Узел крышки сосуда с внутренней резьбой горлышка
Узел горлышка сосуда и крышки, в котором горлышко сосуда имеет первую винтовую резьбу на его внутренней поверхности, а крышка содержит цилиндрическую пробку для введения в горлышко сосуда. На наружной поверхности пробки имеется вторая винтовая резьба для взаимодействия с первой винтовой резьбой. Крышка выполнена с возможностью закрепления и повторного закрепления на горлышке за один плавный поворот на около 360° или меньше. Первая винтовая резьба выполнена за одно целое с горлышком посредством формования термопластичного материала и содержит по меньшей мере четыре сегмента первой резьбы, которые не перекрываются по окружности вокруг горлышка сосуда. Вторая винтовая резьба содержит множество сегментов второй резьбы, длина которых превышает длину сегментов первой резьбы и которые образуют по существу непрерывную траекторию винтовой резьбы, по которой перемещаются сегменты первой резьбы из по существу полностью расцепленного положения в по существу полностью зацепленное положение крышки на горлышке сосуда. Первая и вторая резьбы являются многозаходными резьбами, имеющими число заходов, равное числу сегментов первой резьбы. Изобретение направлено на создание новой конструкции узла крышки сосуда, которая является удобной в применении для пожилых людей и детей и предотвращает неконтролируемый выпуск газа при начале отвинчивания крышки с горлышка сосуда. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к узлу крышки сосуда, имеющему внутреннюю резьбу на горлышке сосуда. Изобретение также относится к сосудам, выполненным с такими узлами крышек.
Современные изготавливаемые в промышленном масштабе сосуды используют резьбы на наружной поверхности горлышка сосуда, которые зацепляются с комплементарными резьбами на внутренней поверхности юбки крышки. Резьбы обычно содержат единственный, по существу непрерывный участок резьбы на горлышке сосуда с малым углом наклона резьбы, обычно менее чем 5°. Малый угол наклона необходим для гарантии того, что крышка не отвинтится самопроизвольно. Малый угол наклона также предусматривает необходимое усилие, для достижения воздухонепроницаемого сжимаемого уплотнения между крышкой и горлышком сосуда, когда крышка плотно прилегает к горлышку сосуда. Малый наклон винтовой резьбы также означает, что крышку обычно следует повернуть на угол, больший, чем 360° для ее полного расцепления с горлышком сосуда.
Недостатки этой винтовой резьбы с малым наклоном включают трудное поворачивание, необходимое для удаления и повторного закрепления крышки на горлышке, злоупотребление формовочным материалом для формирования длинных винтовых резьб и ненадежное отделение колец индикации вскрытия от юбки крышки вследствие малого угла наклона резьб.
Настоящим заявителем была описана усовершенствованная предохранительная крышка для сосудов для газированных напитков в международной патентной заявке WO 95/05322. Эта заявка описывает узлы крышек сосудов, имеющие по существу непрерывные резьбы, определяющие по существу непрерывную траекторию винтовой резьбы, в то время как наклон винтообразной линии может изменяться. Крышка может перемещаться от полностью расцепленного в полностью закрепленное положение на горлышке сосуда поворотом на 360° или менее. Резьбы на горлышке или крышке выполнены с взаимно зацепляющимися элементами для блокирования или ограничения поворота крышки в направлении отвинчивания за пределы промежуточного положения, когда крышка находится под осевым давлением в направлении, выходящем из горлышка сосуда, при этом горлышко и крышка имеют такую конструкцию и расположены так, чтобы образовать выходное отверстие для выпуска газа из горлышка сосуда по меньшей мере, когда крышка находится в промежуточном положении. Эта предохранительная особенность предотвращает крышку от неконтролируемого выпускания газа при начале отвинчивания крышки с горлышка сосуда. Это, таким образом, позволяет использовать более короткие, более круто наклоненные или многозаходные резьбы в сосуде и узле крышки, посредством чего выполнение узла намного более удобным для пожилых людей и детей, без ухудшения предохранения от давления. WO 97/21602 и WO 99/19228 описывают усовершенствованные версии узлов из WO 95/05322.
Узлы крышек сосудов для напитков, показанные в WO 95/05322, имеют короткие выступающие сегменты резьбы на крышке и длинные выступающие сегменты резьбы на горлышке сосуда. Такое расположение является традиционным, в частности, ввиду требований высокоскоростного литья под давлением колпачков, согласно которому колпачки должны быть «выведены» из (предпочтительно) монолитной оправки формы с минимальной деформацией.
Интересно, что различные виды сосудов для напитков с завинчивающейся пробкой еще не полностью заменили стеклянные бутылки с крончатыми крышками. Это несмотря на тот факт, что крончатые крышки требуют открывалки для их открывания и не могут повторно закрепляться на горлышке бутылки герметично, таким образом, делая необходимым потребление всего содержимого такой бутылки непосредственно после открывания.
Настоящий заявитель считает, что одной из причин непрерывного использования крончатых крышек является то, что они лучше подходят для потребления непосредственно из бутылки, поскольку сравнительно гладкие поверхности горлышка бутылки являются более комфортными между губами потребителя. Данная характеристика будет упоминаться как «удобство использования» горлышка бутылки. В отличие от этого горлышко сосудов с завинчивающейся крышкой имеет резьбу горлышка, которая представляет сравнительно грубую и абразивную поверхность для губ.
Соответственно, в WO 03/045806 настоящий заявитель описал резьбовой узел крышки сосуда, в котором винтовая резьба на горлышке выполнена из коротких сегментов резьбы, а винтовая резьба на внутренней поверхности юбки крышки выполнена из сравнительно длинных сегментов резьбы. Использование сравнительно коротких сегментов резьбы на горлышке увеличивает удобство использования горлышка.
Также известно создание узлов крышек, содержащих горлышко и крышку, имеющую основание и пробковую часть для введения в горлышко, при этом резьбы предусмотрены на внутренней поверхности горлышка для зацепления с комплементарными резьбами на наружной поверхности пробки крышки. Например, GB-A-2267693 описывает термос для хранения горячих напитков, имеющий такое резьбовое приспособление. Резьбы являются непрерывными резьбами с малым наклоном, а крышка должна быть закреплена и повторно закреплена путем многократного поворачивания на горлышке.
Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованных узлов завинчивающихся крышек для сосудов. Настоящее изобретение особенно применимо (но не ограничивается ими) в сосудах для напитков, включая сосуды для газированных напитков.
В первом объекте настоящее изобретение предусматривает узел горлышка сосуда и крышки, в котором горлышко сосуда содержит первую винтовую резьбу на его внутренней поверхности, а крышка содержит цилиндрическую пробку для вставки в горлышко сосуда, при этом упомянутая пробка имеет вторую винтовую резьбу на ее наружной стороне для зацепления с первой винтовой резьбой для закрепления и повторного закрепления крышки на горлышке.
Узел крышки сосуда согласно настоящему изобретению содержит резьбовые приспособления, которые являются быстрыми и легкими для закрепления и повторного закрепления. Предпочтительно крышка может быть закреплена и повторно закреплена на горлышке сосуда за один плавный поворот на около 360° или меньше, более предпочтительно на около 180° или меньше, еще более предпочтительно на от около 90° до около 120°, наиболее предпочтительно на около 90°.
Первая винтовая резьба предусмотрена на внутренней поверхности горлышка, другими словами она выступает внутрь из внутренней поверхности горлышка. Создание резьбы внутри на горлышке сосуда позволяет выполнить наружную поверхность горлышка сосуда по существу гладкой, чтобы максимизировать ее удобство использования и эстетическую привлекательность. Создание резьбы снаружи на цилиндрической пробке крышки делает крышку особенно легкой для изготовления посредством высокоскоростного формования, поскольку крышка может быть просто отсоединена от формовочной оправки без повреждения резьбы.
Средний внутренний диаметр горлышка может быть обычным для сосудов для газированных напитков, например от около 1,5 до около 3 см. В других вариантах выполнения горлышко имеет больший диаметр, чтобы способствовать питью или выливанию из горлышка, например средний внутренний диаметр от около 3 до около 8 см, предпочтительно от около 4 до около 6 см. В других вариантах выполнения узел может быть пригодным для широкогорлых питьевых сосудов, имеющих отверстие с внутренним диаметром до 12 см, например от около 5 см до около 10 см. Толщина стенки горлышка сосуда (включая резьбы) является предпочтительно общепринятой, например от около 1 мм до около 5 мм, предпочтительно от около 2 м до около 4 мм.
Наружная поверхность горлышка сосуда предпочтительно является по существу гладкой, но может содержать выступающий кольцевой буртик вблизи кромки горлышка сосуда, подобный тому, который встречается на стеклянных бутылках, приспособленных для крышки с крончатой крышкой. Соответственно, кромка горлышка сосуда является полностью закругленной по радиусу (округленной). Наружная поверхность горлышка сосуда может содержать выступающую кольцевую кромку под кромкой горлышка сосуда для удерживания кольца индикации вскрытия.
