CN1089306C - 可再密封的饮料容器和这种容器的端部 - Google Patents

Abstract

一种具有颈部元件(11)和帽元件(12)的可再密封罐体端部(10)，帽元件(12)可以密封到颈部元件(11)，并且从颈部元件(11)上取下，帽元件(12)可以在压力条件下封闭容器。通过常规的接缝(20)将罐体端部(10)固定到金属罐体上。罐体端部可以再密封装在容器内的内装物，并且改善了罐口，以便获得良好的倒出口，而且便于直接使用容器，饮用其内装物。本发明公开了制造罐体端部的方法和设备。

Description

可再密封的饮料容器和这种容器的端部

技术领域

本发明涉及一种用于液体，特别是饮料的容器，其包括可再封闭的顶部或盖，借助已知的互锁卷边固定系统，可以将这种盖安装到多种标准类型的罐体或类似物上。

背景技术

目前，在已知形式的易开容器端部，采用撕开倒出端部的整体或固定片，同时，在非常广泛的社会中，特别在啤酒/饮料市场，普遍接受这种有点奢侈，但便利的开启方式。在这些容器主要由铝材制造的情况下，这些容器可以回收使用。但是，尽管技术人员付出了极大的努力，因为多种原因，在目前的市场中还没有提出一种成功的、令人满意的可再密封装置或机构，特别是建立在原有容器上的机构。因此，这种容器在打开包装一次使用后，就被丢弃，而且，在首次开启这种容器之后，在容器内保存了部分内装物时，这种容器不能保持这部分液体内装物的饮用安全。

在介绍易开容器端部之前，首先应当知道，可以使用的容器形式一般具有在罐体上的截锥形顶部，其上设有不可再密封的冠状盖。即使这些冠状盖中的一部分具有分开的可再密封的封闭件，其与容器颈部螺纹连接，封盖容器的冠状盖，但是，容器一旦被开启，这种封闭件即被丢弃，其典型代表如美国专利US-2,337,616所述。由于多种原因，这种容器没有在市场上获得成功。

因此，迄今为止，仍然需要提供一种用于液体内装物的可再密封容器，使这种密封装置作为原容器结构或包装件的部件，可以在密封条件下，再密封保存部分内装物。这种容器的嘴部结构比普通的易开容器更容易接受，以便通过容器直接饮用内装物。

这种可再密封特征也可以用于通常采用吹塑模制成型的塑料容器，或用于非金属容器，以便在两升或半升(0.59ml)尺寸容器中包装碳酸饮料。这种容器具有非常脆弱的密封连接，和由合适的塑料模制成的、可再密封的螺旋盖。但是，由于碳酸气体通过塑料罐体泄漏，导致产品的储藏寿命下降。而且，在遭受多方面损坏的条件下，这种塑料容器很难循环使用。

因此，在市场上需要一种用于液体的容器，特别是，在压力条件下储藏液体的容器，例如啤酒/饮料容器，这种容器具有可再密封特征，其可以由金属，最好由铝材制成。

发明概述

本发明提供一种用于可再密封金属容器的封闭结构件，例如封闭金属罐体，其中穹形的容器端部具有设置倾倒开口的颈部，在颈部设有可再密封的金属帽元件。最好，容器端部设有固定的密封盖，其通常采用双辊接缝连接固定在经过填充的罐体开口端。本发明还提供了制造和将端部固定到罐体上的方法。

本发明提供了用于液体，特别是饮料的独特通用容器，其中多种标准的罐体设有端部，所述端部包括设有倾倒开口的颈部，在颈部的倾倒开口下方设有凸出物，可再密封的帽元件具有成型的凸出物，其能够与在颈部成型的凸出物互锁，并且包括设置在倾倒开口周围的密封件，因此，可以在压力条件下保存内装物。在颈部的底部和罐体的边缘之间，采用常规的双辊接缝固定连接，使容器端部与罐体配合连接。

本发明的主要目的是提供一种可再密封的容器端部，其包括可取下的盖结构，也称为颈部和在颈部上的帽元件，提供常规的接缝，可以使容器端部安装到罐体上，例如金属罐体上，以便在容器中保存部分内装物，甚至在压力条件下，进行保存，并且提供经过改善的容器嘴部结构，或者倾倒开口结构，从而可以很好地倒出内装物，或者从容器中直接饮用内装物。本发明还提供了制造这种可再密封的帽元件和颈部的方法和设备。

