ИЗОЛИРОВАННЫЙ СОСУД, СПОСОБ ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ
INSULATED CONTAINER, METHOD OF FABRICATING SAME AND APPARATUS FOR FABRICATING

Изобретение в целом относится к сосудам. В частности оно относится к изолированным сосудам для горячих напитков и т.п., способу выполнения подобных сосудов и устройству для выполнения подобных сосудов.
Известно немало примеров сосудов с изолирующими свойствами, предназначенных для горячих напитков описанных в патентах США №2266828 А, 4007670 А, 51455460323, 5524817, 5685480, и 6663 926. Каждый из этих сосудов включает внутренний стакан и внешнюю оболочку, разделенные воздушным промежутком.
В современных сосудах этого типа стакан выполнен из тонкого картона, покрытого внутри полиэтиленовыми смолами или аналогичным материалом. Стакан и оболочка скреплены в ключевых местах, вверху и у днища посредством склеивания или, как в некоторых последних конструкциях, посредством термосклеивания. Воздушный зазор между стенкой корпуса стакана и оболочкой может поддерживаться при помощи распорок различной конфигурации.
Целью настоящего изобретения является создание улучшенного изолированного сосуда, способа его выполнения и устройства для его выполнения, так что между стаканом и оболочкой возможны улучшенные соединения посредством связующего благодаря улучшенному и упрощенному способу соединения посредством связующего.
Указанная цель и все прочие цели достигаются благодаря созданию изолированного сосуда, обладающего признаками п. 1 формулы изобретения, способа его выполнения, признаки которого изложены в п. 10 формулы изобретения или в устройстве для соединения посредством связующего, признаки которого изложены в п. 15 формулы изобретения.
Покрытие из пластика, обладающее способностью к термосклеиванию, выполнено по меньшей мере на внутренней стороне оболочки и на наружной стороне корпуса стакана, причем после нагревания покрытия и установки стакана внутри оболочки формируют по меньшей мере одну связующую точку и/или зону для местного присоединения посредством связующего оболочки к корпусу стакана, причем формируют эту точку или зону только в пределах указанной контактной дорожки. Данная контактная дорожка как правило представляет собой виртуальную контактную дорожку, на которой наружная поверхность корпуса стакана и внутренняя поверхность оболочки могут соприкасаться при установке стакана внутри оболочки. Следует отметить, что реальный контакт между соответствующими стенками оболочки и корпуса стакана по всей окружности не является необходимым. Контактная дорожка может проходить только вдоль части их окружности, при этом на этой контактной дорожке могут быть расположены соответствующие связующие точки и/или зоны. Последние сформированы только местами соответствующим способом, согласно которому стенку оболочки прижимают к стенке корпуса стакана по меньшей мере в одной связующей точке и/или зоне, которые расположены только в пределах указанной контактной дорожки.
Перед установкой стакана в оболочке соответствующее покрытие из пластика, обладающее способностью к термосклеиванию, расплавляют, так что после отверждения этого покрытия обе детали будут связаны этим покрытием в соответствующих связующих точках и/или зонах.
Без сомнения, контактная дорожка может быть выполнена и кольцевой, так что она может полностью охватывать корпус и оболочку, а также может иметь определенную протяженность в вертикальном направлении, то есть быть перпендикулярной соответствующему окружному направлению.
Достаточно использовать одну связующую точку или зону, так как она служит только для предотвращения отсоединения внутреннего стакана при манипуляциях с сосудом во время сборки, упаковки, вкладывания и т.п. По наполнении сосуда соответствующим горячим напитком и т.п. внутренний стакан остается внутри оболочки в основном под весом напитка, так что сила связи, которую должна создавать соответствующая связующая точка или зона, невелика.
Однако можно и более надежно прикрепить друг к другу корпус стакана и оболочку, например посредством формирования вдоль контактной дорожки нескольких связующих точек и/или зон отдельно друг от друга, прикрепляя свободные части указанной контактной дорожки. Кроме того, связующие точки и/или зоны могут быть расположены в ряд и отделены друг от друга в горизонтальном и/или вертикальном направлении частями контактной дорожки, свободными от связующего. Иными словами, отдельные связующие точки или зоны расположены в горизонтальном или вертикальном направлении или образуют группу. В этой группе связующие точки или зоны например, расположены в вертикальном направлении, а сами группы затем расположены в ряд в горизонтальном или окружном направлении.
