КРЫШКА ДЛЯ БУТЫЛКИ Российский патент 2001 года по МПК B65D51/16 B65D41/04 

Изобретение относится к крышке типа, указанного в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, для бутылки и т.п.

Из GB 2013635 A известна крышка такого типа, в которой радиальный выступ над уплотняющим элементом прилегает к внутренней стенке горлышка бутылки непосредственно в зоне внутренней кромки его отверстия. Цилиндрический уплотняющий элемент является очень коротким, а выступ на его наружной поверхности лежит вблизи дна части крышки, имеющей форму колпачка. Дно выполнено упруго выгибающимся при избыточном давлении. При выгибании уплотняющий выступ следует за этим, преимущественно, осевым перемещением выгибания до тех пор, пока он при определенном избыточном давлении и, значит, определенном выгибании не освободится от внутренней кромки отверстия бутылки и при этом не образует зазор, через который может сбрасываться избыточное давление. Таким образом, посредством зазора образуется предохранительный клапан, с помощью которого исключается возможность взрывания бутылки и связанные с ним неприятности.

Недостаток этой известной крышки состоит в том, что на практике передняя кромка отверстия горлышка бутылки, действующая как седло клапана, имеет большую неточность изготовления, вследствие чего не обеспечивается точного прилегания уплотняющего выступа как раз в критической области, в которой открывается и снова закрывается предохранительный клапан, образованный крышкой. К этому добавляется то, что в таких бутылках, в частности, в стеклянных бутылках многоразового использования внутренняя кромка отверстия горлышка бутылки имеет повреждения, приводящие к негерметичности.

Другим недостатком этой известной крышки является то, что при изменениях давления, происходящих на практике под действием нагрева и повторного охлаждения содержимого бутылки, закрытой крышкой, уплотняющий выступ осуществляет постоянно осевые перемещения скольжения по передней внутренней поверхности отверстия бутылки, действующей как седло клапана, что может привести к истиранию или повреждениям уплотняющей поверхности на выступе, влекущим за собой негерметичность.

И, наконец, еще один недостаток этой известной крышки состоит в том, что требование осевой подвижности влечет за собой требование осевой упругости колпачка снаружи цилиндрического уплотняющего элемента. Это требование в этой известной, выполненной в виде резьбового колпачка, крышке, выполняется за счет поперечного смещения дна снаружи цилиндрического уплотняющего элемента и путем осевого удлинения внешнего цилиндрического элемента. При удлинении возникает, однако, напряжение, которое зависит от момента вращения при завинчивании, который, во всяком случае, при использовании потребителем, зависит от того, с каким моментом вращения потребитель завинчивает колпачок с резьбой. Следствием этого является то, что давление, при котором из соображений безопасности происходит разгрузка от давления, ничем не регламентируется, а меняется от случая к случаю, вследствие чего не достигается желаемая безопасность для предотвращения взрывания бутылки при слишком высоком давлении.

Из GB 958417 известна крышка аналогичного типа, выполненная также в виде навинчивающегося колпачка, имеющего внутри у своего дна выступы, служащие в качестве упоров и при навинчивании колпачка с резьбой, прилегающей к горлышку бутылки снаружи на его торцевой кромке. Благодаря этому растяжение наружной, имеющей резьбу части колпачка, не используется для того, чтобы придать дну осевую подвижность. Так как эластичность этой осевой подвижности является определяющей для давления открывания, а для упругости в распоряжении имеется лишь зона между цилиндрическим уплотняющим элементом и внешней кромкой торцевой поверхности горлышка бутылки, дно должно быть очень тонким для достижения достаточно упругой податливости. Это является недостатком, к тому же при этом особое значение имеют допуски на изготовление.

В основу изобретения положена задача создания крышки типа, указанного в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, в которой неточности изготовления или повреждения на передней внутренней кромки отверстия горлышка бутылки не сказываются отрицательно, и уплотняющий эффект которой не ухудшается даже при частых изменениях давления.

Задача, положенная в основу изобретения, решается признаками, указанными в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Основная идея изобретения состоит в том, что открывание предохранительного клапана между крышкой и горлышком бутылки осуществляют не путем осевого перемещения уплотняющего выступа на уплотняющем элементе, при котором положение и качество передней внутренней кромки отверстия горлышка бутылки имеют решающее значение, а радиальным перемещением уплотняющего выступа внутрь. Это радиальное перемещение достигается за счет того, что в дне, непосредственно радиально снаружи цилиндрического уплотняющего элемента предусмотрено сужение поперечного сечения, действующее как шарнирное соединение. Оно приводит к тому, что при выгибании дна части крышки, ее краевая зона, если смотреть в поперечном сечении, поворачивается вокруг образованного таким образом шарнирного соединения, в то время как лежащая снаружи зона остается, в основном, вне воздействия. Так как цилиндрический уплотняющий элемент непосредственно внутри от шарнирного соединения жестко соединен с дном, и между дном и цилиндрическим уплотняющим элементом образован, таким образом, угловой рычаг, поворачивающийся вокруг шарнирного соединения, это означает, что при выгибании дна уплотняющий элемент поворачивается внутрь, и уплотняющий выступ, находящийся на его наружной поверхности, разгружается от давления и при достаточном давлении приподнимается от цилиндрической внутренней поверхности горлышка бутылки.

