CN110582448B - 易开闭合件 - Google Patents

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Abstract

一种用于卷封到容器端部上的金属闭合件(201)，闭合件(201)包括由周向刻痕(102，203)限定的中央嵌板(202)、通过形成在嵌板(202)中的铆钉(105，206)固定到嵌板(202)上的拉环(106，205)、以及形成在嵌板(202)中的两个间隔开的细长凸起筋(208)。拉环(106，205)具有位于铆钉(105，206)径向内侧的跟部和位于铆钉(105，206)径向外侧并邻近刻痕(102，203)的径向内边缘的鼻部(108，207)，使得跟部的提升迫使鼻部(108，207)与嵌板(202)上邻近周向刻痕(102，203)的径向内边缘的区域接触，从而导致闭合件(201)部分地沿刻痕(102，203)破裂。筋以周向方向分量延伸，并且每个筋都具有在拉环(106，205)下方径向地终止于铆钉(105，206)与刻痕(102，203)之间的端部。

Description

易开闭合件
技术领域
本发明涉及一种具有改进的抗机械损坏性和打开性能的易开闭合件，尤其涉及一种易开罐端。罐端通常是“全口径开口”类型，其中该端具有周向刻痕，该周向刻痕使得该端的大致圆形嵌板能够被移除，从而完全接近罐体内的产品，罐端固定到该罐体上。
背景技术
众所周知，易开金属闭合件，特别是易开罐端，包括由刻痕(即具有减小的厚度的金属所在的线)限定的金属嵌板，当刻痕断裂时，允许嵌板被移除。通过使用拉环移除嵌板，拉环的主要特征是坚固的前端和环，拉环通过铆钉附连到嵌板上。环被提起，将坚固的前端撬入刻痕，从而引发刻痕撕裂。然后拉动环以完成嵌板的移除，从而无需开罐器就可以打开罐。易拉罐端可以由钢或铝制成，有多种形状，包括圆形、矩形和椭圆形。它们通常用于食品或饮料罐。
易开罐端需要满足许多功能要求。它们必须提供长期、高完整性的密封，能够抵抗内部和外部压力，并能够抵抗在罐杀菌/巴氏杀菌和冷却过程中可能应用的较宽范围的温度。它们必须能够抵抗在罐大规模生产和分销中使用的罐搬运系统造成的机械损坏。它们还必须易于罐端的消费者打开。在填充的金属罐的加工、搬运和储存过程中可能出现的影响是内部压力增加，这可能导致所谓的“峰化(peaking)”，这种峰化可能使罐端变形，甚至可能导致沿着刻痕的意外破裂。
易开罐端的功能要求中每一项都必须与其他要求相平衡。例如，虽然增加罐端和刻痕的厚度可以提高罐端的完整性和抗压能力，但代价是更难打开；这违背了作为易开罐端的目的。增加厚度的一种替代方法是在罐端引入“沟槽”，也称为筋(bead)，以提供额外的强度，同时最小化金属厚度要求。这些筋是细长的筋。
罐制造商和设计者面临的一个问题是，当扩大到罐制造厂进行的高容量的大规模生产时，即使罐设计的微小变化也可能产生显著的成本后果。当扩大到每天几十万罐或更多罐的生产率时，每个罐所用金属的少量增加可能会显著增加总生产成本。罐制造商和设计者面临的另一个问题是，设计变化可能要求生产线停产，在新机器安装、测试和校准后才能恢复生产。生产“离线”的时间可能会显著增加成本。设计变化带来的另一个问题是，特征中的每一个都高度依赖于其他特征。改变一个特征的尺寸、位置、形状和/或厚度会导致其他特征不再如预期那样起作用。例如，在一个位置上旨在为罐端提供强度的特征如果移动到另一个位置可能会削弱罐端。因此，即使是微小的设计变化也可能需要重新设计整个罐端和/或重新校准生产线上的机器和工具，以确保一致的生产在可接受的尺寸误差范围内。
图1示出了已知易开罐端的平面图。罐端包括一系列阶梯101、周向刻痕102、卷封嵌板103和邻近铆钉105的翼形筋104。图1所示类型的罐端具有特定的弦长，当拉环106被提起以打开时，嵌板沿着该弦长折叠。该弦由虚线109示出。图1的罐端设计可以通过包括围绕闭合件的整个圆周延伸的筋107来实现改进的压力性能，筋107在刻痕102与拉环106的鼻部108之间穿过。筋107及其靠近并平行于刻痕102的位置在刻痕102区域加强了闭合件，倾向于防止刻痕的意外破裂。
