Резьбовая крышка для герметичного закрытия емкости с резьбовой горловиной (варианты)

 

Изобретение относится к резьбовым крышкам для герметичного закрытия емкостей, имеющих резьбовую горловину, с находящимся в них под избыточным давлением содержимым. Резьбовая крышка имеет контрольное кольцо, соединенное с возможностью отрыва с крышкой вдоль ее свободного края. Контрольное кольцо имеет верхний выступающий край, на котором расположены точки соединения кольца со свободным краем крышки. Кольцо имеет относительно толстую нижнюю основную часть, ограниченную верхней проходящей в радиальном направлении поверхностью и цилиндрической внутренней поверхностью. Цилиндрическая внутренняя поверхность переходит в верхнюю поверхность основной части через наклонный участок с относительно тонким поперечным сечением. С основной частью кольца шарнирно соединены несколько радиальных обращенных внутрь кольца лапок. Каждая лапка имеет поверхность, расположенную радиально по направлению внутрь от наклонного участка с относительно тонким поперечным сечением. Эта поверхность своими участками может упираться либо в проходящую в радиальном направлении поверхность, либо во внутреннюю цилиндрическую поверхность, ограничивая при отвинчивании крышки направленное внутрь кольца движение лапки. Изобретение позволяет повысить герметичность закрытия емкости. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к резьбовым крышкам для герметичного закрытия емкостей, в частности оно относится к пластмассовым крышкам относительно небольшого диаметра для герметичного закрытия имеющих резьбовую горловину емкостей с находящимся в них под избыточным давлением содержимым, обычно с безалкогольными напитками, пивом или другими газированными напитками.

Ранее для закрытия таких емкостей обычно использовали металлические колпачки или так называемые кромчатые крышки, для снятия которых пользовались специальными приспособлениями. В последние пятнадцать-двадцать лет подобного вида крышки были практически полностью заменены пластмассовыми крышками, изготавливаемыми иногда литьем под давлением, а как правило, прямым прессованием. Такие крышки обычно имеют контрольное кольцо, которое позволяет судить о том, вскрывалась ли до этого емкость или нет, и которое расположено у нижнего края цилиндрической стенки крышки и соединено с ней отрываемыми перемычками, которые выполняются либо непосредственно при изготовлении крышки, либо путем образования в готовой крышке соответствующих прорезей. Ежегодно таких крышек изготавливается намного больше, чем крышек других типов, и поэтому нет ничего удивительного в том, что в последние годы они достигли очень высокой степени совершенства.

При всех очевидных преимуществах, которыми обладают такие пластмассовые крышки, в частности возможности снятия крышки без всяких приспособлений и возможности повторного закрытия не полностью опорожненной после первого вскрытия емкости, их изготовление сопряжено со значительными проблемами.

Одна из проблем связана с необходимостью изготовления расположенной под внутренней поверхностью верхней стенки крышки уплотняющей прокладки. Используемый для изготовления крышки материал с определенной упругостью, как правило, не обладает адекватной хладотекучестью, достаточной для образования газонепроницаемого уплотнения между крышкой и горловиной емкости. Для этого обычно уплотняющую прокладку из мягкого синтетического материала формуют непосредственно в крышке с использованием матрицы, в качестве которой служит сама крышка с помещенным в нее дозированным количеством соответствующего материала, и совершающего возвратно-поступательные перемещения пуансона, который сжимает находящийся в крышке материал и придает ему необходимую для прокладки плоскую форму. Крышка имеет внутренний выступ с диаметром, меньшим внутреннего диаметра резьбы крышки, который образует канавку или углубление, формирующее внешний край плоской прокладки. Участок внешнего края прокладки, расположенный непосредственно у края внутреннего выступа, при надевании крышки на емкость упирается в верхний край горловины емкости и создает газонепроницаемое уплотнение. Для большей упругости в этом месте прокладка в поперечном сечении обычно выполняется более толстой. Очевидно, что подобная конструкция не позволяет осуществить уплотнение крышки за пределами внутреннего края ее выступа.