Предпочтительно первая резьба сформирована монолитно с горлышком сосуда посредством формования термопластичного материала. Иными словами, первая резьба не формируется на вкладыше или втулке, которая вставляется в горлышко, а формуется за одно целое вместе с горлышком из того же материала, что и горлышко за одну операцию формования. Термопластичный материал предпочтительно может быть сравнительно жестким термопластичным материалом, таким как полиэфир, полиамид или полистирол. Предпочтительным материалом для горлышка сосуда является полиэтилентерефталат (PET).
Использование коротких сегментов резьбы на первой резьбе может сделать возможным формование горлышка, включающего первые резьбы, которое выполняется за счет использования сравнительно простой, отделяемой формовочной оправки. Как вариант, горлышко и резьба горлышка могут быть сформованы за счет использования двухстадийного способа, описанного в WO 97/19806, полное содержание которой включается сюда посредством ссылки. В этом способе исходный материал резьбы горлышка в начальной стадии формуется на верхней поверхности фланца, полученной литьем под давлением преформы сосуда. Затем преформа формуется раздувом в форму сосуда посредством специальной технологии, посредством чего упомянутый фланец вытягивается и вытесняется наружу для формирования горлышка сосуда так, что упомянутая верхняя поверхность образует внутреннюю поверхность горлышка.
Предпочтительно первая и вторая резьбы являются непрерывными винтовыми резьбами. Иными словами, они не являются резьбами байонетного типа, которые требуют пошагового перемещения крышки для закрепления крышки на горлышке, но скорее они следуют по существу по траектории непрерывной винтовой резьбы, имеющей угол наклона резьбы менее чем 90 градусов, по существу на всем протяжении. Предпочтительно траектория резьбы имеет средний наклон резьбы от около 5° до около 25°, боле предпочтительно от около 10° до около 20°. Соответственно, общее аксиальное смещение крышки относительно горлышка между первоначальным зацеплением резьб и полностью закрепленным положением крышки на горлышке составляет от около 4 мм до около 1 см, например от около 5 мм до около 8 мм.
Предпочтительно имеются по меньшей мере два из упомянутых сегментов первой резьбы. Более предпочтительно имеются по меньшей мере четыре из упомянутых сегментов первой резьбы. Особенно при больших форматах горлышка может быть шесть, восемь, десять, двенадцать и более сегментов первой резьбы. Число сегментов второй резьбы обычно такое же, как и число сегментов первой резьбы. Предпочтительно это дает в результате число заходов резьбы, равное числу сегментов первой резьбы. Иными словами, предпочтительно по меньшей мере два захода резьбы, более предпочтительно по меньшей мере четыре, как, например, шесть или восемь заходов резьбы. Это дополнительно способствует закреплению крышки на горлышке, поскольку пользователю нужно меньше поворачивать колпачок, чтобы найти заход резьбы. Предпочтительно резьбы являются по существу свободно проходящими или параллельными резьбами. Иными словами, резьбы на крышке и колпачке скользят одна мимо другой свободно, без образования посадки с натягом между сегментами резьбы на крышке и колпачке.
Сегменты первой резьбы на внутренней поверхности горлышка сосуда являются предпочтительно более короткими, чем сегменты второй резьбы. Иными словами, они предпочтительно проходят по радиусу вокруг внутренней поверхности горлышка сосуда под меньшим углом, чем угол, на который сегменты второй резьбы продолжаются вокруг цилиндрической пробки. Обычно сегменты первой резьбы полностью не продолжаются вокруг горлышка. Предпочтительно для простоты формования, как описано выше, они по окружности не перекрываются вокруг горлышка сосуда. Предпочтительно по меньшей мере один из сегментов первой резьбы продолжается по окружности от около 1 до около 60 градусов вокруг горлышка сосуда, более предпочтительно от около 2 до около 45 градусов, более предпочтительно от около 5 до около 30 градусов, более предпочтительно от около 10 до около 20 градусов, и более предпочтительно так продолжаются все сегменты первой резьбы. Предпочтительно максимальная длина каждого сегмента первой резьбы составляет от около 2 до около 20 мм, более предпочтительно от около 4 до около 15 мм, более предпочтительно от около 6 до около 12 мм. Предпочтительно все сегменты первой резьбы имеют по существу одинаковую форму и конфигурацию, посредством чего число заходов резьбы может быть равным числу сегментов первой резьбы.
Термин «сегмент первой резьбы» обычно относится к удлиненному, наклонному выступу на внутренней поверхности горлышка сосуда. Однако в некоторых вариантах выполнения он может относиться к простому выступающему утолщению или штифту. Верхняя и нижняя поверхности сегментов первой резьбы могут иметь различные наклоны и наклон вдоль одной или другой из упомянутых поверхностей может также изменяться. Средний наклон верхней и нижней поверхностей сегмента первой резьбы составляет предпочтительно от около 5° до около 25°, более предпочтительно от около 10° до около 20°. Предпочтительно по меньшей мере одна из упомянутых поверхностей имеет по меньшей мере одну постоянную наклонную область, продолжающуюся на по меньшей мере 5° (вокруг горлышка сосуда. Например, сегмент первой резьбы может быть коротким сегментом винтовой резьбы, имеющим закругленные концы, подобно сегментам резьбы на колпачках крышек, подробно описанных в WO 95/05322 и WO 97/21602.
Сегменты первой резьбы могут быть по существу треугольными, прямоугольными, закругленными или скошенными прямоугольными, или трапецеидальными на виде в сечении вдоль продольной оси горлышка. Предпочтительно максимальна радиальная высота сегментов первой резьбы над внутренней поверхностью горлышка является большей чем 0,1 мм, более предпочтительно большей чем 0,2 мм и еще более предпочтительно, от 0,5 до 3 мм, наиболее предпочтительно от 1 до 2 мм. Предпочтительно ширина сегментов первой резьбы (измененная вдоль продольной оси горлышка сосуда) составляет от 1 мм до 6 мм, более предпочтительно от 2 мм до 4 мм. Использование таких сравнительно больших и высоких сегментов резьбы помогает сделать возможным изготовление горлышка, на котором подходящий колпачок с резьбой может быть закреплен и повторно закреплен так, чтобы выдерживать давление, без использования длинной резьбы с малым наклоном, как описано в предшествующем уровне техники.
Как уже отмечалось, сегменты второй резьбы на наружной стороне цилиндрической пробки обычно определяют по существу непрерывную траекторию винтовой резьбы, вдоль которой сегменты первой резьбы перемещаются из по существу полностью расцепленного в по существу полностью закрепленное положение крышки на горлышке сосуда. Иными словами, первая и вторая резьбы не зацепляются пошагово, как в байонетной крышке (которая является стандартной для коротких сегментов резьбы), но скорее в виде обычной непрерывной винтовой резьбы. Непрерывная траектория резьбы приводит узел в состояние, особенно легкое для закрывания пожилыми и слабыми или детьми. В отличие от этого резьбы байонетного типа требуют сравнительно сложного ступенчатого манипулирования, чтобы закрепить крышку на горлышке сосуда, в результате чего крышка часто является неадекватно закрепленной на горлышке сосуда. Кроме того, чрезвычайно трудно разработать свидетельствующее о вскрытии кольцо для крышки, которое отделяется надежно и легко после открывания узла крышки байонетного типа. Наконец, непрерывная резьба является более простой для физически слабых людей, чтобы закрутить против давления изнутри сосуда, чем байонетная резьба.
Для достижения непрерывной траектории резьбы сегменты второй резьбы предпочтительно продолжаются вокруг цилиндрической пробки на достаточное расстояние, так что верхняя часть одного сегмента резьбы является ближайшей к нижней части другого сегмента резьбы и предпочтительно перекрывает другой сегмент резьбы на ограниченное угловое расстояние вокруг цилиндрической пробки. Иными словами, предпочтительно соответствующие верхняя и нижняя части смежных сегментов второй резьбы перекрываются по окружности. Предпочтительно, по меньшей мере один из сегментов второй резьбы продолжается по меньшей мере на 45° вокруг цилиндрической пробки, более предпочтительно по меньшей мере на 60° вокруг цилиндрической пробки, более предпочтительно по меньшей мере на 90°. Между упомянутыми верхними и нижними частями сегментов резьбы определен резьбовой промежуток. Один из сегментов первой резьбы перемещается через этот резьбовой промежуток при завинчивании крышки на или с горлышка сосуда.
Предпочтительно максимальная радиальная высота сегментов второй резьбы над цилиндрической поверхностью цилиндрической пробки является большей, чем около 0,1 мм, более предпочтительно большей чем около 0,2 мм и еще более предпочтительно от около 0,5 до около 3 мм, наиболее предпочтительно от около 1 до около 2 мм. Предпочтительно ширина сегментов второй резьбы (измеренная вдоль продольной оси цилиндрической пробки) составляет от около 1 мм до около 6 мм, более предпочтительно от около 2 мм до около 4 мм.