图1所示类型的罐端有许多缺点。虽然它确实实现了令人满意的压力性能，但其打开性能并不令人满意，主要是因为弦109在与刻痕102相交的两点之间的长度较短，这倾向于防止当拉环被提起时引起的刻痕初始破裂在刻痕周围传播到足够的程度。
这个问题的解决方案是使筋107终止在拉环106的每一侧，即在拉环后面的区域中在筋107中设置一个缺口。然而，已经发现，仅仅终止筋107会导致在裂口区域沿着刻痕峰化的风险增加。在EP1577222中提出的这个问题的另一个解决方案是保持如图1所示的筋107，但是也在铆钉的两侧引入另外一对相对较短的筋。额外的筋提供了折叠线，当拉环被提起时，闭合件倾向于围绕该折叠线折叠，抵消了筋107的加强效果，并确保罐保持易于打开。
罐端的一个重要特征是它们在运输和堆叠过程中抵抗机械损坏的能力。在这方面的一个特殊问题是，当一个填充的罐堆叠在另一个填充的罐的顶部时，例如在运输过程中，上罐的底部向下推下罐的拉环，导致下罐上的刻痕在某些情况下破裂。这个问题也可能更普遍地出现在力向下推动拉环(例如，被罐端的消费者意外地推动)的其它情况下。特别参考图1，拉环106的鼻部108上的向下压力可能导致刻痕102的无意的初始破裂。这个问题的一个已知解决方案是在拉环的两侧形成一对向下突出的尖部或尖头，它们比拉环鼻部的尖部稍微突出得更远。这些额外的尖部通常与罐端的表面接触，并且在挤压的情况下，例如由于堆叠，防止鼻部与表面接触。然而，当拉环的手柄被提起以打开罐时，拉环倾向于围绕这些尖部枢转，从而允许鼻部挤压刻痕而使刻痕破裂。通过在罐端上提供一对位于拉环下方并预期与拉环接触的凸起的凹窝或所谓的“小突起”，可以实现类似的效果。虽然小突起可以防止拉环鼻部与表面接触，但它们会使罐端的表面变弱，从而降低罐端的耐压性。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于卷封到容器端部的金属闭合件，闭合件包括由周向刻痕限定的中央嵌板、通过形成在嵌板中的铆钉固定到嵌板上的拉环。拉环具有位于铆钉径向内侧的跟部和位于铆钉径向外侧并邻近刻痕的径向内边缘的鼻部，使得跟部的提升迫使鼻部与嵌板上邻近周向刻痕的径向内边缘的区域接触，从而导致闭合件部分地沿刻痕破裂。闭合件包括形成在嵌板中的两个间隔开的细长凸起筋，以周向方向分量延伸，并且每个凸起筋都具有在拉环下方径向地终止于铆钉与刻痕之间的端部，以允许拉环围绕两个凸起筋枢转。
根据一实施例，两个凸起筋可以基本平行于周向刻痕。
根据一实施例，终止于拉环下方的端部中每一个可以终止于距在铆钉的几何中心与中央嵌板的几何中心之间限定的线为5度至15度之间，或者优选7度至13度之间的角度范围处。
根据一实施例，两个凸起筋中的每一个可以具有在25度至35度之间、或者在15度至25度之间、或者在5度至15度之间的角度范围。
根据一实施例，在嵌板中设置有周向地延伸的加强筋，加强筋邻近并基本平行于周向刻痕。
根据一实施例，周向加强筋与两个凸起筋之间的区域可以相对于中央嵌板的平面基本连续地倾斜。
根据一实施例，终止于拉环下方的端部中每一个可以终止于径向地位于铆钉与周向加强筋之间的区域。
根据一实施例，提供形成在中央嵌板中的一个或多个阶梯特征。
根据一实施例，提供径向地位于刻痕外侧的周向埋头孔和夹壁。
根据本发明的第二方面，提供了一种容器，包括容器主体和根据本发明第一方面的金属闭合件。闭合件卷封到容器主体上。
附图说明
图1示出了现有技术易开闭合件的平面图。
图2示出了根据一个实施例的易开闭合件的等距视图。
图3示出了图2的易开闭合件的平面图。
图4a示出了图2的易开闭合件的穿过图3中的线A-A的剖视图。
图4b示出了取自图4a的分离出的截面图。
图5a示出了图2的易开闭合件的穿过图3中的线B-B的剖视图。
图5b示出了取自图5a的分离出的截面图。
图6示出了罐的等距视图，图2的易开闭合件已经卷封在罐上。
具体实施方式
参考图1，上面已经讨论了与已知罐闭合件相关的问题。特别是，已经确定需要一种罐闭合件，其具有令人满意的抗机械损坏性和令人满意的打开性能，同时保持令人满意的压力性能。现在将参照图2至5描述这种罐闭合件。
