ES2244662T3 - Dispositivo de sellado para envases de bebidas. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de sellado (3, 30) para sellar una abertura (5) de un envase de bebidas mediante un reborde flexible (10), que en una posición cerrada del dispositivo de sellado (3, 30) se encuentra en unión de acción con un borde del cuello (11) de la abertura (5) a ser sellada, y presenta una superficie (45) orientada hacia el interior y sometido a la presión interna (P), caracterizado porque el reborde (10) está conformado de modo tal que una fuerza de sellado (K) del reborde (10) sobre el borde del cuello (11) depende de la presión interna (P) que actúa sobre la superficie (45).

Description

Dispositivo de sellado para envases de bebidas.

La invención se refiere a un dispositivo para sellar envases de bebidas, especialmente envases de bebidas de plástico sometidos a una presión interna, de acuerdo con el concepto general de la reivindicación independiente.

Del estado de la técnica se conocen tapas para envases de bebidas que están sometidos a una presión interna, por ejemplo, botellas de PET. Las tapas de estos envases requieren de una muy elevada fuerza de cierre, para garantizar un sellado suficiente entre las superficies selladoras. Las elevadas fuerzas de operación que por lo tanto son necesarias, representan una desventaja. Además estas tapas tienen una muy reducida tolerancia de falla y requieren por ello una muy elevada precisión durante la fabricación. Consecuentemente, la producción conlleva un gran dispendio.

Para poder lograr una fuerza de adherencia suficiente incluso con una elevada presión interna y con ello un sellado suficiente, las tapas que se conocen en la actualidad, presentan una rosca. Sólo así resulta posible generar las fuerzas de cierre necesarias. Al abrir estas tapas, la rosca resulta una obstrucción, dado que impide la salida del gas emergente.

La mayoría de las tapas usuales se fabrican de plástico por inyección. Las tapas actuales requieren una producción con muy estrechas tolerancias.

El documento EP0911273 muestra una tapa para cerrar envases para productos alimenticios secos. La tapa presenta una parte inferior y una parte superior que están unidas mediante una articulación. La parte inferior es atornillada sobre un cuello de un envase y presenta un sellado conformado en la misma pieza. En la EP0911273 no se revela ninguna tapa que sea adecuada para el almacenamiento de líquidos sometidos a presión.

En el documento US-3,079,023 se muestra una junta con una sección transversal en forma de T para una tapa roscada. Como resulta de la descripción, la junta es deformada de modo tal al cerrar la tapa, que no puede deslizarse estando la botella cerrada. En la US-3,079,023 no se informa de ninguna junta que presente una fuerza de sellado que dependa de la presión interna.

En el documento US-3,446,380 se muestra un cierre corona de metal que es adecuado para ajustar sobre botellas de vidrio. La junta es una del tipo convencional que es comprimida al ajustar y desarrolla así un efecto de sellado. La tapa conocida de la US-3,446,380 está concebida para un único uso y no es adecuada para cerrar nuevamente la botella. En la US-3,446,380 no se revela ninguna tapa que sea adecuada para presiones internas elevadas. Además, la tapa conocida de la US-3,446,380 requiere fuerzas de cierre relativamente elevadas.

El objeto de la invención aquí revelada radica en mostrar un dispositivo para sellar envases de bebidas, especialmente envases de bebidas de material plástico que están sometidas a presión interna, que no requiera elevadas fuerzas de cierre, pero sea hermético incluso con presiones internas del envase muy elevadas. El dispositivo de sellado debe ser especialmente adecuado para tapas con una bisagra y/o un sello de seguridad.

El objeto se cumple mediante la invención definida en las reivindicaciones.

La invención radica en un dispositivo de sellado para sellar una abertura de un envase de bebidas. El dispositivo de sellado presenta un elemento de sellado que esté conformado y dispuesto de modo tal, que genere una fuerza de sellado proporcional a la presión interna, que actúa sobre un área perimetral de la abertura a ser sellada.

El dispositivo de sellado está conformado de modo tal que el efecto de sellado es esencialmente independiente de una gran fuerza inicial. Mediante la conformación, tamaño y disposición del elemento de sellado, y de la superficie sometida a la presión interna, se ajusta el efecto, o bien, la fuerza de sellado.