Вторая резьба может быть не сплошной или прерывистой резьбой, имеющей множество промежутков в каждом сегменте резьбы, однако промежутки являются в достаточной мере радиально суженными, не мешающими действию сегментов второй резьбы. Иными словами, сегменты второй резьбы тем не менее определяют по существу непрерывную траекторию винтовой резьбы между ними. Это требует, чтобы промежутки в сегментах второй резьбы (а также любые кольцевые промежутки между сегментами второй резьбы) были радиально более узкими, чем сегменты первой резьбы. Присутствие узких промежутков в сегментах второй резьбы может улучшить удаление газа через вторую резьбу при открывании герметизированного сосуда.
Предпочтительно по меньшей мере один из сегментов второй резьбы также имеет профилированное продольное сечение, если смотреть параллельно оси поворота. Это сечение второй резьбы является предпочтительно комплементарным с продольным сечением, описанным выше для сегментов первой резьбы. Будет принято во внимание, что это может иметь следствием лучшую посадку между сегментами первой и второй резьбы.
Настоящее изобретение применимо для широкого ассортимента сосудов, в которых желательно удобство пользования, включая сосуды для газированных и негазированных напитков. Настоящее изобретение применимо для сформованных узлов крышек термопластичных сосудов, а также для узлов крышек стеклянных и металлических сосудов и для их комбинаций (например, горлышко стеклянного сосуда с металлической или термопластичной крышкой).
В некоторых вариантах выполнения узел крышки сосуда согласно изобретению является узлом для герметизированного сосуда, такого как (но, не ограничиваясь им) сосуд для газированного напитка. Предпочтительно сосуд дополнительно содержит взаимно зацепляющиеся элементы на горлышке и крышке, чтобы блокировать или оказывать сопротивление повороту крышки в направлении отвинчивания за пределы промежуточного положения, когда крышка находится под действием аксиального давления в направлении, вытекающем из горлышка сосуда. Это так называемая предохранительная особенность, которая предназначена для предотвращения непроизвольного отвинчивания крышки или выброса, когда она удаляется с горлышка сосуда под давлением. Предпочтительные варианты выполнения этой предохранительной особенности описаны в WO 95/05322, WO 97/21602 и WO 99/192228, полное содержание которых включается сюда посредством ссылки.
Предпочтительно первая и вторая винтовые резьбы выполнены и расположены так, чтобы позволить аксиальное смещение крышки относительно горлышка, по меньшей мере когда крышка находится в упомянутом промежуточном положении, и предпочтительно зацепляющиеся элементы приспособлены зацепляться друг с другом при аксиальном смещении крышки в направлении, выходящем из горлышка, например под действием аксиального давления изнутри герметизированного сосуда. Более предпочтительно взаимно зацепляющиеся элементы выполнены и расположены так, чтобы взаимно не зацепляться друг с другом при смещении крышки в направлении внутрь к горлышку в промежуточном положении, например, когда крышка завинчивается на горлышко сосуда.
Предпочтительно взаимно зацепляющиеся элементы содержат уступ или выемку, образованную в верхней поверхности одного из сегментов второй винтовой резьбы для обеспечения первой прилегающей поверхности, к которой прилегает вторая прилегающая поверхность на одном из сегментов первой винтовой резьбы, чтобы блокировать или оказывать сопротивление повороту крышки в направлении отвинчивания в упомянутом промежуточном положении, когда крышка находится под аксиальным давлением в направлении, выходящем из горлышка сосуда.
В этих вариантах выполнения сегмент второй резьбы может содержать первую часть резьбы, имеющую первое продольное сечение, и вторую часть резьбы, имеющую второе продольное сечение, более узкое, чем первое сечение, посредством чего сегмент первой резьбы прилегает ко второй части резьбы в упомянутом промежуточном положении, когда крышка находится под действием аксиального давления в направлении, выходящем из горлышка сосуда. Сравнительно широкое первое сечение является предпочтительно смежным с перекрывающейся по окружности областью сегментов второй резьбы, приводя к сравнительно узкому резьбовому промежутку в этой области.
Предпочтительно первая и вторая резьбы на горлышке сосуда и крышке являются резьбами с разным наклоном, например, как описано в WO 97/21602, полное содержание которой включается сюда посредством ссылки. Предпочтительно наклон верхней поверхности сегментов второй резьбы является сравнительно более низким в первой области и сравнительно более высоким во второй области, смещенной от этой области в направлении отвинчивания. Наклон упомянутой верхней поверхности в первой области является предпочтительно по существу постоянным. Первая область обычно включает положение, к которому прилегает сегмент первой резьбы при закреплении крышки на горлышке сосуда. Предпочтительно первая область продолжается на 20°-40° по окружности горлышка сосуда или юбки крышки. Предпочтительно наклон упомянутой верхней поверхности резьбы в первой области находится в интервале 1°-12°, более предпочтительно 2°-8°.
Предпочтительно вторая область является смежной с первой областью упомянутой верхней поверхности сегментов второй резьбы. Предпочтительно наклон траектории винтовой резьбы во второй области является по существу постоянным, а вторая область предпочтительно продолжается на 15°-35° по окружности горлышка сосуда или юбки крышки. Предпочтительно наклон упомянутой верхней поверхности резьбы во второй области находится в интервале 15°-35°.
Использование резьбы с разным наклоном делает более простым комбинирование резьб с быстрым поворотом, имеющих крутой средний наклон, которые являются удобными для пожилых и детей, с предохранением от давления. Проблема, которая может возникать в резьбах с быстрым поворотом, состоит в том, что они являются круто-наклоненными, что имеет следствием тенденцию отодвигания от полностью закрепленного положения на горлышке сосуда, когда сосуд герметизирован. Эта проблема может быть преодолена использованием резьб байонетного типа, однако использование резьб байонетного типа приводит к некоторому количеству различных проблем, как было описано выше. В отличие от этого резьбы с переменным наклоном решают проблему отодвигания крышки под давлением, в то же время сохраняя все преимущества непрерывных круто-наклоненных резьб.
Предпочтительно упомянутая верхняя поверхность сегментов второй резьбы содержит третью область, смежную со второй областью, при этом третья область имеет сравнительно низкий наклон. Предпочтительно третья область имеет сравнительно постоянный наклон, предпочтительно в интервале 1°-12°, более предпочтительно 2°-8°. Третья область предпочтительно включает область, к которой прилегают сегменты первой резьбы на горлышке сосуда, когда крышка заблокирована в промежуточном положении выпуска газов. Сравнительно низкий наклон третьей области снижает тенденцию крышки пересилить блокирующие средства под высокими давлениями выпуска газов.
В некоторых вариантах выполнения узел крышки включает выемку в наружной поверхности резьбовой цилиндрической пробки, при этом выемка расположена между и по окружности перекрывает два из множества сегментов второй резьбы для увеличения области сечения, предусмотренной для выпуска газов между сегментами второй резьбы. Было обнаружено, что резьбовой промежуток между перекрывающимися участками смежных сегментов второй резьбы может иметь поперечное сечение, которое является слишком малым для оптимального выпуска газов по всей окружности. Выемка преодолевает эту трудность за счет увеличения сечения резьбового промежутка для увеличения интенсивности выпуска газов через резьбовой промежуток.
Увеличенная область поперечного сечения выпускающего прохода в перекрывающихся по окружности областях второй резьбы позволяет более быстрый выпуск давления изнутри сосуда, таким образом, уменьшая промежуток времени, когда крышка блокируется в промежуточном положении, пока происходит выпуск, без какой-либо потери защиты от давления.
Предпочтительно выемка содержит удлиненную канавку, продолжающуюся вокруг цилиндрической пробки, между сегментами второй резьбы в упомянутых областях перекрывания. Предпочтительно удлиненная канавка продолжается по существу параллельно траектории винтовой резьбы. Предпочтительно область продольного сечения выемки составляет от 5% до 50% от средней области продольного сечения участков сегмента второй резьбы, смежных с выемкой.
Предпочтительно горлышко сосуда и цилиндрическая пробка дополнительно содержат комплементарные запирающие элементы, которые блокируют или оказывают сопротивление отвинчиванию крышки из полностью закрепленного положения на горлышке сосуда, пока не приложен заданный минимальный открывающий крутящий момент. В некоторых вариантах выполнения запирающие элементы содержат продольные запирающие ребра на одном из горлышек сосуда и цилиндрической пробке и комплементарные запирающие скосы на другом из горлышек сосуда и цилиндрической пробке, при этом упомянутые запирающие ребра прилегают к удерживающему краю запирающего скоса, когда крышка полностью закреплена на горлышке сосуда. Предпочтительно комплементарные запирающие элементы предусмотрены на тех же поверхностях, что и резьбы, иными словами на внутренней поверхности горлышка сосуда и наружной поверхности цилиндрической пробки крышки.