通过下面结合附图的详细描述，以及权利要求书，可以理解本发明的其他目的和优点。

附图的简要描述

图1是表示按照本发明的两个堆垛容器的轮廓示意图，其中最上面的容器以假想线表示。

图2是按照本发明的容器端部的放大的剖视图，其中包括位于颈部下边缘的凸缘，其形成罐体上边缘和端部之间的接缝部分。

图2A是向外伸出的凸出物之一的放大的详细视图，所述凸出物形成于端部的上颈部。

图3A～3C分别是剖视图，表示在操作中形成新容器的帽或盖部分。

图4A和4B分别是帽元件剖视图，表示其构造。

图5A～5H分别是在压力加工条件下，压力机和模具的局部剖视图，其分别表示容器的颈部构造或穹形形状。

图6A～6G分别是逐步成型的颈部构造的放大的剖视图。

图7是表示颈部构造上的凸出物的另一种方式的示意图。

图8是表示在盖元件上的容器堆垛和容器密封的效果的曲线图。

图9是表示作用在盖元件上的载荷和容器密封的效果的曲线图。

实现本发明的最好形式

本发明的容器包括两个主要部分，穹形结构10和盖元件或帽元件12，帽元件12一般呈倒杯状，其包括向外伸出的卷边13，其从帽元件12的顶面14下垂。在图1中，一对容器包括罐体15，其各自设有端部，各罐体15具有在其底部的中央凹陷部分16，可以看到一个容器堆垛在另一个上，其表明容器具有堆垛能力，而且包括新的可再密封的端部。这种罐体的底部轮廓是已公知的。

参照图2，穹形部分包括颈部结构11，其具有翼状底部边缘20，翼状底部边缘20可以与罐体的上端边缘形成密封，如图2中的左边缘所示，可以选择地包括位于边缘20下面的密封结合部分21。边缘20从普通的截锥形中央颈部22的下边缘向外延伸，在中央颈部22的上边缘形成圆柱状颈部25，在圆柱状颈部25的上边缘有向外卷曲的密封边缘30，密封边缘30在凸缘31上成型。围绕密封边缘30，最好设有弹性环形密封件32，其可以采取不同的形式，如本文的下面所述，但是，一般密封件32配合安装在帽元件12内。

第一组纵向凸出物35从上颈部25向外延伸，一般凸出物35呈三角形，如图2A所示，倾斜的下凸出表面36以相对于颈部25的竖直外表面的预定角度延伸。这些凸出物35与第二组向内延伸的凸出物36协同作用，第二组凸出物36在帽元件12的卷曲边缘13上成型，以便将帽元件牢固地固定在穹形结构上，如下面所述。当帽元件12固定在上颈部时，第一和第二组凸出物35和36的协同作用将顶面14拉动靠紧卷曲的密封边缘30上，并且将密封件32压紧在卷曲的边缘30和凸缘31上，如图2所示。

密封件32可以具有不同形式。在第一种形式中，密封件呈环状O形，其围绕着薄的柔性贴合盘33的周边部分，并固定在顶面14的下侧。在另一种形式中，使0形密封件成为圆形薄元件的边缘，将其安装到顶面14的下侧的外部。在任何情况下，可压缩的弹性密封件定位于帽元件12内如图2所示。如果需要，这种结构将保持产品具有最初的压力，并且在再密封后保持剩余压力。

在本文中公开的模具要用于往复高速压力加工，但是，其他形式的模具和驱动机构也属本发明的范围。一般，如图3A和3B，图5A和5B所示，普通的压力机包括上模板UP、下模板LP和导向柱GP，导向柱GP保持上模板UP的压头或压模对准相应的下模板LP上的模具。其中采用的模具可以有多种形状或形式，在压力机中的模具可以设置在不同位置。

在图3A和3B，图4A和4B中表示了帽元件12和形成具有凸出物的帽元件12的两个步骤。这两个步骤可以包括在一个压力机中执行，因为在大批量生产中，这是非常方便的，但是，第二操作步骤可以采用辅助设备进行成型加工。

在第一操作步骤中，即在第一工位I-N中，在压力机的向下冲程中，由坯料压模45从片材上切割出坯料。在连续的向下冲程中，坯料被拉拔为杯状帽元件部分40-1。在此冲程的底端，在帽元件部分40-1的顶部，由压模45和相应的模具46压制形成板形状42，如图3A所示。

