ПРОБКА ДЛЯ БУТЫЛОК С ШАМПАНСКИМ ИЛИ ДРУГИМИ ГАЗИРОВАННЫМИ ЖИДКОСТЯМИ Российский патент 1997 года по МПК B65D39/00 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к пробкам для бутылок с шампанским и другими газированными жидкостями.

Известны пробки из полимерного материала для укупорки бутылок с вином [1] Герметичность в условиях повышенного давления создается за счет усложнения конструкции. Так для создания высокой жесткости пробки в осевом направлении и эластичности в радиальном направлении, от чего в значительной степени зависит герметичность укупорки, пробка выполнена из полимерного корпуса, заглушки, а полость между ними заполнена пенопластом или сжимаемым газом.

Известны также пробки для бутылок с шампанским, включающие цилиндрический корпус из полимера с кольцевыми выступами на внешней поверхности корпуса и глухим торцом [2] Для таких пробок характерны низкие усилия запирания бутылки. Для повышения усилий запирания на пробке необходимо выполнить паз по профилю венчика горлышка бутылки, который обеспечивает дополнительное сцепление. Однако система "наружные уплотнительные кольца паз" не обеспечивает надежную работу пробки, особенно при изменении температуры окружающей среды. При повышении температуры расширение полимерного материала приводит к повышению усилия запирания по виткам, по снижению его по пазу. При понижении температуры, наоборот сцепление по виткам падает, а по пазу растет. В результате, не обеспечивается совместная работа этих двух уплотнительных элементов, что ограничивает величину усилия запирания. Кроме того, при достаточно высоком давлении возможна потеря устойчивости сферической части пробки, что ведет к резкому снижению усиления запирания. Поэтому такие пробки не могут быть использованы для укупорки сильногазированных напитков.

Известна пробка для бутылок с шампанским и другими газированными жидкостями, выполненная в виде цилиндрического снаружи корпуса из полимерного материала с кольцевыми выступами на внешней поверхности корпуса и глухим торцом с фланцевой отбортовкой под горлышко бутылки [3] Герметичность в условиях повышенного давления обеспечивается благодаря фрикционному зацеплению уплотнительных выступов с внутренней стенкой бутылки под действием давления, действующего непосредственно на всю внутреннюю поверхность пробки.

Однако конструкция имеет недостаточно высокую надежность эксплуатации из-за наличия замкового элемента в данной конструкции, работоспособность которого снижается при повышенных температурах из-за теплового расширения полимерного материала. Пробка имеет ограниченный диапазон использования. Имеющиеся уплотнительные кольцевые элементы обеспечивают надежную укупорку только на бутылках с цилиндрической внутренней поверхностью горлышка. Отечественные бутылки имеют поднутрение, в котором уплотнительные элементы не работают. Вследствие указанных причин пробка-прототип выдерживает давление до 0,8-1,0 МПа, в то время как ряд напитков создает давление до 1,5 МПа.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной является пробка для бутылок с шампанским и другими газированными жидкостями, выполненная в виде цилиндрического корпуса из полимерного материала с кольцевыми выступами на внешней поверхности корпуса и ребрами жесткости на внутренней его поверхности, а также с глухим торцом, снабженным фланцевой отбортовкой под горлышко бутылки [4]
Однако произвольное расположение кольцевых выступов на внешней поверхности корпуса не может обеспечить надежность укупорки бутылок во всех случаях, например с поднутрением.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, выражается в повышении надежности работы и повышении до 1,5 МПа уровня избыточного давления, при котором обеспечивается герметичность укупорки, и в расширении диапазона использования, включая укупорку отечественных бутылок для газированных вин, шампанского.

Это достигается тем, что в пробке для бутылок с шампанским и другими газированными жидкостями, выполненной в виде пластмассового корпуса с кольцевыми выступами на внешней поверхности корпуса и ребрами жесткости на внутренней его поверхности, глухим торцом, снабженным фланцевой отбортовкой под горлышко бутылки, согласно изобретению, кольцевые выступы на внешней поверхности корпуса сгруппированы в два каскада, при этом отношение расстояния от фланцевой отбортовки до ближайшего выступа первого каскада к расстоянию между ближайшим к фланцевой отбортовке выступом первого каскада и ближайшим к фланцевой отбортовке выступом второго каскада выбирают из условия:
0,08≅a/b≅1,2,
где а расстояние от фланцевой отбортовки до ближайшего выступа первого каскада;
b расстояние между ближайшими к фланцевой отбортовки выступами первого и второго каскадов.

Предпочтителен вариант исполнения, при котором ребра жесткости выполнены продольными с коническим профилем в меридиональной плоскости и уменьшением высоты ребра от верха пробки к нижней ее части, при этом отношение толщины ребра к толщине стенки пробки выбирают из условия:

где δ толщина ребра жесткости;
d_o толщина стенки пробки.

Частным признаком является условие того, что отношение высоты ребра жесткости (h) к длине рабочей части пробки (l) выбирают из условия:
0,01≅h/l≅0,2.

