CN103025620B - 用于容器的封口器 - Google Patents

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Abstract

一种用于容器(1)的封口器，所述容器具有限定一轴(A)的圆形开口，所述封口器可固定至所述容器以关闭所述开口，所述封口器具有安装于该封口器上的O-环密封构件(5)，以当所述封口器固定至所述容器时提供与所述容器的密封表面(IB)的密封；所述密封表面环绕所述容器的上部表面或内部表面延伸。所述封口器可包括膛孔零件(4)，所述膛孔零件(4)在使用中延伸穿过开口进入所述容器内部；且O-环密封件(5)可装配于膛孔零件上。本发明描述了各种形式的封口器，例如用于关闭瓶颈的封口器和宽口封口器。所述封口器可包括内组件(3)和外组件(2)，例如盖子在挡圈上的封口器，并且所述容器优选地在其外部不具有螺纹零件从而可舒适地从容器中饮用。

Description

用于容器的封口器
技术领域
本发明涉及一种用于容器的封口器(closure)，特别是一种用于饮料或其他食品的封口器(但该封口器也可以用于其他类型的容器)。
背景技术
已知多种用于饮料容器的封口器。例如，如在WO2006/000774和WO2007/091068中描述的盖子在挡圈上(cap-on-collar)的封口器，以及在WO2007/057659中描述的一体拧开式(one-piecetwist-off)封口器。这些现有技术描述了多种密封构件(例如挤压垫圈)，用于提供在封口器和容器之间的密封。
需要提供能承受容器内高压的密封件，例如当容器内盛放有碳酸饮料并受到高温影响时，也不会使使用者难以将封口器从容器上移除。且这种密封件存在各种问题，例如：密封件和容器之间的高摩擦性卡合(特别是宽口容器)，在长期保存以后密封件丧失弹性和/或变得粘附到容器上，密封件或容器(尤其是如果使用玻璃容器)的不完整会导致密封件中存在弱点(weakpoint)。
本发明提供了一种用于这种封口器的可选择形式的密封件，以降低或克服现有技术中的一个或多个问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于容器的封口器，所述容器具有限定一轴的基本上圆形的开口，所述封口器可固定至所述容器以关闭所述开口，所述封口器具有安装于或可安装于该封口器上的O-环密封构件以提供与所述容器的密封表面的密封；所述密封表面环绕所述容器的上部表面或内部表面延伸。
应当注意，这里所使用的术语O-环密封件应当理解为包括如下的密封件：包括具有圆形剖面或其他剖面的弹性体材料的圆突或圆圈，其他剖面包括椭圆形剖面、基本上正方形的剖面和X形剖面(有时称为X-环)。还应当理解O-环密封件为覆盖模拟O-环功能(如下所述)的其他形式的密封件。
除了弹性体圆突之外，O-环密封件包括圆突所处的凹槽(称为密封套)。该凹槽典型地为正方形剖面，但也可以使用其他形状，包括三角形和半圆形。凹槽提供放置O-环的放置工具，且凹槽具有至少一个侧壁。侧壁的位置使得当O-环的一侧受到升高的压力时，O-环被向侧壁按压，从而密封在所述壁与容器主体的所述密封表面之间的缝隙。对于内部压力减小的容器(例如真空包装)，所述侧壁位于O-环的内侧；对于内部压力升高的容器，所述侧壁位于O-环的外侧。如果在O-环的两侧均装配有侧壁，则可在两种情况下均提供密封功能。
本发明还涉及与适用于被上述封口器关闭的容器结合的封口器。
本发明特别适用于宽口封口器(例如直径为50mm至80mm)，因为开口越大，越难以提供封口器与容器之间的有效且可靠的密封，同时仍然确保容易移除封口器。然而，本发明也适用于较窄开口，例如开口直径为28mm的瓶子。
本文中所使用的方位术语(例如上部或下部)应当理解为指相对于容器的方向，其中该容器直立在水平表面上，并且通过该容器开口的轴为基本上垂直(除非上下文中另作清楚要求)。
本发明的优选和可选特征将从下面的描述和说明书所附权利要求中变得明显。
附图说明
现仅以实施例的方式，结合附图来进一步描述本发明，其中：
图1为安装至容器主体的根据本发明的封口器的第一实施方式的部分剖视图；
图2为安装至容器主体的根据本发明的封口器的第二实施方式的部分剖视图；
图3为安装至容器主体的根据本发明的封口器的第三实施方式的部分剖视图；
图4A为根据本发明的封口器的第四实施方式及其可以安装的容器主体的立体图；
图4B为安装至容器的第四实施方式的部分切除的立体图；
图5A为安装至容器主体的根据本发明的封口器的第五实施方式的部分切除的立体图；
图5B为使用不同形式O-环的第五实施方式修改版本的部分切除的立体图；
图6A为安装至容器主体的根据本发明的封口器的第六实施方式的部分切除的立体图；
图6B为使用不同形式O-环的第六实施方式修改版本的部分切除的立体图；
图7A至图7C为示出O-环密封件的功能和参数的示意图；
图8和图9为同时待决的GB1011800.8中描述的封口器实施方式的剖视图，如在GB1011800.8中描述的那样，其中封口器可以被修改为包括根据本发明另一实施方式的膛孔零件(borefeature)和O-环；图8示出了在固定至瓶颈之前的封口器的各部件，且图9示出了当封口器已经移动至与瓶颈固定卡合时的各部件；
图10A和图10B示出了图8和图9所示封口器的内组件的侧视图和剖视图(沿图10A的E-E线)；
图11A和图11B示出了图10的内组件的俯视立体图和仰视立体图；
图12A和图12B示出了图8和图9所示封口器的外组件的侧视图和仰视图；以及