Запирающее приспособление помогает предотвратить крышку от отодвигания под давлением изнутри сосуда. Оно также обеспечивает явно выраженный щелчок, который обозначает для пользователя, была ли крышка в достаточной мере завинчена на горлышко для достижения герметичного уплотнения.
Соответственно по меньшей мере один или предпочтительно оба комплементарных запирающих выступа на горлышке и/или крышке являются по существу отдельными от сегментов резьбы и могут изгибаться по существу независимо от сегментов резьбы для обеспечения защелкивающей посадки и ясно различимого на слух щелчка, когда достигнуто полностью закрытое положение крышки на горлышке. В целом, радиальная наиболее близкая к центру вершина второго запирающего элемента на горлышке перемещается по наиболее удаленной вершине первого запирающего элемента на цилиндрической пробке, когда достигнуто полностью закрепленное положение. Второй запирающий элемент затем перемещается назад по первому запирающему элементу при удалении крышки из закрепленного положения, например, при открывании узла.
По меньшей мере один или предпочтительно оба комплементарные запирающие выступы на горлышке и/или крышке имеют длину в продольном направлении (т.е. вдоль оси поворота узла крышки) от около 1 мм до около 6 мм, например от около 2 мм до около 4 мм. По меньшей мере один или предпочтительно оба комплементарные запирающие выступы на горлышке и/или крышке имеют высоту от около 0,25 мм до около 2 мм, например от около 0,5 мм до около 1,5 мм. В любом случае, высота запирающих выступов является обычно меньшей, чем средняя высота соответствующих сегментов резьбы. По меньшей мере один или предпочтительно оба комплементарные запирающие выступы на горлышке и/или крышке имеют максимальную ширину (т.е. вокруг окружности горлышка или юбки крышки) от около 0,5 мм до около 3 мм, например от около 1 мм до около 2 мм. По меньшей мере один или предпочтительно оба комплементарных запирающих выступа на горлышке и/или крышке имеют отношение максимальной высоты к максимальной ширине по меньшей мере около 0,5, более предпочтительно по меньшей мере 1, например от около 1 до около 5.
В некоторых вариантах выполнения первый и второй запирающие выступы продольно перекрывают сегменты первой и второй резьбы, когда крышка находится в полностью зацепленном положении на горлышке сосуда. Другими словами, в этих вариантах выполнения первый и второй запирающие выступы (также упоминаемые здесь как боковые захваты) не расположены полностью над или под резьбами (термины «над» и «под» относятся к относительным положениям вдоль продольной оси узла), но расположены, по меньшей мере частично, радиально между резьбами. Боковые захваты предпочтительно расположены смежно с концом резьб. Это позволяет весь резьбовой узел сделать более компактным в продольном (вертикальном) направлении, таким образом, уменьшая общее количество формовочного материала, необходимого для изготовления узла, и пространства, занимаемого узлом.
Обычно первый и второй запирающие элементы располагаются вблизи нижнего конца резьб, когда крышка полностью закреплена на сосуде. Предпочтительно первый и/или второй запирающие элементы не продолжаются под нижней кромкой сегментов первой и второй резьбы, когда крышка находится в упомянутом полностью зацепленном положении на горлышке сосуда. В таких узлах запирающие выступы предпочтительно расположены по существу полностью радиально между сегментами резьбы, а не над или под резьбами.
В соответствующих вариантах выполнения данного типа второй запирающий выступ расположен с продольным перекрыванием и радиально разнесен от нижнего конца сегмента второй резьбы. Разнесение по окружности между выступами и соответствующими сегментами резьбы в данных вариантах выполнения составляет обычно от около 1 мм до около 10 мм, например от около 1 мм до около 4 мм. В данных вариантах выполнения радиально разнесенные запирающие выступы могут направлять сегменты резьбы другого компонента узла, когда узел завинчивается вместе. Иными словами, радиально разнесенные выступы могут определять часть траектории резьбы на крышке или горлышке. Например, в случае, где имеются сравнительно длинные сегменты второй резьбы на цилиндрической пробке, определяющие траекторию резьбы для сравнительно коротких сегментов резьбы на горлышке сосуда, запирающие выступы на юбке крышки могут быть радиально разнесены от нижнего конца сравнительно длинных сегментов резьбы на юбке крышки и могут таким образом определять удлинение в начале траектории резьбы, по которой следуют сегменты резьбы на горлышке при накладывании крышки на горлышко. Этот способ использования запирающих выступов для образования удлинения траектории резьбы на одном из горлышка или крышки решает проблему обеспечения больших запирающих выступов, которые перекрываются с резьбами, но не пересекаются с ходом резьб. Запирающие выступы находятся в основном в направлении и, некоторым образом, являются удлинениями траектории резьбы на одном из горлышка или крышки.
Узлы согласно настоящему изобретению могут содержать более чем одну пару комплементарных запирающих выступов на горлышке сосуда или крышке. Предпочтительно имеются по меньшей мере две такие комплементарные пары, радиально отстоящие вокруг горлышка и цилиндрической пробки. Обычно по меньшей мере одна пара будет приходиться на каждый заход резьбы, например могут быть четыре пары, радиально отстоящие вокруг горлышка или цилиндрической пробки.
Предпочтительно запирающие выступы на горлышке и цилиндрической пробке радиально позиционируются так, что они находятся в прилегании, когда крышка находится в полностью закрытом положении на горлышке сосуда. Иными словами, выступ на цилиндрической пробке перемещается по одной стороне и остается в прилегании с противолежащей стороной соответствующего выступа на горлышке сосуда в упомянутом полностью закрытом и уплотненном положении. Это гарантирует, что отсутствует люфт в колпачке в упомянутом закрытом и уплотненном положении, который мог бы позволить утечку из уплотнения. Предпочтительно, когда выступы находятся в прилегании в закрытом и уплотненном положении, цилиндрическая пробка и/или выступы являются еще слегка деформированными, так что при прилегании приводится в действие
сила упругости между выступами. Эта сила упругости усиливается прилеганием к запирающему крутящему моменту между крышкой и горлышком, который подгоняет крышку в полностью закрытое и уплотненное положение. Это может гарантировать, что соответствующие уплотняющие поверхности горлышка сосуда и крышки автоматически располагаются одна напротив другой, даже если крышка не может быть завинчена особенно туго. Кроме того, запирающие выступы предусматривают сравнительно низкий производственный допуск при формовании узла, поскольку эффективное уплотнение достигается в широком диапазоне радиальных уплотняющих положений, благодаря взаимодействию между запирающими выступами и радиальной деформацией юбки крышки.
Преимущества таких запирающих выступов, которые подгоняют крышку в уплотняющее положение, подробно обсуждались в WO 93/01098, полное содержание которой включается сюда посредством ссылки.
Комплементарные запирающие элементы согласно настоящему изобретению обеспечивают несколько других важных преимуществ, по сравнению с подгонкой крышки в полностью закрытое и уплотненное положение, как описано выше. Во первых, они предотвращают случайное отодвигание крышки из полностью зацепленного и уплотненного положения на горлышке сосуда вследствие давления изнутри сосуда. Эти элементы позволяют использовать более круто-наклоненные резьбы и свободно проходящие (параллельные) резьбы, без риска непроизвольного отвинчивания крышки. Использование более круто-наклоненных резьб, в свою очередь, делает более легким удаление и повторное закрепление крышки. Эта система также может гарантировать, что прикладывается верная степень сжатия между соответствующими уплотняющими поверхностями на сосуде и крышке для достижения эффективного герметичного уплотнения, когда крышка находится в полностью закрепленном положении на горлышке.
Узел крышки сосуда согласно настоящему изобретению может дополнительно содержать выступающую упорную поверхность на одном из горлышка сосуда или крышки для прилегания ко второму упору или сегменту резьбы на другом из горлышка сосуда или крышки для блокирования чрезмерного затягивания крышки за пределы заданного углового уплотняющего положения крышки на горлышке сосуда. Упорные средства действуют во взаимодействии с запирающим приспособлением для гарантии, что достигнута верная степень завинчивания крышки для обеспечения герметичного уплотнения с уплотняющим приспособлением настоящего изобретения. Предпочтительно комплементарные упорные средства предусмотрены на внутренней поверхности горлышка сосуда и наружной поверхности цилиндрической пробки.
Подходящие запирающие и упорные приспособления для использования с узлами согласно настоящему изобретению подробно описаны в WO 91/18799 и WO 95/05322, действенное содержание которых специально включаются сюда в качестве ссылки.
