Патент на изобретение №2182877
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПЛАСТМАССОВАЯ РЕЗЬБОВАЯ КРЫШКА
(57) Реферат: Пластмассовая резьбовая крышка для бутылок представляет собой колпачок с практически цилиндрической боковой стенкой 1, имеющей внутреннюю резьбу 8 для навинчивания на наружную резьбу 11 горлышка 10 бутылки. Верхняя часть 2 крышки выполнена круглой и плоской. В осевом направлении от внутренней стороны верхней части 2 крышки проходит уплотнительный выступ 4, наружный диаметр которого примерно соответствует наружному диаметру горлышка бутылки или незначительно меньше его, внутренний диаметр 2R2 которого однозначно меньше наружного диаметра D горлышка бутылки. Радиально внутри первого цилиндрического уплотнительного выступа 4 выполнен еще один практически цилиндрический яйцевидный уплотнительный выступ 3. Его наружный диаметр 2R1 по меньшей мере на расположенном вблизи верхней части крышки и напротив первого уплотнительного выступа 4 участке, больше внутреннего диаметра d горлышка 10 бутылки, для которого предназначена крышка. Изобретение позволяет достичь более плотное укупоривание бутылок, края горлышек которых имеют небольшие повреждения или деформированы. 12 з.п. ф-лы, 2 ил. Настоящее изобретение относится к пластмассовой резьбовой крышке для бутылок, представляющей собой колпачок с практически цилиндрической боковой стенкой, имеющей внутреннюю резьбу для навинчивания на наружную резьбу горлышка бутылки, и с практически круглой плоской верхней частью, а также с практически цилиндрическим, проходящим в осевом направлении внутрь от внутренней стороны верхней части крышки уплотнительным выступом, наружный диаметр которого примерно соответствует наружному диаметру горлышка бутылки или незначительно меньше его и внутренний диаметр которого однозначно меньше наружного диаметра горлышка бутылки. Пластмассовая резьбовая крышка такого типа для бутылок известна из DE 4128474. Эта известная резьбовая пластмассовая крышка предназначена для навинчивания на имеющее резьбу горлышко бутылки и выполнена таким образом, чтобы приблизительно цилиндрический уплотнительный выступ надевался сверху и снаружи на край горлышка бутылки, герметично прилегая при этом в основном по верхней наружной закругленной кромке бутылочного горлышка, соответственно по краю отверстия горлышка бутылки. При этом уплотнительный выступ дополнительно зажимается еще и между наружным, приблизительно цилиндрическим утолщением и горлышком бутылки и при затягивании крышки, сжимаясь, плотно прилегает к краю горлышка бутылки. Такую крышку можно было бы использовать и для пластиковых бутылок, например бутылок из полиэтилентерефталата (ПЭТФ). При использовании многоразовых бутылок из стекла перед повторным использованием производят общий визуальный контроль этих бутылок и прежде всего проверяют также их горлышки и края отверстий последних. При этом, однако, нельзя исключить того, что повреждения края горлышка бутылки на том участке, где к этому краю плотно прилегает крышка, соответственно ее уплотнительные элементы, останутся незамеченными, в частности в случае, когда эти повреждения сравнительно невелики и незаметны. То же самое относится и к пластиковым бутылкам и прежде всего к получающим все большее распространение бутылкам из ПЭТФ. В случае с пластиковыми бутылками при известных условиях их производства также приходится принимать в расчет несколько большие производственные допуски и повреждения в ходе их изготовления или манипулирования с ними. Небольшие повреждения, в частности в виде небольших лунок или бороздок, визуально обнаружить достаточно сложно. Поэтому вполне вероятны ситуации, когда после розлива продукции закрывают бутылки, края горлышек которых имеют незначительные повреждения, деформацию или обусловленные их изготовлением неровности, при контроле легко упускаемые из виду, но достаточные для нарушения герметичности плотного прилегания уплотнительного элемента крышки к краю горлышка бутылки. Сказанное относится, в частности, к тем случаям, когда на бутылку изнутри действует давление, например при использовании бутылок для хранения газированных