图13A和图13B示出了图12的外组件的俯视立体图和仰视立体图。
具体实施方式
在图1至图3示出的实施方式包括盖子在挡圈上的封口器。这种类型的封口器是现有技术中已知的，例如前面提到的WO2006/000774和WO2007/091068，因此将不再详细描述。
图1示出了包括用于容器主体1的封口器的实施方式，容器主体1包括具有轴A的基本上圆形的开口，并且开口周围具有向外突出的唇缘1A。封口器包括用于关闭开口的盖子2，及挡圈3。挡圈3设置为卡合在向外突出的唇缘1A下方，并且挡圈3安装于容器主体1和盖子2之间，从而以现有技术中所描述的方式将盖子2固定至容器主体1。盖子、挡圈和容器典型地由塑料材料例如聚对苯二甲酸苯二酯(PET)形成，但也可由其他材料形成。但容器例如可以由玻璃形成，封口器例如可以由金属形成。
盖子2具有跨越容器开口延伸的圆形上部和从圆形上部悬挂的裙部(skirtportion)2B。盖子还具有在使用中延伸通过开口进入容器1内部的膛孔构件(boremember)4，并且盖子具有在膛孔构件4的外部表面上的O-环密封构件5，用于提供与容器的内部表面1B的密封。
膛孔构件4可以为盖子2的整体部件，或者如图所示，膛孔构件4可以为由盖子2支载的独立组件，并且膛孔构件4设置为与容器1的内部紧密配合(但留有微小的距离)。在围绕膛孔构件圆周的外部表面中设置有凹陷(例如凹槽4A的形式)，用于接收由有弹力的弹性体材料(例如橡胶)形成的O-环5。
盖子2例如通过与挡圈3之间的旋转螺纹可相对于挡圈3转动。挡圈3具有可径向移动的部件3B，部件3B卡合在容器主体1的唇缘1A的下方。且当盖子沿拧紧的方向转动时，设置为例如利用在围绕盖子内表面的相隔一距离的凸轮零件，在唇缘1A的下方向内按压所述部件并将它们稳固地保持在该位置上。或者，可移动的部件可利用其自身的弹性向内偏置，当盖子2转动到一位置且盖子2在该位置处通过防止所述部件径向地向外移动或弯曲，从而将所述部件稳固地保持于唇缘1A的下方。
优选地，当盖子2相对于挡圈3沿拧紧的方向转动时，轴向向下地朝向唇缘1A的上部表面1C拉动盖子2。当盖子2位于关闭位置时可与该上部表面1C卡合，或者如图1所示(以夸大的形式示出)盖子2与上部表面1C相隔一距离以降低经过长久时间盖子2粘附至上部表面1C的危险。如果盖子2与上部表面1C相隔一距离，则间距优选相对较小(例如小于0.5mm)，从而使封口器在处于密封位置时相对于容器主体垂直移动的范围最小。
在进一步的设置中(图中未示出)，盖子2可直接与唇缘的上部表面1C卡合，或经由盖子2与唇缘之间的次级密封构件6与唇缘的上部表面1C卡合，从而在盖子2与容器主体1之间提供次级密封。
如上所述，当封口器安装在容器主体1上时，膛孔构件4延伸进入容器主体1的内部，密封构件5与容器主体的内部表面1B紧密配合。当盖子2相对于挡圈3沿着拧紧的方向转动时，膛孔构件4进一步被拉动至容器主体1中，O-环在膛孔构件4与容器主体1的内部之间提供密封。
容器唇缘的内边缘优选为斜切的(chamfered)从而为O-环5提供引入(lead-in)表面。因此，O-环5卡合容器主体内部表面的部分1B，该部分1B包括侧面基本上平行的圆柱表面(substantiallyparallelsidedcylindricalsurface)。下面将结合图7A和图7B进一步描述O-环5的功能。圆柱表面1B轴向延伸一距离(典型地为几个毫米)，足以容纳例如由于容器内部和外部之间的压力差而导致的膛孔构件4的轴向移动(向上或向下)。由于该表面1B侧面平行，因此可在不影响封口器与容器主体之间密封的情况下容纳这种移动。
可以看出，膛孔构件4内的凹槽4A具有三个侧面，且该三个侧面与容器主体的内部表面1B一起界定出具有四个侧面的封闭空间(enclosure)用于限制O-环5的剖面。凹槽4A的侧壁优选基本上垂直于密封表面1B。如将在下面进一步描述的那样，封闭空间仅需要三个侧面，即两个侧面(例如L形或V形凹槽)以及容器的密封表面。
可选地在容器内壁的圆柱表面1B的下方装配有肩部1D，肩部1D导向容器壁的直径减小的部分1E。在直径减小的部分1E的下方，容器壁可具有任意期望的形状。装配有直径减小的部分1E，以便在例如填充管线(fillingline)中的自动处理工具可抓住容器的内部，而不会破坏圆柱密封表面。
肩部1D还可装配停止零件(stopfeature)，用于限制膛孔零件进入容器中的移动。
应当理解，在其中螺纹结构具有倾斜部分的设置中，盖子相对于挡圈的旋转转变为O-环在容器内的轴向移动，从而在引起该移动方面提供了显著的机械优点。另外，O-环的挤压主要在水平方向上，因此不会阻碍环的轴向移动。这样极大地降低了拧紧封口器所需的扭矩。
如上所述，膛孔构件4可与盖子2整体形成，或者膛孔构件4可以是独立的组件。在后一种情况下，膛孔构件4的形成材料有更多的选择，例如由与形成盖子2的材料不同的金属形成。金属膛孔构件是有利的，因为它通常是不透气的。如果使用塑料膛孔构件，则优选地由经过改性以降低其透气性的塑料材料形成。金属膛孔构件还具有在温度升高时膨胀的优点，因此进一步挤压O-环密封件/使O-环密封件变形以增强与容器之间的密封。
独立的膛孔构件4可以多种方式安装于盖子2的下侧，例如通过粘附或焊接的方式安装至盖子2或通过简单夹固的方式安装于盖子2中(如图1所示)。盖子和膛孔零件的卡合部分优选地装配于围绕圆周的局部区域，以降低盖子和膛孔零件之间的摩擦性卡合(其优点在下面讨论)。图1的剖视图为沿着这些位置之一的剖视图。