Узлы согласно изобретению предпочтительно содержат уплотняющие элементы на горлышке сосуда и/или крышке для уплотнения сосуда при закреплении крышки на горлышке сосуда. Уплотняющие элементы могут содержать уплотняющий вкладыш, например вкладыш из эластомерного материала, внутри основания колпачка крышки. Вкладыш прижимается к кромке горлышка сосуда для образования уплотнения. Однако уплотняющие элементы предпочтительно содержат один или более кольцевых уплотняющих выступов на горлышке сосуда и/или внутри крышки. Предпочтительно уплотняющие выступы предусмотрены только на крышке, так, что поверхность горлышка остается гладкой для увеличения удобства использования. Уплотняющие выступы могут содержать кольцевую уплотняющую юбку и/или одно или более кольцевых уплотняющих ребер и/или уплотняющих гребней для уплотнения к кромке или внутри или снаружи поверхности горлышка сосуда.
В некоторых вариантах выполнения цилиндрическая уплотняющая пробка продолжается от участка основания крышки внутрь горлышка сосуда для уплотняющего зацепления с внутренней поверхностью горлышка, ближайшей к кромке, и над сегментами первой резьбы. Цилиндрическая уплотняющая пробка может содержать по меньшей мере одно кольцевое уплотняющее ребро на наружной поверхности упомянутой уплотняющей пробки для зацепления с внутренней поверхностью горлышка сосуда, ближайшей к кромке при закреплении крышки на горлышке сосуда. Уплотняющие средства могут в качестве альтернативы или дополнительно содержать по меньшей мере один гибкий уплотняющий гребень, продолжающийся от основания крышки, для зацепления с кромкой сосуда при закрывании крышки на горлышке сосуда. Уплотняющие средства могут в качестве альтернативы или дополнительно содержать кольцевую уплотняющую юбку, продолжающуюся вокруг крышки, для зацепления с кромкой или наружной поверхностью горлышка сосуда. В этих вариантах выполнения по меньшей мере одно кольцевое уплотняющее ребро может дополнительно быть предусмотрено на юбке для зацепления с наружной поверхностью горлышка сосуда при закреплении крышки на горлышке сосуда.
Там, где присутствуют запирающие элементы, по меньшей мере одно уплотняющее ребро соответственно имеет треугольное поперечное сечение, например по существу равностороннее треугольное. Это делает возможным, чтобы уплотняющее усилие, концентрируемое на вершине уплотняющего ребра, максимизировало эффективность уплотнения. Соответственно по меньшей мере одно из уплотняющих ребер имеет высоту в интервале от 10 до 500 микрон, более предпочтительно 50-250 микрон. Такие уплотняющие микроребра являются особенно эффективными для концентрации уплотняющего усилия и достижения эффективного уплотнения с по существу гладкой уплотняющей поверхностью на горлышке сосуда. Кроме того, такие микроребра являются особенно простыми для формования в высокоскоростном оборудовании формования колпачков и для отсоединения от формовочной оправки оборудования после формования. Предпочтительно два кольцевых уплотняющих ребра расположены в обращенном друг к другу отношении на по существу одинаковой высоте над основанием крышки, так что, при использовании крышка прилагает уплотняющие ребра симметрично на одной из двух сторон кромки сосуда для приложения симметричного уплотняющего сдавливания.
Уплотняющие гребни могут иметь свое основание в основании крышки, между юбкой и уплотняющей пробкой, или они могут продолжаться внутрь или наружу от основания юбки или уплотняющей пробки. Предпочтительно по меньшей мере один из уплотняющих гребней продолжается в направлении вниз и наружу от основания крышки, между уплотняющей пробкой и юбкой крышки. Предпочтительно крышка содержит два или четыре уплотняющих гребня, продолжающихся концентрично вокруг крышки. Предпочтительно два уплотняющих гребня расположены по существу симметрично на одной из двух сторон кромки сосуда для обеспечения сбалансированного уплотняющего сдавливания на кромке.
Предпочтительно узел крышки сосуда содержит второй уплотняющий гребень, продолжающийся вниз и внутрь от основания крышки между уплотняющей пробкой и юбкой крышки. Первый и второй уплотняющие гребни затем уплотняются к противоположным сторонам кромки сосуда, предпочтительно по существу симметрично и сбалансировано. Первый и второй уплотняющие гребни затем изгибаются в противоположных направлениях при закреплении крышка на горлышке сосуда. Это двойное действие гарантирует, что один, и обычно оба, из уплотняющих гребней осуществляет герметичное уплотнение к кромке.
Предпочтительно высота уплотняющих гребней является большей, чем их ширина в их основании. Предпочтительно поперечное сечение уплотняющих гребней имеет по существу форму равнобедренного треугольника. Предпочтительно по меньшей мере один гребень имеет высоту от 1 до 4 мм.
Уплотняющие гребни в одиночку могут не иметь достаточную гибкость для образования надежного герметичного уплотнения к верхней части кромки сосуда. Таким образом, предпочтительно по меньшей мере одна упорная поверхность предусмотрена вблизи основания крышки, расположенная и выполненная так, что по меньшей мере один уплотняющий гребень прилегает к упорной поверхности при закреплении крышки на горлышке сосуда. Предпочтительно два гибких гребня предусмотрены для уплотнения на одной из сторон кромки сосуда, как описано выше, и две упорные поверхности предусмотрены в основании уплотняющей пробки и юбки крышки для прилегания к каждому из уплотняющих гребней в полностью закрытом и герметизированном положении.
Уплотняющие приспособления данного типа, включающие симметрично расположенные уплотняющие ребра и гребни, описаны более подробно в WO 02/42171, полное содержание которой включается сюда посредством ссылки.
В некоторых вариантах выполнения цилиндрическая пробка на крышке может образовывать посадку с уплотняющим натягом с внутренней стороны горлышка сосуда под резьбами, когда крышка полностью закреплена на горлышке сосуда. Самая нижняя часть цилиндрической пробки под резьбами может быть сужающейся внутрь, чтобы способствовать образованию уплотняющей посадки, а внутренняя поверхность горлышка может иметь комплементарное сужение. Эти особенности помогают снизить загрязнение резьб содержимым сосуда в процессе транспортировки и хранения, а также давая улучшенное уплотнение сосуда.
Предпочтительно требуемый крутящий момент для закрепления крышки в уплотняющем положении на горлышке сосуда составляет менее чем 1,2 Нм, более предпочтительно менее чем 1 Нм и наиболее предпочтительно от около 0,7 до около 0,9 Нм. Это является крутящим моментом, требуемым для зацепления комплементарных запирающих элементов (там, где присутствуют) в положении уплотнения или, иначе, усилие, требуемое для по существу исключения утечки газа при обычных перепадах давления газированных напитков.
Узел крышки сосуда может также содержать защитный признак индикации вскрытия. Он может состоять из кольца индикации вскрытия, которое вначале сформировано за одно целое с юбкой крышки сосуда и соединено с ним хрупкими перемычками. Кольцевая удерживающая кромка для кольца индикации вскрытия предусмотрена на горлышке сосуда. Кольцо индикации вскрытия может содержать множество сформированных за одно целое с ним, гибких, направленных радиально внутрь удерживающих лепестков, как описано и заявлено в нашей Международной патентной заявке WO 94/11267, полное содержание которой специально включается сюда посредством ссылки. Храповые выступы также могут быть предусмотрены на горлышке сосуда под кольцевой удерживающей кромкой и радиально отстоят вокруг горлышка сосуда для блокирования поворота кольца индикации вскрытия на горлышке сосуда в направлении отвинчивания. Однако может быть предпочтительным для гладкости не включать храповые выступы для улучшения удобства использования горлышка.
В некоторых вариантах выполнения колпачок крышки может содержать отделение для хранения продукта, имеющее отверстие в основании колпачка. Это дает возможность сохранять второй компонент, например концентрат ароматической добавки или закусочный пищевой продукт, в колпачке для одновременного, последовательного или комбинированного использования с содержимым сосуда. Отделение для хранения продукта может, например, быть образовано выполнением крышки с резьбовой цилиндрической пробкой, как было описано выше, которая является полой и закрытой в донной части, с отверстием через основание крышки, противоположное пробке. Отверстие может быть, например, закупорено мембраной, которая может быть снята для освобождения содержимого отделения в колпачке.
Во втором объекте настоящее изобретение предусматривает сосуд, имеющий корпус сосуда и горлышко, закупоренное узлом крышки сосуда согласно изобретению, как описано выше. Сосуд может содержать жидкость, такую как напиток. Соответственно, жидкость представляет собой газированный напиток, а узел крышки сосуда закупоривает и повторно закупоривает сосуд герметичным образом. Корпус сосуда может, например, иметь вместимость от около 250 мл до около 5 литров, обычно от около 0,5 литров до около 2,5 литров. Соответственно горлышко сосуда выступает из корпуса сосуда по меньшей мере на около 1 см, например от около 2 см до около 4 см, и горлышко сосуда имеет по существу гладкую наружную поверхность для наибольшего удобства использования.