При исполнении ребер жесткости продольными их количество должно находиться в пределах, определяемых условием:
2<n ≅6.

Возможен второй вариант исполнения пробки, когда ребра жесткости, поперечные, расположены симметрично наружным кольцевым выступам и имеют полусферический профиль в диаметральной плоскости.

Условие 0,08≅a/b≅1,2 необходимо соблюдать в пробках для укупорки бутылок, внутренняя поверхность которых имеет поднутрение такое, какое предусмотрено ГОСТ 10117-80 на отечественные бутылки. При несоблюдении этого условия, например при a/b<0,8 выступ первого каскада попадает на закругление венчика горловины бутылки, т.е. при большем "b" отсутствует прилегание выступов второго каскада к внутренней поверхности бутылки;
При значениях a/b>1,2 т.е. в случае, когда "b" имеет большое значение, первый каскад попадает в уширение горловины бутылки, не обеспечивая герметичность.

Вариант исполнения с продольными ребрами жесткости применяется в случаях, когда необходимо обеспечить герметичность под избыточным давлением 1,5 МПа.

Конический профиль ребра в меридиальной плоскости с уплотнением от глухого торца к открытому (от верхней части пробки к нижней ее части) обеспечивает возможность деформирования пробки под действием газов и плотное ее прижатие к внутренней поверхности в зоне открытого торца.

Необходимость соблюдения условия:

где δ -толщина ребра жесткости;
d_o -толщина стенки пробки,
продиктовано следующими причинами:
при не обеспечивается жесткость пробки, и как следствие, требуемое усилие запирания в бутылке;
при на цилиндрической части возникают утяжки в виде локальных впадин, что ведет к нарушению герметичности.

Главным образом, соблюдением технологичности при изготовлении пробки и процесса укупорки объясняется необходимость выполнения требования:
0,01≅h/l≅0,2
Так при h/l<0,01 не обеспечивается съ м пробки с литьевого знака, формирующего внутреннюю поверхность пробки.

При несоблюдении условия h/l≅0,2 происходит уменьшение длины пробки, что делает невозможным выполнение на ней конуса, необходимого для автоматической укупорки бутылок, и вед т к уменьшению усилия запирания.

Необходимость соблюдения условия:
2<n≅6
объясняется тем, что при числе р бер жесткости меньше тр х, не обеспечивается равномерная герметизация по контуру пробки.

Если число р бер превышает 6, то значительно превышается ж сткость пробки и усилие е заталкивания в бутылку, что может привести к разрушению горловины.

На фиг.1-2 изображена предлагаемая пробка с продольными р брами ж сткости, продольный и поперечный разрезы на фиг. 3 профиль наружного кольцевого выступа в диаметральной плоскости; на фиг. 4 предлагаемая пробка с поперечными р брами ж сткости, продольный разрез; на фиг. 5 профили в диаметральной плоскости поперечного ребра ж сткости на внутренней поверхности корпуса и наружного кольцевого выступа.

Пробка выполнена в виде пластмассового, например из полиэтилена, корпуса 1, представляющего собой пустотелый цилиндр с глухим торцом, снабженным фланцевой отбортовкой 2 под горлышко бутылки, а также кольцевыми выступами 3 на внешней поверхности корпуса; на внутренней поверхности корпуса продольные ребра 4 жесткости (фиг.1,2,3) или поперечные ребра 5 (фиг.4,5).

Кроме того, целесообразно пробку выполнить так, чтобы наружные кольцевые выступы 3 были сгруппированы в два каскада, при этом отношение расстояния а от фланцевой отбортовки до ближайшего выступа первого каскада к расстоянию b между ближайшими к отбортовке выступами первого и второго каскадов выбирают из условия:
0,08≅a/b≅1,2
В одном из вариантов выполнения (фиг.1,2,3) ребра 4 жесткости выполнены продольными с коническим профилем в меридиальной плоскости, и полусферическими в диаметральной (фиг.2) и уменьшением высоты ребер от верха пробки (от глухого торца) к ее нижней части (к открытому торцу), т.е. диаметр d₀ в верхней части пробки меньше диаметра d₁ в нижней части пробки. При этом отношение толщины δ ребра к толщине стенки d_o пробки выбирают из условия:

Пробка с конусными ребрами легко деформируется в нижней своей части и плотно прилегает к поверхности бутылки. В верхней части пробки деформации малы, поэтому обеспечивается требуемая жесткость и надежная фиксация пробки в горловине бутылки.

Целесообразно пробку выполнить таким образом, чтобы отношение высоты ребра жесткости h к длине l рабочей части пробки соответствовало условию:
0,01≅h/l≅0,2.

В этом же варианте исполнения ребер жесткости необходимо соблюдать условие:
2<n≅6,
где n число продольных ребер жесткости.

Во втором варианте (фиг.4,5) исполнения ребра 5 жесткости выполнены поперечными и симметрично расположены по отношению к наружным кольцевым выступам 3 и имеют полусферический профиль в диаметральной плоскости.