Более серьезная проблема связана с отрываемыми соединительными перемычками, которыми нижний край боковой стенки или юбки крышки соединяется с круглым ободком или контрольным кольцом, которое позволяет судить о том, вскрывалась ли до этого емкость или нет. С одной стороны, эти соединительные перемычки должны быть достаточно прочными и не должны рваться при надевании крышки на заполненную емкость по резьбе или при ее установке с натягом на горловину емкости, а с другой стороны, при отвинчивании крышки они должны достаточно легко рваться. Поэтому в некоторых конструкциях крышек отдельные соединительные перемычки выполняются более прочными по сравнению с остальными и располагаются в определенных местах, причем такие крышки лучше всего использовать в тех случаях, когда контрольное кольцо лишь надрывается и остается соединенным с юбкой крышки при снятии ее с горловины. В крышках других конструкций используется кулачковый эффект, достигаемый путем выполнения скошенных поверхностей на нижнем крае юбки и верхнем крае контрольного кольца.

В наиболее распространенных конструкциях крышек для обрыва перемычек используются гибкие язычки или лапки. В одной из известных конструкций имеются лапки, которые упираются в наружную поверхность горловины и препятствуют вращению кольца относительно юбки. В наиболее распространенных конструкциях лапки могут шарнирно поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной оси крышки, и имеют свободные концы, которые упираются снизу в радиально выступающий прилив, выполненный на наружной поверхности горловины емкости. Для того чтобы лапки можно было извлечь из формы, не повредив их при этом, они не только должны шарнирно поворачиваться относительно внутренней поверхности кольца, но и должны упруго изгибаться. При относительно тонком поперечном сечении лапок, необходимом для придания им соответствующей податливости, жесткость лапок в ряде случаев оказывается недостаточной и при отвинчивании крышки не всегда обеспечивает необходимый разрыв перемычек. Обычно эта проблема решается путем выполнения на внутренней поверхности контрольного кольца радиального выступа, в который после сгибания приблизительно на 135^o упираются лапки. При упоре лапок в выступ кольца диаметр кольца, на котором расположены концы лапок, уменьшается и становится меньше диаметра выступа на наружной поверхности горловины емкости; поэтому контрольное кольцо после сгибания лапок не может пройти вверх через выступ на горловине и при дальнейшем отвинчивании крышки происходит обрыв соединительных перемычек. Такая конструкция используется практически во всех случаях, когда перемычки имеют неодинаковую прочность. В этой конструкции, однако, отсутствует заметный рычажный эффект, а обрыв перемычек происходит после отвинчивания крышки на достаточно большую величину, когда согнутые лапки находятся в так называемом втором положении.

Задача изобретения заключается в создании резьбовой крышки для герметичного закрытия емкостей с резьбовой горловиной, которая позволяла бы решить перечисленные выше проблемы полностью либо в значительной степени.

Поставленная задача решается с помощью предложенной резьбовой крышки для герметичного закрытия емкости с резьбовой горловиной, имеющей контрольное кольцо, которое позволяет судить о том, открывалась ли до этого емкость или нет, и которое с возможностью отрыва соединено с крышкой вдоль ее свободного края, и кольцевое углубление, расположенное на внутренней поверхности верхней стенки крышки. Согласно изобретению контрольное кольцо имеет верхний выступающий край, на котором расположены точки соединения кольца со свободным краем крышки, относительно тонкую среднюю часть, примыкающую к верхнему краю, и относительно толстую нижнюю основную часть, ограниченную верхней проходящей в радиальном направлении поверхностью и цилиндрической внутренней поверхностью, которая переходит в верхнюю поверхность основной части через наклонный участок с относительно тонким поперечным сечением, несколько радиальных обращенных внутрь кольца лапок, шарнирно соединенных с основной частью кольца на наклонном участке, при этом каждая лапка имеет поверхность, расположенную радиально по направлению внутрь от наклонного участка с относительно тонким поперечным сечением, причем эта поверхность своими участками может упираться либо в проходящую в радиальном направлении поверхность, либо во внутреннюю цилиндрическую поверхность, ограничивая тем самым при отвинчивании крышки направленное внутрь кольца движение лапки.

