БУТЫЛКА

Полезная модель относится к таре для хранения и транспортировки жидкостей, а более конкретно к металлическим бутылкам изготовляемым, преимущественно, путем глубокой вытяжки листового материала и может быть использована для розлива разнообразных напитков.
Известна легкометаллическая емкость для напитка содержащая цилиндрический корпус сопряженный с вогнутым дном, горловину с наклоненными плечиками, см., описание к пат. US, кл. B65D 8/12, №6126034, опубликован 2000.10.03.
Известна удобная в использовании и повторно закрываемая после откупоривания металлическая бутылка для напитка, содержащая цилиндрический корпус с плоским дном, конусообразную горловину с колпачком, см., описание к пат. JP, кл. B65D 25/42, №11139438, опубликован 1999.05.25.
Известны бутылки, выполненные, преимущественно, из стекла, содержащие корпус цилиндрической формы с широкой кольцевой выемкой под этикетку и радиусно сопряженный с вогнутым донышком, округлые плечики, радиусно сопрягающиеся с корпусом и горловиной, которая имеет конусообразную форму и снабжена венчиком с кольцевым ободком по краю, см., описания полезной модели к пат. RU, кл. B65D 1/02, №28102, опубликовано 10.03.2002 г., №36355, опубликовано 10.03.2004 г. и №36818, опубликовано 27.03.2004 г. Указанные известные бутылки широко распространены т.к. удобны в использовании при употреблении из них напитков.
Известна бутылка объемом 500 мл, содержащая горловину, расширяющуюся к плечикам, снабженную венчиком с кольцевым ободком,
г
в
наклонные плечики, поверхность которых выполнена вогнутой на участке, сопряженном с горловиной, и выпуклой на участке, сопряженном с корпусом, и корпус, сопряженный с дном, причем места перехода горловины в плечики и плечиков в корпус выполнены по радиусам, а габаритная высота Н бутылки и высота h корпуса удовлетворяют соотношению 0,5<h/H<0,7, отличающаяся тем, что отношение габаритной высоты Н бутылки к диаметру D корпуса удовлетворяет соотношению 3,2<H/D<3,7, при этом радиус кривизны образующей вогнутой части поверхности плечиков составляет 13-17 мм, а радиус кривизны образующей выпуклой части поверхности плечиков составляет 23-27 мм. Преимущественно габаритная высота Н бутылки составляет 243,4-246,6 мм, диаметр D корпуса составляет 68,6-71,2 мм, высота h корпуса составляет 137-139 мм, высота h горловины составляет 76,5-78,0 мм, высота h венчика с кольцевым ободком составляет 13,5-14,5 мм, поверхность сопряжения корпуса с дном выполнена по образующей с радиусом 30,0-30,3 мм на участке, примыкающем к корпусу, и с радиусом 4,4-7,6 мм на участке, примыкающем к днищу, см., описание полезной модели к пат. RU, кл. B65D 1/02, №39125, опубликовано 20.07.2004 г. Указанное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог. Техническое решение согласно прототипу включает распространенный и универсальный типоразмер бутылки, которая обладает эстетичным внешним видом, проста и технологична в производстве.
Недостатком прототипа является ограниченный срок хранения в таре напитка и завышенные массово-габаритные параметры самой тары, что является следствием изготовления ее из проницаемого для света толстостенного стекла и создает определенные затруднения в процессе хранения, транспортировки и использования.
Предлагаемая полезная модель направлена на достижение технического
результата, который выражается в увеличении гарантийных сроков хранения напитков в бутылке за счет высоких гигиенических свойств металла, а также в существенном снижении веса бутылки и ее габаритов за счет утонения стенки. При этом в конструкции бутылки максимально сохранены все положительные свойства прототипа, в том числе некоторые габаритные параметры.
В конечном итоге, указанный технический результат позволяет существенно повысить удобство пользования бутылкой и улучшить ее потребительские свойства, что способствует увеличению продаж товара.
r
r
Указанный положительный результат достигается тем, что бутылка, содержащая цилиндрический корпус, вогнутое дно, наклонные плечики и горловину с венчиком, у которой места сопряжения корпуса с дном и плечиков с корпусом и горловиной выполнены по радиусам, а радиус сопряжения плечиков с корпусом составляет 23-27 мм, отличается от прототипа тем, что, она выполнена тонкостенной из металла, горловина выполнена состоящей из основного цилиндрического участка и верхнего конического, равномерно расширяющегося от венчика к основному цилиндрическому участку, а венчик выполнен полым в виде отбортовки верхнего конического участка горловины, отношение габаритной высоты Н бутылки к диаметру D корпуса удовлетворяет соотношению 4,1<H/D<4,3, а отношение высоты h горловины к габаритной высоте Н бутылки удовлетворяют соотношению 0,25<h/Н<0,35, при этом радиус сопряжения плечиков с горловиной составляет 8-11 мм.
r
в
Оптимальным, с точки зрения достижения указанного положительного эффекта, является типоразмер бутылки габаритная высота Н которой составляет 249,6-250,4 мм, диаметр D корпуса составляет около 59 мм, высота h горловины составляет 72-76 мм, диаметр d горловины составляет около 28 мм, высота h венчика с верхним коническим участком горловины составляет около 14,6 мм, а высота вогнутости дна составляет около 9,5 мм. Приведенным размерам соответствует объем бутылки под заполнение жидкостью около 500
мл. Во всех исполнениях бутылки целесообразно ее изготовление из алюминия и нанесение на внешнюю поверхность защитно-декоративного покрытия.
