УКУПОРОЧНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ СОСУДА С ШИРОКОЙ ГОРЛОВИНОЙ Российский патент 2007 года по МПК B65D41/04 

Настоящее изобретение относится к усовершенствованным резьбовым укупорочным узлам для сосудов с широкой горловиной, в частности для сосудов, предназначенных для питья. В изобретении также созданы усовершенствованные резьбовые закрывающие крышки для использования в таких узлах.

Термин "сосуд для питья" относится к контейнеру, имеющему отверстие в верхней части, достаточно большое для возможности пить глотками жидкость из отверстия. Например, сосуд может представлять собой стакан или чашку для питья. Настоящее изобретение позволяет в ассортименте различных форм стаканов или чашек для питья, предназначенных для ежедневного использования, использовать надежные, герметичные и, как вариант, стойкие к воздействию давления крышки. Будет понятно, что укупорочные узлы согласно настоящему изобретению также пригодны для других контейнеров с широкой горловиной, особенно таких, которые предназначены для хранения веществ под давлением.

В серийно изготавливаемых в настоящее время контейнерах для напитков используют непрерывные резьбы спирального типа, выполняемые на горловине контейнера и на крышке. Резьбы содержат одну фактически непрерывную часть на горловине контейнера с малым углом наклона, обычно составляющим менее 5°. Малый угол наклона требуется для того, чтобы гарантировать невозможность самопроизвольного отвинчивания крышки. Малый угол наклона также создает необходимое рычажное воздействие для обеспечения воздухонепроницаемого, работающего на сжатие уплотнения между крышкой и горловиной контейнера, когда крышка затянута на горловине контейнера. Малый наклон спиральных витков также означает, что крышку обычно необходимо повернуть более чем на 360° для ее полного отсоединения от горловины контейнера.

Недостатки таких спиральных витков резьбы с малым наклоном включают в себя трудоемкое вращение, требуемое для отделения крышки и для ее повторного крепления на горловине, чрезмерное использование формовочного материала для формирования длинных спиральных витков резьбы и ненадежное отделение колец, свидетельствующих о попытке вскрытия, от юбки крышки вследствие малого угла наклона витков резьбы. Трудности закрепления крышки на горловине особенно значительны в случае сосудов для питья, поскольку витки резьбы с весьма малыми углами, требуемые для больших отверстий, легко пересекаются. Кроме того, проблема чрезмерного использования формовочного материала особенно серьезна в случае увеличенного отверстия сосуда для питья.

В международной заявке на патент WO95/05322 описана улучшенная с точки зрения безопасности при воздействии давления крышка, предназначенная для контейнеров с газированными напитками. В этой заявке на патент описаны укупорочные узлы для контейнеров, имеющие по существу непрерывные резьбовые витки, образующие по существу непрерывный спиральный путь резьбы, хотя наклон спирали может изменяться. Крышка может быть перемещена из полностью отсоединенного положения в полностью закрепленное положение на горловине контейнера посредством ее вращения на 360° или менее. Резьбы на горловине или на крышке выполняют с входящими в зацепление друг с другом элементами для блокирования или ограничения вращения крышки в направлении отвинчивания за промежуточное положение, когда крышка находится под действием осевого давления со стороны горловины контейнера, при этом горловину и крышку конструируют и компонуют таким образом, чтобы обеспечить выпускное отверстие для выпуска газа из горловины контейнера, по меньшей мере, тогда, когда крышка находится в промежуточном положении. Этот отличительный признак, заключающийся в обеспечении безопасности при воздействии давления, препятствует неуправляемому срыву крышки, как только начинается ее отвинчивание с горловины контейнера. При этом он обеспечивает возможность использования более коротких, имеющих более крутой наклон или многозаходных резьб на контейнере и на укупорочном узле, тем самым делая узел значительно более удобным для пожилых людей и детей без ущерба в отношении безопасности, связанной с воздействием давления. В публикациях WO97/21602 и WO99/19228 описаны усовершенствованные варианты узлов согласно публикации WO95/05322.

Укупорочные узлы контейнеров с напитками, приведенные в качестве примера в публикации WO95/05322, имеют короткие выступающие участки резьбы на крышке и более длинные (но все же короткие по отношению к обычным укупорочным узлам с малым наклоном) выступающие участки резьбы на горловине контейнера. Такая компоновка является общепринятой частично вследствие требований высокоскоростного выполнения литья крышек под давлением, согласно которому крышки должны "выталкиваться" из (предпочтительно) выполняемой в виде единой детали формовочной оправки с минимальным искажением.

Интересно то, что различные формы винтовых верхних частей для контейнеров, предназначенных для напитков, еще не полностью заменили стеклянные бутыли с корончатыми крышками. Этот факт имеет место, несмотря на то, что корончатые крышки требуют использования открывающего устройства для открытия бутылок и не могут быть повторно установлены на горловину бутыли с обеспечением воздухонепроницаемости, тем самым вызывая необходимость употребления всего содержимого такой бутыли сразу же после ее открывания.

Заявитель настоящей заявки на патент считает, что одной из причин продолжающегося использования корончатых крышек является то, что в случае их применения более удобно употреблять содержимое непосредственно из бутыли, поскольку относительно ровные поверхности горловины бутыли потребитель может с большим комфортом охватывать губами. Эту особенность можно назвать "удобством для потребителя", создаваемым горловиной бутыли. Напротив, горловины контейнеров с винтовой верхней частью содержат резьбовые витки, которые имеют относительно грубую или обдирающую губы поверхность.

Задача настоящего изобретения заключается в создании усовершенствованных укупорочных узлов с винтовой верхней частью, предназначенных для контейнеров для питья. Настоящее изобретение главным образом может быть применено к сосудам для питья, содержащим напитки, включая газированные напитки.