可设置膛孔构件4以使得盖子2可相对于膛孔构件4转动，这样一旦O-环5摩擦性地卡合密封表面1B，则尽管盖子2进一步相对于挡圈3转动时膛孔构件4也不再相对于容器主体1转动。取而代之地，如果膛孔构件4与容器主体1之间的摩擦性卡合大于膛孔构件4与盖子2之间的卡合，则膛孔构件4仅在容器主体1内轴向移动。这意味着，当盖子在挡圈3上拧紧或松开时，O-环5也仅需在容器内轴向移动而不相对于容器转动，从而极大地降低拧紧或松开封口器所需的扭矩。因此在这种设置中，盖子转动用于进一步轴向推动膛孔构件(和O-环)进入容器中。但在其他情况中不需如此。
图2示出了与图1的封口器类似的封口器(对应部分的附图标记分别增加10)，只是膛孔构件14与盖子12整体形成，并且盖子的上部12A为环形形式(不为圆形并且不延伸跨越容器开口)。在这种情况下，只有膛孔构件14延伸跨越并且关闭容器开口。
这种实施方式因为其包含较少的组件，因此具有简单的优点。封口器中的凹陷12C还可装配放置促销品(promotionalitem)的位置(图中未示出)。
图3示出了与图1实施方式类似的第三实施方式(对应部分的附图标记分别增加20)，但在这种情况下，O-环密封构件是安装至膛孔构件下侧的弹性构件25的一部分。弹性构件25铸型为与膛孔构件24的下侧相配合，并且弹性构件25具有模拟环形O-环的部分25A。该部分25A具有近似圆形的剖面(例如图3所示的具有圆角的正方形)，并且该部分25A位于围绕膛孔构件24的圆周延伸的凹槽24A中。如图所示，该凹槽24A包括上部面和后部面(rearface)，并且至少在受到容器21中升高的压力的影响时，这些面与容器主体的圆柱面21B一起限制所述部件25A的剖面(注意该实施方式不适用于容器中压力降低即真空包装时的应用，因为凹槽不具有下部面来限制所述部件进入容器中的移动)。
图4和图5示出了封口器例如利用容器外部的螺纹(即不需要挡圈)直接固定至容器的实施方式。这些实施方式也应用O-环以在封口器与容器之间提供密封，且许多零件对应于上述的那些零件(给予类似的附图标记，但是分别增加了30或40)。
图4A和图4B示出了具有一体式封口器的第四实施方式，该一体式封口器利用封口器与容器之间的螺纹卡合可转动地固定至容器。该封口器包括具有圆形部分32A和裙部32B的盖子32，圆形部分32A关闭容器31的口部。裙部32B具有围绕其圆周且间隔开的螺纹零件32C，螺纹零件32C与在围绕容器唇缘31B外部且间隔开的螺纹零件31A卡合。如图4B所示，圆形部分32A是延伸进入容器31中的膛孔构件34的一部分，并且在膛孔构件34外部的凹槽34A中装配有O-环密封件35。O-环密封件35与围绕容器31内圆周的密封表面31C卡合。优选地，该表面31C为基本上圆柱状的(如前面讨论的那样)，但如图4B所示，该表面31C也可以是在朝向容器31口部的方向上直径减小的表面的一部分。通过这种设置，容器31内升高的压力向上推动盖子32，因此O-环35卡合直径减小的密封表面31C，从而增加密封卡合。
图4所示的盖子32可以由金属制成，并且盖子32的螺纹零件32C通过加压操作形成。如图所示，螺纹结构优选为多线螺纹结构(multi-startthreadform)，在该情况中为八个起点的螺纹结构，仅需转动大约45度以拧紧或松开封口器。
图5A示出了封口器的第五实施方式。该第五实施方式与图4的一体式封口器类似，只是O-环45安装于位于膛孔零件44上的凹槽中，以便O-环所卡合的密封表面41C为容器41的圆锥表面。在所示的实施例中，该圆锥表面41C与轴A基本上成45度角，并且该圆锥表面41C包括从容器唇缘的上部表面延伸进入容器41内部的斜面。锥形表面41C可与轴A成其他角度，这取决于应用、内部压力的性质和大小，以及O-环材料45的硬度。
本实施方式的优点是盖子42，尤其是用于容纳O-环的凹槽可比图4所示的设置更容易地通过加压操作形成。
并且，当密封表面41C具有垂直组件时，O-环在盖子42拧紧至容器41上时沿该表面向下移动。这降低了拧紧封口器所需的力(与密封表面垂直于轴A的设置相比)，因为该力使O-环向下移动同时也挤压该环。由于密封表面向内倾斜，因此还起到在水平方向上挤压O-环的作用。
图5B示出了第五实施方式的修改形式，其中使用具有十字形剖面(有时称为X-环)的O-环密封件45’来代替具有圆形剖面的O-环。这种O-环结构的优点是在四个点密封而不是在两个点密封。
图6A示出了封口器的第六实施方式。该第六实施方式与图4的一体式封口器类似，只是O-环35安装于凹槽中，且设置凹槽的位置以使得O-环所卡合的密封表面为容器唇缘的上部表面。优选地，如图所示，盖子仍然具有延伸进入容器内部的膛孔构件。在所示的设置中，密封表面为上部表面中与容器的内部表面毗邻的径向内部部分。如果容器内部受到减压(例如在真空容器中)，O-环因而被压入膛孔构件与容器内边沿之间的缝隙中。因而如果与上部表面相接的角被包括为内部表面的一部分，则认为所形成的密封是与容器的内部表面形成的。
图6B示出了第六实施方式的修改形式，其中使用具有十字形剖面(有时称为X-环)的O-环密封件55’来代替具有圆形剖面的O-环。如上所述，该形式的O-环的优点是在四个点密封而不是在两个点密封。
在第六实施方式的另一修改形式(图中未示出)中，容器唇缘的上部表面的形状可以为使得O-环所卡合的密封表面不是唇缘的最上部表面。该密封表面可装配于唇缘的内侧上，在这种情况下，膛孔零件及其支载的O-环(以与图5所示相类似的方式)延伸穿过容器的开口进入容器内部。