Для того, чтобы обеспечить эту радиальную разгрузку от давления или это радиальное приподнимание при любых обстоятельствах, согласно особому признаку изобретения радиальный уплотняющий выступ выполнен аксиально таким образом, что при любых возникающих выгибаниях дна под действием избыточного давления, он лежит в области, преимущественно, цилиндрической внутренней поверхности горлышка бутылки.

Эти данные относятся, в основном, к рассматриваемому поперечному сечению, в котором цилиндрический уплотняющий элемент, на самом деле, образует рычаг. В действительности же речь идет, однако, о цилиндре, поэтому действие рычага, рассматриваемое в поперечном сечении, относительно окружности, в действительности означает сужение поперечного сечения цилиндрического уплотняющего элемента. Но это ничего не меняет в действии в форме разгрузки от давления или приподнимания выступа. Естественно, в механических соотношениях учитываются также длина и жесткость цилиндрического уплотняющего элемента, однако, это те значения, определение которых лежит в рамках возможностей специалиста. То же самое справедливо и в отношении выполнения представляющего собой шарнирное соединение сужение поперечного сечения в дне части крышки, представляющей собой колпачок. Сужение поперечного сечения в осевом направлении должно быть достаточно большим для достижения возможности желаемого легкого поворота. С другой стороны, оно не должно быть таким большим в радиальном направлении, чтобы могло возникнуть нежелательное параллельное перемещение в осевом направлении.

Согласно дальнейшему усовершенствованию изобретения, часть крышки радиально вне сужения поперечного сечения, действующего в качестве шарнирного соединения, имеет осевой упор для прилегания к противолежащему контрупору на горлышке бутылки. При этом упор целесообразно расположить в радиальной зоне торцевой поверхности горлышка бутылки, образующий контрупор. Упор может быть образован, например, воображаемым удлинением дна, которое упирается в торцевую поверхность горлышка бутылки, и обеспечивает прочное положение дна крышки в наружной краевой зоне, за счет чего исключаются перемещения шарнирного соединения в осевом направлении и, вместе с тем, также осевые перемещения уплотняющей поверхности, образованной выступом уплотняющего элемента, и значит также трение уплотняющей поверхности по цилиндрической внутренней поверхности горлышка бутылки. Благодаря этому при изменениях выгибания дна части крышки, вызываемого колебаниями давления, могут исключаться истирание и повреждения этой уплотняющей поверхности.

Само собой разумеется, осевой упор на часть крышки должен выполняться таким образом, чтобы избыточное давление могло сбрасываться упором. Если упор имеет форму кольца, то это сбрасывание может обеспечиваться радиальными каналами или проходами. Речь может идти также об упоре в виде отдельных упоров, расположенных распределенно по периметру части крышки с образованием, таким образом, между ними проходов. Упор может быть также выполнен так, чтобы он упирался на выступ снаружи на горлышке бутылки, который, в этом случае, образует контрупор.

Согласно еще одному выполнению изобретения, между дном колпачка крышки и цилиндрическим уплотняющим элементом расположено ребро, которое повышает жесткость углового рычага, образованного дном и частью крышки. Вследствие этого перемещение дна при выгибании вследствие увеличивающегося давления в закрытой бутылке более эффективно передается на цилиндрический уплотняющий элемент, и таким образом улучшается разгрузка от давления или приподнимание выступа, в частности, под действием внутреннего давления, действующего радиально наружу на уплотняющий элемент.

Для достижения преимущественного эффекта от ребра, в простейшем случае достаточно уже установки одного ребра. Естественно, можно расположить по периметру несколько ребер на равном расстоянии, что может быть предпочтительным.

Согласно целесообразному усовершенствованию этой формы выполнения, ребро в зоне своего перехода к уплотняющему элементу проходит аксиально с некоторым расстоянием в одной зоне от уплотняющего выступа. Вследствие этого аксиально между ребром и выступом остается не имеющая жесткости и поэтому эластичная зона.