В настоящем изобретении создан резьбовой укупорочный узел для сосуда, предназначенного для питья, содержащий: резьбовое отверстие (горловину) в верхней части сосуда для питья, крышку для отверстия, при этом крышка имеет основание, и юбку, первую резьбу на отверстии, при этом первая резьба содержит один или более первых резьбовых участков, вторую резьбу на внутренней поверхности юбки крышки, при этом вторая резьба содержит один или более вторых резьбовых участков; первая и вторая резьба сформированы с возможностью обеспечения для пользователя возможности крепить, отделять и повторно крепить крышку на отверстии в положении уплотнения посредством простого вращения крышки на отверстии, при этом первые резьбовые участки короче, чем вторые резьбовые участки, и каждый из вторых резьбовых участков составлен из большого количества отстоящих друг от друга по окружности выступающих частей, причем каждая часть проходит по окружности юбки крышки не более чем примерно на 60°.

Термин "сосуд для питья" относится к контейнеру, имеющему отверстие (горловину) в верхней части, достаточно большое, чтобы обеспечить возможность пить глотками жидкость из отверстия. Обычно отверстие сосуда для питья имеет внутренний диаметр, по меньшей мере, примерно 3 см, предпочтительно примерно от 4 до 10 см, а более предпочтительно примерно от 5 до 8 см. Отверстие обычно выполняют по существу цилиндрическим. Настоящее изобретение также может быть применено к другим контейнерам с широкой горловиной, имеющим отверстие с этими предпочтительными диаметрами.

В некоторых вариантах конструкции сосуд для питья имеет по существу трубчатую форму, например, он может быть выполнен в форме стакана для питья. В некоторых вариантах конструкции отверстие в верхней части имеет площадь, составляющую, по меньшей мере, примерно 50%, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 80% площади основания сосуда, а в некоторых вариантах конструкции площадь отверстия в верхней части сосуда будет больше площади основания сосуда.

Предпочтительно, чтобы сосуд для питья был выполнен из термопластичного материала, то есть из формуемого полимера, но он может быть образован и из стекла. Резьбовое отверстие предпочтительно формируют в виде единой детали с сосудом для питья.

Крышку предпочтительно изготавливают из термопластиков посредством литья под давлением, причем конкретное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что крышки могут быть легко изготовлены посредством высокоскоростного литья под давлением, что ниже будет описано дополнительно.

Предпочтительно, чтобы имелось, по меньшей мере, четыре первых резьбовых участка. Главным образом в случае больших отверстий может иметь место восемь, двенадцать, шестнадцать или более первых участков резьбы. Количество вторых резьбовых участков обычно такое же, что и количество первых резьбовых участков. Предпочтительно, чтобы это приводило к количеству заходов резьбы, равному количеству первых резьбовых участков, или предпочтительно, по меньшей мере, к двум заходам резьбы, более предпочтительно, по меньшей мере, к четырем заходам, а наиболее предпочтительно, к восьми, двенадцати, шестнадцати или более заходам резьбы.

Первые резьбовые участки на отверстии короче, чем вторые резьбовые участки. То есть они проходят по окружности отверстия на меньший угол, чем угол, на который вторые резьбовые участки проходят по окружности юбки крышки. Первые резьбовые участки не проходят по всему пути вокруг отверстия и обычно они не перекрывают друг друга по окружности отверстия. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один из первых резьбовых участков проходил по окружности отверстия на протяжении примерно от 1 до 30 градусов, более предпочтительно примерно от 2 до 15 градусов, а предпочтительнее от 3 до 10 градусов, еще предпочтительнее, чтобы все первые резьбовые участки проходили таким образом. Предпочтительно, чтобы минимальная длина каждого первого резьбового участка составляла примерно от 2 до 20 мм, более предпочтительно примерно от 4 до 15 мм, еще более предпочтительно примерно от 6 до 12 мм. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, примерно 40% окружности отверстия было свободно от первых резьбовых участков, а более предпочтительно, чтобы примерно от 50% до 95% окружности отверстия было свободно от участков резьбы. Отсутствие участков резьбы на большей части окружности отверстия улучшает удобное для пользователя исполнение отверстия.

Предпочтительно, чтобы все из первых резьбовых участков имели фактически одну и ту же конфигурацию, посредством чего количество заходов резьбы может быть равно количеству первых резьбовых участков.

Термин "первый резьбовой участок" обычно относится к удлиненному, наклонному выступу на наружной стороне отверстия. Предпочтительно, чтобы он не относился к простой выступающей выпуклости или к штифту. Средний наклон поверхностей первых участков резьбы предпочтительно составляет примерно от 5 до 25°, а более предпочтительно примерно от 10 до 20°. Верхняя и нижняя поверхности первых резьбовых участков могут иметь разные наклоны, причем наклон вдоль той или иной из упомянутых поверхностей также может изменяться. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одна из поверхностей имела, по меньшей мере, одну зону с постоянным наклоном, проходящую, по меньшей мере, примерно на 2 мм, а предпочтительно примерно на 5-20 мм по окружности отверстия. Первый резьбовой участок может, например, представлять собой короткий спиральный участок резьбы, имеющий закругленные концы, подобный участкам резьбы на укупорочных колпачках, подробно описанным в публикации WO95/05322 или WO97/21602.

В сечении вдоль продольной оси сосуда первые резьбовые участки могут быть треугольными, прямоугольными, прямоугольными с закруглениями или со скосами, либо трапецеидальными. Предпочтительно, чтобы первые резьбовые участки были сглажены. То есть, по меньшей мере, одной кромке участков должна быть придана такая форма, чтобы она имела закругленное или содержащее скосы сечение вдоль продольной оси сосуда вместо треугольного, прямоугольного или трапецеидального сечения между боковой стороной участка и его верхней частью. Предпочтительно, чтобы фактически все кромки участка были сглажены подобным образом. Предпочтительно, чтобы это приводило к увеличенному радиусу кривизны между верхней частью участка и его боковой стороной по отношению к известным техническим решениям. Например, радиус кривизны может составлять, по меньшей мере, 0,5 мм, а более предпочтительно, по меньшей мере, 1 или 2 мм. Предпочтительно, чтобы сечение участков, взятое вдоль продольной оси сосуда, фактически представляло собой непрерывную кривую, например кривую в виде полуокружности или синусоидальную кривую. Такой сглаженный профиль улучшает благоприятное для пользователя выполнение резьбовой концевой части отверстия.