在向上的冲程中，下卷边环48在弹性压力作用下，随坯料压模上升。帽元件部分40-1的边缘50向外弯曲，进入由卷边环48和坯料压模45形成的腔体，因此完成具有外卷边55的帽元件部分40-1的成型，如图4A所示。

在第二操作步骤中，如上所述，其工位可以设置在压力机中的另一位置，或者采用辅助设备，在第二工位II-H设有压头60和模具62，在模具62中具有腔体，腔体内可以容纳倒置的方位的帽元件部分40-1，外侧卷边55容纳在模具62的腔体63内。冲头的探头包括多个，例如三个或四个可径向移动的指形物64，指形物64与中央锥形驱动凸轮65协同作用，在冲头与帽元件部分40-1相靠近之前，冲头探头首先插入形成的帽元件部分40-1的产品内侧。由凸轮65使指形物64延伸，使其到达图4B所示的位置，指形物的端部66延伸进入帽元件部分40-1内，与卷边55的内侧相靠，从而形成由卷边55的材料形成的凸出物36的高度。卷边环67设置在冲头上，其具有在径向向内区域内的一组腔体，这些腔体具有与凸出物36相应的位置和尺寸。环67的径向向外的区域具有相应的向内延伸表面68，当卷边环67接触指形物端部66上的底部时，延伸表面68将外侧卷边55的材料移向帽元件部分40-1的内侧。这将形成最终形式的帽元件部分40-2，其包括在向外的卷边边缘50上方，向内伸出的凸出物36，最好具有三个或四个凸出物36。

如下所述，以7步骤操作成型颈部/穹形结构11。但是，如果需要，第一工位下料和冲压操作和第二工位冲压操作可以结合在一个单独的工位内，从而可以将工位的总数减少到6个。在本文下面的描述中，采用分开设置的第一和第二工位。

在第一工位I-N中，从片材成卷材上切割出坯料，并且将坯料冲成杯状部件70-1，如图5A和6A所示。

在第二工位II-N中，部件70-1被再拉拔，形成凹陷区域72和边缘74被卷曲以形成最终外径。这使得获得的件70-2可以从此操作位置放入皮带型输送系统，以便以高于其他形式的输送系统的速度进行操作。可以看到，第一和第二工位可以保持分开，但是，在生产环境中，其可以和自动输送系统相结合，最好工位I-N和II-N与输送系统相结合，使得工件可以立即放置在皮带或其他类似的输送系统中。

在第三工位III-N中，工件70-2被再拉拔，以使中央部分75获得附加的高度。在第四工位IV-N中，形成唇部76，在此工位，卷边(在第七操作步骤中成型)处于静止状态，从而获得工件70-3，如图5D和6D所示。

在第五工位V-N中，形成穿过工件的孔或开口78。在第六工位VI-N中，向上挤压开口78，从而获得在工件70-4上形成卷边的材料，如图6F所示。

然后，在第七工位VII-N中，形成围绕饮用开口的、卷曲的密封边缘30。卷边经360°形成，以便当饮用者使用容器时，材料的原始边缘不能接触使用者的嘴。这将获得工件70-5，如图6G所示。

在附加的压力加工工位中，可以在上颈部25中形成凸出物35。也可以在分开的辅助设备中形成这种凸出物，其可以使用在薄壁金属滚筒或杯状工件中滚压螺纹等的技术。

在附加的压力加工工位VIII-N中，将工件70-5放入模件80中，模件80包括腔体81，腔体81具有相应于凸出物35所需的外轮廓和其所在位置。在优选的实施例中，设有三个或四个腔体，如上所述，其围绕上颈部对准凸出物35所需要的位置。冲头82具有径向可扩张的指形物84，其由锥形凸轮85操作，插入工件70-1，通过使指形物沿径向向外扩张，向颈部的壁被压入模具腔体。指形物84具有模压部分86，模压部分86与凸出物35的尺寸和形状相吻合，并且与腔体81合适地相互配合。在凸出物35成型之后，使指形物84退回，冲头82和模具80分开，然后取出完全成型的颈部元件70-5。在此同一工位，可以再成型加工出翼状下边缘，例如，通过进一步卷曲加工，当端部元件固定在经过填充的罐体上时，准备进行接缝操作。