或者，密封表面可例如以大约为唇缘外部直径的凹陷或斜面的形式围绕容器唇缘的上部表面的外部。如上所述，如果密封表面倾斜(从而具有垂直组件)，则拧紧封口器所需的扭矩降低，因为为了挤压O-环而施加的力与轴A成一角度而不直接相对于封口器垂直移动(沿轴A)。
因此，在这些修改中，密封表面为容器唇缘的上部表面(或容器的内部表面)，而不需要是唇缘最上部表面。
优选地，如在这些实施方式的每一个中可以看到的，容纳O-环的凹槽的侧壁基本上垂直于容器的密封表面。
图7A至图7C示出了O-环密封件的功能和参数。图7A示出了处于未变形状态下的具有圆形剖面的O-环75的剖面。该剖面具有直径或宽度CS。图7B示出了位于深度为D的凹槽或密封套(gland)74A中的O-环75，且O-环75被挤压在凹槽的后部密封面74B和外部密封面71B(例如容器主体的内部表面)之间。在这种情况中，O-环75在它的任一侧(图7B中的左侧和右侧)受到等同的压力。
O-环具有内外直径，以及剖面直径CS(是内外直径之间的差值)。外直径取决于容器开口的直径(并且典型地稍微大于容器开口的直径)。剖面直径CS取决于应用，但是对于直径在50～80mm范围内的容器来说，剖面直径CS优选地在2.0～3.0mm的范围内。对于窄口容器，例如具有28mm直径开口的容器，CS优选地在1.0～2.0mm的范围内。应当注意，CS是指当O-环安装在凹槽中时未被挤压的剖面。如果环在位于凹槽中时被拉伸，则该剖面将小于处于未被拉伸情况下的剖面。
O-环典型地由弹性体形成。弹性体可以是合成的或天然的弹力材料，具有足够的弹性复原性以在经过较大或较小的扭曲之后恢复至它们原始的形状。弹力使得O-环能够提供密封件的密封和参数，并且选择密封套以有效利用该密封件的密封和参数。
O-环位于封闭空间中，该封闭空间挤压并且放置O-环。这种容纳确保密封功能得到维持并且O-环被保持在期望的位置中。封闭空间是由凹槽或密封套的壁以及面对凹槽或密封套的开口侧的密封表面形成。图7B示出了具有高度H和宽度W的封闭空间。密封套由相对刚性的材料(因而是与O-环不同的材料)形成。位于该空间中的O-环受到挤压，因此O-环的剖面宽度从CS(如图7A所示)减小为H。
术语“挤压”在这里用于描述形状的改变。然而，应当注意，弹性体基本上是不可压缩的，因此术语“变形(deformation)”在技术上更准确。因此，O-环在“挤压”状态下的剖面面积与未被挤压状态下的剖面面积基本相等。
密封套的相对表面71B和74B是密封表面，且它们的间距H小于O-环剖面CS，因此O-环如图所示被挤压，从而在O-环及表面71B和74B的每一个之间产生密封力。
相对表面74A和74C是收容表面(containingsurface)，且它们之间的距离W等于或大于O-环的直径CS。这些表面的主要功能是固定住O-环。
影响O-环密封性能的两个最主要的参数是挤压量(compressionsqueeze)和挤压率。挤压量定义为：
挤压量＝CS-H
且挤压率表示挤压量占未被挤压的O-环剖面的百分比：
挤压率＝(挤压量/CS)×100
挤压量应具有0.1mm的最小值，并且优选地为至少0.15mm。
挤压率应在5％至35％的范围内，并且优选地在20％至25％的范围内。
O-环密封件的另一参数是挤出缝隙(extrusiongap)G，该挤出缝隙G为密封表面71B和膛孔构件(或其他组件)的外部表面(邻近该膛孔构件中形成的凹槽开口)之间的间距高度。缝隙G是尺寸H和D之间的差值，因此G＝H-D。
缝隙G应当显著小于O-环的剖面CS，例如不大于CS的20％，并且优选地不大于GS的10％。在大多数情况中，缝隙G非常小，例如为0.5mm或更小，且优选为0.25mm或更小。然而，在一些情况中，则由于形成容器和封口器膛孔构件时的制造公差，或由于特定的设计(例如食品应用)，缝隙可稍大，但均期望可使O-环能够部分地挤入缝隙中。
如果缝隙G非常小，则意味着密封套的深度D优选地为O-环剖面CS的65％～95％，且优选地为剖面CS的75％至80％。
在缝隙G较大的情况下，密封套的深度D应当仍然为剖面CS的至少50％，优选至少60％。
O-环密封的另一个重要参数是密封套填充率(fill)。这是密封套中被O-环所占用的百分率。圆形O-环的剖面面积(CSA)为pi×(CS/2)2，并且密封套剖面面积(CSA)为H×W。因此，给出密封套填充率为：
(O-环CSA/密封套CSA)×100
密封套填充率应当在50％至90％的范围内，优选地在65％至85％的范围内。
图7C示出了O-环75如何在凹槽74A内移动，并且当O-环75受到来自一侧(图7C中的右侧)的压力P时发生变形。O-环75在凹槽74A内移动以远离更高压力P，并且被按压抵靠在凹槽74A另一侧的侧面74C上。O-环75变形，从而密封在容纳凹槽74A的组件和面71B之间的缝隙76。假定O-环的性质(以及缝隙的尺寸)，O-环向缝隙中的变形通常是极小的。还应看出，O-环表面的很大比例(大于50％)与密封套的表面(71B，74B，74C)卡合，从而以此提供密封。
已经结合具有圆形剖面的常规O-环描述了上述参数。然而，类似的参数适用于O-环的其他变形，例如当O环具有其他剖面形状和/或当密封套具有合适尺寸的其他形式(例如图3所示的三个侧面的密封套，或由两个倾斜的侧壁形成的L形或V形的密封套)来替代图7所示的那些时。应当理解，当O-环受到压差使其在一个方向上移动时，密封套仅需具有例如一个侧壁，从而凹槽例如为L形。
O-环密封件的功能和技术参数进一步描述于DichtomatikNorthAmerica出版的DichtomatikO-RingHandbook中(2010年可在他们的网站上获得：http://www.dichtomatik.us/Literature/O-ring-Handbook.aspx)。