Изобретение было описано выше главным образом в отношении предпочтительных вариантов выполнения, имеющих сравнительного короткие сегменты резьбы на горлышке сосуда и сравнительно длинные сегменты резьбы на цилиндрической пробке крышки. Однако альтернативные варианты выполнения, имеющие детали, как было описано выше, но со сравнительно короткими сегментами первой резьбы на цилиндрической пробке крышки и сравнительно длинными сегментами второй резьбы на горлышке сосуда и другие особенности, соответствующим образом приспособленные, включены в объем настоящего изобретения.
Конкретные варианты выполнения узлов крышки сосуда согласно настоящему изобретению будут теперь дополнительно описаны посредством примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 - широкогорлый сосуд и крышка согласно настоящему изобретению с крышкой, полностью удаленной с горлышка сосуда, в котором горлышко показано на виде с частичным вырезом, а крышка показана в продольном сечении с обозначенной прерывистой линией скрытой резьбой;
Фиг.2 - продольное сечение узла на Фиг.1 с крышкой, полностью закрепленной на горлышке сосуда;
Фиг.3 - продольное сечение второго варианта выполнения узла сосуда и крышки согласно настоящему изобретению с крышкой, полностью закрепленной на горлышке сосуда;
Фиг.4 - продольное сечение третьего варианта выполнения узла сосуда и крышки согласно настоящему изобретению с крышкой, полностью закрепленной на горлышке сосуда;
Фиг.5 - продольное сечение четвертого варианта выполнения узла сосуда и крышки согласно настоящему изобретению с крышкой, полностью закрепленной на горлышке сосуда;
Фиг.6 - продольное сечение пятого варианта выполнения узла сосуда и крышки согласно настоящему изобретению с крышкой, полностью закрепленной на горлышке сосуда, при этом крышка включает отделение для ингредиента напитка, и
Фиг.7 - продольное сечение варианта выполнения на Фиг.6 с отделением, открытым для отпуска пищевого продукта или ингредиента напитка.
Как показано на Фиг.1 и 2, данный вариант выполнения представляет собой узел крышки сосуда, особенно приспособленный для широкогорлого сосуда, такого как питьевой сосуд. Узел включает горлышко 10 сосуда для газированных напитков и крышку 12. И горлышко сосуда, и крышка сформированы из пластиковых материалов. Сосуд 10 предпочтительно сформирован литьевым формованием и формованием раздувом из полиэтилентерефталата. Крышка 12 предпочтительно сформирована литьевым формованием из полипропилена.
Основные характерные особенности резьб на горлышке сосуда и крышке имеют сходство с узлами, описанными и заявленными в наших Международных патентных заявках WO 95/05322 и WO 97/21602, WO 99/19228, WO 03/045805 и WO 03/045806, полное содержание которых включается сюда посредством ссылки, Однако важно отметить, что резьбы на крышке и горлышке являются обратными в настоящем изобретении по сравнению с узлами крышек, описанными в этих заявках. Иными словами, более ранние патентные описания описывают только узлы, имеющие сегменты резьбы на внутренней стороне юбки крышки для зацепления с сегментами резьбы на наружной стороне горлышка, тогда как настоящее изобретение предусматривает только сегменты резьбы на внутренней стороне горлышка для зацепления с сегментами резьбы на наружной стороне цилиндрической пробки.
Как показано на Фиг.1 и 2, горлышко 10 сосуда имеет закругленную кромку 20 и по существу гладкую наружную поверхность 22 для улучшения удобства использования горлышка. Внутренняя поверхность горлышка 10 сосуда предусмотрена с шестизаходной первой винтовой резьбой, выполненной из шести сегментов 14 первой резьбы. Сегменты 14 первой резьбы являются короткими сегментами резьбы, продолжающимися радиально на около 20° вокруг горлышка и имеющими нижнюю поверхность 16 со сравнительно малым наклоном около 6° и верхнюю поверхность 18 с промежуточным наклоном около 13,5°. Сегменты 14 первой резьбы представляют по существу трапецеидальное поперечное сечение вдоль оси горлышка.
Крышка 12 содержит часть 30 основания, цилиндрическую уплотняющую пробку 32 и наружную уплотняющую юбочную часть 34. Цилиндрическая пробка 32 предусмотрена со второй винтовой резьбой, образованной из шести сегментов второй резьбы. Сегменты второй резьбы содержат верхнюю часть 37 и нижнюю часть 36, отделенные промежутком 51 выпуска газа. (Термин «верхний» в данном контексте означает ближайший к основанию крышки, т.е. дальше от открытого конца крышки). Каждая часть второй резьбы имеет нижнюю поверхность 40 резьбы и верхнюю поверхность 38 резьбы. Верхняя и нижняя поверхности 38, 40 второй резьбы профилированы так, чтобы давать части 37, 36 второй резьбы по существу трапецеидального продольного сечения, которые являются комплементарным с формой сечения сегментов 14 первой резьбы. Упор 52 резьбы выступает вверх от верхней части 37 второй резьбы, смежной с промежутком 51 выпуска газа, чтобы предотвратить чрезмерное затягивание крышки на горлышке, как дополнительно описано ниже.
По существу непрерывный, приблизительно винтовой резьбовой промежуток определен между перекрывающимися областями упомянутых верхней и нижней частей 37, 36 второй резьбы. Можно видеть, что верхняя и нижняя части 37, 36, смежных сегментов второй резьбы по окружности перекрываются вдоль участка их длины.
Важной особенностью данного узла является не одинаковый наклон верхних поверхностей 38 нижних частей 36 второй резьбы, которые описаны более подробно в нашей Международной патентной заявке WO 97/21602. Верхние поверхности 38 резьбы в первой, верхней области 42 имеют по существу постоянный наклон только около 6°. Верхняя область 42 примыкает к промежуточной области 44, имеющей по существу постоянный, намного больший наклон около 25°. Средний наклон траектории винтовой резьбы, проходимый сегментами первой резьбы между сегментами второй резьбы, составляет 13,5°.
Резьбы на горлышке сосуда и цилиндрической пробке крышки также включают предохранительную особенность, подобную той, что описана и заявлена в нашей Международной патентной заявке WO 95/05322. В нескольких словах, самая нижняя часть сегмента 36 второй резьбы имеет выступающий вверх упор 48 для прилегания к концу сегментов 14 первой резьбы, чтобы блокировать отвинчивание крышки 12 с горлышка 10, когда упомянутые сегменты 14 первой резьбы находятся в прилегании с верхней поверхностью 38 нижних частей второй резьбы, т.е. когда присутствует равнодействующая сила на крышке в аксиальном направлении от горлышка сосуда. Третья область 46 верхних поверхностей 38 участков 36 второй резьбы, смежная с упором 48, также имеет малый наклон около 6°. Малый угол наклона в области 46 помогает минимизировать отвинчивающую силу на крышке, когда она возвращена в промежуточное положение аксиальным давлением изнутри сосуда.
Узел сосуда и крышки также предусмотрен с комплементарными запирающими элементами на горлышке сосуда и крышке, чтобы блокировать отвинчивание крышки из полностью зацепленного положения на горлышке сосуда, пока не приложен минимальный момент отвинчивания. Эти блокирующие элементы содержат шесть равномерно радиально разнесенных запирающих ребер 24 на внутренней поверхности горлышка сосуда и восемь равномерно радиально разнесенных удерживающих ребер 50 на наружной поверхности цилиндрической пробки 32, к которым ребра 50 на крышке прилегают, когда крышка находится в полном зацеплении на горлышке сосуда, как показано на Фиг.2. Комплементарные запирающие средства могут быть такими, как описано в нашей Международной патентной заявке WO 91/18799, полное содержание которой специально включается сюда посредством ссылки. Однако в настоящем варианте выполнения имеются запирающие ребра на горлышке сосуда, которые также способствуют повышению удобства использования горлышка сосуда.
Запирающие ребра 50 на цилиндрической пробке расположены на одном уровне с и радиально разнесены на около 2 мм от нижнего конца частей 36 второй резьбы на цилиндрической пробке. Запирающие ребра на цилиндрической пробке сформированы в виде продолжения частей 36 второй резьбы, посредством чего сегменты 14 резьбы на горлышке 10 могут гладко проходить мимо запирающих ребер 50 на цилиндрической пробке, когда колпачок закреплен на горлышке.
Каждое из запирающих ребер 24, 50 выполнено по существу в виде треугольной призмы, имеющей ее продольную ось, выровненную с осью узла крышки. Высота каждого запирающего выступа составляет около 1,5 мм, а ширина основания составляет около 1,5 мм. Это гарантирует, что ребра имеют достаточную прочность, чтобы защелкиваться друг с другом без остаточной деформации.