напитков. Неплотное укупоривание подобных бутылок может приводить к улетучиванию газа из бутылки и к падению в результате этого давления, что в свою очередь будет вызывать выделение из содержащейся в напитке углекислоты углекислого газа, который в этом случае после нескольких дней или недель хранения в значительной степени улетучится, а сам напиток соответственно выдохнется и потеряет вкусовые качества. Из WO 96/02430 известна крышка, обеспечивающая, как утверждается в этой публикации, высокую герметичность. Вместо примерно цилиндрического уплотнительного выступа эта известная крышка имеет проходящую примерно горизонтально уплотнительную пластинку, прилегающую к верхнему краю горлышка бутылки, при этом на донышке соответственно снизу верхней части крышки дополнительно предусмотрены кольцевые язычки, которые взаимодействуют с уплотнительной пластинкой с ее расположенной напротив края горлышка стороны и которые должны оказывать на эту уплотнительную пластинку линейное давление. Дополнительно предусмотрен также внутренний примерно цилиндрический яйцевидный уплотнительный выступ, причем понятие “яйцевидный” наглядно описывает форму нижнего поперечного сечения этого элемента, имеющего выступающий наружу участок, который также должен примерно по линии контактировать с цилиндрической внутренней поверхностью горлышка бутылки. Несмотря на то что внутренняя поверхность горлышка бутылки, по меньшей мере у бутылок из ПЭТФ, в целом имеет определенную, достаточно точную геометрическую форму, на ней тем не менее могут иметься повреждения, в результате чего выступающий участок яйцевидного уплотнительного выступа несмотря на свой в основном линейный контакт с внутренней частью горлышка бутылки не может обеспечить надежного герметичного укупоривания бутылки. Кроме того, уплотнительный выступающий участок у известной крышки значительно удален от основания уплотнительной пластинки на внутренней стороне верхней части крышки, в результате чего восстанавливающие, соответственно прижимные усилия, обусловленные упругостью материала, из которого изготовлена крышка, и возникающие на выступающем участке, недостаточно велики. Несмотря на то что проходящая в основном радиально уплотнительная пластинка частично перекрывает наружный, в целом достаточно четко очерченный закругленный край горлышка бутылки, который также может иметь повреждения, тем не менее она, равно как и яйцевидный уплотнительный выступ, не охватывают внутреннюю слегка закругленную кромку края бутылочного горлышка. Эти расположенные под различными углами наклона к оси крышки элементы образуют глухое отверстие со значительным поднутрением, создающим значительные проблемы при изготовлении крышки и при необходимом в этом случае выдавливании воздуха. Из WO 96/26121 известна соответствующая резьбовая крышка, имеющая в дополнение к обращенной примерно конически наружу и проходящей по окружности уплотняющей пластинке, взаимодействующей с наружным краем горлышка бутылки, внутренний центрирующий выступ, наружный диаметр которого, однако, несколько меньше внутреннего диаметра горлышка крышки и который не выполняет функцию уплотнения. Поэтому указанный выступ не прилегает герметично к внутренней части горлышка бутылки и прежде всего к верхнему внутреннему краю горлышка. Из-за конической формы уплотняющей пластинки извлечение подобной крышки из литьевой формы сравнительно затруднено и является трудоемким. Сказанное в еще большей степени касается упомянутой ранее крышки согласно, WO 96/02430, у которой уплотняющая пластинка проходит параллельно верхней части крышки радиально внутрь практически в одной плоскости, образуя вместе с расположенным дальше внутри яйцевидным уплотнительным выступом почти закрытую полость. Из ЕР 0076778 известна крышка, имеющая уплотнительное кольцо и яйцевидный уплотнительный выступ. Однако скос такого уплотнительного кольца, сужающегося в диаметре, обращен внутрь, в результате чего и в данном случает извлечение крышки из литьевой формы представляет большие трудности и помимо этого уплотнительное кольцо не обеспечивает должного уплотняющего эффекта, поскольку это уплотнительное кольцо накладывается на край горлышка бутылки только под давлением, а не скользит, растягиваясь, по горлышку бутылки, как это имеет место у практически цилиндрических уплотнительных выступов, отходящих внутрь крышки в осевом направлении от внутренней стороны ее верхней части. По этой причине возникают, по меньшей мере частично, проблемы с изготовлением известных крышек и прежде всего с их извлечением из литьевой формы, а с другой стороны, такие крышки не обеспечивают абсолютно надежной герметичной укупорки бутылок при наличии на краях горлышек этих бутылок небольших повреждений и деформаций. Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать пластмассовую резьбовую крышку указанного в начале описания типа, которая более эффективно обеспечивала бы плотное укупоривание бутылок, края горлышек которых имеют небольшие повреждения или деформированы, и которую, кроме того, можно было бы легко извлекать из литьевой формы для облегчения производства крышек с использованием для их литья под давлением литьевую форму как можно более простой конструкции. Указанная задача в отношении пластмассовой резьбовой крышки указанного в начале описания типа решается благодаря тому, что радиально внутри цилиндрического уплотнительного выступа предусмотрен еще один практически цилиндрический яйцевидный уплотнительный выступ, наружный диаметр которого по меньшей мере на расположенном вблизи верхней части крышки и напротив первого уплотнительного выступа участке больше внутреннего диаметра горлышка бутылки, для которого предназначена крышка. В то время как первый внешний уплотнительный выступ выполнен примерно так же, как и в известной из DE 4128474 крышке, обеспечивая в результате достаточно хорошее уплотнение верхнего наружного края горлышка бутылки, предусмотрен также второй внутренний яйцевидный уплотнительный выступ, дополнительно уплотняющий внутреннюю поверхность верхнего края ее горлышка. Последнее достигается за счет того, что наружный диаметр этого яйцевидного уплотнительного выступа и на расположенном вблизи верхней части крышки, и напротив первого уплотнительного выступа участке, т.е. на участке, на котором обычно находится и верхний край горлышка бутылки, когда на бутылку навинчена крышка, также превышает внутренний диаметр горлышка, соответственно края горлышка бутылки на этом участке, в результате чего внутренний яйцевидный уплотнительный выступ отжимается радиально внутрь, герметично прилегая при этом к внутренней поверхности края горлышка бутылки. Из соотношения диаметров внешнего уплотнительного выступа и яйцевидного внутреннего уплотнительного выступа автоматически следует, что в определенном осевом положении и прежде всего на том осевом участке, на котором находится верхний край горлышка бутылки, расстояние в свету между внешним и внутренним уплотнительными выступами должно быть меньше толщины края горлышка бутылки. Наиболее предпочтительно при этом, чтобы расстояние в свету между первым уплотнительным выступом и вторым яйцевидным уплотнительным выступом на уплотняемом участке составляло меньше двух третей, и при определенных условиях – даже меньше половины толщины горлышка бутылки. Поскольку второй яйцевидный уплотнительный выступ, равно как и первый уплотнительный выступ предпочтительно выполняют из той же пластмассы, что и саму крышку, оба эти выступа обладают достаточной упругостью для того, чтобы край горлышка бутылки отжимал их при надевании и завинчивании крышки и чтобы за счет возникающего при этом восстанавливающего усилия, обусловленного упругостью пластмассы, они могли очень плотно прилегать к верхнему краю горлышка бутылки. Дополнительно в предпочтительном варианте выполнения изобретения у второго уплотнительного выступа с наружной стороны предусмотрено плоское утолщение, имеющее в сечении форму примерно тупоугольного треугольника. При этом необходимо учитывать, что радиальное отжатие второго уплотнительного выступа внутрь равнозначно сжатию того материала, из которого выполнен этот уплотнительный выступ. Утолщение, имеющее соответственно больший наружный диаметр, во-первых, плотно прилегает к внутренней поверхности края горлышка