Укупорка бутылок осуществляется осевым нажатием. При этом выступы первого каскада обеспечивают герметичность бутылки в верхней части горлышка, а второго в нижней, расположенной после уширения. За счет совместной работы каскадов обеспечивается увеличение усилия, необходимого для извлечения пробки.

Осуществимость изобретения подтверждается следующими примерами исполнения.

Пример 1. Пробка для шампанского из полиэтилена выполнена с продольными ребрами жесткости на внутренней поверхности корпуса и кольцевыми выступами на внешней поверхности корпуса, которые сгруппированы в два каскада таким образом, что расстояние а от фланцевой отбортовки до ближайшего выступа первого каскада равно 3,5 мм, расстояние b между ближайшими к фланцевой отбортовке выступами первого и второго каскадов равно 11 м; высота h ребра жесткости равна 2 мм при длине l рабочей части пробки, равной 33 мм; толщина ребра жесткости δ равна 2,2 мм, а толщина стенки пробки d_o равна 1,5 мм. Число n ребер жесткости равно трем. Таким образом
a/b 3,5/110,318; h/l 2/33 0,06;

Расстояние C между кольцевыми выступами равно 2 мм. Количество кольцевых выступов первого каскада равно 3, такое же количество выступов у второго каскада.

Пример 2. Пробка для шампанского из полиэтилена выполнена с поперечными ребрами жесткости на внутренней поверхности корпуса, число которых шесть и соответствует количеству кольцевых выступов, причем a 3,5 мм; b 11 мм.

Описанное устройство позволяет обеспечивать герметичность бутылок с шампанским и другими газированными жидкостями под избыточным давлением до 1,5 МПа, а также повысить надежность эксплуатации в широком температурном диапазоне. Ребра жесткости (продольные и кольцевые) обеспечивают требуемую жесткость пробки и способствуют увеличению усилия, необходимого для извлечения пробки, в том числе для отечественных бутылок с подвнутрением на внутренней поверхности горлышка.

Использование: пищевая промышленность, изготовление полимерных пробок для укупорки бутылок с шампанским и другими газированными жидкостями. Сущность изобретения: у пробки наружные кольцевые выступы сгруппированы в два каскада, при этом расстояние а от фланцевой отбортовки до ближайшего выступа первого каскада к расстоянию b между ближайшими к фланцевой отбортовке выступами первого и второго каскадов выбирают из условия: 0,08≅a/b≅ 1,2. Предпочтительно выполнять ребра жесткости продольными с коническим профилем в меридианальной плоскости и утончением от верха пробки к ее нижней части. Отношение толщины δ ребра жесткости к толщине d_o стенки пробки выбирают из условия: Отношение высоты ребра жесткости h к длине части l пробки подчиняется условию: 0,01≅ h/l≅0,2. Число продольных ребер жесткости целесообразно выбирать в соответствии с условием: 2<n≅6.В отдельных случаях ребра жесткости могут быть поперечными, симметрично расположенными по отношению к наружным кольцам. Пробка позволяет повысить надежность при эксплуатации бутылок, а также обеспечивает герметичность отечественных бутылок с газированными напитками под избыточным давлением до 1,5 МПа. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Пробка для бутылок с шампанским или другими газированными жидкостями, выполненная в виде цилиндрического корпуса из полимерного материала с кольцевыми выступами на внешней поверхности корпуса и ребрами жесткости на внутренней его поверхности, а также с глухим торцом, снабженным фланцевой отбортовкой под горлышко бутылки, отличающаяся тем, что кольцевые выступы на внешней поверхности корпуса сгруппированы в два каскада, при этом отношение расстояния от фланцевой отбортовки до ближайшего выступа первого каскада к расстоянию между ближайшими к отбортовке выступами первого и второго каскадов выбирают из условия
0,08 ≅ а/b ≅ 1,2,
где а расстояние от фланцевой отбортовки до ближайшего выступа первого каскада, мм;
b расстояние между ближайшими к фланцевой отбортовке выступами первого и второго каскадов, мм. 2. Пробка по п. 1, отличающаяся тем, что ребра жесткости выполнены продольными с коническим профилем в меридиональной плоскости и утонением от верха пробки с глухим торцом к нижней ее части, при этом отношение толщины ребра к толщине стенки пробки выбирают из условия
0,8 ≅ δ/δ_o≅ 1,6,
где δ - толщина ребра жесткости, мм;
δ_o- толщина стенки пробки, мм. 3. Пробка по п. 2, отличающаяся тем, что отношение высоты ребра жесткости к длине рабочей части пробки выбирают из условия
0,01 ≅ h/l ≅ 0,2,
где h высота ребра жесткости, мм;
l длина рабочей части пробки, мм. 4. Пробка по п. 2, отличающаяся тем, что число продольных ребер жесткости выбирают из условия
2 < n ≅ 6,
где n число продольных ребер жесткости. 5. Пробка по п. 1, отличающаяся тем, что ребра жесткости выполнены поперечными и расположены симметрично наружным кольцевым выступам и имеют профиль полусферы в диаметральной плоскости.