Предпочтительно, чтобы максимальная высота первых резьбовых участков в радиальном направлении над цилиндрическим основанием резьбовой концевой части на отверстии составляла больше 0,1 мм, более предпочтительно больше 0,2 мм, еще более предпочтительно от 0,5 до 3 мм, а наиболее предпочтительно от 1 до 2 мм. Предпочтительно, чтобы ширина первых резьбовых участков (измеренная вдоль продольной оси сосуда) составляла от 1 до 6 мм, а более предпочтительно от 2 до 4 мм. Использование таких относительно больших и высоких участков резьбы способствует возможности создания удобной для пользователя конечной части горловины, на которую может быть установлена и повторно установлена винтовая верхняя часть, причем с обеспечением безопасности с точки зрения действия давления. Тем не менее, укороченное выполнение первых резьбовых участков и обычно закругленное или сглаженное поперечное сечение этих участков обеспечивает возможность выполнения удобной для пользователя относительно высокой конечной резьбовой части на отверстии, в частности выполнения ее комфортной для губ пользователя, пьющего непосредственно из отверстия.

Предпочтительно, чтобы вторые резьбовые участки с внутренней стороны юбки крышки образовывали фактически непрерывный спиральный путь прохождения резьбы, вдоль которого первые резьбовые участки перемещаются из положения фактически полного отсоединения в положение фактически полного закрепления крышки на резьбовом отверстии. То есть первые и вторые витки резьбы входят в зацепление не ступенчатым образом подобно байонетной крышке (что обычно для коротких участков резьбы), а скорее по образу обычной непрерывной спиральной резьбы. Другими словами, наклон пути прохождения резьбы обычно составляет менее 90^{градусов по всей его длине. Понятно, что наклон спирали может и не быть постоянным. Предпочтительно, чтобы средний наклон спирального пути резьбы составлял от 5 до 20 градусов.}

Непрерывный путь резьбы обеспечивает возможность особенно легкого закрытия контейнера пожилыми и физически слабыми людьми либо детьми. Напротив, резьбы байонетного типа, такие, которые описаны в публикации США US-A-5135124, требуют выполнения относительно сложных ступенчатых манипуляций для крепления крышки на отверстии, в результате чего крышка часто будет закреплена не так, как требуется. Кроме того, чрезвычайно трудно разработать кольцо для крышки, свидетельствующее о попытке вскрытия, которое легко и надежно отделяется при открывании укупорочного узла байонетного типа. Наконец, если сосуд находится под давлением, то в случае непрерывной резьбы физически слабым людям легче выполнять отвинчивание, чем при резьбе байонетного типа.

Вторые резьбовые участки не являются участками байонетного типа. Вторые резьбовые участки проходят по юбке крышки на достаточном расстоянии, при этом верхняя часть одного участка резьбы находится вблизи от нижней части другого участка резьбы, то есть достаточно близко к смежному участку резьбы, при этом зазор между ними узок настолько, чтобы обеспечить возможность прохождения через него по вертикали одного из первых резьбовых участков. В некоторых вариантах осуществления конструкции соответствующие верхние и нижние части смежных вторых резьбовых участков перекрывают друг друга по окружности.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один из вторых резьбовых участков проходил, по меньшей мере, примерно на 30° вокруг юбки крышки, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно на 45°, а еще более предпочтительно, по меньшей мере, примерно на 60°. Между верхней и нижней частями участков резьбы образуется резьбовой зазор. Один из первых резьбовых участков проходит через этот резьбовой зазор, когда крышку навинчивают на отверстие сосуда или отвинчивают ее с отверстия сосуда.

Предпочтительно, чтобы имелось восемь, двенадцать или шестнадцать вторых резьбовых участков. Предпочтительно, чтобы первые и вторые резьбовые участки образовывали четырехзаходный, восьмизаходный или двенадцатизаходный, фактически непрерывный и быстроходный наклонный путь резьбы.

Предпочтительно, чтобы крышка могла быть перемещена из положения полного отделения в положение полного зацепления на отверстии (или наоборот) посредством одного плавного поворота примерно на 180 градусов или менее, более предпочтительно примерно на 90 градусов или менее и наиболее предпочтительно примерно на 45 градусов или менее.

Предпочтительно, чтобы максимальная высота в радиальном направлении вторых резьбовых участков над цилиндрической поверхностью юбки крышки была больше примерно 0,1 мм, более предпочтительно больше примерно 0,2 мм, еще более предпочтительно, чтобы она составляла примерно от 0,5 до 3 мм, и наиболее предпочтительно примерно от 1 до 2 мм. Предпочтительно, чтобы ширина вторых резьбовых участков (измеренная вдоль продольной оси юбки крышки) составляла примерно от 1 до 6 мм, а более предпочтительно примерно от 2 до 4 мм.

Каждый из вторых резьбовых участков составлен из одной или более отстоящих друг от друга по окружности выступающих частей, при этом каждая часть проходит по окружности юбки крышки не более чем примерно на 60°, предпочтительно не более чем примерно на 45°, а более предпочтительно примерно на 2-35°. Отстоящие по окружности выступающие части предпочтительно отстоят друг от друга на величину зазоров, проходящих по окружности на протяжении примерно от 0 до 10°, а предпочтительно примерно от 0,5 до 2°. Предпочтительно, чтобы ширина зазоров составляла примерно от 0,1 мм до 5 мм, а более предпочтительно примерно от 0,5 мм до 2 мм. Другими словами, вторая резьба предпочтительно представляет собой разрываемую или прерываемую резьбу, имеющую большое количество зазоров в каждом участке, однако зазоры достаточно узки в окружном направлении, чтобы не мешать работе вторых резьбовых участков. То есть вторые резьбовые участки все же образуют между собой фактически непрерывный спиральный путь резьбы. При этом требуется, чтобы зазоры во вторых резьбовых участках (так же как и зазоры между вторыми резьбовыми участками) по окружности были бы уже, чем первые резьбовые участки.