бутылки, а, во-вторых, обеспечивает большее сжатие материала, из которого выполнен яйцевидный уплотнительный выступ, что, следовательно, повышает упругое восстанавливающее усилие, которое в конечном итоге и обеспечивает герметичность контакта уплотнительного выступа с внутренней поверхностью горлышка. Свободный конец второго уплотнительного выступа предпочтительно скруглен и/или скошен, благодаря чему этот уплотнительный выступ при осевом перемещении по горлышку бутылки фактически отжимается радиально внутрь, а не насаживается сверху на край горлышка бутылки и тем более не отжимается радиально наружу. Аналогичным образом и первый уплотнительный выступ в предпочтительном варианте выполнения имеет скругленную и/или скошенную форму, благодаря чему этот уплотнительный выступ при осевом перемещении крышки по горлышку бутылки разжимается, соответственно раздается радиально наружу, как только он начинает взаимодействовать с краем горлышка бутылки. В целом предпочтительные варианты выполнения первого – внешнего уплотнительного и второго – внутреннего яйцевидного уплотнительного выступов характеризуются тем, что интервал их отклонений от точной формы полого цилиндра в основном ограничен наружной стенкой второго уплотнительного выступа и внутренней стенкой первого уплотнительного выступа. При этом второй уплотнительный выступ в предпочтительном варианте примерно в два раза толще и по меньшей мере на 50% длиннее (в осевом направлении) первого уплотнительного выступа. Осевая длина второго уплотнительного выступа предпочтительно составляет примерно две осевых длины первого выступа. За счет такого относительно массивного исполнения яйцевидного уплотнительного выступа в предпочтительном варианте выполнения изобретения отклонение наружного диаметра этого уплотнительного выступа от диаметра края горлышка бутылки, во всяком случае на том участке, где в основном создается уплотнение, меньше соответствующего отклонения внутреннего диаметра первого уплотнительного выступа от наружного диаметра края бутылочного горлышка, поскольку первый уплотнительный выступ тоньше и короче и, следовательно, легче поддается упругому растяжению и является более подвижным. В еще одном предпочтительном варианте наружные поверхности второго уплотнительного выступа и внутренняя поверхность первого уплотнительного выступа проходят в основном параллельно по всей осевой длине первого уплотнительного выступа, т. е. по всей длине первого уплотнительного выступа сохраняется примерно постоянный размер в свету между вторым и первым уплотнительным выступами, а наружная поверхность второго выступа проходит при этом, и прежде всего начиная от высоты расположения, если смотреть в осевом направлении, свободного конца первого уплотнительного выступа, параллельно его скошенному и скругленному профилю. Таким образом, в поперечном сечении образованная между первым и вторым уплотнительным выступами узкая полость имеет слегка вогнутую внутрь и закругленную сверху форму, открытую с нижнего конца и закрытую сверху. При этом слегка изогнутая снизу вверх полость имеет в поперечном сечении в основном постоянную ширину, сужаясь только к своему верхнему закрытому и закругленному концу, причем верхний относительно оси крышки участок имеет практически цилиндрическую форму, а нижний участок конически расширяется наружу. Осевая длина полости, значительно более узкой, чем соответствующая толщина горлышка бутылки, определяется при этом длиной первого уплотнительного выступа, который в свою очередь выполнен относительно коротким, за счет чего он при навинченной на горлышко бутылки крышке как раз полностью охватывает наружный закругленный край бутылочного горлышка. Благодаря такому техническому решению узкая полость между первым и вторым уплотнительными выступами остается в осевом направлении соответственно короткой, что облегчает процесс изготовления, а также конструктивное исполнение соответствующей литьевой формы. В частности, осевая глубина этой полости (соответствующая осевой длине первого уплотнительного выступа) составляет менее 4 мм, предпочтительно менее 3 мм и, в частности, примерно 2-2,5 мм. Свободный конец