Цилиндрическая пробка 32 на крышке 12 продолжается ниже вторых резьб для формирования цилиндрической уплотняющей пробки 54, имеющей конусную наружную поверхность 56 для формирования посадки с натягом в комплементарной конусной внутренней поверхности 28 горлышка сосуда под первой резьбой, когда крышка полностью закреплена на горлышке.
При использовании крышка 12 закрепляется на горлышке 10 сосуда завинчиванием обычным способом. Крышка 12 может быть перемещаема из полностью расцепленного положения в полностью зацепленное положение на горлышке 10 сосуда поворотом на около 30°. При завинчивании крышки пользователем обычно прикладывается осевая равнодействующая сила на крышке к горлышку сосуда и соответственно сегменты 14 первой резьбы прилегают и перемещаются вдоль нижних поверхностей 40 нижних выступающих частей 36 второй резьбы на цилиндрической пробке. Сегменты 14 первой резьбы проходят через промежуток между запирающими ребрами 50 и нижними частями 36 резьбы, перед плавным перемещением в нижнюю поверхность верхних частей 37 резьбы. Сегменты 14 первой резьбы следуют по существу по непрерывной винтовой траектории, имеющей средний наклон около 13,5°. Резьбы являются свободно движущимися, которые иными словами по существу не имеют момента трения между сегментами резьбы, до приближения полного зацепленного положения. Эти особенности множества заходов резьбы, поворот крышки на 30°, по существу непрерывная траектория резьбы и свободно движущиеся резьбы - все делают крышку чрезвычайно легкой для закрепления на горлышке сосуда, особенно для пожилых и людей, страдающих артритом, или детей.
Когда крышка 12 достигает полностью зацепленного положения на горлышке 10 сосуда, сначала прилегание между пробкой 56 крышки сосуда и горлышком сосуда имеет следствием аксиальная результирующая сила на крышке в направлении из горлышка сосуда. Это выводит сегменты 14 резьбы из прилегания с нижними поверхностями 40 нижних выступающих частей 36 сегментов второй резьбы и к прилеганию с верхними поверхностями 38 нижних выступающих частей 36 второй резьбы. Конкретнее, это приводит сегменты 14 первой резьбы в прилегание с верхними областями 42 верхних поверхностей 38 резьбы. Продолженный поворот крышки в направлении закручивания заставляет сегменты 14 первой резьбы перемещаться вдоль верхних областей 42 до достижения окончательного, полностью зацепленного положения, показанного на Фиг.2. Малый наклон верхних областей 42 означает, что этот дополнительный поворот прикладывает сильное рычажное воздействие (кулачковое) для сжатия уплотняющей юбки 34 на крышке к кромке 20 горлышка сосуда, для прижатия уплотняющей пробки 32 к горлышку сосуда для достижения эффективного уплотнения.
Когда крышка 12 достигает полностью зацепленного положения на горлышке 10 сосуда, запирающие ребра 50 на крышке скользят вверх и по запирающим ребрам 24 на внутренней поверхности горлышка сосуда со слышимым щелчком. В том же положении вторые концы 26 сегментов 14 первой резьбы могут приходить в прилегание с плечиками 52 упоров сегментов второй резьбы, таким образом блокируя дальнейшее перетягивание крышки, которое могло бы повредить резьбы и/или пережать уплотняющую юбку 34.
Когда крышка 12 находится в полностью зацепленном положении на горлышке 10 сосуда, нижние поверхности 16 сегментов 14 первой резьбы примыкают к верхним областям 42 верхних поверхностей 38 резьбы нижних частей 36 второй резьбы, как показано на Фиг.2. Нижняя поверхность 16 сегментов 14 первой резьбы имеет малый наклон для согласования с таким же наклоном верхних областей 42 так, чтобы максимизировать зону контакта между участками 36 второй резьбы в областях 42 и, таким образом, распределить аксиальное усилие, оказываемое крышкой настолько равномерно, насколько возможно, вокруг горлышка сосуда. Из-за низкого наклона областей 42, сравнительно небольшое аксиальное усилие, возникающее от горлышка сосуда вследствие давления изнутри сосуда, преобразуется в отвинчивающее поворотное усилие примыканием между поверхностями резьбы в данном положении. Это значительно снижает тенденцию крышки к отвинчиванию самопроизвольно под давлением. Самопроизвольное отвинчивание также предотвращается запирающими ребрами 24, 50. Особенность узла заключается в том, что сниженная тенденция к отвинчиванию благодаря малому наклону резьбы в нижних участках 42 означает, что минимальный открывающий крутящий момент запирающих ребер 24, 50 может быть уменьшен без риска произвольного вывода крышки. Это делает крышку более легкой для удаления пожилыми и людьми, страдающими артритом, или детьми, без снижения надежности крышки.
Кроме того, когда крышка 12 находится в полностью зацепленном положении на горлышке 10 сосуда, наружная поверхность 56 нижней области 54 цилиндрической пробки 32 образует уплотняющую посадку с натягом к внутренней поверхности 28 горлышка сосуда под резьбами. Это помогает предотвратить загрязнение резьб содержимым сосуда, а также увеличивает общую уплотняющую эффективность узла.
При использовании крышка 12 удаляется с горлышка 10 сосуда простым отвинчиванием. Вначале требуется минимальный отвинчивающий момент для преодоления сопротивления запирающих ребер 24, 50. Когда это сопротивление преодолено, пользователю по существу не нужно прикладывать крутящий момент, чтобы отвинтить крышку. Внутреннее давление изнутри сосуда оказывает аксиальное усилие на крышку в направлении, выходящем из входного отверстия сосуда, в результате которого сегменты 14 первой резьбы перемещаются вдоль верхних поверхностей 38 выступающих нижних частей 36 второй резьбы при отвинчивании крышки. Сегменты первой резьбы вначале перемешаются вдоль верхних областей 42 и затем вдоль круто наклоненных промежуточных областей 44 верхней поверхности сегментов 36 второй резьбы. Сегменты 14 первой резьбы затем приходят в прилегание с нижним выступающим упором 48 частей 36 второй резьбы. В этом положении дальнейшее отвинчивание крышки блокируется, в то время как имеет место выпуск газа вдоль резьбовых траекторий и через промежутки 51 выпуска газа. Следует отметить, что в этом промежуточном положении выпуска газа нижние поверхности 16 сегментов 14 первой резьбы прилегают сначала к области 46 верхней поверхности частей 36 второй резьбы. Малый наклон этой области 46 имеет следствием сравнительно небольшое аксиальное усилие на крышке, преобразуемое в отвинчивающий крутящий момент, посредством чего снижая тенденцию крышки превышать граничное значение особенности безопасного давления и выводиться.
Когда выпуск газа изнутри горлышка сосуда закончен, так что уже больше нет аксиального направленного вверх усилия на крышку, крышка может быть накинута сверху так, чтобы привести сегменты 14 резьбы в прилегание с нижними поверхностями верхних частей 37 второй резьбы. В этом положении может быть продолжено отвинчивание для полного расцепления крышки с горлышком сосуда.
Как показано на Фиг.3, узел сосуда и крышки может быть приспособлен для обычного горлышка сосуда, имеющего внутренний диаметр от около 1 до около 3 см. В данных вариантах выполнения конструкция узла является по существу идентичной той, что описана выше в отношении Фиг.1 и 2, однако имеются только четыре резьбы на каждом из сосудов и крышки и четыре захода резьбы, чтобы избежать чрезмерного уплотнения вокруг горлышка и уплотняющей пробки.
Как показано на Фиг.4, узел сосуда и крышки согласно данному варианту выполнения содержит средства, по существу такие, как описано в находящейся одновременно на рассмотрении патентной заявке WO 02/42171 (полное содержание которой включается сюда посредством ссылки) для образования газонепроницаемого уплотнения между крышкой 60 и горлышком 62 сосуда, когда крышка полностью закреплена на горлышке. Уплотняющее приспособление содержит уплотняющую пробку 68, уплотняющую юбку 69 и уплотняющие гребни для контакта с кромкой горлышка сосуда. Дополнительная информация об этом уплотняющем приспособлении дается ниже в подробном описании варианта выполнения на Фиг.5.
Как показано на Фиг.5, узел сосуда и крышки согласно данному варианту выполнения также содержит предохранительное устройство, свидетельствующее о вскрытии, как описано и заявлено в нашей Международной патентной заявке WO 94/11267. Свидетельствующая о вскрытии особенность представляет собой свидетельствующее о вскрытии кольцо 73, которое формуется как неотъемлемая часть с наружной юбкой 72 крышки сосуда и соединена с ней хрупкими перемычками (не показаны). Свидетельствующее о вскрытии кольцо содержит множество сформированных за одно целое, гибких, направленных внутрь удерживающих лапок 74, которые удерживаются под кольцевой кромкой горлышка сосуда. Использование этих выступающих внутрь лапок делает более легким защелкивание в начальной стадии колпачка и свидетельствующего о вскрытии кольца на горлышке сосуда, без повреждения свидетельствующего о вскрытии кольца, поскольку лапки могут отгибаться наружу, когда кольцо надавливается на горлышко.