Предпочтительно, чтобы каждый второй резьбовой участок был составлен, по меньшей мере, из двух частей, а предпочтительно, по меньшей мере, из трех или четырех частей, что предполагает наличие предпочтительно, по меньшей мере, одного или предпочтительно, по меньшей мере, двух, либо трех зазоров на участке резьбы. Наличие зазоров во вторых резьбовых участках может улучшить выпуск газа через вторую резьбу при открывании контейнера, находящегося под давлением. Более важно то, что укупорочные крышки легче выталкивать из выполняемой в виде одной детали формовочной оправки в течение высокоскоростного изготовления, поскольку резьбы с разрывами обеспечивают меньшее сопротивление расширению юбки крышки в радиальном направлении.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один из вторых резьбовых участков также имел сглаженное поперечное сечение. Поперечное сечение второй резьбы предпочтительно согласуется с поперечным сечением, описанным выше применительно к первым резьбовым участкам. Понятно, что это может привести к лучшему соответствию между первыми и вторыми резьбовыми участками, например, если они имеют сопрягающиеся друг с другом формы поперечного сечения, параллельные оси вращения. Кроме того, сужающиеся или сглаженные витки на крышке позволяют легче выталкивать крышку из формовочной оправки, тем самым способствуя высокоскоростному изготовлению крышек посредством литья под давлением без необходимости использования формовочных деталей, состоящих из большого количества частей.

Настоящее изобретение может быть применено к широкому ассортименту сосудов для питья любой формы, для которых желательно удобное для пользователя исполнение, включая сосуды для питья, предназначенные как для газированных, так и для негазированных напитков. Настоящее изобретение может быть применено к формуемым из термопластиков укупорочным узлам контейнеров и к стеклянным или металлическим укупорочным узлам контейнеров, а также к их сочетаниям (например, к стеклянному сосуду с металлической или с термопластичной крышкой).

Предпочтительно, чтобы укупорочный узел контейнера, выполненный согласно настоящему изобретению, дополнительно содержал взаимодействующие стопорные средства на отверстии сосуда и на крышке, которые оказывают сопротивление отвинчиванию крышки из положения полного зацепления на отверстии, после того как крышка закреплена или повторно закреплена на отверстии, пока не будет приложен заданный минимальный крутящий момент для открывания. Эти элементы обеспечивают возможность использования более круто наклоненных резьб и свободно движущихся (параллельных) резьб без опасности самопроизвольного отвинчивания крышки. Использование более круто наклоненных резьб, в свою очередь, обеспечивает возможность использования более широких и более высоких участков резьбы в пределах ограничений по размеру и высоте, касающихся обычной конечной части горловины.

Предпочтительно, чтобы стопорное средство на отверстии содержало выступ или углубление для зацепления с сопрягающимися с ними углублением или выступом на юбке крышки. Более предпочтительно, чтобы выступ или углубление на отверстии были сглажены так, как указано ранее.

Более предпочтительно, чтобы стопорные средства содержали продольное стопорное ребро на отверстии сосуда и сопрягающийся с ним стопорный уклон на юбочной части крышки, при этом стопорное ребро примыкает к удерживающей кромке стопорного уклона, когда крышка полностью зацеплена на отверстии. В предпочтительных альтернативных вариантах конструкции стопорное углубление, например продольная канавка, может быть выполнено в одном или более из первых или вторых резьбовых участков, а продольное стопорное ребро выполняют на другом из упомянутых элементов - на отверстии или на юбочной части крышки, при этом стопорное ребро заходит в углубление на участках резьбы в положении полного зацепления и уплотнения крышки на отверстии. Стопорные средства этого типа подробно описаны в публикациях WO91/18799 и WO95/05322, все содержание которых специально включено сюда посредством ссылки на них.

Сопрягающиеся друг с другом стопорные средства позволяют получить ряд важных преимуществ. Во-первых, они предотвращают случайный срыв крышки из положения полного зацепления и уплотнения на сосуде при наличии давления внутри него. Они также позволяют использовать круче наклоненные витки резьбы. Кроме того, стопорные средства обеспечивают принудительное "защелкивание", когда достигнуто положение полного зацепления и уплотнения, посредством чего пользователь получает достоверный сигнал о достижении такого положения. Это способствует гарантии того, что будет создана именно та степень сжатия между контейнером и крышкой, которая позволяет получить эффективное воздухонепроницаемое уплотнение.

Предпочтительно, чтобы укупорочный узел контейнера, выполненный согласно настоящему изобретению, представлял собой узел для газированного напитка, при этом контейнер дополнительно содержит входящие в зацепление друг с другом элементы на отверстии сосуда и на крышке для блокирования или ограничения вращения крышки в направлении отвинчивания за промежуточное положение, когда крышка находится под действием осевого давления со стороны сосуда. Это так называемый отличительный признак обеспечения безопасности при воздействии давления, который предназначен для предотвращения неконтролируемого отвинчивания или срыва крышки, когда ее удаляют с сосуда под действием давления. Желательно, чтобы предпочтительные варианты осуществления отличительного признака, касающегося обеспечения безопасности при воздействии давления, были такими же, как и описанные в публикациях WO95/05322, WO97/21062 и WO99/19228, все содержание которых специально включено сюда посредством ссылки на них.

Предпочтительно, чтобы первая и вторая резьбы были сконструированы и скомпонованы таким образом, чтобы обеспечить смещение крышки в осевом направлении относительно отверстия сосуда, по меньшей мере, тогда, когда крышка находится в упомянутом промежуточном положении, а также предпочтительно, чтобы зацепные элементы были предназначены для зацепления друг с другом, когда крышка смещена по оси со стороны отверстия, например, посредством осевого давления сосуда, находящегося под давлением. Более предпочтительно, чтобы входящие в зацепление друг с другом элементы были сконструированы и скомпонованы таким образом, чтобы они не входили в зацепление друг с другом, когда крышка смещена по оси во внутреннем направлении к сосуду в промежуточное положение, например, когда крышку навинчивают на отверстие сосуда.

Предпочтительно, чтобы входящие в зацепление друг с другом элементы содержали ступеньку или углубление, образованные в верхней поверхности одного из вторых участков резьбы, для создания первой опорной поверхности, на которую опирается вторая опорная поверхность на одном из первых резьбовых участков, чтобы заблокировать или ограничить вращение крышки в направлении отвинчивания в промежуточном положении, когда крышка находится под действием осевого давления со стороны сосуда (термин "верхняя" в этом контексте означает более близкое расположение к основанию крышки, то есть далее от открытого конца крышки).