боковой стенки резьбовой крышки предпочтительно выполняют за одно целое с отрывной контрольной полоской, равно как и всю крышку в целом в предпочтительном варианте выполнения изготавливают цельной из однородной пластмассы методом литья под давлением. Практически цилиндрическая форма внутреннего и внешнего уплотнительных выступов и их короткая осевая длина позволяют при этом сравнительно легко извлечь крышку из литьевой формы и использовать для изготовления крышек соответствующую простую по конструкции литьевую форму. Другие преимущества, отличительные признаки и возможности применения настоящего изобретения более подробно поясняются ниже на примере предпочтительного варианта его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано: на фиг. 1a – увеличенное изображение в осевом разрезе предлагаемой в изобретении резьбовой крышки, на фиг. 1б – вид сбоку резьбовой крышки по фиг. 1а примерно в натуральную величину и на фиг. 2 – крышка по фиг. 1а в разрезе той же плоскостью, но навинченная на горлышко бутылки. На фиг. 1а предлагаемая в изобретении резьбовая крышка показана в осевом продольном разрезе. Эта резьбовая крышка имеет в основном цилиндрическую боковую стенку 1 с выполненной за одно целое с ней и примыкающей к ней круглой плоской верхней частью 2. Со стороны свободного конца цилиндрической боковой стенки 1 к ней примыкает выполненная также за одно целое с этой стенкой 1 отрывная контрольная полоска 7, которая при отвинчивании крышки отделяется от бутылки или отрывается от боковой стенки 1 и по состоянию которой тем самым можно судить о том, вскрывалась ли бутылка или нет, соответственно которая указывает на уже открытую бутылку. Цилиндрическая боковая стенка 1 имеет внутреннюю резьбу 8 с прерывающимися витками, а также наружное рифление 9, позволяющее облегчить при отвинчивании крышки передачу на нее вращающего момента при захвате пальцами. Двумя элементами, обеспечивающими плотное прилегание крышки к горлышку бутылки, являются первый кольцевой цилиндрический уплотнительный выступ 4, проходящей по всей окружности, и второй, также кольцевой яйцевидный уплотнительный выступ 3, проходящий по всей окружности параллельно первому выступу 4. Как видно на чертеже, наружная стенка цилиндрического уплотнительного выступа 4, равно как и внутренняя стенка цилиндрического яйцевидного уплотнительного выступа 3, проходят в сечении вертикально и поэтому довольно точно выдерживают цилиндрическую форму. Внутренняя стенка уплотнительного выступа 4 лишь на относительно коротком участке проходит параллельно оси, закругляясь затем к свободному концу этого выступа со скосом наружу. Наружная стенка цилиндрического уплотнительного выступа 3 имеет в сечении плоское утолщение приблизительно в форме тупоугольного треугольника, причем вершина тупого угла этого треугольника определяет максимальный наружный диаметр выступа 3, соответственно утолщения, и в радиальном направлении расположена примерно на одной линии со свободным концом уплотнительного выступа 4. В направлении к верхней части 2 крышки наружная стенка цилиндрического выступа 3 проходит затем, начиная от утолщения, почти параллельно скошенному и закругленному концевому участку выступа 4, после чего она снова проходит примерно осепараллельно, а затем по дуге переходит во внутреннюю стенку уплотнительного выступа 4. На фиг. 16 резьбовая крышка показана сбоку примерно в натуральную величину. При этом отчетливо видно рифление 9 с наружной стороны резьбовой крышки, облегчающее ее отвинчивание и завинчивание, а также отрывная контрольная полоска 7. В остальном же крышка на фиг. 1а и 2 хотя и показана в увеличенном масштабе, но при этом точно соблюдены все пропорции, причем размер Ra составляет несколько меньше 31 мм. Исходя из этого размера, благодаря строгому соблюдению на чертеже масштабных пропорций можно точно определить и все другие размеры, а абсолютные и относительные размеры всех элементов очевидны, поскольку их изображение на указанных чертежах строго соответствует выбранному масштабу увеличения. Однако следует отметить, что изобретение не ограничено соблюдением точных и относительных размеров