Соответствующие связующие точки и/или зоны могут также быть неравномерно распределены в окружном направлении. Однако для улучшения сборки сосуда, а также улучшения соответствующего способа выполнения сосуда преимуществом может оказаться равномерное расположение связующих точек и/или зон.
В предлагаемом изолированном сосуде имеется зазор между стенкой стакана и стенкой оболочки в нижней части сосуда, и этот воздушный зазор должен поддерживаться без каких-либо теплопередающих соединений. Следовательно, в предпочтительном варианте контактную дорожку формируют между кольцевой верхней частью стенки корпуса стакана и верхней по существу цилиндрической частью оболочки. В этой части сосуда зазор не является необходимым, так как контактная дорожка расположена выше уровня напитка, налитого в сосуд.
Также возможно расположить связующие точки и/или зоны непосредственно вблизи нижнего края кольцевой верхней части стенки корпуса стакана, где сформирован верхний заплечик. Под этим заплечиком начинается указанный зазор.
Для выполнения таких частей сосуда, как оболочка или стакан могут быть использованы различные материалы, при этом по меньшей мере одна из этих частей может быть выполнена из пластика. Возможно также выполнение стакана и/или оболочки из картона, что является целесообразным с точки зрения утилизации. Для обеспечения необходимой непроницаемости по меньшей мере стакана для жидкости картон для выполнения стакана покрыт полиэтиленовой смолой или аналогичным материалом. Картон также может быть покрыт покрытием из пластика, способного к термосклеиванию, при этом покрытие может быть выполнено на наружной стороне стенки стакана, на внутренней стороне оболочки или на обеих этих стенках.
Соответствующие связующие точки или зоны могут иметь различную форму. Например, связующие точки могут иметь круглое, прямоугольное или другое поперечное сечение. Связующие зоны могут быть выполнены в форме коротких полос, расположенных горизонтально или под наклоном к окружному направлению.
Для расплавления пластикового покрытия достаточно только нагреть его в определенном месте, однако возможен также полный нагрев кольцевой полосы пластикового покрытия.
Для создания достаточного усилия для прижатия стенки стакана к стенке оболочки до тех пор, пока пластиковое покрытие, способное к термосклеиванию, вновь не застынет, в корпусе стакана может быть расположен первый кольцевой орган по меньшей мере с одним перемещаемым или выступающим в радиальном направлении нажимным элементом, нажимающим на второй внешний орган для сжатия обоими этими органами стенок корпуса стакана со стенкам оболочки для формирования по меньшей мере одной связующей точки и/или зоны. Несомненно, также возможно, что соответствующие нажимные элементы выполнены как часть второго внешнего органа или имеются на обоих органах.
Возможно также, что нажимные элементы не находятся в непосредственном контакте с одной из стен сосуда, но деформируют изнутри например, эластичное кольцо, а это кольцо благодаря взаимодействию с другим элементом затем уже сжимает своими внешними деформированными частями стенки корпуса стакана со стенками оболочки.
Устройство для соединения посредством связующего внешней оболочки и внутреннего стакана для формирования изолированного сосуда для горячих жидкостей и т.п. включает описанный первый элемент, предназначенный для установки во внутреннем стакане, описанный второй элемент, расположенный по существу концентрически с первым элементом, с внешней стороны от внешней оболочки и по меньшей мере один выступающий или перемещаемый в радиальном направлении нажимной элемент, предназначенный для сжатия противоположных стенок оболочки и стакана друг с другом для формирования по меньшей мере одной связующей точки и/или зоны вдоль окружности оболочки и стакана.
Первый орган может быть выполнен в виде кольца или диска, вставленного в корпус стакана. Это кольцо или диск может поддерживать нажимной элемент или нажимные элементы с возможностью перемещения в радиальном направлении.
Обычный вариант выполнения перемещаемого нажимного элемента представляет собой поршень, установленный в первом и/или втором органе с возможностью перемещения.
Чтобы получить равномерное распределение связующих точек или зон соответствующее количество перемещаемых в радиальном направлении прижимных элементов также равномерно распределяют вдоль окружности первого или второго органа.
Для подготовки оболочки к вводу корпуса стакана устройство предпочтительно включает принимающий элемент по меньшей мере с юбочной частью и верхним поясом, предназначенный для удержания оболочки.
Чтобы использовать принимающий элемент еще и в качестве второго или внешнего органа от верхнего пояса принимающего элемента по существу в вертикальном направлении может отходить выступ противодавления. В этом случае подвижные нажимные элементы могут быть частью первого или кольцевого органа, так что не требуется наличия отдельного второго органа.