Более предпочтительно, чтобы второй резьбовой участок содержал первую часть, имеющую первое сечение в продольном направлении, и вторую часть, имеющую второе сечение в продольном направлении, более узкое, чем первое сечение, посредством чего первый резьбовой участок опирается на вторую часть. Относительно широкое первое сечение предпочтительно прилегает к обеспечивающей перекрытие по окружности зоне вторых резьбовых участков, что приводит к относительно узкому зазору резьбы в этой зоне.

Предпочтительно, чтобы узлы согласно настоящему изобретению дополнительно содержали добавочные средства для формирования герметичного уплотнения между сосудом и крышкой. В некоторых вариантах осуществления конструкции уплотняющие средства содержат сжимаемую прокладку с внутренней стороны части крышки, являющейся основанием, для примыкания к кромке отверстия сосуда. Предпочтительно, чтобы уплотняющая прокладка была образована из сжимаемого эластомера. Проходящее по окружности уплотняющее ребро может быть выполнено на кромке отверстия либо с внутренней стороны основания крышки под уплотняющей прокладкой, чтобы оптимальным образом сжимать эластомер для получения герметичного уплотнения. Однако предпочтительно, чтобы кромка сосуда была гладкой и закругленной, чтобы довести до максимума ее исполнение, удобное для пользователя.

В других вариантах осуществления конструкции уплотняющие средства могут содержать цилиндрическую уплотняющую пробку, которая выступает концентричным образом и находится внутри юбки крышки, при этом она формирует герметичное уплотнение с внутренней стороной сосуда вблизи от отверстия.

Предпочтительно, чтобы первые и вторые резьбовые витки на отверстии сосуда и на крышке представляли собой витки с изменяемым наклоном, предпочтительно такие, которые описаны в публикации WO97/21602, все содержание которой введено сюда посредством ссылки на нее. Предпочтительно, чтобы наклон пути прохождения резьбы при отвинчивании, определяемый первыми и вторыми резьбовыми участками, был относительно меньшим в первой зоне и относительно большим во второй зоне, смещенной от первой зоны в направлении отвинчивания. Предпочтительно, чтобы наклон пути прохождения резьбы в первой зоне фактически был постоянным. Первая зона обычно включает в себя место, в котором крышка уплотнена на сосуде. Предпочтительно, чтобы первая зона проходила примерно на 2-40°, а более предпочтительно на 5-20° по окружности отверстия сосуда или юбки крышки. Предпочтительно, чтобы наклон нижней поверхности резьбы в первой зоне находился в диапазоне 1-12°, а более предпочтительно 2-8°.

Предпочтительно, чтобы вторая зона прилегала к первой зоне пути прохождения резьбы. Предпочтительно, чтобы наклон спирального пути прохождения резьбы во второй зоне фактически был постоянным, при этом вторая зона предпочтительно проходит примерно на 2-35°, а более предпочтительно примерно на 5-15° по окружности горловины контейнера или юбки крышки. Предпочтительно, чтобы наклон пути прохождения резьбы во второй зоне находился в диапазоне 15-35°.

Использование резьбы с переменным наклоном создает возможность более легкого сочетания обеспечивающих быстрый поворот витков резьбы, имеющих крутой средний наклон, что благоприятно для пожилых людей и детей с точки зрения безопасности в условиях действия давления. Проблема, которая может возникнуть в случае витков резьбы, обеспечивающих быстрый поворот, заключается в том, что они круто наклонены, а это приводит к тенденции отхода крышки из положения полного закрепления на сосуде, когда сосуд находится под давлением. Эта проблема может быть решена посредством использования резьб байонетного типа, однако использование резьб байонетного типа приводит к ряду различных проблем, которые указаны выше. Напротив, резьбы с изменяемым наклоном позволяют решить проблему отхода крышки под действием давления с сохранением всех преимуществ непрерывных резьб, обеспечивающих быстрый поворот.

Предпочтительно, чтобы спиральный путь резьбы при отвинчивании дополнительно содержал третью зону, смежную со второй зоной, при этом третья зона имеет относительно малый наклон. Предпочтительно, чтобы третья зона имела относительно постоянный наклон, причем предпочтительно, чтобы он находился в диапазоне 1-12°, а более предпочтительно 2-8°. Предпочтительно, чтобы третья зона включала в себя положение крышки на отверстии, когда крышка блокируется в промежуточном положении выпуска газа. Относительно малый наклон третьей зоны уменьшает тенденцию к переходу крышки через блокировочное средство при высоком давлении выхода газа.

В некоторых вариантах осуществления конструкции укупорочный узел включает в себя углубление во внутренней поверхности юбки крышки, при этом углубление размещают между двумя из большого количества вторых участков резьбы, причем с перекрытием их по окружности, чтобы увеличить площадь поперечного сечения, обеспеченную для выпуска газа между вторыми участками резьбы.

Установлено, что зазор между перекрывающими друг друга частями смежных вторых резьбовых участков может иметь поперечное сечение, которое весьма мало для оптимального выпуска газа при всех обстоятельствах. Углубление позволяет устранить это затруднение посредством увеличения поперечного сечения зазора для увеличения скорости выпуска газа через зазор.

Увеличенная площадь поперечного сечения пути выпуска газа в перекрывающих друг друга по окружности зонах второй резьбы обеспечивает возможность более быстрого сброса давления в сосуде, вследствие чего уменьшается время, в течение которого крышка блокируется в промежуточном положении, когда происходит выпуск газа, причем без какого-либо ухудшения безопасности, связанного с действием давления.

В этих вариантах осуществления конструкции углубление может представлять собой удлиненную канавку, проходящую по окружности юбки крышки между вторыми резьбовыми участками в зонах перекрытия. Предпочтительно, чтобы удлиненная канавка проходила фактически параллельно спиральному пути резьбы. Предпочтительно, чтобы углубление представляло собой удлиненную канавку с внутренней стороны юбки крышки. Предпочтительно, чтобы площадь сечения углубления в продольном направлении составляла от 5% до 50% средней площади сечения в продольном направлении частей второго резьбового участка, прилегающих к углублению.