应当理解，O-环的密封动作与已知饮料容器密封件的密封动作非常不同，该已知饮料容器密封件例如为限制于两个平坦表面之间的密封垫圈，具有一个或多个柔性密封翼(sealingfin)的密封件，或限制于在拴构件(plugmember)与容器膛孔之间的锥形缝隙中的楔状密封件。O-环的主密封表面为相对表面71B和74B，在相对表面71B和74B之间挤压O-环并且以此进行O-环的卡合。
图8至图13示出了同时待决的GB1011800.8所述的两部件封口器(two-partclosure)。如GB1011800.8所述，这种两部件封口器的内组件和/或外组件可包括膛孔零件(图中未示出)，该膛孔零件通过容器的口部突出至容器内部，并且膛孔零件装配有O-环密封件，该O-环密封件与容器的内部(或容器的上部表面)卡合和密封。因而，该两部件封口器的这些进一步实施方式构成本发明的进一步的实施方式。将参照图8至图13描述两部件封口器，然后描述具有膛孔零件和O-环密封件的设置(未在这些图中示出)。
图8至图13所示的封口器包括内组件和外组件。该内组件具有用于安装在容器82的外部周围的挡圈部分，在这种情况下，瓶颈具有限定轴A的容器开口；并且该内组件具有环绕该内组件的圆周间隔开的可径向移动的部件83，用于卡合在容器82的唇缘82A的下方。该外组件具有裙部件84A，位于该内组件的可径向移动的部件83周围。
外组件84设计为通过在外组件84和内组件81之间基本上轴向地移动而位于内组件81上方，并且外组件84在它的内表面上包括一个或多个凸轮表面84B。当组件轴向移动时，凸轮表面84B卡合可径向移动的部件83的上端，从而逐步向内按压部件83，从而使部件83在容器82的唇缘82A的下方与容器外部紧密地摩擦卡合。因此，凸轮表面设置为保持和/或按压内组件的可膨胀/可收缩的部分，从而使该可膨胀/可收缩的部分在所述唇缘下方与容器稳固卡合。
一旦外组件84已经在内组件81上方轴向移动从而向内按压可径向移动的部件83，则该可径向移动的部件83在轴A周围相对于内组件81扭转，从而卡合可释放地将内组件和外组件一起固定在该位置中的紧固工具(securementmeans)。在所示的实施方式中，紧固工具包括位于外组件的裙部84A下端的向内突出部85的基本面向上的表面85A，以及可径向移动的部件83的基本面向下的表面83A。表面85A和83A提供内组件与外组件之间卡口形式(bayonet-form)的卡合和/或二者间螺纹状的卡合。表面可以成形或倾斜以使得内组件与外组件之间的相对转动还导致二者间的轴向移动。
在图8和图9所示的封口器中，内组件81还包括柔性密封部分86，柔性密封部分86在瓶颈的开口上方且在容器唇缘的上部表面上方延伸，并且在瓶颈外部向下延伸。柔性部分86优选地例如通过双向模制工艺(two-shotmouldingprocess)与可径向移动的部件整体形成，例如双向模制工艺。可径向移动的部件由相对刚性的材料(例如聚对苯二甲酸苯二酯(PET))形成，柔性部分由相对柔性的材料(例如弹性体)形成。将在后文中进一步描述柔性密封部分86的功能。
外组件84包括顶部部件，裙部从该顶部部件悬挂，并且顶部部件跨越唇缘82A的上部表面及容器开口延伸。
将结合图10A和图10B更详细地描述内组件81。如这些图中所示，内组件包括两个主要部分：挡圈部分和柔性密封部分(后面详细描述)；挡圈部分包括环83B，环83B具有从环83B上直立的、并环绕环83B圆周间隔开的多个可径向移动的部件83。每个可移动部件83均具有圆形上端83C，用于卡合上述凸轮表面84B以及卡合容器唇缘82A的下侧。优选地，使可移动部件83的上端83A成形以在唇缘82A的下侧与容器的凹面轮廓基本上相匹配(如图9所示)。
每个可移动部件的外部面83D为基本上平坦的，从而当封口器处于非固定位置时在外组件84的裙部84A内滑动配合(snugfit)(如图8所示)。如上所述，每个可移动部件83具有下部的、基本面向下的表面83A。表面83A的作用是将内组件81保持在非固定位置中的外组件84内(如图8所示)，从而可以容易地预安装内组件和外组件；当内组件81与外组件在轴向上移动到一起时内组件81滑入配合(snapfit)在外组件84内，当可移动部件83经过向内的突出部85时可移动部件83发生弯曲直至它们向外扣住(snap)，从而可移动部件的下部表面83A卡合向内的突出部85的上部表面85A。
在图8所示的位置中，表面83A和85A为基本水平，即垂直于轴A。然而，当内组件和外组件相对于彼此轴向移动至图9所示的位置时，可移动部件83向内弯曲。可移动部件的下部表面83A因此向内倾斜从而与水平面倾斜。因此，上部表面85A优选成形以当外组件84扭转至固定位置时，表面85A类似地向表面83A倾斜。
另外，在很多情况中，当外组件84围绕轴A转动或扭转至第二位置时，可期望表面83A与85A之间卡合，内组件和外组件被轴向地拉动到一起，从而向容器唇缘82A的上部表面向下拉动外组件84，且朝向容器唇缘82A的下方紧紧向上拉动可移动部件83。从而表面83A和85A在圆周方向上以旋转螺纹的方式倾斜，以当内组件和外组件围绕轴A在拧紧或关闭方向上相对彼此转动时，将封口器紧密固定至容器。当外组件相对于内组件转动时，外组件被向下拉动，从而挤压内组件的柔性密封部分抵靠在容器唇缘的上部表面上，且向上按压可移动构件83以在容器唇缘的下方与容器固定卡合。