El elemento sellador está conformado en forma total o parcialmente flexible en comparación con los elementos circundantes, de modo tal que se deforma a causa de una diferencia de presión (presión interna). Se logra el efecto de sellado, al evitar en forma puntual la deformación del elemento sellador, de modo tal que debido al impedimento se produce una fuerza de sellado. Son de preferencia los materiales procesados por inyección de plástico que presentan una dureza Shore que preferentemente se ubica en un rango de 20 a 80. La flexibilidad requerida del elemento sellador para un funcionamiento perfecto depende de la geometría y las propiedades mecánicas de las áreas adyacentes. Se obtuvieron buenas experiencias con materiales que presentan propiedades mecánicas que son similares al de la silicona.

La invención aquí revelada es especialmente adecuada para tapas de material plástico que se componen de una o varias partes. El elemento sellador puede ser una parte integral de la tapa o estar conformado como pieza separada. Según necesidad, las tapas se fabrican preferentemente mediante la inyección de distintos componentes. De esa forma es posible, por ejemplo, integrar mediante una selección diferente de material un dispositivo con un elemento sellador flexible en una tapa que en comparación es poco deformable.

La invención se explica en mayor detalle mediante las siguientes figuras. Se muestra en forma esquemática y altamente simplificada:

Figura 1 una primera forma de realización de un dispositivo de sellado;

Figura 2 una vista en detalle de la Figura 1;

Figura 3 el dispositivo de Figura 1 en una posición abierta;

Figura 4 un cierre bisagra en posición de cierre;

Figura 5 el cierre bisagra según la Figura 4 en posición abierta;

Figura 6 una tapa con otra forma de realización de un dispositivo de sellado;

Figura 7 la tapa según la Figura 6 en una vista de frente;

Figura 8 cinco formas de realización de elementos selladores.

La Figura 1 muestra esquemáticamente una tapa 1 con un dispositivo de sellado según la invención que se usa para sellar una abertura 5. La representación muestra la tapa 1 con un cuerpo de cierre 2 y un elemento sellador 3 en una representación en corte. La tapa 1 se encuentra aquí dispuesta sobre un cuello 4 de un envase, cerrando herméticamente su abertura 5. El elemento sellador 3 se compone aquí de un elemento separado que se corresponde al menos en parte con superficies internas del cuerpo de cierre 2 y se apoya en éste.

El elemento sellador 3 presenta un reborde 10, que en esta representación se encuentra conformando una unión de acción con el borde de un cuello (en adelante borde de cuello) 11 de la abertura 5 a ser cerrada. El reborde 10 está conformado de modo flexible en comparación al cuerpo de cierre 2 de modo tal, que en caso de existir presión interna se apoya más aún en el borde del cuello 11, cerrando éste así en forma hermética.

El reborde 10 está conformado de modo tal, que al colocar la tapa 1 sobre el cuello 4, en ésta se produce una determinada deformación causada por el borde del cuello 11, la que produce un efecto sellador inicial.

El cuerpo de cierre 2 presenta dos brazos 6 dispuestos lateralmente, que desembocan en un anillo 7. El anillo 7 rodea el cuello 4 y presenta elementos salientes de bloqueo 8 que están fijados al anillo 7, y en la posición de cierre se encuentran insertados con un borde de bloqueo 9 que sobresale radialmente en el cuello 4. Así, la tapa 1 está cerrada en forma segura. El cierre 1 puede desbloquearse, al deformar el anillo 7 mediante presión lateral, de modo tal que adquiera una forma ovalada y deje libres los elementos de bloqueo 8.

La tapa 1 presenta elementos para el centrado de la misma tapa 1 sobre el cuello 4. Estos elementos que no se representan aquí en mayor detalle, pueden estar conformados como nervios que sobresalen radialmente al interior. Se utilizan para posicionar el reborde 10 respecto del borde 11 de la abertura 5 en estado desprovisto de carga.

La Figura 2 muestra el detalle de la Figura 1. Puede verse una parte del cuerpo de cierre 2 y del elemento sellador 3. El reborde 10 se encuentra en unión de acción con el borde del cuello 11 de la abertura 5. Las fuerzas que actúan debido a una presión interna se representan esquemáticamente mediante flechas P. Debido a la fuerza interna que actúa sobre el reborde 10, dicho reborde es presionado con una fuerza K contra el borde del cuello 11, de modo tal que la abertura 5 está cerrada herméticamente. La magnitud de la fuerza selladora K generada puede regularse mediante la conformación del reborde 10.

El efecto sellador puede aumentarse adicionalmente, al presentar el borde del cuello 11 o el reborde 10, elementos que producen una concentración de las fuerzas responsables del efecto sellador. Son adecuados uno o varios elementos o bordes que sobresalen en forma anular (no representados en mayor detalle) en el área de contacto entre el reborde 10 y el borde del cuello 11.