Конкретные варианты осуществления конструкции сосудов для питья, выполненные согласно настоящему изобретению, ниже будут описаны дополнительно посредством примера со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых

На фигуре 1 представлен вид в продольном сечении сосуда для питья, включающего в себя укупорочный узел согласно настоящему изобретению с крышкой в положении полного зацепления на отверстии сосуда, при этом к крышке прикреплено кольцо, свидетельствующее о попытке вскрытия;

На фигуре 2 представлен вид в продольном сечении сосуда для питья согласно фиг.1, при этом крышка повторно закреплена на отверстии сосуда, а кольцо, свидетельствующее о попытке вскрытия, удалено;

На фигуре 3 представлен фрагмент зоны сечения крышки, показанного на фиг.1, при этом первые и вторые резьбовые участки на задней стороне узла показаны пунктиром.

Как показано на фиг.1 и 2, этот вариант осуществления конструкции сосуда 1 для питья выполнен в форме стакана, имеющего основание 2 диаметром примерно 5 см и верхнюю часть 3 с внутренним диаметром примерно 7 см, а также трубчатый корпус 4 с круглым поперечным сечением. Эстетическая и практическая привлекательность такой формы для запаковывания жидкости очевидна, однако до настоящего времени невозможно было создать надежный укупорочный узел для таких контейнеров с широкой горловиной.

Основные отличительные признаки этого узла подобны отличительным признакам узла, описанного и заявленного в наших международных заявках на патент WO95/05322, WO97/21602 и WO99/19228, все содержание которых специально включено сюда посредством ссылки на них. Однако важно заметить, что резьбы на крышке и на отверстии сосуда в настоящем изобретении выполнены обратными по отношению к укупорочным узлам, описанным в упомянутых заявках на патент. То есть в описаниях более ранних патентов подробно раскрыты узлы, имеющие короткие участки резьбы на юбке крышки и более длинные участки резьбы на горловине, в то время как в настоящем изобретении выполнены только короткие участки резьбы на отверстии сосуда и более длинные участки резьбы на юбке крышки.

Узел главным образом пригоден для хранения газированных напитков, например пива. Он включает в себя отверстие 10 в верхней части сосуда и крышку 12. Как сосуд, так и крышка образованы из пластиков. Сосуд предпочтительно формируют посредством литья под давлением, формованием посредством выдувания и/или термоформованием из полиэтилентерефталата или полистирола способом, обычно известным для выполнения таких контейнеров. Предпочтительно, чтобы крышка была образована посредством литья под давлением из полипропилена.

Согласно фиг.3 отверстие 10 сосуда снабжено восьмизаходной первой резьбой, составленной из восьми первых участков 18, как показано на фигуре 3. Первые резьбовые участки 18 представляют собой короткие участки, проходящие примерно на 10-15 мм по окружности отверстия и имеющие нижнюю поверхность с относительно малым наклоном порядка 6° и верхнюю поверхность с промежуточным наклоном порядка 13,5° (термин "верхняя" в этом контексте означает более близкое расположение к открытому концу сосуда). Первые резьбовые участки 18 имеют фактически трапецеидальное поперечное сечение вдоль оси сосуда. Сосуд имеет закругленную кромку для улучшения удобного для пользователя исполнения отверстия.

Как показано на фигурах 1 и 3, крышка 12 содержит часть 14, являющуюся основанием, и юбочную часть 16. Юбка 16 крышки обеспечена второй резьбой, образованной из восьми вторых участков 20, каждый из которых имеет нижнюю поверхность 22 и верхнюю поверхность 24 (термин "верхняя" в этом контексте означает более близкое расположение к основанию крышки, то есть далее от открытого конца крышки). Верхняя и нижняя поверхности 22, 24 второй резьбы обеспечивают фактически трапецеидальные боковые кромки участков резьбы, которые сопрягаются с формой первых резьбовых участков. Фактически непрерывный, приблизительно спиральный зазор 26 резьбы образован между перекрывающими друг друга зонами верхней и нижней поверхностей 22, 24 на смежных вторых участках 20 резьбы.

Важный отличительный признак этого узла заключается в профилировании верхних поверхностей 24 вторых участков 20 резьбы, что описано более подробно в нашей международной заявке на патент WO97/21602. Верхние поверхности 24 резьбы в первой, верхней зоне 28 имеют фактически постоянный наклон, составляющий примерно только 6°. Верхняя зона 28 прилегает к промежуточной зоне 30, имеющей фактически постоянный, гораздо больший наклон, составляющий примерно 25°. Средний наклон спирального пути прохождения резьбы, определяемого вторыми участками 20 резьбы, составляет 13,5°.

Вторые резьбовые участки 20 также включают в себя отличительный признак, касающийся безопасности при воздействии давления, подобный отличительному признаку, описанному и заявленному в нашей международной заявке на патент WO95/05322. Короче говоря, самая нижняя часть второго участка 20 резьбы образует ступеньку для опирания о конец первых резьбовых участков 18 и блокирования отвинчивания крышки 12 с отверстия 10, когда первые резьбовые участки 18 опираются о верхнюю поверхность 24, то есть когда имеется сила, фактически действующая на крышку в осевом направлении со стороны сосуда. Третья зона 34 верхних поверхностей 24 вторых резьбовых участков, приемлемым образом прилегающая к ступеньке 32, также имеет малый наклон, составляющий примерно 6°.

Укупорочный узел также оснащен сопрягающимися друг с другом стопорными элементами 38 на отверстии сосуда и на крышке, чтобы блокировать отвинчивание крышки из положения ее полного зацепления на сосуде до тех пор, пока не будет приложен минимальный крутящий момент для отвинчивания. Эти стопорные элементы содержат четыре равноотстоящих по окружности стопорных ребра на отверстии и четыре равноотстоящих по окружности стопорных уклона на внутренней стороне юбки 16 крышки. Уклоны содержат проходящую по окружности наклонную наружную поверхность и проходящую по окружности выступающую стопорную кромку, к которой примыкает ребро на крышке, когда крышка находится в состоянии полного зацепления на отверстии. Сопрягающиеся друг с другом стопорные средства могут представлять собой такие средства, которые описаны в международной заявке на патент WO91/18799, все содержание которой специально введено сюда посредством ссылки. Однако в этом варианте конструкции стопорное ребро находится на сосуде, а не на крышке, что также способствует улучшению удобного для пользователя исполнения конечной части горловины контейнера, главным образом в случае надлежащего сглаживания ребра.