Также возможно использовать принимающий элемент для удержания корпуса стакана в заранее заданном положении. Так удерживать кропус можно верхним концом указанного выступа противодавления, который в этом случае используется в качестве опорной поверхности для внешнего завитка корпуса стакана.
Изобретение, включающее конструкцию сосуда, способ его выполнения и соответствующее устройство для его выполнения раскрываются со ссылками на прилагаемые более или менее схематичные чертежи, на которых:
ФИГ. 1 изображает вид сбоку изолированного сосуда, включающего внутренний стакан, наружную оболочку и представляющего собой первый вариант выполнения настоящего изобретения;
ФИГ. 2 изображает вид снизу сосуда, показанного на фиг. 1;
ФИГ. 3 изображает вид сбоку в разрезе сосуда, показанного на фиг. 1;
ФИГ. 4 изображает увеличенный вид в разрезе верхней части сосуда, показанного на фиг. 1, иллюстрирующий первый этап его сборки;
ФИГ. 5 изображает вид, аналогичный виду на фиг. 4, иллюстрирующий ввод стакана в оболочку;
ФИГ. 6 изображает вид аналогичный виду на фиг. 4, иллюстрирующий точечную сварку стакана и оболочки на следующем этапе сборки сосуда;
ФИГ. 7 изображает вид сверху сосуда и соответствующего инструмента или устройства для точечной сварки;
ФИГ. 8 изображает вид в перспективе сосуда с предлагаемым инструментом для точечной сварки, показанным на фиг. 7;
ФИГ. 9 изображает вид, аналогичный виду на фиг. 3, сосуда, представляющего собой второй вариант выполнения настоящего изобретения;
ФИГ. 10 изображает вид, аналогичный виду на фиг. 4, сосуда, представляющего собой второй вариант выполнения настоящего изобретения, иллюстрирующий первый этап сборки сосуда;
ФИГ. 11 изображает вид, аналогичный виду на фиг. 5, сосуда, представляющего собой второй вариант выполнения настоящего изобретения, на втором этапе сборки; и
ФИГ. 12 изображает вид, аналогичный виду на фиг. 6, сосуда, представляющего собой второй вариант выполнения сосуда, иллюстрирующий следующий этап сборки.
На фиг. 1-3 представлен сосуд 10 для горячих напитков, обладающий признаками первого варианта выполнения настоящего изобретения. Сосуд 10 включает внутренний стакан 12 и внешнюю оболочку 14, расположенные телескопически и точечно соединенные посредством связующего друг с другом в соответствий с настоящим изобретением.
В соответствии с фиг. 3, внутренний стакан 12 включает корпус 22 стакана и дно 24 стакана, выполненные по отдельности из картона стандартным образом. Перед производством картон с одной стороны покрывают пластиком, обладающим способностью к термосклеиванию, например полиэтиленом и т.п.. Стакан 12 в сборе дополнительно имеет внутреннее покрытие 15 из полиэтилена, проходящее по всей его внутренней поверхности или по ее части.
Стенка 29 корпуса 22, выполненная в форме усеченного конуса, имеет кольцевой заплечик 31, сформированный на ее внутренней стороне вблизи дна 24 24. Заплечик 31 действует в качестве упора для размещенного над ним стакана при многоярусном размещении стаканов.
Дно стакана 24 установлено в корпусе 22 таким образом, как это проиллюстрировано на чертежах. Часть 26 нижнего края стенки стакана 29 загнута внутрь и вверх для захвата кольцевой проходящей вниз юбочной части 28 дна 24 стакана.
Корпус 22 стакана также имеет кольцевой верхний заплечик 32, выполненный с наружной стороны его боковой стенки 29, имеющей форму усеченного конуса, на расстоянии по меньшей мере 5 мм от внешнего завитка 34, образующего верхний край корпуса. Между заплечником 32 и внешним завитком 34 расположен верхний участок 37 стенки с кольцевой наружной поверхностью 38 (см. также фиг. 5), нижняя часть 39 поверхности, расположенная на краю выступа 41, служит в качестве связующей точки или зоны 1 или 2, к которой прикреплена кольцевая внутренняя поверхность оболочки 14, как описано ниже.
Наружная оболочка 14, как и стенка стакана 29, выполнена в форме усеченного конуса. Оболочка 14 выполнена из картона с внутренним покрытием 42 из пластика, способного к термосклеиванию. Внутреннее покрытие может покрывать все связующие зоны или точки или только их часть вдоль контактной дорожки 3 (см. также фиг. 7) оболочки 14. Оболочка 14 имеет на ее нижнем крае на расстоянии, приблизительно равном высоте дна стакана 24, внутренний завиток 44 (см. фиг. 3), взаимодействующий с наружной поверхностью 4 стенки корпуса стакана 19 над нижним концом стакана 12.