Узел сосуда и крышки согласно варианту выполнения на Фиг.5 также содержит средства, по существу такие, как описано в находящейся одновременно на рассмотрении патентной заявке WO 02/42171 (полное содержание которой включается сюда посредством ссылки) для образования газонепроницаемого уплотнения между крышкой и горлышком сосуда, когда крышка полностью закреплена на горлышке. Уплотняющее приспособление содержит наклоненную внутрь внутреннюю поверхность горлышка сосуда, смежную с кромкой 66 горлышка сосуда. Обычно угол наклона составляет от около 1 градуса до около 10 градусов. Цилиндрическая уплотняющая пробка 75 (расположенная радиально снаружи резьбовой пробки) выступает вниз от основания колпачка 70 крышки и сама является наклонной по существу параллельно с внутренней поверхностью горлышка. Однако вместо простой посадки с натягом между уплотняющей пробкой и горлышком сосуда, предусмотрено по существу непрерывное кольцевое уплотняющее ребро 71 на наружной поверхности уплотняющей пробки 75. Кольцевое уплотняющее ребро 71 имеет по существу равностороннее треугольное поперечное сечение и составляет приблизительно 150 микрон в высоту, в ненагруженном состоянии. Однако оно деформируется, когда прижимается к обычному твердому материалу (стеклу или PET) горлышка сосуда для образования герметичного уплотнения. Небольшие размеры уплотняющего ребра делают возможным достижение герметичного уплотнения без существенного усилия, которое необходимо прикладывать, чтобы уплотняющая пробка образовала уплотнение.
Гибкие уплотняющие приливы 76, 77 продолжаются вниз на около 2 мм от основания крышки 70 между юбкой 72 крышки и уплотняющей пробкой 75. Уплотняющие приливы изогнуты в противоположных направлениях для образования уплотнений по существу симметрично на любой стороне закругленной верхней части кромки сосуда, когда достигнуто уплотняющее положение. Герметичное уплотнение гарантируется прилеганием уплотняющих приливов 16, 77 к соответствующим упорным поверхностям на внутренней поверхности колпачка крышки.
Наконец, предусмотрено дополнительное кольцевое уплотняющее ребро 79 на внутренней поверхности 78 юбки 72 крышки для зацепления с наружной поверхностью горлышка сосуда, смежной с кромкой. Ненагруженная форма и размер уплотняющего ребра 79 на уплотняющей юбке являются предпочтительно подобными предпочтительным интервалам для уплотняющего ребра на уплотняющей пробке. При использовании уплотняющие ребра 71 и 79 действуют совместно с сужением кромки сосуда для обеспечения высокоэффективных уплотнений в широком диапазоне температуры и давления.
Как показано на Фиг.6 и 7, узел сосуда и крышки согласно данному варианту выполнения имеет размеры и конфигурацию по существу такие, как описано для варианта выполнения на Фиг.1 и 2. Однако крышка 80 в варианте выполнения на Фиг.6 и 8 содержит резьбовую уплотняющую пробку 82, которая предусмотрена с дном 84 вместо основания 30 в варианте выполнения на Фиг.1 и 2. Образующееся отделение внутри крышки 80 заполняется ингредиентом газированного напитка или пищевым продуктом 88 и запечатывается термическим присоединением листа термосвариваемой пленки 86 на верхней части крышки 80. Пленка 86 может быть отслоена для выпуска содержимого 88 или перед или после удаления крышки с горлышка сосуда.
Вышеприведенные варианты выполнения были описаны только посредством примера. Множество других вариантов выполнения настоящего изобретения, подпадающих под объем сопроводительной формулы изобретения, будут очевидными для читателя - специалиста в данной области. В частности, настоящее изобретение не ограничивается сосудами для газированных напитков или сосудами, образованными из сформованных термопластиков.
1. Узел горлышка сосуда и крышки, в котором горлышко сосуда имеет первую винтовую резьбу на его внутренней поверхности, а крышка содержит цилиндрическую пробку для введения в горлышко сосуда, при этом пробка имеет вторую винтовую резьбу на ее наружной поверхности для взаимодействия с первой винтовой резьбой, и в котором
крышка выполнена с возможностью закрепления и повторного закрепления на горлышке за один плавный поворот на около 360° или меньше,
первая винтовая резьба выполнена за одно целое с горлышком посредством формования термопластичного материала и содержит по меньшей мере четыре сегмента первой резьбы, которые не перекрываются по окружности вокруг горлышка сосуда,
вторая винтовая резьба содержит множество сегментов второй резьбы, длина которых превышает длину сегментов первой резьбы, и которые образуют, по существу, непрерывную траекторию винтовой резьбы, по которой перемещаются сегменты первой резьбы из, по существу, полностью расцепленного положения в, по существу, полностью зацепленное положение крышки на горлышке сосуда, и
первая и вторая резьбы являются многозаходными резьбами, имеющими число заходов, равное числу сегментов первой резьбы.
2. Узел по п.1, в котором крышка выполнена с возможностью закрепления и повторного закрепления на горлышке сосуда за один плавный поворот на около 180° или меньше.
3. Узел по п.1, дополнительно содержащий один или более кольцевых уплотняющих элементов на крышке для формирования уплотнения к горлышку сосуда, когда крышка закреплена на горлышке сосуда.
4. Узел по п.3, в котором цилиндрическая пробка на крышке и горлышко сосуда содержат комплементарные кольцевые уплотнительные поверхности под резьбами, посредством чего цилиндрическая пробка образует посадку с натягом с горлышком под резьбами, когда крышка полностью закреплена на горлышке сосуда.
5. Узел по п.1, в котором наружная поверхность горлышка сосуда является, по существу, гладкой.
6. Узел по п.1, в котором сосуд и крышка дополнительно содержат комплементарные запирающие элементы на внутренней поверхности горлышка сосуда и на наружной поверхности крышки, которые блокируют отвинчивание крышки из полностью закрепленного положения на горлышке сосуда до приложения заданного минимального открывающего крутящего момента или оказывают ему сопротивление.
7. Узел по п.6, в котором комплементарные запирающие элементы продольно перекрывают сегменты первой или второй резьбы, когда крышка находится в полностью зацепленном положении на горлышке сосуда.
8. Узел по п.1, дополнительно содержащий выступающую упорную поверхность на одном из внутренней поверхности горлышка сосуда или наружной поверхности юбки крышки для прилегания ко второму упору или резьбе на другом из горлышка сосуда или крышки, для блокирования чрезмерного затягивания крышки за пределы заданного углового уплотняющего положения крышки на горлышке сосуда.
9. Узел по п.1, дополнительно содержащий взаимно зацепляющиеся элементы на внутренней поверхности горлышка и наружной поверхности крышки, чтобы блокировать или ограничить поворот крышки в направлении отвинчивания за пределы заданного положения, когда крышка находится под действием аксиального давления в направлении выхода из горлышка сосуда.
10. Узел по п.9, в котором первая и вторая резьбы имеют такую конструкцию и расположены так, чтобы обеспечить аксиальное смещение крышки относительно горлышка сосуда по меньшей мере тогда, когда крышка находится в промежуточном положении, и при этом зацепляющиеся элементы зацепляются друг с другом, когда крышка аксиально смещается в направлении выхода из горлышка сосуда, и взаимно зацепляющиеся элементы имеют такую конструкцию и расположение, чтобы не зацепляться друг с другом, когда крышка аксиально смещается в направлении внутрь к горлышку сосуда в промежуточном положении.
11. Узел по п.10, в котором взаимно зацепляющиеся элементы содержат уступ и углубление, образованные в одном из сегментов первой или второй винтовой резьбы, для образования первой упорной поверхности, в которую упирается вторая упорная поверхность на другом одном из сегментов второй или первой винтовой резьбы, соответственно, для блокирования или ограничения поворота крышки в направлении отвинчивания в промежуточном положении, когда крышка находится под осевым давлением в направлении выхода из горлышка сосуда.
12. Узел по п.1, в котором цилиндрическая пробка является полой и закрытой в нижней части для образования отделения внутри колпачка крышки, при этом в основании крышки, противолежащем пробке, предусмотрено отверстие в отделение.
13. Сосуд, имеющий корпус сосуда и горлышко, уплотненное узлом с крышкой сосуда по п.1.
14. Сосуд по п.13, в который помещен газированный напиток и узел крышки которого уплотняет сосуд герметично.
15. Сосуд по п.13, в котором горлышко сосуда выступает из корпуса сосуда по меньшей мере на 1 см, причем горлышко сосуда имеет, по существу, гладкую наружную поверхность, проходящую на расстоянии от по меньшей мере 1 см под кромкой горлышка сосуда.