Укупорочный узел также содержит средство для формирования газонепроницаемого уплотнения между крышкой и сосудом. Это средство может содержать газонепроницаемую эластомерную уплотняющую прокладку, которая прижимается к краю сосуда. Оптимальное уплотнение предпочтительно обеспечивают тогда, когда эластомерная уплотняющая прокладка сжимается между 30% и 70% ее первоначальной толщины. В других вариантах конструкции уплотнение может быть выполнено без прокладки, например, посредством прижатия к отверстию имеющей подходящую конфигурацию круглой уплотняющей пробки, ребер и/или выступов на укупорочной крышке. Приемлемые уплотняющие устройства описаны в нашей одновременно поданной на рассмотрение заявке на патент WO02/42171, все содержание которой включено сюда посредством ссылки.

Вторые резьбовые участки 20 заканчиваются у своих нижних концов в выступающей части, которая образует продольное плечо 72, формирующее первый стопор, о который может опираться второй конец 74 первых резьбовых участков 18, чтобы таким образом блокировать чрезмерное затягивание крышки.

Как вариант укупорочный узел также содержит отличительный признак, обеспечивающий сохранность и свидетельствующий о попытке вскрытия. Он содержит кольцо 50, свидетельствующее о попытке вскрытия, которое первоначально образовано как одно целое с юбкой 16 крышки 12 контейнера и подсоединено к ней посредством хрупких перемычек. Кольцо 50, свидетельствующее о попытке вскрытия, содержит большое количество образованных заодно с ним гибких, расположенных по окружности и направленных внутрь удерживающих ушек. На отверстии 10 сосуда обеспечена проходящая по окружности стопорная кромка 56. Ниже проходящей по окружности стопорной кромки 56 на сосуде также могут быть обеспечены храповые выступы (не показаны), причем так, чтобы они отстояли друг от друга по окружности отверстия для блокирования вращения кольца 50, свидетельствующего о попытке вскрытия, на отверстии 10 в направлении отвинчивания. Однако может оказаться предпочтительным сглаживание храповых выступов или отказ от них, чтобы улучшить удобное для пользователя исполнение конечной части отверстия сосуда. Конструкция и действие отличительного признака, заключающегося в кольце, свидетельствующем о попытке вскрытия, такие же, как конструкция и действие, описанные и заявленные в международной заявке на патент WO94/11267, содержание которой специально введено сюда посредством ссылки.

При использовании крышку 12 крепят на отверстие 10 сосуда посредством обычного навинчивания. Крышка 12 может быть перемещена из положения полного отсоединения в положение полного зацепления на сосуде посредством вращения примерно на 45°. Когда крышку навинчивают, обычно имеется полезное осевое усилие, прилагаемое пользователем к крышке и сосуду, и, соответственно, первые резьбовые участки 18 примыкают к верхним поверхностям 22 выступающих частей вторых резьбовых участков 20 на юбке крышки и перемещаются вдоль этих верхних поверхностей. Таким образом можно видеть, что первые резьбовые участки фактически следуют по непрерывному пути вдоль спирали с переменным наклоном. Первые и вторые витки резьбы представляют собой витки свободного движения, то есть в данном случае фактически отсутствует крутящий момент трения между участками резьбы, пока не будет достигнуто приближение к положению полного зацепления. Эти отличительные признаки, заключающиеся во вращении крышки на 45°, в фактически непрерывном пути прохождения резьбы и в витках резьбы, обеспечивающих свободное перемещение, создают возможность чрезвычайно легкого крепления и повторяемого крепления крышки, особенно пожилыми людьми, лицами, страдающими артритом, или детьми.

Когда крышка приближается к положению полного зацепления на отверстии 10 сосуда, происходит несколько событий. Во-первых, кольцо 50, свидетельствующее о попытке вскрытия, начинает перемещаться по стопорной кромке 56 отверстия сосуда. Удерживающие ушки на кольце 50 изгибаются радиально наружу, чтобы обеспечить возможность прохождения этого кольца поверх стопорной кромки 56 без создания чрезмерного радиального напряжения на хрупкой перемычке.

Во-вторых, стопорные ребра на отверстии сосуда проходят вверх по наружной наклонной поверхности стопорных уклонов на юбке 16 крышки. Плавный наклон наклонных поверхностей совместно с упругостью юбки 16 крышки означает, что требуется относительно небольшой дополнительный крутящий момент, чтобы вызвать перемещение стопорных ребер вверх по наклонным поверхностям.

В третьих, начальное примыкание между уплотняющей прокладкой или другим уплотняющим средством в основании крышки контейнера и уплотняющей кромкой 48 на сосуде приводит к тому, что на крышку в направлении от сосуда будет действовать фактически осевое усилие. Оно приводит к выходу резьбовых участков 18 из состояния опирания на нижние поверхности 22 выступающих частей вторых резьбовых участков 20 и приводит их в состояние опирания на верхние поверхности 24 выступающих частей вторых резьбовых участков 20. Точнее, происходит приведение первых резьбовых участков 18 в состояние опирания на верхние зоны 28 выступающих частей верхних поверхностей 24 резьбы. Продолжающееся вращение крышки в направлении навинчивания вызывает перемещение первых резьбовых участков 18 вдоль верхних зон 28, пока не будет достигнуто положение окончательного, полного зацепления, показанное на фиг.3. Малый наклон верхних поверхностей 28 означает, что это дополнительное вращение обеспечивает приложение значительного рычажного (кулачкового) воздействия для прижатия уплотняющей прокладки к уплотняющему ребру 48, чтобы обеспечить эффективное газонепроницаемое уплотнение.

Когда достигнуто положение полного зацепления крышки 12 на отверстии 10 сосуда, стопорные ребра защелкиваются поверх верхней части соответствующих наклонных поверхностей 40 и примыкают к крутым удерживающим поверхностям храповых уклонов. В этом же положении вторые концы 74 первых резьбовых участков 18 могут примыкать к стопорным плечам 72 в верхней части вторых резьбовых участков, тем самым блокируя дальнейшее затягивание крышки, которое могло бы повредить витки резьбы и/или привести к чрезмерному сжатию уплотняющей прокладки.