另外，采用辅助设备完成对翼状下边缘或接缝卷边的成型加工，与此同时使用滚动技术成型凸出物35。将工件70-5夹持在转动的夹盘90内，夹盘90围绕第一轴线92转动，轴线92与上颈部25的中心线重合。可转动的滚动或滚压机构协同作用，即，外砧座94围绕轴线95转动，内模具96围绕轴线97转动，从而引导模具与颈部的壁相接触。砧座和协同作用的模具可以被各自转动驱动，可以沿着径向方向和轴向方向相互靠近或远离夹盘/工件的轴线92。因此这些工件可以移动进入或外出，或者说相互相向或相互远离夹紧的工件70-5的上颈部25的表面。这些转动的砧座94和模具96上具有其上形成凸出物35的阳/阴构形。当砧座和模具与转动的工件70-5相互啮合和转动时，凸出物的轮廓被压制进入上颈部的壁。

因此，本发明提供了制造容器端部的颈部和帽元件的方法和设备。上面描述了多种与分步骤加工工位有关的压模、模具和相关设备、用于在多个步骤中预成型的装置，以便采用压力机和相关机构，在大批量生产中，制造颈部元件和相应的帽元件。

图8表示在90psi压力作用下，帽元件的变形的几何形状与接近未变形的几何形状相比较，变形的原因是由于在容器上施加了外垂直轴向载荷，这是由于第二容器或罐体堆垛在另一个罐体的顶部，如图1所示。试验和计算机模拟图像表示帽元件趋于进入比较低的最小位置，直到在帽元件上出现拱凸。密封件32将趋于被进一步推入帽元件12和倾倒开口的外表面之间的空隙内，从而导致紧密的密封。

图9是表示在90psi压力作用下，帽元件的变形的几何形状与接近未变形的几何形状相比较。将载荷施加到帽元件的中央，在图中所示的时刻，帽元件趋于进入平状态。这种变形可能引起帽元件的侧面产生某种向外的移动，图中夸张表示。这能够潜在地挤压O形密封件，但是，即使在这种比较小的压力状态下，在密封件、穹形的上颈部和帽元件之间将形成干涉。因此，虽然容器在上述图8所示的条件下，结合帽元件进入平状态的过程中，帽元件的几何形状要被降低，装有按照本发明的密封件的容器不丧失其密封性能。

在描述了本发明的方法，和执行这种方法的设备形式，以及本发明的优选实施例的同时，可以理解本发明不限于这些精确的方法和设备形式，那些不脱离本发明范围的变化形式都包括在本发明的权利要求书中。

Claims (14)

1.一种用于固定到装有液体的容器上的可再密封容器端部，其包括：

具有下边缘的颈部，所述下边缘包括周边翼状部分，以便与罐体的边缘共同形成卷边接缝；

所述颈部具有圆柱状中央上部分，其直径小于所述翼状部分，颈部还包括具有周围卷边的倒出口；

以围绕颈部上部分的第一直径向外延伸所成型的第一组凸出物，其与封闭的帽元件协同作用；

可取下的封闭的帽元件封盖所述倒出口，帽元件包括顶面和从顶面向下延伸成型的边缘，其圈绕所述颈部上部分，所述边缘终止于大体圆形下边缘；

第二组凸出物在帽元件的边缘内以第二直径向内成型，第二直径小于第一组凸出物的第一直径，以便第二组凸出物锁紧在第一组凸出物的下方，从而保证帽元件与倒出口的周围卷边形成密封关系。