Согласно другому усовершенствованию этой формы, ребро проходит в зоне своего перехода в дно, вплоть до зоны, радиально удаленной от оси или центра части крышки. За счет этого оказывается противодействие ухудшению выгибания дна при увеличивающемся давлении, и тем самым улучшается действие предохранительного клапана.

И, наконец, согласно еще одной целесообразной форме выполнения изобретения, сужение поперечного сечения радиально расположено таким образом, что образованное им шарнирное соединение лежит на воображаемом продолжении, внутренней поверхности горлышка бутылки. За счет этого расположения сужения и, тем самым, шарнирного соединения, гарантируется, что радиальный уплотняющий выступ, прилегающий к внутренней стенке горлышка бутылки, при выгибаниях дна колпачка крышки всегда разгружается от давления или приподнимается только поперечно к внутренней боковой поверхности горлышка бутылки. За счет этого оказывается противодействие относительным перемещениям уплотняющего выступа в осевом направлении вдоль внутренней боковой поверхности горлышка бутылки, и, тем самым, также износу и негерметичности.

Изобретение поясняется более подробно на одном примере выполнения с привлечением чертежа.

На чертеже в разрезе и с частичным вырезом показана часть 1 крышки, выполненная в виде колпачка, навинчивающегося на показанное лишь своей передней частью горлышко 2 бутылки. Часть 1 кромки имеет дно 3, от которого аксиально в полость горлышка 2 отходит цилиндрический уплотняющий элемент 4, имеющий на своей внешней стороне выступ 5, прилегающий к цилиндрической внутренней поверхности 6 горлышка 2. Наружный диаметр выступа 5 несколько больше, чем диаметр внутренней поверхности 6, благодаря чему в показанном на чертеже, навинченном состоянии выступ 5 прилагает с определенным усилием к внутренней поверхности 6. Таким образом, выступ 5 не входит в контакт с передней внутренней кромкой 7 отверстия горлышка 2.

Дно 3 имеет непосредственно радиально снаружи уплотняющего элемента 4 сужение 8 поперечного сечения, образующее шарнирное соединение, вокруг которого может поворачиваться угловой рычаг, образованный уплотняющим элементом 4 и радиально проходящей внутрь от сужения 8 поперечного сечения частью дна 3.

Наружный цилиндрический удерживающий элемент 12 части 1 крышки имеет на своей внутренней стороне внутреннюю резьбу 13, которая взаимодействует с наружной резьбой 14 на горлышке 2 бутылки. Кроме того, внутри на удерживающем элементе 12 находится упор 10, прилегающий к контрупору 11, выполненному на торцевой поверхности горлышка 2 бутылки. Упор 10 и контрупор 11 определяют, таким образом, точное и, в особенности, прочное положение шарнирного соединения, образованного сужением 8 поперечного сечения.

В зоне угла между дном 3 и уплотняющим элементом 4 расположено ребро 15, жестко соединенное с дном 3 и уплотняющим элементом 4, и выполненное с ним за одно целое. Ребро 15 выполнено треугольной формы и проходит в радиальном направлении вплоть до зоны, удаленной от уплотняющего выступа 5, но заканчивается в радиальной зоне, на некотором расстоянии от оси 16. За счет этого незначительного радиального расстояния внутрь жесткость дна 3 поддерживается незначительной относительно выгибаний.

При использовании бутылки с горлышком 2, после ее заполнения на это горлышко навинчивают имеющую форму колпачка часть 1 крышки, вплоть до прилегания друг к другу упора 10 и контрупора 11. При этом выступ 5 на уплотняющем элементе 4 скользит по внутренней поверхности 6 горлышка 2 и герметизирует при этом полость бутылки. Когда в бутылке создается избыточное давление, если, например, под заливаемым продуктом подразумевается напиток, насыщенный сжатым газом, дно 3 выгибается в осевом направлении наружу, вследствие чего его края растягиваются вокруг сужения 8 поперечного сечения, представляющего собой шарнирное соединение. Это приводит к повороту плеча, образованного уплотняющим элементом, радиально внутрь и, тем самым, к уменьшению силы, с которой выступ 5 прилегает к внутренней поверхности 6 горлышка 2. При определенном избыточном давлении и, тем самым, определенном выгибании дна 3, выступ 5 поднимается от внутренней поверхности 6 таким образом, что избыточное давление может сбрасываться. Вслед за этим снова уменьшается выгибание дна 3, при котором выступ 5 снова плотно прилегает к внутренней поверхности 6. С помощью ребра 15 улучшается перенос отклонения дна 3 вследствие выгибания при избыточном давлении на уплотняющий элемент 4, угловой рычаг, образованный дном 3 и уплотняющим элементом 4, становится более жестким. За счет этого весь предохранительный клапан более чутко и точно реагирует на избыточное давление. Поэтому, при различных допусках на изготовление более точно соблюдается определенное давление сбрасывания.