Верхний кольцевой край 9 или 51 (см. также фиг. 5) оболочки 14 непосредственно примыкает к завитку 34 корпуса 22 стакана и может подпирать его снизу. Оболочка 14 проходит вниз от этого места до узкой кольцевой поверхности, где она по меньшей мере частично взаимодействует с верхним участком 37 стенки и наружной кольцевой поверхностью 38 у нижнего края 41 заплечика 32 и чуть выше.
Перед сборкой стакана 12 и оболочки 14 покрытие 42 местами расплавляют. После сборки оболочка 14 присоединяется посредством термического связующего по меньшей мере в одной связующей точке или зоне 1, 2, изображенной, например на фиг. 6 в виде точечного сварного шва 53, к заплечику 32 корпуса стакана или наружной кольцевой поверхности 38 у его нижнего края 41, т.е. на расстоянии около 5 мм от завитка 34. Несмотря на то, что в данном документе описано применение трех точечных сварных швов 53 расположенных по окружности на равных расстояниях друг от друга, может быть всего один шов или более трех швов, которые могут и не быть расположены на равных расстояниях друг от друга.
Также возможно расположить несколько связующих точек или зон друг над другом в вертикальном направлении 7 (см. фиг. 3) или рядом друг с другом в горизонтальном направлении 6 или окружном направлении 8 (см. фиг. 2).
На фиг. 4-8 проиллюстрировано производство сосуда в соответствии со следующими этапами:
- Из картона, который по выбору может быть покрыт изнури пластиком, способным к термосклеиванию, например полиэтиленом, выполняют оболочку 14 путем формирования вокруг нее оправки в форме усеченного конуса.
- Оболочку затем извлекают из оправки и устанавливают ее в приемной часта принимающего элемента 20, имеющей соответствующую форму (см. фиг. 4). Принимающий элемент 20 включает юбочную часть 21 (см. фиг. 5), которая имеет форму усеченного конуса и которая примыкает к внешней поверхности стенки 16 оболочки. На верхнем крае юбочной части 21 принимающий элемент 20 имеет верхний пояс 23, выступающий наружу в радиальном направлении.
На следующем этапе с внутренней стороны оболочки 14 устанавливают кольцевой нагревающий элемент и нагревают полоски покрытия из полиэтилена до температуры плавления, см. фиг. 6.
Ранее собранный стакан 12 затем затягивают в оболочку посредством всасывания до тех пор, пока кольцевая периферия его верхнего заплечика 32 не установится напротив оболочки у расплавленной полоски вдоль контактной дорожки 3 (см. также фиг. 7).
Затем в корпусе 22 стакана устанавливают кольцевой диск 17, служащий в качестве первого органа устройства 11 для производства сосуда 10, и он входит в плотный контакт с внутренней поверхностью корпуса стакана над верхним заплечиком 32, см. например, фиг 6-8.
Затем вокруг оболочки 14 на уровне расплавленной полоски устанавливают кольцо 18, как второй орган устройства 11, включающее три выдвигаемых в радиальном направлении поршня, служащие в качестве нажимных элементов, и выдвигают поршни для сжатия стенок корпуса стакана и стенокк оболочки вместе (см., например, фиг. 6) до тех пор, пока они не присоединяться друг к (см., например, фиг. 6) до тех пор, пока они не присоединяться друг к другу посредством связующего например, в трех точенных сварных швах 53 или связующих точках 1 или связующих зонах 2. Эти точечные сварные швы далее называются точками сварки, см. также фиг. 7 и 8.
Затем диск и кольцо снимают, а собранный сосуд извлекают из принимающего элемента 20.
В соответствии с фиг. 6 нет необходимости соприкосновения верхнего участка 37 стенки со всеми участками верхнего торца стенки 16 оболочки, так что между ними возможен небольшой зазор под наружным завитком 34. только вдоль контактной дорожки 3, которая как показано на фиг 7, например, выполнена у верхнего кольцевого заплечика 32, могут быть выполнены соответствующие связующие точки или зоны, которые выполняют посредством сжатия первого органа 17 со вторым органом 18, см. фиг 6 и 7.