2.按照权利要求1所述的容器端部，其特征是还包括：

设置在帽元件内的密封件；

所述第一组凸出物具有倾斜的凸轮表面，凸轮表面面向颈部的下方，以便将密封件压紧到所述倒出口。

3.按照权利要求1所述的容器端部，其特征是还包括：

所述颈部的上部分具有在周围卷边上的凸缘；

所述密封件具有内径，其大于周围卷边，由此密封件被压紧到凸缘和周围卷边上。

4.按照权利要求3所述的容器端部，其特征是还包括：

密封件是弹性材料的环形元件，其被设置在帽元件的边缘内侧，与顶面和边缘的接合处相邻。

5.按照权利要求1所述的容器端部，其特征是还包括：

在帽元件的边缘部分的下边形成向外的卷边；

所述第二组凸出物从所述向外的卷边向内延伸。

6.按照权利要求1所述的容器端部，其特征是还包括：

将密封件安装到颈部翼状部分的下侧，以使成型于罐体的卷边接缝和翼状部分协同作用。

7.一种用于固定到装有液体的容器上的可再密封容器端部，其包括：

具有下边缘的颈部，所述下边缘适于同罐体的边缘共同形成接缝；

所述颈部具有圆柱状中央上部分，其直径小于所述翼状部分，颈部还包括具有周围卷边的倒出口；

以围绕颈部上部分的第一直径向外延伸所成型的第一组凸出物，其与封闭的帽元件协同作用，所述第一组凸出物具有三角形形状，其包括倾斜的凸轮表面，凸轮表面面向颈部上部分的下方；

可取下的封闭的帽元件封盖所述倒出口，帽元件包括顶面和从顶面向下延伸成型的边缘，其围绕所述颈部上部分，所述边缘终止于圆形下边缘；

在所述帽元件的边缘内，与所述顶面相邻，设有圆形密封件；

第二组凸出物在帽元件的边缘内以第二直径向内成型，第二直径小于第一组凸出物的第一直径，以便第二组凸出物锁紧在第一组凸出物的下方，从而保证帽元件与倒出口的周围卷边形成密封关系。

8.按照权利要求7所述的容器端部，其特征是还包括：

所述颈部的上部分具有周围卷边的凸缘；

所述密封件具有内径，其大于周围卷边，由此密封件被压紧到凸缘和周围卷边上。

9.按照权利要求7所述的容器端部，其特征是：所述密封件是弹性材料的环形元件，其被设置在帽元件的边缘内侧，与顶面和边缘的接合处相邻。

10.按照权利要求7所述的容器端部，其特征是：上述周围卷边为在帽元件的边缘部分的下边向外形成的卷边；

所述第二组凸出物从所述向外的卷边向内延伸。

11.按照权利要求10所述的容器端部，其特征是还包括：

在颈部的上部分成型的凸缘，由其形成围绕倾倒开口的向外的卷边。

12.一种制造容器端部的方法，所述容器端部包括颈部元件，以便与罐体形成接缝，还包括帽元件，其与颈部元件形成可再密封的封闭件；所述方法包括下列步骤：

形成颈部元件，其包括周边翼状部分，以便适合与罐体形成接缝，还包括圆柱形颈部的上部分；

在颈部的上部分形成向外的卷边，从而构成倾倒开口；

形成第一组凸出物，其自颈部的上部分向外凸出，达到预定的第一直径，并且在第一组凸出物上形成凸轮表面；

形成倒置的杯状帽元件，其包括顶面和从顶面下垂的边缘，在边缘的下边形成向外的卷边；

形成第二组凸出物，其从边缘向内延伸，达到预定的第二直径，第二直径小于第一组凸出物的直径，以便与颈部元件上的第一组凸出物的凸轮表面相互作用，从而迫使顶面压紧围绕倾倒开口的向外的卷边。

13.按照权利要求12所述的制造容器端部的方法，其特征是还包括下列步骤：

形成带环圈的密封件，其内径尺寸使密封件配合压紧围绕倾倒开口的向外的卷边；

将密封件安置在帽元件内，以便当帽元件上的凸出物与颈部上部分的凸出物充分配合时，环圈压紧在倾倒开口上的向外的卷边。

14.一种用于制造容器端部的设备，所述容器端部包括颈部元件，以便与罐体形成接缝，还包括帽元件，其与颈部元件形成可再密封的封闭件，所述设备包括：

形成颈部元件的装置，所述颈部元件包括周边翼状部分，以便适合与罐体形成接缝，还包括圆柱形颈部的上部分；

在所述颈部的上部分形成向外的卷边以便限定倾倒开口的成型装置；

形成第一组凸出物的成型装置，第一组凸出物自颈部的上部分向外凸出，达到预定的第一直径，并且在第一组凸出物上形成凸轮表面；

形成倒置的杯状帽元件的装置，杯状帽元件包括顶面和从顶面下垂的边缘，在边缘的下边形成向外的卷边；

形成第二组凸出物的装置，第二组凸出物从边缘向内延伸，达到预定的第二直径，第二直径小于第一组凸出物的直径，以便与在颈部元件上的第一组凸出物的凸轮表面相互作用，从而移动顶面压紧围绕倾倒开口的向外的卷边。

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