在所示的实施方式中，环83B在外组件的裙部84A下方突出，因此可从外部看见环83B(如图8和图9所示)。然而，在其他的实施方式中，至少当处于对应于如图9所示的固定位置时环可被裙部遮蔽。
内组件的挡圈部分的重要特征是可移动组件的上端发生自由向内或向外地径向弯曲，在枢轴周围在或朝向挡圈的下端发生这种移动(这不同于以另一方式定位于上端的的挡圈，即可移动部件上端从环部向下延伸)。
内组件的另一个重要部件是柔性密封部分86。在所示的实施方式中，柔性密封部分86为具有上端86A和裙部的盖子的形式，上端86A延伸跨越容器82的上端和唇缘的上部表面，裙部从瓶颈外侧向下延伸至挡圈的环83B。
柔性部分86执行若干功能。首先，柔性部分86起到密封组件的作用，因为它被夹在外组件84和容器唇缘82A的上部表面之间，从而在二者之间提供垫圈密封。在所示的设置中，柔性部分86还延伸跨越容器的口部，从而关闭容器开口。另外，柔性部分位于基本上刚性的可移动部件83和瓶颈的外部表面之间，从而起到在这些表面之间的高摩擦性组件的作用。
如所指出的那样，挡圈部分和密封部分优选地整体形成。这可以通过例如双向模制技术实现，其中连续注入不同材料，从而该不同材料整体结合或彼此连接。这样做还有一个显著的优点是封口器只包括两个部件：内组件和外组件。在已知的盖子在挡圈上的封口器中，通常需单独装配或以某种方式将密封组件固定到外组件的下侧。
现结合图12A和图12B、图13A和图13B更详细地描述外组件84。
在所示的实施方式中，外组件为具有上部84C的盖子的形式，上部84C在唇缘82A的上部表面之上延伸，并且延伸跨越容器82的开口；并且外组件具有从上部84C悬挂的裙部84A。
裙部84A在它的下端处或朝向它的下端装配有向内延伸的突出部85。如上所述，每个突出部85的上部表面85A优选地圆周倾斜，从而起到旋转螺纹的作用；并且每个突出部85的上部表面85A沿着它的圆周长度径向向内倾斜至提升的程度(increasingextent)，从而匹配其所卡合的可移动部件83的下部表面83A的倾斜。这种螺纹路径可在两个或三个相邻部件83上延伸。
封口器设计为仅需相对较小的扭转以将该封口器从未固定(图8)位置移动到固定(图9)位置。在所示的实施方式中，仅需扭转约60度。因此，如图12B和12B所示，向内的突出部85包括围绕裙部84A的内圆周的六个部分。
如上所述，外组件卡合可径向移动部件的面向下的表面，从而将内组件和外组件在轴向方向上固定和/或紧固在一起。该特征很重要，因为使得内组件和外组件在轴向方向上相对较短，从而可以形成与传统的盖状封口器类似。这也意味着内组件与外组件之间的螺纹卡合包括圆周上间隔开的零件(对应的部件83的表面83A)。这使得内组件与外组件之间的螺旋卡合仅需较小的转动或扭转(而不是连续螺旋结构所需的若干完整的转动)。进一步地，这提供了非常紧凑且坚固的结构。外组件的面向上的表面85A施加向上的力，该向上的力经由表面83A通过刚性支杆结构的部件83直接传递至唇缘82A的下侧。
这种高摩擦性卡合也可以为其他方式。挡圈组件可装配有高摩擦性材料的衬垫(lining)(而无论该衬垫是否连接至越过容器唇缘的上部表面的密封组件)；或者挡圈组件的内部表面可装配有粗糙涂层(finish)，该粗糙涂层足以将与容器之间的摩擦性卡合增加到所需的水平。在另外的替代方式中，可围绕容器颈部安装(例如橡胶制的)高摩擦性衬套。
另外，柔性密封组件在唇缘82A的上部表面之上延伸，从而在封口器和容器之间提供密封构件。装配有单一的组件是这种封口器的显著特征，该单一的组件同时起到用于围绕容器外部安装的挡圈的作用，以及在封口器和容器之间的密封组件的作用。
如所述的那样，当外组件相对于内组件移动以向内按压可移动部件83时，这种移动主要是轴向的。在其他实施方式中，虽然是轴向组件使凸轮向下移动从而向内按压部件83，但这种轴向移动可通过较小的扭转移动来实现。扭转移动优选地小于360度，更优选地小于90度或小于60度。这与如下的设置不同：其中较小的轴向移动是例如通过连续的螺旋螺纹路径来提供，是外组件相对于内组件进行若干完整转动的结果。
在图8至图13所示的封口器的进一步实施方式(图中未示出)中，特别是用于宽口容器的封口器中，内组件和/或外组件可包括膛孔零件，该膛孔零件穿过容器的口部突出进入容器的内部。膛孔零件优选地包括相对刚性的组件，例如由PET或金属形成的组件，并且膛孔零件可与外组件整体形成或固定在外组件上。在特别有利的设置中，外组件能够相对于膛孔零件围绕轴A转动。因此能够转动外组件以例如加固或释放封口器，同时膛孔零件在膛孔中轴向移动而不转动。
膛孔零件还可装配有O-环密封件，该O-环密封件卡合并密封容器的内部(或容器唇缘的上部表面)。膛孔零件和O-环可如上所述。O-环可以是位于膛孔零件外部表面上的凹槽或密封套中的弹性体圆突形式。O-环也可以是铸型以配合膛孔零件下侧的弹性构件的一部分。结合图8至图13所描述的弹性密封部分可包括这样的构件。因此，如果图9所示的外部构件突出进入容器的膛孔中(而不是平坦的)并且弹性密封部分跟随(follow)该零件的下侧(也不是平坦的)，则弹性组件可由模拟O-环功能的部分形成以提供与容器内部之间的密封。
在这种使用O-环密封件的实施方式中，可以不再需通过将内组件的柔性部件夹在外组件和容器唇缘的上部表面之间而提供的密封件。在这种情况下，外组件不需卡合和/或挤压柔性密封组件抵靠在唇缘的上部表面上。