Так как за счет упора 10 и контрупора 11 осевое положение шарнира, образованного сужением 8 поперечного сечения, практически не изменяется, исключаются осевые перемещения уплотняющего элемента 4, вследствие чего не может происходить относительных перемещений между выступом 5, находящимся на уплотняющем элементе 4, и внутренней поверхностью 6 горлышка 2. Поэтому не ухудшается уплотняющий эффект, даже если, вследствие частой смены давления, происходят изменения выгибания дна 3. Они приводят только к изменениям давления прилегания выступа 5, которые, однако, не сказываются отрицательно на уплотнении.

Крышка для бутылки имеет часть в форме колпачка с выступом, направленным внутрь от края части крышки, имеющей форму колпачка, для захвата направленного наружу выступа на горлышке бутылки. Крышка имеет цилиндрический уплотняющий элемент. Уплотняющая поверхность образована выступом или уплотняющей кромкой. При укупорке она плотно прилегает к внутренней поверхности горлышка. Дно (3) имеет сужение (8) поперечного сечения, действующее как шарнирное соединение. Радиальный выступ (5) аксиально расположен таким образом, что он лежит при всех происходящих под действием избыточного давления выгибаниях дна в зоне преимущественно цилиндрической внутренней поверхности (6) горлышка (2) бутылки. При избыточном давлении дно (3) выгибается и поворачивает уплотняющий элемент вокруг сужения (8) поперечного сечения внутрь. Вследствие чего выступ (5) приподнимается от внутренней поверхности (6) горлышка (2) бутылки и избыточное давление может сбрасываться. Уплотнительный эффект является длительным, разгрузка от давления осуществляется надежно при заданном избыточном давлении. Изобретение позволяет повысить надежность уплотнения при частых изменениях давления. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Крышка для бутылки, содержащая часть крышки, имеющую форму колпачка, выступ, направленный внутрь от края части крышки, имеющей форму колпачка, для захвата направленного наружу выступа на горлышке бутылки, по существу, цилиндрический уплотняющий элемент, проходящий в полости части крышки от ее дна, и радиальный выступ, который образован на наружной стороне уплотняющего элемента, на некотором расстоянии от дна части крышки, и имеет диаметр больший, чем внутренний диаметр горлышка бутылки, закрываемой крышкой таким образом, что уплотняющая поверхность, образованная выступом, или уплотняющая кромка при укупорке плотно прилегает к внутренней поверхности горлышка, отличающаяся тем, что дно (3) непосредственно радиально снаружи цилиндрического уплотняющего элемента имеет сужение (8) поперечного сечения, действующее как шарнирное соединение, и радиальный выступ (5) аксиально расположен таким образом, что он лежит при всех происходящих под действием избыточного давления выгибаниях дна в зоне преимущественно цилиндрической внутренней поверхности (6) горлышка (2) бутылки, и при выгибании дна (3) под действием углового рычага, образованного дном (3) и уплотняющим элементом (4) и выполненного поворотным вокруг шарнирного соединения, разгружается от давления или приподнимается от внутренней поверхности (6) горлышка (2) бутылки, по существу, радиально. 2. Крышка по п.1, отличающаяся тем, что уплотняющий элемент (4) радиально снаружи сужения (8) поперечного сечения, действующего как шарнирное соединение, имеет осевой выступ (10) для прилегания к противолежащему контрвыступу (11) на горлышке (2) бутылки. 3. Крышка по п.2, отличающаяся тем, что упор (10) расположен в радиальной зоне торцевой поверхности горлышка (2) бутылки, образующей поверхность контрупора (11). 4. Крышка по п.1, отличающаяся тем, что под углом между дном (3) и уплотняющим элементом (4) для повышения жесткости образованного при этом углового рычага расположено, по меньшей мере, одно ребро (15). 5. Крышка по п.4, отличающаяся тем, что ребро (15) в зоне его перехода к цилиндрическому уплотняющему элементу (4) проходит аксиально вплоть до зоны, удаленной от радиального выступа (5) на уплотняющем элементе (4). 6. Крышка по п.4, отличающаяся тем, что ребро (15) в зоне своего перехода в дно (3) радиально удалено от оси (16) части (1) крышки. 7. Крышка по п.4, отличающаяся тем, что ребро (15) имеет треугольную форму. 8. Крышка по п.4, отличающаяся тем, что сужение (8) поперечного сечения радиально расположено таким образом, что образованное им шарнирное соединение лежит на воображаемом продолжении внутренней поверхности (6) горлышка (2) бутылки.