图2和3分别示出了改进的罐闭合件的等距视图和平面图，总体用201表示。罐闭合件201包括许多常规特征，包括:
·嵌板202。
·周向刻痕203，使其破裂以打开罐闭合件，其围绕嵌板202延伸。
·成形圆周204，其适于卷封到罐上。
·拉环205，用铆钉206铆接到罐闭合件上。拉环具有鼻部207。
·嵌板台阶210，其产生横跨罐闭合件直径的阶梯轮廓，使得拉环205铆接到闭合件的区域相对于手指接收区域211升高。这些嵌板台阶210还改善了压力和打开性能。
·夹壁212。
·位于刻痕203内侧的周向加强筋209，在围绕闭合件的刻痕203的内边缘的线后方，使得它邻近并平行于刻痕203。
为了提供令人满意的压力性能和抗机械损坏性，在刻痕203内设置两个间隔开的细长凸起径向筋208，终止于拉环205的鼻端下方，但不延伸远至位于鼻部207之下。不同于沉入嵌板202表面内的“沟槽”筋，两个凸起径向筋208在外观上是脊状的，突出在嵌板202的表面上方，并且径向位于周向加强筋209的内侧和附近。两个凸起的径向筋208基本平行于周向加强筋209。
加强筋位于拉环下方的端部以相对于铆钉的几何中心与闭合件的几何中心之间限定的线A-A测量的角度布置(见图3)，该角度为5至15度，更优选为7至13度，甚至更优选为基本10度。筋中每一个延伸30度或更小的角度，可选地20度或更小，或者可选地15度或更小。在一个特别优选的实施例中，每个筋延伸相对于线A-A测量的10度到40度。
如图3所示，嵌板和拉环都关于线A-A反射对称。当根据其设想的正常使用打开罐闭合件时，拉环的对称性与嵌板的对称性大致对准，因为这确保鼻部207处于最佳位置，以在拉环205被提起时使刻痕203破裂。虽然在没有这种对准的情况下可以迫使罐闭合件打开，但是这样做将是困难的，因为鼻部207将不再与刻痕203在最佳位置对准。这将违背罐闭合件是“易开”的目的。因此，尽管在一些情况下，拉环可以在正常使用之外(例如，在储存、运输或其他机械损坏期间)围绕铆钉旋转，但是拉环的对称性预期在正常使用之前与罐闭合件的对称性重新对准。
两个凸起的径向筋208形成在嵌板中，并终止于拉环205的鼻端下方。当向下的压力施加在鼻部207上时(例如，由罐堆叠引起)，该压力可导致拉环205的鼻端与两个凸起的径向筋208接触。压力由此通过拉环205的鼻端传递到两个凸起的径向筋208上，这两个凸起的径向筋208提供抵抗向下压力的支撑。这样，两个凸起的径向筋208防止鼻部207(位于两个凸起的径向筋208的端部之间的间隙上方)在闭合件受到例如由堆叠造成的机械损坏时意外接触刻痕203并使刻痕203破裂。该功能类似于小突起。然而，与在嵌板202中产生弱点并且不是细长的小突起不同，两个凸起的径向筋208通过提供抵抗内部和外部压力的额外阻力来加强嵌板202。当拉环205的手柄被提起以打开罐时，拉环205倾向于围绕两个凸起的径向筋208枢转，从而允许鼻部207挤压刻痕203并使刻痕203破裂。因此，两个凸起的径向筋208提供了小突起的功能，同时提高了闭合件强度。
两个凸起的径向筋208另外通过提供合适的杠杆点来帮助保持令人满意的“易开”性能，鼻部207在打开期间可以围绕该杠杆点被撬起。杠杆点离刻痕203、303越近，当拉环205的手柄被提起时所需的力就越小。
通过向拉环205提供支撑，两个凸起的径向筋208另外防止鼻部207意外接触闭合件的其他表面，从而对抗鼻部断裂的风险。
图4a和4b分别示出了总体上由附图标记201表示的改进的易开闭合件的穿过图3中的线A-A的剖视图，以及穿过线A-A的轮廓的分离出的截面图。如上所述，虽然两个凸起的径向筋(在图4a和4b中未示出)至少部分地在拉环205的鼻端下方延伸，但是它们没有延伸远至位于鼻部207之下。因此，如图4a和4b所示，当拉环205的手柄被充分提起以绕两个凸起的径向筋枢转时，鼻部207具有直接路径以接触刻痕203和使刻痕203破裂。
图4a和4b还示出了周向加强筋209位于刻痕203的内侧并与之相邻，但是位于铆钉206的外侧。