отдельных элементов резьбовой крышки. Свободный конец уплотнительного выступа 3 также отчетливо закруглен, в результате чего свободный конец этого выступа 3, когда он при навинчивании на горлышко бутылки наталкивается на край этого горлышка, соскальзывает с последнего и отгибается внутрь. На фиг. 2 пластмассовая резьбовая крышка еще раз показана в разрезе той же плоскостью, но в плотно навинченном на горлышко бутылки положении. Как показано на этом чертеже, уплотнительный выступ 3 в этом положении отогнут внутрь за счет вхождения его закругленного свободного конца в контакт с торцом горлышка 10 бутылки, а утолщение этого выступа прилегает к внутренней цилиндрической поверхности горлышка бутылки. При этом цилиндрический уплотнительный выступ 3 отжат внутрь и сдавлен, в результате чего этот выступ 3 стремится распрямиться под действием возникающего благодаря его упругости восстанавливающего усилия, обеспечивающего плотное прилегание крышки к горлышку. У верхнего наружного края горлышка бутылки уплотнение обеспечивается за счет взаимодействия этого края с уплотнительным выступом 4, который при вхождении его свободного закругленного, соответственно скошенного конца в контакт с торцом горлышка бутылки отжимается наружу, а затем, будучи зажат между наружной поверхностью горлышка бутылки и цилиндрическим утолщением 5, плотно охватывает, прижимаемый этим утолщением, верхний наружный край бутылки, при этом указанное утолщение 5 расположено на переходе от боковой стенки крышки к ее плоской верхней части и имеет в основном цилиндрическую внутреннюю поверхность. Более подробное описание достигаемого за счет такого взаимодействия уплотнительного эффекта приведено в DE 4128474. Поскольку уплотнительный выступ 3 выполнен существенно более толстым по сравнению с уплотнительным выступом 4, предпочтительно примерно в два раза толще него (без учета утолщения), в предпочтительном варианте выполнения изобретения разница между наружным диаметром 2R1 яйцевидного уплотнительного выступа на участке его взаимодействия с верхним краем горлышка бутылки и внутренним диаметром d края горлышка бутылки на этом же участке должна быть меньше разницы между диаметром внутренней поверхности уплотнительного выступа 4 и диаметром наружного края горлышка бутылки, поскольку уплотнительный выступ 4 под действием тех же усилий легче поддается деформации, чем уплотнительный выступ 3. Это отчетливо видно также на фиг. 2 и при сравнении последней с фиг. 1. Разница в диаметрах (|d-2R1|) между яйцевидным уплотнительным выступом 3 и внутренним краем горлышка бутылки у не навинченной на горлышко крышки составляет примерно лишь от трети до четверти разницы в диаметрах D-2r2 между внутренней поверхностью уплотнительного выступа 4 и наружным краем горлышка бутылки. Предлагаемая в изобретении крышка обеспечивает охват и уплотнение как верхней наружной кромки, так и внутренней поверхности отверстия горлышка бутылки двумя противолежащими уплотнительными элементами. В результате образуются два практически равноценных и независимых друг от друга уплотнения, благодаря чему в случае незамеченных повреждений и деформаций верхнего края горлышка бутылки, а также отклонений размеров этого края от заданного допуска достаточно велика вероятность того, что по меньшей мере одно из двух этих уплотнений обеспечит достаточно плотное укупоривание бутылки, поскольку маловероятно, чтобы повреждение или деформация, затрагивающие и верхнюю наружную кромку, и верхнюю внутреннюю поверхность края горлышка бутылки, остались бы незамеченными. Помимо этого со стороны горлышка бутылки на оба уплотнительных элемента действуют направленные в радиально противоположные стороны усилия, которые практически взаимно компенсируются. Благодаря этому исключается возникновение ситуации, при которой в известных крышках нижняя сторона верхней части крышки (или дно крышки), воспринимающая такие усилия от обычно расположенных по одну сторону уплотнений, в результате медленно проявляющейся текучести материала теряет упругие свойства и тем самым постепенно ослабляет уплотняющий эффект. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