En la Figura 3 se muestra la tapa según la Figura 1 en una posición abierta. Como puede reconocerse, los elementos de bloqueo 8 ya no se encuentran encastrados con el borde bloqueo 9, de modo que la tapa puede retirarse libremente. al desbloquear la tapa 1 se libera inmediatamente el corte transversal completo de la abertura a ser sellada, por lo que puede emerger el gas necesario del interior del envase.

En la Figura 4 se muestra en forma simplificada una tapa bisagra 20 de material plástico en una representación en corte en perspectiva. La tapa bisagra 20 que aquí se representa estando cerrada, presenta una parte inferior 21 y una parte superior 22, que están unidos a través de una bisagra 23 (bisagra de lámina). La tapa 20 preferentemente se fabrica por inyección de plástico.

La parte inferior 21 presenta una abertura 5 que es cerrada en forma hermética mediante un elemento sellador 3. El elemento sellador presenta un reborde 10 que se encuentra en unión de acción con un borde de cuello 11 de la abertura 5. El elemento sellador 3 está conformado de modo tal que ejerce una fuerza sellador proporcional a la presión interna, sobre el borde 11, de modo tal que la abertura está cerrada en forma segura. El elemento sellador 3 también aquí está conformado como elemento separado. Pero lógicamente también puede estar integrado en la tapa bisagra 20 o ser una parte de ésta.

La parte superior 22 presenta un elemento de bloqueo 25 en forma de martillo que sobresale en un borde, que en la posición cerrada se encuentra insertado con un elemento ranurado 26 de la parte inferior 21, y cierra la tapa bisagra. El elemento de bloqueo 25 y el elemento ranurado 26 se conformaron de modo tal, que pueden desmoldarse de un molde de inyección sin necesidad de usar elementos adicionales, como deslizadores etc. La tapa 20 puede abrirse al doblar el elemento de bloqueo 25 hacia delante respecto del elemento ranurado 26, es decir separándose de la parte inferior.

La Figura 5 muestra la tapa 20 según la Figura 4 en posición abierta. Puede reconocerse la bisagra de lámina 23 que une la parte inferior 21 con la parte superior 22 en forma articulada. En el interior de la pieza superior 22 puede verse el elemento sellador 3. El elemento sellador 3 está dispuesto dentro de un borde 29 que sostiene dicho elemento sellador y limita su extensión lateral. El reborde 10 del elemento sellador 3 está compuesto de un material relativamente elástico con relación al material de la tapa 20, de modo tal que el reborde 10 puede deformarse sin aplicar demasiada fuerza.

El elemento de bloqueo 25 en forma de martillo sobresale libremente hacia arriba desde el borde de la parte superior de la tapa 22. El espesor de pared equivale aproximadamente al de la parte superior 22. El elemento de bloqueo 25 presenta una sección más ancha 27 y una sección mas estrecha 28. La sección más estrecha 28 está dispuesta entre la sección más ancha 27 y la parte superior 22. El elemento ranurado 26 que se encuentra adelante en la parte inferior 21, está conformada de modo tal, que puede ser encastrado con el elemento de bloqueo 25. El elemento de bloqueo 25 ventajosamente se inserta desde afuera en el elemento ranurado 26. De ese modo es posible, por ejemplo, lograr un sello de garantía mediante la colocación de una lámina que es colocado rodeando la tapa 20 después de cerrar ésta y que debe retirarse antes de abrir la tapa por primera vez. La lámina en ese caso es colocada de modo tal alrededor de la tapa 20, el elemento de bloqueo 25 y el elemento ranurado 26, que ya no puede soltarse el encastre entre el elemento de bloqueo 26 y el elemento ranurado 26, sin retirar la lámina.

La tapa 20 preferentemente es enroscada sobre un envase a ser cerrado, o es aplicada a presión sobre éste.