图5a和5b分别示出了总体上由附图标记201表示的改进的易开闭合件的穿过图3中的线B-B的剖视图，以及穿过线B-B的轮廓的分离出的截面图。示出了两个凸起的径向筋208中的一个与拉环205的鼻端接触并支撑拉环205的鼻端。如果向下的压力施加到拉环上(例如，由于罐堆叠引起)，凸起的径向筋208提供抵抗该压力的支撑。当拉环205的手柄被充分提起以绕凸起的径向筋208枢转时，罐以通常的方式打开。从图5a和5b还显而易见的是，凸起的径向筋208不仅平行于周向加强筋209，而且与周向加强筋209重合，因为周向加强筋209和两个凸起筋208之间的区域相对于中央嵌板202的平面连续倾斜。换句话说，周向加强筋209定位成径向地足够靠近两个凸起筋208，使得加强筋209的最低部分与凸起筋208的最高部分之间的斜面214是连续的。
图6示出了易拉罐213的等距视图，易开闭合件201已经卷封到易拉罐213上。
本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。例如，图2-5中所示的两个凸起的径向筋208的尺寸为了该设计的目的而被优化和定尺寸，但是可以被增加以改进轻量化或者响应于其他设计考虑而减小尺寸。此外，图6中罐213的形状仅是说明性的，也可以设想其他形状的罐(例如，更短/更高、更窄/更宽和/或非圆形形状，例如矩形)。虽然上述凸起的径向筋208的弧形范围使得筋的末端不相交，但是也可以设想，每个筋的弧形可以围绕闭合件的圆周延伸，使得它们在闭合件的与拉环205的鼻端相对的一侧彼此结合。上面给出的角度是整数，但是在可接受的范围内偏离这些角度也是可以预见的。

Claims (13)

1.一种用于卷封到容器端部的金属闭合件，所述闭合件包括：
由周向刻痕限定的中央嵌板；
通过形成在所述中央嵌板中的铆钉固定到所述中央嵌板的拉环，所述拉环具有在铆钉径向内侧的跟部和在铆钉径向外侧并邻近所述周向刻痕的径向内边缘的鼻部，使得所述跟部的提升迫使所述鼻部与所述中央嵌板的邻近所述周向刻痕的径向内边缘的区域接触，从而导致所述闭合件部分地沿着所述周向刻痕破裂；和
形成在所述中央嵌板中的两个间隔开的细长凸起筋，以周向方向分量延伸，并且每个凸起筋具有在所述拉环下方径向地终止于所述铆钉与所述周向刻痕之间的端部，以允许所述拉环围绕所述两个凸起筋枢转。
2.根据权利要求1所述的闭合件，其中，所述两个凸起筋基本平行于所述周向刻痕。
3.根据权利要求1或2所述的闭合件，其中，所述两个凸起筋的终止于所述拉环下方的每个所述端部终止于距在所述铆钉的几何中心与所述中央嵌板的几何中心之间限定的线A-A为5度与15度之间的角距离处。
4.根据权利要求1或2所述的闭合件，其中，所述两个凸起筋的终止于所述拉环下方的每个所述端部终止于距在所述铆钉的几何中心与所述中央嵌板的几何中心之间限定的线A-A为7度与13度之间的角距离处。
5.根据权利要求1或2所述的闭合件，其中，所述两个凸起筋中的每一个都具有从头至尾在25度至35度之间的周向角度范围。
6.根据权利要求1或2所述的闭合件，其中，所述两个凸起筋中的每一个都具有从头至尾在15度至25度之间的周向角度范围。
7.根据权利要求1或2所述的闭合件，其中，所述两个凸起筋中的每一个都具有从头至尾在5度至15度之间的周向角度范围。
8.根据权利要求1所述的闭合件，包括在所述中央嵌板中的周向加强筋，所述周向加强筋邻近并基本平行于所述周向刻痕。
9.根据权利要求8所述的闭合件，其中，所述周向加强筋与所述两个凸起筋之间的区域相对于所述中央嵌板的平面基本上连续倾斜。
10.根据权利要求8或9所述的闭合件，其中，所述两个凸起筋的每个所述端部终止于径向地位于所述铆钉与所述周向加强筋之间的区域。
11.根据权利要求1或2所述的闭合件，包括形成在所述中央嵌板中的一个或多个阶梯特征。
12.根据权利要求1或2所述的闭合件，包括径向地位于所述周向刻痕外侧的周向埋头孔和夹壁。
13.一种容器，包括容器主体和卷封到所述容器主体上的根据权利要求1至12中任一项所述的金属闭合件。
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