Предпочтительно указанную поверхность образовать выполненными на лапках и расположенными на их боковых краях выступами.

Предпочтительно также, чтобы указанная поверхность имела дополнительно выполненные заодно с лапками выступы, расположенные у каждого бокового края лапки.

При этом целесообразно, чтобы по отношению к оси крышки лапки имели возможность шарнирного поворота в пределах от 20^o до 49^o.

В предпочтительной форме выполнения изобретения контрольное кольцо имеет верхний выступающий край, на котором расположены точки соединения кольца со свободным краем крышки, относительно тонкую среднюю часть, примыкающую к верхнему краю, и по существу цилиндрическую внутреннюю поверхность, причем эти поверхности переходят друг в друга через наклонный участок с относительно тонким поперечным сечением, несколько радиальных обращенных внутрь кольца лапок, шарнирно соединенных с кольцом наклонным участком с относительно тонким поперечным сечением, при этом каждая лапка имеет поверхность, расположенную радиально внутри участка с тонким поперечным сечением, причем часть этой поверхности может упираться во внутреннюю цилиндрическую поверхность кольца, ограничивая тем самым при отвинчивании крышки направленное внутрь кольца движение лапки.

Таким образом преимущества изобретения заключаются в том, что в верхней части предлагаемой крышки отсутствует удерживающий уплотняющую прокладку выступ, образующий углубление, в котором располагается прокладка, а вместо этого предлагается для изготовления прокладки использовать высококачественные уплотняющие материалы, позволяющие увеличить по сравнению с известными конструкциями диаметр уплотнения и создать большую по площади уплотняющую поверхность, сместив ее к наружному краю горловины емкости. Уплотняющая прокладка, выполненная холодным прессованием внутри крышки, прочно связана с внутренней поверхностью верхней стенки крышки и удерживается в ней без всяких запирающих выступов или поверхностей, ограничивающих поворот прокладки относительно крышки.

На противоположном краю предлагаемой крышки вместо описанных выше сравнительно сложных по конструкции упругих лапок расположены шарнирно соединенные с крышкой лапки с достаточно большим, ограничивающим изгиб лапок поперечным сечением, через свободные концы которых к предусмотренному на горловине емкости выступу без отгибания лапок во второе положение снизу прикладывается создаваемое рычагом и не связанное с упругостью лапок усилие, достаточное для разрыва перемычек контрольного кольца. Форма поперечного сечения лапок такова, что при изготовлении крышки лапки, оставаясь при этом целыми, легко извлекаются из формы.

Далее изобретение поясняется подробным описанием примеров выполнения с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одни и те же элементы обозначены одинаковыми позициями и на которых показаны: на фиг. 1 - вид сбоку частично в разрезе один из вариантов предлагаемой в изобретении крышки, на фиг. 2 - сечение той же крышки в увеличенном масштабе, соответствующее сечению, изображенному в верхней левой части фиг. 1, на фиг. 3 - в увеличенном масштабе часть предлагаемой крышки с изображенной в изометрии одной из шарнирных лапок, предназначенных для разрыва отрываемых перемычек, которыми юбка крышки соединена с контрольным кольцом, на фиг. 4 - в изометрии часть предлагаемой крышки в первом ее альтернативном варианте конструктивного выполнения, на фиг. 5 - в изометрии часть предлагаемой крышки во втором ее альтернативном варианте конструктивного выполнения, на фиг. 6 - в изометрии часть предлагаемой крышки в третьем ее альтернативном варианте конструктивного выполнения.