La Figura 6 muestra en una representación en corte una tapa 40 con un dispositivo de sellado 30 según la invención. El dispositivo de sellado 30 es parte de una tapa de cierre 31 y se corresponde con el borde del cuello 11 de una abertura 5. El reborde 10 del dispositivo de sellado 30 está dispuesto aquí en un ángulo interno \alpha respecto de la tapa de cierre 31, o con respecto del borde 11. El reborde 10 está compuesto de un material flexible en comparación con su entorno, el que pueda deformarse bien. El dispositivo de sellado con el reborde 10 forma parte de la tapa de cierre 31 o se fabrica como elemento separado y se inserta posteriormente en la tapa de cierre 31. El ángulo \alpha es determinado por los requerimientos del efecto sellador a lograr con presión interna, la fuerza de sellado inicial a lograr y la posibilidad de fabricación. El contorno interior del reborde 10 preferentemente se selecciona de modo tal, que el reborde pueda desmoldarse con facilidad al fabricarlo por inyección. Según el campo de aplicación, la superficie interna puede estar conformado de modo cilíndrico, en tanto se mantenga la elasticidad necesaria del reborde 10. El ángulo externo \alpha' (compárese Figura 7) se seleccionó de modo tal, que el reborde 10 pueda insertarse bien en la abertura 5 y se produzca una deformación radial al colocarlo sobre el borde del cuello 11, produciéndose una tensión anular. al aprovechar estas tensiones anulares es posible generar incluso con material muy elástico una fuerza inicial suficiente que actúa sobre el borde, de modo que resulta un sellado inicial satisfactorio. Mediante la flexibilidad del reborde 10 se compensan las imperfecciones para el sellado. A diferencia de las tapas conocidas en el estado de la técnica, la invención produce un cierre hermético incluso con imperfecciones mayores.

El borde del cuello 11 aquí es parte de una parte inferior de la tapa 23, con una rosca interna 33. La parte inferior de la tapa puede enroscarse sobre una botella de PET usual. Lógicamente la parte inferior de la tapa 32 también puede estar conformada como parte de un envase de bebidas. La parte inferior de la tapa 32 presenta dos elementos de cierre 34 laterales, enfrentados diametralmente que sobresalen en forma radial en algunos sectores, que presentan cada uno una escotadura 35 que se ensancha hacia abajo. En esas escotaduras 35 se insertan -con la tapa de cierre 31 colocada- elementos de cierre superiores 36 conformados correspondientemente, que están conformados en la tapa de cierre 31 mediante un alma 38. El elemento de cierre superior 36 presenta al final del alma 38 un ensanchamiento 39, que se inserta en unión continua en la escotadura 35. Los elementos de cierre 34, 36 se conformaron de modo tal que pueden fabricarse en un molde por inyección sin necesidad de una deslizadera. El borde interior de las escotaduras orientado en sentido contrario de la tapa de cierre 31, presenta un destalonamiento. En este destalonamiento se inserta el ensanchamiento 39 del elemento de cierre superior 36, asegurando así la tapa de cierre 31 de un desprendimiento accidental.

La Figura 7 muestra la tapa 40 de la Figura 6 en una vista frontal. La geometría de la tapa 40 se seleccionó de modo tal que al colocar la tapa de cierre 31 sobre la parte inferior de la tapa 32, el reborde 10 -debido a la unión de acción con el borde del cuello 11- es deformado levemente hacia adentro en el sentido de la flecha A. El material elástico del reborde 10 se contrapone a esa deformación, de lo que resulta la compresión contra el borde del cuello 11. Esa compresión conlleva un efecto de sellado inicial. La presión interna que se produce actúa sobre el área interna del reborde 11, por lo que el reborde trata de expandirse en sentido contrario de la flecha A. Este movimiento es impedido por el borde del cuello 11 y produce una concentración de las fuerzas en esa área. El reborde 10 está conformado de modo tal, que transmite las fuerzas en forma dirigida al área de interacción entre el reborde 10 y el borde del cuello 11, generándose así una fuerza de sellado que aumenta proporcionalmente a mayor presión interna. El reborde 10 puede estar conformado de modo tal, que al alcanzar una presión máxima definida y estando la tapa de cierre 31 cerrada, se desliza del borde del cuello 11 y dobla hacia fuera, de modo de reducir la presión interna excesivamente crítica. Se evita así un desprendimiento espontáneo peligroso de la tapa. El efecto sellador inicial puede modificarse mediante medidas, que afectan la posición del reborde 10 respecto del borde del cuello 11. Estas medidas pueden ser: variación del espesor del fondo de la tapa de cierre 31; longitud de las conexiones 38; acumulación de material en el área de las secciones que se corresponden entre sí de los elementos de cierre inferiores y superiores 35, 36. De esa forma es posible regular en forma puntual mediante medidas sencillas, el efecto sellador inicial. Pueden compensarse puntualmente los problemas de retracción al solidificar el material plástico durante la fabricación.

La tapa de cierre 31 presenta áreas de escape de gas 40, que producen una salida dirigida de gas al abrir el envase.