На фиг. 8, а также 7 кольцеобразный второй орган 18 с поршнем 19, изображен в положении между верхней поверхностью верхнего пояса 23 принимающего элемента 20 и нижним концом внешнего завитка 34, см. фиг. 6.
На фиг. 7 также показано, что поршни 19 в качестве прижимных элементов распределены равномерно в окружном направлении 8 вокруг сосуда 10, и сформированы три связующих точки или участка. Прижимные элементы выполнены с возможностью перемещения в направлении 45.
На фиг. 10-12 представлен на различных этапах сборки сосуд 10, обладающий признаками второго варианта выполнения настоящего изобретения. Конструкция сосуда 10 отличается от конструкции сосуда описанного выше, выполнением стака 12. Стакан 12 сосуда отличается от стакана, описанного выше, тем, что его оболочка 14 имеет на верхнем конце короткую цилиндрическую часть 50. Часть 50 оболочки 14 расположена вплотную к наружной поверхности 38 верхнего участка 37 стенки (см. также предыдущие чертежи). Стакан 12 и оболочка 14 точечно присоединены друг к другу посредством связующего по меньшей мере в одной точке 53, т.е. связующей точке 1 или зоне 2, соответствующей точкам или зонам стакана 10, т.е. вокруг заплечика 32, непосредственно примыкающего к его нижнему краю 41. Несмотря на то, что цилиндрическая часть 50 располжена вплотную к стакану 12 над заплечиком 32, не следует полагать, что секция 50 прикреплена к корпусу стакана над кольцом из точек 53 сварки. При этом соответствующие связующие точки или точки 53 сварки отделены друг от друга частями контактной дорожки 3, свободными от связующего.
Кроме того, принимающий элемент 20 согласно второму варианту выполнения изобретения отличается от принимающего элемента, описанного в первом варианте, тем, что он имеет сформированный за одно целое с ним второй элемент 18, который выполнен с выступом противодавления 25, продолжающимся в вертикальном направлении от верхней поверхности верхнего пояса 23 принимающего элемента 20. верхний конец 27 выступа 25 подпирает снизу завиток 34.
Стакан 10 выполняют в соответствии с изобретением на следующих этапах:
- Из картона, который по выбору может быть покрыт пластиком, способным к термосклеиванию, например полиэтиленом, выполняют оболочку путем формирования вокруг нее оправки, имеющей форму усеченного конуса и имеющей верхнюю часть в форме круглого цилиндра;
- Оболочку 14 затем извлекают из оправки и устанавливают ее в принимающем элементе 20 соответствующей формы (см. фиг. 10);
- с внутренней стороны оболочки 14 устанавливают кольцевой нагревающий элемент и нагревают полоску покрытия из полиэтилена до температуры плавления;
- ранее собранный стакан 22 затем затягивают в оболочку 14 посредством всасывания до тех пор, пока кольцевая периферия заплечика 31 корпуса стакана не расположится напротив оболочки у расплавленной полоски (см. фиг. 11);
- затем в корпусе 22 стакана на уровне расплавленной полоски устанавливают кольцо 17 (см. фиг. 12), включающее, например, три выдвигаемых в радиальном направлении поршня, служащие в качестве нажимных элементов 19, и выдвигают поршни для сжатия стенок корпуса стакана со стенкам оболочки и прижатия их к внешнему принимающему элементу 20, а именно к выступу 25 противодавления, до тех пор, пока они не присоединятся друг к другу посредством связующего, например, в трех точках 53 сварки, см. фиг. 12.
- затем кольцо 17 вынимают и сосуд 10 извлекается из принимающего элемента 20.
Сосуд во всех описанных здесь вариантах выполнения характеризуются наличием покрытия из пластика, способного к термосклеиванию, выполненного на внутренней стороне его оболочки 14 и присоединенное посредством связующего к наружной поверхности стакана 12 посредством нагревания и сжатия в нескольких точках 53 сварки, которые служат связующими точками 1 или зонами 2. Соответствующие точки сварки проходят по окружности этих компонентов и между ними. Эти точки сварки располагаются на кольцевой дорожке, т.е. контактной дорожке 3, вблизи верхнего участка 37 стенки корпуса стакана или верхней цилиндрической части 50 Оболочки 14. Сосуд в любом варианте его Выполнения может быть изготовлен согласно настоящему изобретению посредством нанесения на корпус стакана связующего материала из пластика, способного к термосклеиванию, в некоторых местах к корпусу стакана вблизи верхнего участка 37 стенки. Очевидно, что в этом случае связующий материал следует нагреть снаружи стакана перед его установкой в оболочку.