия предохранительной пробки, замены содержимого бутылки и повторного укупоривания бутылки без видимых наружных разрушений. Особенно критична эта ситуация при минимальном диаметре кольцевого выступа бутылки в пределах допуска.
Увеличенная жесткость кольцевого ребра препятствует его упругой деформации, увеличивает контактные напряжения на линии соприкосновения кольцевого ребра и кольцевого выступа бутылки и, соответственно, увеличивает усилие запрессовки предохранительной пробки на бутылку при укупорке, что делает необходимым повышение жесткости всех деталей, которые передают это усилие от верхней поверхности предохранительной пробки до кольцевого ребра. Для обеспечения заданной жесткости необходимо увеличивать толщины деталей, несущих нагрузку, или включать дополнительные элементы жесткости (например, ребра).
Разность усилий при минимальном и максимальном диаметре  кольцевого выступа в пределах допуска на стекло очень большая (минимальное и максимальное усилия могут различаться в 4-5 раз).
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении надежности фиксации предохранительной пробки на горлышке бутылки, уменьшающей вероятность удаления пробки злоумышленником, уменьшении усилия запрессовки колпачка на бутылку и уменьшении материалоемкости колпачка.
Указанный технический результат достигается тем, что в предохранительной пробке, содержащей элемент, выполненный с возможностью зацепления с кольцевым выступом горлышка бутылки, указанный элемент выполнен гофрированным, например, с чередующимися гофрами в форме участков окружности и в форме хорд.
Длина внутренней поверхности элемента может быть равна длине окружности  наружной  поверхности  кольцевого выступа горлышка бутылки.
Суть изобретения поясняется чертежами.
Фиг. 1 - бутылка, укупоренная предохранительной пробкой; фиг. 2 - сечение по элементу, зацепляемому с кольцевым выступом бутылки до ее укупорки; фиг. 3 - сечение по элементу, зацепляемому с кольцевым  выступом бутылки после ее укупорки; фиг. 4 - сечение по элементу, зацепляемому с кольцевым выступом  бутылки и бутылке во время ее укупорки при максимальной деформации элемента на кольцевом  выступе бутылки.
Предохранительная пробка 1 установлена на бутылку 2 с кольцевым выступом 3, радиальными ребрами 4. Предохранительная пробка 1 состоит из отливочной воронки 5 с трубкой 6, крышки 7, металлического колпачка 8, прокладки 9 с клапаном 10. Трубка 6 содержит гофрированный элемент 11.
Гофрированный элемент 11 имеет гофры 12 и 13. Длина внутренней поверхности элемента 11 равна длине окружности наружной поверхности кольцевого выступа 3 бутылки.
Такая конструкция узла фиксации позволяет создать упругий замок за счет упругой деформации элемента 11 при изменении его формы во время запрессовки предохранительной пробки на бутылку.
При изготовлении заявляемая конструкция позволяет извлечь формообразующий стержень с увеличенной относительно прототипа разностью внутреннего диаметра отливочной воронки 5 над элементом 11 и внутреннего диаметра элемента 11. Например, для поликарбоната толщиной стенки 0,6…0,8 мм и диаметре 24…27 мм эта разность диаметров может достигать 1,2 мм.  Увеличение этой разности возможно в связи с уменьшением жесткости элемента 12, т.к. гофры 12 и 13 при извлечении стержня раскрываются и стержень легко извлекается.
Устройство  фиксации имеет возможность относительно больших упругих деформаций в радиальном направлении и обеспечивает большую разность наружного диаметра кольцевого выступа 3  бутылки 2 и внутреннего диаметра гофр 12 и 13 элемента 11 (в описанном  примере - 0,85 мм, при минимальном диаметре кольцевого выступа в пределах допуска), принимая равными номинальный наружный диаметр кольцевого выступа 3 бутылки 2 и внутреннего диаметра отливочной воронки 5 над элементом 11.
В рассмотренном выше примере разность диаметров может составлять 1,2 мм, что почти в 2 раза выше достигаемых значений прототипа.
Особенности предлагаемого зацепления относительно прототипа обеспечивают более надежную фиксацию колпачка на венчике бутылки, кроме того, предлагаемая конструкция позволяет деформироваться многогранному элементу 11 в пределах упругих деформаций, что позволяет ограничить усилие, необходимое для запрессовки деталей на бутылку и снизить материалоемкость изделия.