г
r
Легкометаллическая бутылка отличается от литой стеклянной не только своими повышенными гигиеническими свойствами и низким весом, но также и оптимальными габаритными характеристиками. Тонкостенная форма позволяет, при увеличении полезного объема, реализовать отношение габаритной высоты Н бутылки к диаметру D корпуса в пределах 4,1<H/D<4,3 и отношение высоты h горловины к габаритной высоте Н бутылки в пределах 0,25<h/H<0,35. Новые характерные размеры и радиусы сопряжения в совокупности с известными сообщают бутылке дополнительные свойства, которые выгодно отличают ее от прототипа. Рациональная комбинация материала, форм и размеров всех элементов конструкции повышает технологичность бутылки, сохранность ее содержимого и удобство пользования.
r
Параметры Н, D, и h выбраны в качестве определяющих габариты бутылки не случайно, поскольку именно они в совокупности являются необходимыми и достаточными для того чтобы бутылка имела гарантированный объем под заполнение при минимальной массе металла и обеспечивала требуемые технологические и эксплуатационные характеристики. Габаритная высота Н бутылки является основополагающей для прочих массово-габаритных параметров и размеров емкости. Высота бутылки для определенного типоразмера является величиной консервативной и варьируется в узком интервале значений. Так, например, высота тары емкостью около 0,5 литра, независимо от ее исполнения, в основном колеблется в пределах 240-250 мм, что объясняется конструкцией существующих дорогостоящих типовых поточных линий для производства напитков в жесткой таре, а также технологией упаковки, складирования и транспортировки.
r
r
r
r
r
При фиксированной габаритной высоте Н бутылки, составляющей в нашем случае, преимущественно, 249,6-250,4 мм количество заключенной в ней жидкости, очевидно, определяется диаметром D ее корпуса. Проведенные расчеты подтверждают возможность реализации удовлетворительных массово-габаритных характеристик легкометаллической бутылки для объема под заполнение составляющего 0,5 литра в узком диапазоне соотношений габаритной высоты Н бутылки к диаметру D корпуса 4,1<H/D<4,3. Под удовлетворительными массово-габаритными характеристиками бутылки в данном случае понимается не только соответствие критерию соотношения масса/емкость, но также и исключение формирования слишком длинной по отношению к корпусу или наоборот чересчур укороченной горловины. Соотношения H/D и h/Н очевидно связаны между собой. Так например, при H/D≤4,1 происходит увеличение объема под заполнение бутылки сверх допустимого значения, а отношение высоты h горловины к габаритной высоте Н бутылки начинает превышать величину h/Н≥0,35, бутылка становиться «несуразно полной» с несоразмерно длинной горловиной, переутяжеляется и начинает занимать слишком много места при упаковке, хранении и транспортировке. Наоборот, при H/D≥4,3 происходит уменьшение объема под заполнение бутылки до недопустимого значения, а отношение высоты h горловины к габаритной высоте Н бутылки начинает уменьшаться от величины h/Н≤0,25, бутылка становиться чрезмерно удлиненной, с короткой горловиной, больше похожей на туборг. Превышение объема под заполнение бутылки свыше 530 мл является совершенно недопустимым т.к. вызывает перерасход напитка при розливе, и наоборот, объем под заполнение бутылки не превышающий 490 мл сопряжен с недоливом. Кроме того, при увеличении высоты корпуса бутылки к ее диаметру, равно как и высоты горловины к ее диаметру, сверх определенного значения, приводит к потере устойчивости. Корпус или горловина бутылки могут в этом случае прогибаться и складываться
под воздействием осевых нагрузок, возникающих при закупоривании или многоуровневом складировании.