因此，这些进一步的实施方式提供了用于容器的封口器，该容器具有限定出一轴的圆形开口以及围绕该开口的唇缘，所述封口器包括：内组件，所述内组件具有挡圈部分以及密封部分，所述挡圈部分在容器唇缘的下方位于容器外部的周围，所述密封部分在使用中从所述挡圈部分延伸越过所述唇缘的上部表面；以及外组件，所述外组件用于安装于所述内组件上方，且与所述内组件相互作用以在所述唇缘下方可释放地固定所述内组件的挡圈部分；所述封口器具有O-环密封件，用于在封口器与容器的内部表面或上部表面之间提供密封。
O-环可装配在膛孔零件上，该膛孔零件在使用时突出穿过开口进入容器的内部，膛孔零件是内组件和/或外组件的一部分。
在优选的设置中，挡圈部分可为相对刚性的，并且密封部分是相对柔性。并且挡圈部分与密封部分可例如通过两段式模制工艺与彼此整体形成。
优选地，外组件具有裙部件，该裙部件位于内组件的挡圈部分周围，挡圈部分包括环绕其圆周的多个间隔开的可径向移动的部件，该多个间隔开的可径向移动的部件在它们的下端通过环绕挡圈部分整个圆周延伸的结构枢轴联接。
在膛孔构件与容器主体的内部表面之间装配O-环密封件具有许多优点：
当受到封口器的压力引起提升时具有相对稳定的几何结构(与装配在容器唇缘的上部表面上的密封件的几何结构相比)；
降低了O-环需要挤压的程度(与在容器唇缘的上部表面的密封件相比)，并且挤压的方向不会增加螺纹的摩擦性卡合，从而降低了挤压密封件所需的扭矩；
容器内增加的压力将O-环密封件更紧密地压入封口器与盖子之间的缝隙中，从而改善了在较高压力下的密封质量；
内部的正压力还帮助通过向封口器的下侧施加向上的力而释放密封件，从而帮助克服O-环与容器壁之间的摩擦性卡合；
密封表面与容器唇缘间隔开，从而使密封表面例如在操作容器的过程中不那么容易受到损伤；
膛孔构件允许容器内的顶部空间(headspace)显著减小；
无论内部压力高于或低于外部压力O-环(位于适当形状的密封套中)均能够提供密封，从而该O-环即可用于碳酸饮料也可以用于真空包装；易于设计其他形式的密封件以用于一种或另一种应用。
使用与盖子分开形成的膛孔零件还提供了额外的优点：
进一步减小了所需扭矩，因为膛孔零件(及其支载的密封件)不需与盖子一同转动；
允许膛孔零件由不同的材料(例如金属)形成以将它的气密性降低至接近于零；
使得更容易分离封口器的不同组件，从而便于回收。
如所述的那样，O-环优选地为独立的组件，典型地具有圆形剖面(虽然也可具有其他剖面形状)，位于环绕膛孔构件圆周延伸的凹陷内。然而，在其他实施方式中，密封构件可为模拟O-环密封作用的其他形式，并可与膛孔构件整体形成，例如通过使用过度模制(over-moulded)弹性体形成实质的O-环元件。
O-环典型地需被挤压10％～30％以提供有效的密封，而挤压垫圈可需更大程度的挤压。
如果O-环位于如图8所示的凹槽4A内，则O-环优选地能够相应于容器主体内压力的增加或降低而在该凹槽内轴向移动。这使得O-环相应压力的增加，采取能够更好承受压力的形状/位置。
在所述的每个实施方式中，O-环均用于提供封口器与容器之间的密封。O-环优选地与容器的内部表面密封，但是在一些实施方式中，O-环可与容器的上部表面(特别是在与内部表面汇合的点)密封。密封表面环绕容器的内部表面或上部表面延伸。
O-环位于具有至少一个侧壁的凹槽中，这种设置为：当封口器安装在容器上时，若受到压差，则O-环移动和/或变形，从而密封侧壁与容器之间的宽度小于O-环剖面宽度的缝隙。
封口器可以为各种形式，包括盖子在挡圈上或其他两部件式设置，例如所述的以及一体式封口器。优选地，封口器被设置为通过环绕通过容器开口的轴转动，从而被安装在容器上和/或从容器上释放。
具有延伸进入容器内部的膛孔构件的额外优点是：该膛孔构件占用容器上端的空间，而在饮料容器中，该空间通常被气体占据或在饮料上方提供“顶部空间”。如果被空气占据，则该顶部空间体积的减小降低了限制在容器内的氧气量，从而增加了饮料的保质期；或者如果该顶部空间填充有惰性气体，则减小所需惰性气体的量。
在一些情况中，盖子或外组件可能包括：环形组件，该环形组件具有覆在容器唇缘上部表面上面的上部，从而能够在唇缘上、或在位于唇缘和盖子之间的密封构件上提供向下的力；以及裙部，该裙部与挡圈或内组件(如上所述)相互作用，从而将盖子固定至容器主体上。
在盖子和挡圈或内组件和外组件(对于两部件式封口器)之间，或在盖子和容器(对于一件式封口器)之间使用的螺纹结构优选地为多线螺纹结构，从而需小于360度的转动以安装或除去封口器。具有八个起点螺纹结构的封口器仅需转动大约45度来安装或释放封口器。
可以使用间断式(intermittent)螺纹结构和卡口式螺纹结构，例如WO2006/000774和WO2007/091068所述的那些。在卡口式螺纹结构的情况中，当外组件可转动地固定至内组件时，盖子或外组件不需轴向移动。一体式封口器也可以使用类似的螺纹结构(螺纹结构装配于容器颈部上而不是挡圈上)。
为避免不清楚，动词“包括(comprise)”在这里用作其正常的词典含义，即表示非排除性的包含。因此使用词语“包括”(或其任何变形形式)并不排除包含其他特征的可能性。
在本说明书(包含所附的权利要求和附图)中公开的所有特征可以任何方式组合(除了其中至少有一些特征互相排斥的组合之外)。
在本说明书(包含所附的权利要求和附图)中公开的每个特征可由起到同样、等同和类似目的的替代特征所取代，除非另外说明。因此，除非另外说明，否则所公开的每个特征只是等同或类似特征的一般性系列的实施例。
本发明也并不限于本文中描述的实施方式的细节或所述实施方式的特定特征组合。特别地，本发明包含权利要求中所描述的设置，以及包含那些示例性特征的总结的本文中所描述或声明的任何一个或多个特征。