Когда крышка 12 находится в положении полного зацепления на отверстии 10 сосуда, верхние поверхности первых резьбовых участков 18 примыкают к верхним зонам 28 верхних поверхностей 24 резьбы выступающих частей второго резьбового участка 20, как показано на фиг.3. Верхняя поверхность первых резьбовых участков имеет малый наклон для сопряжения с наклоном верхних зон 28, чтобы довести до максимума площадь контакта между выступающими частями в зонах 28 и тем самым по возможности равномерно распределить осевое усилие, оказываемое крышкой, вокруг отверстия сосуда. Вследствие малого наклона в зонах 28 относительно небольшая часть осевой силы, возникающей со стороны сосуда вследствие давления в сосуде, преобразуется во вращательную силу отвинчивания из-за примыкания поверхностей резьбы в таком положении. Это в значительной степени уменьшает тенденцию к самопроизвольному отвинчиванию крышки под действием давления. Самопроизвольное отвинчивание также предотвращается посредством примыкания друг к другу стопорных ребер и удерживающей кромки на стопорных уклонах. Важное преимущество узла заключается в том, что уменьшенная тенденция к самопроизвольному отвинчиванию вследствие малого наклона резьбы в верхних зонах 28 означает, что требуемый для открывания минимальный крутящий момент на стопорных элементах 38 может быть уменьшен без опасности самопроизвольного срыва крышки. Это позволяет легче удалять крышку пожилыми людьми или лицами, страдающими артритом, либо детьми без снижения безопасности крышки, связанной с действием давления.

При использовании крышку удаляют с сосуда путем простого отвинчивания. Вначале требуется минимальный крутящий момент отвинчивания, чтобы преодолеть сопротивление стопорных элементов 38. Как только это сопротивление преодолено, фактически не требуется приложение крутящего момента пользователем для открывания крышки. Имеющееся в сосуде внутреннее давление оказывает на крышку осевое усилие со стороны отверстия сосуда, в результате чего первые резьбовые участки 18 перемещаются вдоль верхних поверхностей 28 выступающих частей вторых резьбовых участков 20, когда происходит отвинчивание крышки. Первые резьбовые участки вначале перемещаются вдоль верхних зон 28, а затем круто наклоненных промежуточных зон 30 верхней поверхности вторых резьбовых участков 20. Далее первые резьбовые участки 18 примыкают к нижней выступающей части 32 вторых резьбовых участков 20. В этом положении дальнейшее отвинчивание крышки блокируется, при этом происходит выпуск газа вдоль путей 26 прохождения резьбы. Следует заметить, что в этом промежуточном положении выпуска газа первые резьбовые участки 18 примыкают главным образом к зоне 34 верхней поверхности вторых резьбовых участков 20. Малый наклон этой зоны 34 приводит к тому, что относительно малая часть осевой силы, действующей на крышку, преобразуется в крутящий момент отвинчивания, посредством чего уменьшается тенденция к выходу крышки за пределы, определяемые отличительным признаком, обеспечивающим безопасность при воздействии давления, и к ее срыву.

Как только завершен выпуск газа из сосуда и на крышку более не действует направленная вверх сила, крышка может быть опущена, так чтобы привести участки 18 в состояние примыкания к нижним поверхностям 22 вторых резьбовых участков 20. В этом положении отвинчивание может быть продолжено для полного отсоединения крышки от сосуда.

Приведенный выше вариант конструкции описан только как пример. Для специалистов в этой области будут очевидны многие другие варианты конструкции согласно настоящему изобретению, попадающие в объем прилагаемых пунктов формулы изобретения. В частности, настоящее изобретение не ограничено укупорочными узлами сосудов для питья или контейнерами, образованными из формуемых термопластиков.

Резьбовой укупорочный узел для сосуда с широкой горловиной содержит отверстие сосуда и крышку для отверстия. Крышка имеет основание, юбку и первую резьбу на отверстии. Первая резьба содержит четыре или более первых резьбовых участков. Вторая резьба на внутренней поверхности юбки крышки содержит четыре или более вторых резьбовых участков. Первая и вторая резьбы сформированы так, что обеспечивают возможность для пользователя закреплять, отделять и повторно закреплять крышку на отверстии в положении уплотнения путем вращения крышки на отверстии. Первые резьбовые участки короче, чем вторые резьбовые участки. Каждый из вторых резьбовых участков составлен из одной или более отстоящих друг от друга по окружности выступающих частей, каждая часть проходит по окружности вокруг юбки крышки не более чем на 60°. Предпочтительно, чтобы сосуд с широкой горловиной представлял собой сосуд для питья, например чашку или стакан. Изобретение позволяет повысить удобство пользования. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Резьбовой укупорочный узел для сосуда с широкой горловиной, содержащий

по существу, цилиндрическое отверстие сосуда, имеющее внутренний диаметр, по меньшей мере, примерно 4 см;

крышку для отверстия, при этом крышка имеет основание и юбку;

первую резьбу на отверстии, при этом первая резьба содержит четыре или более первых резьбовых участков;

вторую резьбу на внутренней поверхности юбки крышки, при этом вторая резьба содержит четыре или более вторых резьбовых участков;

причем первая и вторая резьбы сформированы с возможностью обеспечения для пользователя возможности закрепления, отделения и повторного закрепления крышки в положении уплотнения на отверстии посредством вращения крышки на отверстии,

отличающийся тем, что первые резьбовые участки короче вторых резьбовых участков;

каждый из вторых резьбовых участков составлен из одной или более отстоящих друг от друга по окружности выступающих частей, при этом каждая часть проходит по окружности юбки крышки не более чем примерно на 60°, и вторые резьбовые участки образуют, по существу, непрерывный спиральный путь резьбы, вдоль которого первые резьбовые участки перемещаются из положения, по существу, полного отсоединения в положение фактически полного закрепления крышки на сосуде;

причем узел дополнительно содержит сопрягающиеся друг с другом стопорные средства на отверстии сосуда и на крышке, которые оказывают сопротивление отвинчиванию крышки из положения полного зацепления на сосуде, после того как крышка закреплена или повторно закреплена на сосуде, пока не будет приложен заданный минимальный, обеспечивающий открывание крутящий момент.