Технология изготовления тонкостенной металлической тары накладывает определенные ограничения на степень вытяжки материала, исходя из его пластических свойств. В стремлении обеспечить максимальную степень вытяжки металла производитель неизбежно сталкивается с недопустимыми утонениями стенки тары или разрывом. При неполной или неравномерной вытяжке стенки, бутылка становятся переутяжеленной. Степень вытяжки материала в местах округлений и переходов зависит от диаметра сопрягаемых поверхностей и величины радиуса сопряжения, который таким образом является преимущественно технологическим элементом. Чем меньше диаметр сопрягаемых поверхностей, тем меньший радиус их сопряжения способен обеспечить предельно допустимую степень вытяжки материала. При величине радиуса сопряжения плечиков с горловиной менее 8 мм и при радиусе сопряжения плечиков с корпусом менее 23 мм в месте сопряжения будет происходить неравномерное утонение стенки бутылки, разрывы, деформирование формы. При величине радиуса сопряжения плечиков с горловиной 11 мм и при радиусе сопряжения плечиков с корпусом более 27 мм будет происходить неполная вытяжка материала, а стенка бутылки в месте сопряжения будет нерационально утолщенной. Величина радиусов сопряжения может варьироваться вокруг номинального значения в пределах поля допуска, которое для радиуса сопряжения плечиков с горловиной составляет ±1,5 мм и для радиуса сопряжения плечиков с корпусом составляет ±2,0 мм. Оптимальное значение радиуса сопряжения плечиков с горловиной и радиуса сопряжения плечиков с корпусом равняется их номинальной величине и составляет соответственно 9,5 мм и 25,0 мм.
Таким образом, при несоблюдении соотношений параметров и размеров приведенных в независимом пункте формулы полезной модели, бутылка
становиться недопустимо переутяжеленной и соответственно теряет свои преимущества в том числе и перед прототипом, становиться неэкономичной в процессе ее изготовления и транспортирования, ухудшается удобство пользования бутылкой, т.е. она в известной мере, утрачивает свое основное свойство быть емкостью для жидкости. При несоблюдении заданных интервалов (допусков) бутылка признается непригодной для использования по прямому назначению и отбраковывается. Нахождение номинальных значения параметров бутылки или их математического ожидания в заданных интервалах гарантирует получение ее оптимальных массово-габаритных характеристик и обеспечивается технологией изготовления. Назначение этих интервалов не вытекает со всей очевидностью даже для специалиста из предназначения бутылки, а является результатом творческой проработки по оптимизации конструкции исходя из целевой функции.
Техническое решение иллюстрировано чертежом.
На фигуре изображен общий вид бутылки, совмещенный с продольным разрезом.
Бутылка содержит цилиндрический тонкостенный металлический корпус 1, горловину 2, вогнутое дно 3. Горловина 2 состоит из венчика 4, основного цилиндрического участка 5 и верхнего конического участка 6, равномерно расширяющегося от венчика 4 к основному цилиндрическому участку 5. В нижней части горловина 2 переходит в наклонные плечики 7.
r
Бутылка может быть изготовлена методом глубокой вытяжки металла, например, путем раскатки на оправке. В соответствии с технологией изготовления бутылки принимаются построения размерных цепочек и соответствующие допуски. Конкретный пример реализации бутылки представляет собой следующую комбинацию размеров и их соотношения. Габаритная высота Н составляет 249,6÷250,4 мм. Наружный диаметр D цилиндрического корпуса 1 составляет примерно 59 мм. Высота h горловины 2
в
составляет 72÷76 мм, а диаметр d ее цилиндрического участка 5 составляет примерно 28 мм. Высота h венчика 4 вместе с верхним коническим участком 6 горловины 2 составляет примерно 14,6 мм. Высота вогнутости дна 3 составляет примерно 9,5 мм, при этом его форма может быть сферической, эллиптической или еще какой-нибудь в зависимости от конструкции оправки, посредством которой осуществляется производство бутылки. Наклонные плечики 7 являются переходной поверхностью от горловины 2 к корпусу 1, при этом угол наклона образующей плечиков 7 к оси бутылки составляет 32°, радиус сопряжения плечиков 7 с корпусом 1 составляет 23-27 мм, а радиус сопряжения плечиков 7 с горловиной 2 составляет 8÷11 мм. Венчик 4, размеры и форма которого соответствуют установке на него стандартной бутылочной пробки, изготавливают методом отбортовки или развальцовки верхнего конического участка 6 горловины 2. Толщина стенки бутылки изготовленной таким образом является практически одинаковой в любом месте и не превышает 1 мм. Вес пустой бутылки при этом не превышает 70 г. На внешней поверхности от венчика 4 до дна 3 нанесено защитно-декоративное лакокрасочное или пасовирующее покрытие (на фигуре не обозначено). Этикетка или другие обозначения наносятся на бутылку, преимущественно, в виде рисунка. Объем бутылки под заполнение жидкостью составляет около 500 мл.
Бутылка изготовлена из алюминия или его сплавов, которые полностью соответствует нормам совместимости с пищевыми продуктами, что позволяет сохранить в течение длительного гарантийного срока вкусовые и питательные свойства напитков не прибегая к консервантам и стабилизирующим добавкам. Производство легкометаллической бутылки является высокотехнологичным, не требует больших энергозатрат и специального оборудования. Кроме того, бутылка не разбивается при случайном падении и ударе, сохраняя свой внешний вид и содержимое в пригодном для употребления виде. Все использованные бутылки пригодны для утилизации, при этом процесс
утилизации представляется простым и доступным.
Таким образом, бутылка для напитков обладает рядом существенных преимуществ в сравнении с прототипом, удобна и надежна в употреблении, а ее конструкция проста и легко реализуема.