Claims (29)

1.一种用于容器的封口器，所述容器具有限定一轴的基本上圆形的开口，所述封口器通过在圆周上间隔开的螺纹零件下方卡合而可固定到所述容器，所述间隔开的螺纹零件是多线螺纹结构的一部分，所述多线螺纹结构需在所述封口器与所述容器之间转动小于360度以紧固所述封口器和/或从所述容器除去所述封口器，所述封口器包括相对刚性的膛孔构件，当所述封口器固定至所述容器时，所述膛孔构件延伸穿过所述开口进入所述容器的内部，所述封口器具有由有弹性的弹性体材料圆环形成的O-环密封构件，所述O-环密封构件安装于或可安装在所述膛孔构件的外部表面上的凹槽或密封套中，以当所述封口器固定至所述容器时提供与所述容器的密封表面的密封；所述密封表面环绕所述容器的内部表面延伸，所述封口器通过围绕所述轴的小于360度的转动可固定至所述容器，所述转动将所述膛孔构件进一步拉动至所述容器中，由此所述O-环密封构件在所述膛孔构件与所述密封表面之间提供密封。
2.根据权利要求1所述的封口器，其中，所述凹槽包括至少两个面用于限制所述O-环密封构件的剖面。
3.根据权利要求1所述的封口器，其中，所述O-环密封构件能够响应于容器主体内压力的增加或降低而在所述凹槽或密封套中轴向移动，从而所述O-环密封构件响应压力的增加并且采取能够更好承受压力的形状/位置。
4.根据权利要求1所述的封口器，其中，所述封口器包括盖子，所述盖子具有上部和从所述上部悬挂的裙部。
5.根据权利要求4所述的封口器，其中，所述上部为圆形；当所述封口器固定至所述容器时，所述上部延伸跨越所述容器的所述开口。
6.根据权利要求4所述的封口器，其中，所述膛孔构件与所述盖子整体形成。
7.根据权利要求4所述的封口器，其中，所述膛孔构件为安装在所述盖子内的独立的组件。
8.根据权利要求7所述的封口器，其中，所述膛孔构件可围绕所述轴相对于所述盖子转动。
9.根据权利要求3所述的封口器，其中，所述密封表面与所述容器的上部表面间隔开。
10.根据权利要求9所述的封口器，其中，所述密封表面为在所述容器的内部上侧面的基本平行的圆柱表面。
11.根据权利要求10所述的封口器，其具有从所述容器的上部表面延伸进入所述容器的内部的斜面，以为所述O-环密封构件提供引入表面。
12.根据权利要求4所述的封口器，其中，所述封口器是一体式封口器，所述一体式封口器利用封口器与容器之间的螺纹卡合可转动地固定至容器。
13.根据权利要求12所述的封口器，其中，所述裙部具有围绕该裙部的圆周且间隔开的螺纹零件，所述围绕该裙部的圆周且间隔开的螺纹零件与围绕所述容器的外部且间隔开的所述螺纹零件卡合。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的封口器，其中，所述封口器包括：内组件，所述内组件具有位于所述容器的外部周围的挡圈部分；以及外组件，用于安装在所述内组件上方和/或环绕所述内组件安装，并且所述外组件与所述内组件相互作用以将所述内组件可释放地固定至所述容器。
15.根据权利要求14所述的封口器，其中，所述外组件与所述内组件可转动地卡合，该转动卡合由多线螺纹结构提供，所述多线螺纹结构需在所述外组件与所述内组件之间转动小于360度以紧固所述封口器和/或从所述容器除去所述封口器。
16.根据权利要求1所述的封口器，所述封口器与适用于被所述封口器关闭的容器结合。
17.根据权利要求16所述的封口器，其中，所述O-环密封构件的挤压率在5％至35％的范围内。
18.根据权利要求16或17所述的封口器，其中，密封套填充率在50％至90％的范围内。
19.根据权利要求16或17所述的封口器，其中，所述O-环密封构件所处的凹槽的深度为O-环密封构件剖面在对应方向上的宽度的至少50％。
20.根据权利要求16所述的封口器，其中，所述O-环密封构件的挤压率在20％至25％的范围内。
21.根据权利要求16或17所述的封口器，其中，密封套填充率在65％至85％的范围内。
22.根据权利要求16或17所述的封口器，其中，所述O-环密封构件所处的凹槽的深度为O-环密封构件剖面在对应方向上的宽度的至少60％。
23.根据权利要求1所述的封口器，其中，当所述封口器固定至所述容器时，所述O-环密封构件处于由所述凹槽和所述密封表面限定的封闭空间内，并且被挤压在所述密封表面与所述凹槽的表面之间，且能够在所述空间中变形以响应于容器外部和内部之间的压力差与所述密封表面更紧密地密封。
24.根据权利要求1所述的封口器，其为宽口封口器，具有50至80mm范围内的直径。
25.根据权利要求1所述的封口器，其中，所述螺纹结构具有倾斜部分，从而所述封口器的旋转转变为O-环密封构件在所述容器内的轴向移动，并且在所述O-环密封构件的所述轴向移动方面提供了机械优点。
26.根据权利要求9所述的封口器，其中，所述密封表面轴向延伸几个毫米，以容纳由于容器内部和外部之间的压力差而导致的膛孔构件的轴向移动。
27.根据权利要求1所述的封口器，其中，所述O-环密封构件能够在所述凹槽内移动，并且当其一侧受到升高的压力时能够变形，所述O-环密封构件在所述凹槽内远离所述升高的压力移动以在所述凹槽的另一侧被压靠在所述凹槽的侧面上。
28.根据权利要求27所述的封口器，其中，所述升高的压力由于容纳在所述容器内的碳酸饮料而产生。
29.根据权利要求1所述的封口器，该封口器由塑料材料形成。
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