Предлагаемая в изобретении крышка 10 (фиг. 1) имеет обычное исполнение и состоит из верхней стенки 11, боковой стенки или юбки 12, контрольного кольца 13, соединенного с юбкой отрывными перемычками 14, и упругой уплотняющей прокладки 15. Обычно вся крышка, кроме прокладки 15, изготавливается прессованием или литьем под давлением из полипропилена или других синтетических полимерных материалов с такими же свойствами. Изготовление прокладки 15 осуществляется хорошо известными методами с заполнением соответствующим количеством полимерного материала углубления, сделанного на внутренней поверхности верхней стенки крышки.

Верхняя стенка 11 ограничена наружной поверхностью 20 (фиг. 2) и внутренней поверхностью 21 с углублением 22, предназначенным для формования прокладки 15. Скругленный край 24 верхней стенки переходит в боковую стенку 12. Боковая стенка 12 ограничена наружной поверхностью 25 предпочтительно с продольной накаткой 26 и внутренней поверхностью 27 с верхней резьбой 28. Контрольное кольцо 13 соединено с нижним краем боковой стенки 12 отрывными перемычками 14. Кольцо 13 имеет верхний конусный участок 42, ограниченный наружной поверхностью 43 и скругленной поверхностью 44, который заканчивается у нижнего края 45. Внутренняя поверхность 46 имеет небольшую конусность и проходит вниз до нижнего края 45 конусного участка. Средняя часть 48 кольца имеет сравнительно тонкое поперечное сечение и ограничена наружной 49 и внутренней 50 поверхностями. Нижняя часть 52 кольца представляет собой основную часть 53 кольца с относительно большим поперечным сечением, которая ограничена сверху проходящей в радиальном направлении поверхностью 54 (фиг. 3) и внутренней цилиндрической поверхностью 55, снизу переходящей в коническую поверхность 56, к которой примыкает нижняя кромка 57. Поверхности 54 и 55 переходят друг в друга через имеющий относительно тонкое поперечное сечение участок 60, на котором расположено несколько, обычно восемь, шарнирно соединенных с кольцом лапок 61. В свободном состоянии лапки под углом около тридцати градусов наклонены внутрь по отношению к главной оси крышки и имеют в сечении в целом треугольную форму. Каждая лапка ограничена внешней поверхностью 65, переходящей в верхнюю поверхность 66 через скругленную кромку 67. Верхняя поверхность 66 через кромку 69 переходит в расположенную под ней внутреннюю поверхность 68, которая заканчивается на тонком участке 60 лапки, образующем шарнирное соединение относительно жесткой лапки с основной частью кольца. На внутренней поверхности 68 расположены два выступа 70 соответствующей формы, ограниченные первой и второй продольными поверхностями 71 и 72 и торцевыми поверхностями 73. Как показано на фиг. 3, при отвинчивании крышки эти выступы упираются в поверхность 55 и определяют величину предельного поворота лапок. В этом крайнем положении внешняя поверхность 65 лапки располагается под углом около 49^o к основной оси крышки, а когда лапка находится в свободном состоянии, этот угол составляет около 20^o. Иначе говоря, положение и форма лапок при отвинчивании крышки практически не меняются, и лапки все время находятся в одном, практически вертикальном положении, обеспечивая быстрый разрыв перемычек в самом начале при съеме крышки с емкости. При сгибании внутрь шарнирно соединенных с крышкой лапок создается значительный рычажный эффект, в результате чего существенно снижается усилие поворота, которое необходимо приложить к снимаемой с емкости крышке.

На фиг. 4, 5 и 6 показаны три альтернативных варианта конструкции предлагаемой крышки, причем во избежание повторений отдельные детали крышек во всех вариантах обозначены одними и теми же позициями, за исключением того, что к ним вначале добавлены соответственно цифры "1", "2" и "3".