En la Figura 8 se muestran cinco formas de realización diferentes (a hasta e) de elementos de sellado 30 en una representación en corte en perspectiva. En un primer elemento sellador 30, el reborde 10 está dispuesto en forma radial hacia el interior. Este primer elemento sellador equivale en lo esencial al elemento sellador 3 de las figuras 1 a 5.

El segundo elemento sellador 30 (b) presenta un reborde 10 que se extiende oblicuamente hacia adentro. El reborde 10 presenta un espesor de pared constante y está soportado por nervios 41 dispuestos en el lado externo. Esta forma de realización es adecuada por presiones internas muy elevadas. El área, en la que apoya un borde de cuello, está esbozada por una línea punteada 42. El tercer elemento sellador 30 (c) equivale esencialmente al elemento sellador de las figuras 7 y 8. Este tercer elemento sellador 30 también presenta un reborde 10 inclinado hacia el interior. El reborde 10 presenta un espesor de pared que se reduce hacia el borde. La superficie de presión 45 del reborde 10 que está sometida a la presión interna se representó en forma sombreada.

El cuarto elemento sellador 30 (d) equivale esencialmente al tercer elemento sellador (c). Pero este cuarto elemento sellador presenta en el área de sellado 42, con el cual se apoya en el borde del cuello, elementos anulares salientes que producen una concentración de las fuerzas de sellado.

El quinto elemento sellador 30 presenta un reborde 10 que ostenta un acodamiento orientado hacia adentro. La forma del reborde conlleva una concentración adicional de las fuerzas de sellado en el área de sellado 42. Los elementos selladores a hasta e son especialmente adecuados para tapas bisagra.

Claims (19)

1. Dispositivo de sellado (3, 30) para sellar una abertura (5) de un envase de bebidas mediante un reborde flexible (10), que en una posición cerrada del dispositivo de sellado (3, 30) se encuentra en unión de acción con un borde del cuello (11) de la abertura (5) a ser sellada, y presenta una superficie (45) orientada hacia el interior y sometido a la presión interna (P), caracterizado porque el reborde (10) está conformado de modo tal que una fuerza de sellado (K) del reborde (10) sobre el borde del cuello (11) depende de la
presión interna (P) que actúa sobre la superficie (45).

2. Dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el reborde (10) está orientado radialmente hacia adentro.

3. Dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el reborde (10) está conformado en un ángulo (\alpha, \alpha') que se extiende oblicuamente hacia el interior.

4. Dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reborde (10) y/o el borde del cuello (11) presentan elementos que producen una concentración de la fuerza de sellado (K).

5. Dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los elementos son un engrosamiento periférico dispuesto en forma concéntrica.

6. Dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reborde (10) presenta un espesor de pared variable.

7. Dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reborde (10) presenta un acodamiento.

8. Dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reborde (10) está soportado por nervios (41).

9. Dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reborde (10) presenta una dureza que se ubica en el área de 20 a 80 Shore A.

10. Dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie sometida a la presión interna (P) está conformada cilíndricamente.

11. Tapa (1, 20, 40) caracterizada porque presenta un dispositivo de sellado (3, 30) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

12. Tapa (1, 20, 40) de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque el dispositivo de sellado (3, 30) está conformado como pieza separada (3).

13. Tapa (1, 20, 40) de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque el dispositivo de sellado (3, 30) está integralmente conformado como parte de la tapa (1, 20, 40).

14. Tapa (1, 20, 40) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque el dispositivo de sellado (3, 30) está compuesto de un material más flexible que la tapa (1, 20, 40).

15. Tapa (1, 20, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizada porque la tapa presenta una parte inferior (21, 32) y una parte superior (22, 31).

16. Tapa (1, 20, 40) de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada porque la parte inferior (21) y la parte superior (22) están unidas entre sí mediante una bisagra (23).

17. Tapa (1, 20, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizada porque la parte inferior (21) y la parte superior (22) pueden unirse en forma efectiva mediante un elemento de bloqueo (25) en forma de martillo y un elemento ranurado (26).

18. Tapa (40) de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizada porque la parte inferior (32) junto con la parte superior (31) presentan elementos de cierre (25, 26) inferiores y superiores enfrentados diametralmente que se utilizan para cerrar la tapa (40).

19. Tapa (1, 20, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizada porque el reborde (10) del dispositivo de sellado (3, 30) está conformada de modo tal que al alcanzar una presión máxima definida estando la tapa cerrada (1, 20, 40) se dobla hacia afuera, de modo que se reduce la presión interna excesivamente crítica.