В конструкции, показанной на фиг. 4, вместо нескольких выступов 70 имеется один выступ 170, увеличивающий жесткость согнутой в крайнее положение лапки.

В конструкции, показанной на фиг. 5, основная часть 253 кольца сделана по высоте более короткой, а нижняя кромка 257 более длинной, что позволяет сэкономить некоторое количество материала, из которого отливаются крышки.

В варианте, показанном на фиг. 6, в основной части 353 кольца у участка 360 с относительно тонким поперечным сечением предусмотрено радиальное поднутрение, и поэтому лапка при изгибе упирается не во внутреннюю цилиндрическую поверхность 355, а в верхнюю радиальную поверхность 364; эту конструкцию лучше всего применять в тех случаях, когда съем крышки не должен сопровождаться надрывом контрольного кольца.

Чтобы лучше понять основные особенности изобретения, целесообразно сравнить предлагаемую в нем конструкцию с устройством, описанным под названием "Контрольное кольцо для емкостей с резьбовой горловиной" в патенте США 5107998 от 28 апреля 1992 г.

В этом патенте предложено контрольное кольцо с выступающим внутрь нижним фланцем, несущим несколько захватов или лапок с ограниченным перемещением при отвинчивании крышки. Основание лапки соединено со скругленной внешней частью верхней поверхности фланца (см. фиг. 3) таким образом, что когда лапка с усилием отгибается вниз, как показано на фиг. 4, ее обращенная внутрь боковая поверхность перемещается к расположенной ближе к центру верхней поверхности фланца и упирается в нее, ограничивая дальнейшее опускание лапки. При таком движении лапки и прижатии ее при наличии рычажного эффекта с большим усилием к внешней поверхности горловины емкости до обрыва перемычек, соединяющих кольцо с крышкой, происходит надрыв контрольного кольца, и при дальнейшем отвинчивании крышки некоторые перемычки остаются целыми, а контрольное кольцо остается соединенным с юбкой крышки. Сами лапки в этой конструкции имеют относительно толстое поперечное сечение, и поэтому сжимающая лапки сила, приложенная к относительно тонкой средней части кольца, надрывает его в этом месте.

Предлагаемая в изобретении конструкция отличается от описанной выше конструкции тем, что в ней при отрыве контрольного кольца от юбки крышки само кольцо не рвется и после отвинчивания крышки остается целым на горловине емкости. Причем для этого совсем не требуется, чтобы лапки поворачивались настолько, чтобы при расположенных над внутренней по существу вертикальной поверхностью выступа лапках фактический внутренний диаметр контрольного кольца был меньше диаметра соответствующего выступа на горловине емкости, что, в частности, характерно для конструкции, описанной в патенте США 4938370 от 3 июня 1990 г на имя McBride. Такая конструкция кольца требует использования относительно гибких или свисающих лапок с очень тонким поперечным сечением, исключающим возможность обрыва перемычек при так называемом первом положении лапок. Поэтому в этой конструкции прежде чем соединяющие кольцо с юбкой крышки перемычки начнут рваться, крышку необходимо отвернуть на достаточно большой, иногда до самого конца резьбы угол, не создав при этом в отличие от характерного для первого положения лапок практически никакого способствующего обрыву перемычек рычажного эффекта.

В предлагаемой конструкции лапки по всей своей длине имеют сравнительно большое поперечное сечение и в то же время шарнирно соединены с кольцом на участке с относительно небольшим поперечным сечением, поэтому они при повороте крышки на относительно небольшой угол не будут изгибаться, а будут поворачиваться относительно контрольного кольца, и при этом основная часть кольца будет нагружаться по существу направленным вдоль оси крышки усилием, под действием которого в самом начале поворота крышки от нее оторвется кольцо.

Для этого необходимо, во-первых, чтобы при надевании крышки лапка могла свободно отгибаться наружу и проходить мимо предусмотренного на горловине емкости выступа, предназначенного для отрыва контрольного кольца, а во-вторых, чтобы при наклоне лапки внутрь к оси крышки на противоположной части угловой траектории угол между лапкой и осью крышки не превышал 40^o. В изобретении эта задача решается разными способами. В основном варианте имеющие треугольную форму выступы лапок упираются во внутреннюю поверхность кольца в его основной нижней части, ограничивая тем самым возможность дальнейшего поворота кольца. Такое решение характерно как для первого, так и для второго альтернативных вариантов. В третьем альтернативном варианте этот эффект достигается за счет того, что лапка имеет поднутрение и упирается в проходящую внутрь кольца в радиальном направлении поверхность его нижней основной части.

Формула изобретения

1. Резьбовая крышка (10) для герметичного закрытия емкости с резьбовой горловиной, имеющая контрольное кольцо (13), которое позволяет судить о том, открывалась ли до этого емкость или нет, и которое с возможностью отрыва соединено с крышкой вдоль ее свободного края, и кольцевое углубление (21), расположенное на внутренней поверхности верхней стенки крышки, отличающаяся тем, что контрольное кольцо (13) имеет верхний выступающий край (42), на котором расположены точки (40) соединения кольца со свободным краем крышки, относительно тонкую среднюю часть (43), примыкающую к верхнему краю, и относительно толстую нижнюю основную часть (53), ограниченную верхней проходящей в радиальном направлении поверхность (54) и цилиндрической внутренней поверхностью (55), которая переходит в верхнюю поверхность основной части (53) через наклонный участок (60) с относительно тонким поперечным сечением, несколько радиальных обращенных внутрь кольца лапок (61), шарнирно соединенных с основной частью кольца на наклонном участке (60), при этом каждая лапка имеет поверхность (68), расположенную радиально по направлению внутрь от наклонного участка (60) с относительно тонким поперечным сечением, причем эта поверхность (68) своими участками может упираться либо в проходящую в радиальном направлении поверхность (54), либо во внутреннюю цилиндрическую поверхность (55), ограничивая тем самым при отвинчивании крышки направленное внутрь кольца движение лапки.

2. Резьбовая крышка по п.1, отличающаяся тем, что указанная поверхность (68) образована выполненными на лапках и расположенными на их боковых краях выступами (70).

3. Резьбовая крышка по п.1, отличающаяся тем, что указанная поверхность (68) имеет дополнительно выполненные заодно с лапками выступы (70), расположенные у каждого бокового края лапки.

4. Резьбовая крышка по п.1, отличающаяся тем, что по отношению к оси крышки лапки имеют возможность шарнирного поворота в пределах от 20 до 49^o.

5. Резьбовая крышка (10) для герметичного закрытия емкости с резьбовой горловиной, имеющая контрольное кольцо (13), которое позволяет судить о том, открывалась ли до этого емкость или нет, и которое с возможностью отрыва соединено с крышкой вдоль ее свободного края, и кольцевое углубление (21), расположенное на внутренней поверхности верней стенки крышки, отличающаяся тем, что контрольное кольцо (13) имеет верхний выступающий край, на котором расположены точки (40) соединения кольца со свободным краем крышки, относительно тонкую среднюю часть (43), примыкающую к верхнему краю, и, по существу, цилиндрическую внутреннюю поверхность (55), причем эти поверхности переходят друг в друга через наклонный участок (60) с относительно тонким поперечным сечением, несколько радиальных, обращенных внутрь кольца лапок (61), шарнирно соединенных с кольцом наклонным участком (60) с относительно тонким поперечным сечением, при этом каждая лапка имеет поверхность (68), расположенную радиально внутри участка с тонким поперечным сечением, причем часть этой поверхности может упираться во внутреннюю цилиндрическую поверхность (55) кольца, ограничивая тем самым при отвинчивании крышки направленное внутрь кольца движение лапки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6