PL185699B1

PL185699B1 - Zamknięcie do butelki lub podobnego naczynia

Info

Publication number: PL185699B1
Application number: PL96327989A
Authority: PL
Inventors: Michael Hertrampf
Original assignee: Safety Cap System Ag
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 2003-07-31
Also published as: ES2137019T3; CN1076304C; PL327989A1; EP0858416A1; EP0858416B1; MX9803279A; NO324160B1; HK1016141A1; JPH11514614A; ATE182853T1; US6021912A; JP3712419B2; BR9611204A; WO1997016356A1; DK0858416T3; AU708953B2; CA2235743A1; GR3031694T3; HUP9900731A3; EP0858416B2

Abstract

1 . Zamkniecie do butelki lub podobnego naczynia, za- wierajace element zamykajacy w postaci zakretki, która posiada dno i przylegajaca do niego cylindryczna scianke z gwintem wewnetrznym do zamykania wylotu szyjki butelki lub podobnego naczynia z gwintem zewnetrznym, i z wewnetrznym wystepem podchwytujacym zewnetrzny wystep na szyjce, a dno ma osiowy, wewnetrzny cylindrycz- ny uszczelniajacy kolnierz, który posiada zewnetrzny pro- mieniowy wystep uszczelniajacy, o srednicy wiekszej od srednicy otworu szyjki tak, ze w stanie zamkniecia promie- niowy wystep szczelnie przylega do powierzchni we- wnetrznej otworu szyjki, znamienne tym, ze denko (3) w bezposrednim obszarze za wewnetrznym cylindrycznym uszczelniajacym kolnierzem (4) posiada zwezony przekrój poprzeczny (8), tworzacy wyobrazalny przegub obrotowy dla wybrzuszajacej sie czesci denka (3), a promieniowy wystep uszczelniajacy (5) na uszczelniajacym kolnierzu (4) jest umieszczony wzgledem cylindrycznej powierzchni we- wnetrznej (6) otworu szyjki (2) butelki w takim polozeniu osiowym, ze nawet przy maksymalnym stanie wybrzuszenia denka (3) znajduje sie w obszarze styku z cylindryczna po- wierzchnia wewnetrzna (6) otworu szyjki (2) z tym, ze w stanie wybrzuszenia przez denko (3) i uszczelniajacy kol- nierz (4) jest utworzona wyobrazalna w przekroju poprzecz- nym dzwignia katowa, majaca os obrotu na wspomnianym przegubie obrotowym. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zamknięcie do butelki lub podobnego naczynia.

Z opisu GB 2 013 635 A znane jest zamknięcie do butelki, którego pierścieniowy występ uszczelniający uszczelniającego kołnierza przylega bezpośrednio do powierzchni wewnętrznej otworu szyjki butelki, w obrębie wewnętrznej krawędzi wylotu. Cylindryczny uszczelniający kołnierz jest bardzo krótki, zaś zewnętrzna powierzchnia występu uszczelniającego znajduje się w pobliżu denka elementu zamykającego, w postaci nasadzanego wieczka. W przypadku wystąpienia w butelce podwyższonego ciśnienia denko ulega wybrzuszeniu, a występ uszczelniający uszczelniającego kołnierza dostosowuje się do odbywającego się wzdłuż osi butelki ruchu, towarzyszącemu procesowi wybrzuszania denka. Dzieje się tak do

185 699 momentu, gdy przy określonym podwyższonym ciśnieniu, a przez to i określonym wybrzuszeniu, występ uszczelniający odsunie się od wewnętrznej krawędzi wylotowej otworu szyjki butelki. W ten też sposób tworzy się szczelina, przez którą uwalnia się znajdujący się w butelce czynnik gazowy, co powoduje zmniejszenie ciśnienia. Innymi słowy butelka posiada wyobrażalny zawór nadciśnieniowy, dzięki któremu można zapobiec rozerwaniu butelki i towarzyszącemu temu zagrożeniu.

Niedogodnością jest to, że wylotowa krawędź wewnętrzna otworu szyjki butelki, służąca za przylgnię gniazda wspomnianego zaworu nadciśnieniowego w praktycznych wykonaniach, charakteryzuje się wysokim stopniem niedokładności wykonania, co staje się powodem, że uszczelniający występ nie przylega w odpowiedni sposób w wyznaczonym miejscu, w którym wyobrażalny zawór nadciśnieniowy otwiera się i ponownie zamyka. Ponadto w przypadku butelek, zwłaszcza butelek szklanych, które przeznaczone są do wielokrotnego użytku, wewnętrzna krawędź wylotowa szyjki butelki bywa często uszkadzana, co później staje się również powodem braku szczelności.

Kolejną niedogodnością jest to, że w przypadku zmian ciśnienia, jakie występują przy ogrzaniu i ponownemu schłodzeniu zawartości butelki, występ uszczelniający ciągle przesuwa się wzdłuż osi na powierzchni wewnętrznej otworu szyjki butelki, stanowiącej przylgnię gniazda wspomnianego zaworu nadciśnieniowego, co z kolei może prowadzić do ścierania lub innego rodzaju uszkodzeń powierzchni uszczelniającej występu uszczelniającego, a przez to do braku szczelności.

W innym znanym zamknięciu, wykonanym w postaci zakrętki, dzięki ścięciu denka poza obszarem cylindrycznego uszczelniającego kołnierza i dzięki osiowemu wydłużeniu zewnętrznego cylindrycznego kołnierza ten niezbędny ruch osiowy wymuszający osiową podatność nasadzanego wieczka jest zapewniony poza obszarem cylindrycznego uszczelniającego kołnierza. Okazało się jednak, iż przy tego rodzaju konstrukcji należy również uwzględniać naprężenie wstępne zamknięcia, które zależy od momentu obrotowego, jaki należy przyłożyć aby nakręcić zakrętkę, a w trakcie użytkowania ją odkręcić, W efekcie wymagana ze względów bezpieczeństwa redukcja ciśnienia jest tutaj rzeczą przypadku tak, że rozwiązanie to nie zapewnia zachowania żądanych warunków bezpieczeństwa, uniemożliwiających rozerwanie butelki przy nazbyt wysokim wewnętrznym ciśnieniu.

Z opisu GB 958 417 znane jest zamknięcie butelki, w postaci zakrętki, która na wewnętrznej części, na denku zaopatrzona jest w występy. Pełnią one funkcję ograniczników, a po zamknięciu butelki przylegają do zewnętrznej części szyjki butelki, do jej krawędzi czołowej. W ten sposób wydłużenie zewnętrznej części gwintowanej zakrętki, nie prowadzi do przemieszczania się denka wzdłuż osi, ponieważ sprężystość materiału zakrętki, towarzysząca ruchowi osiowemu, wyznacza zarazem wartość nacisku przy otwieraniu butelki, a na zwiększenie jego podatności wpływa budowa obszaru zakrętki, między cylindrycznym uszczelniającym kołnierzem a zewnętrzną krawędzią powierzchni czołowej szyjki butelki tak, że w efekcie denko musi być szczególnie cienkie, by umożliwić uzyskanie wystarczająco wysokiej podatności. Stanowi to zarazem niedogodność rozwiązania, szczególnie, że w trakcie produkcji trzeba się liczyć z możliwością niezachowania tolerancji.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie zamknięcia, które w przypadku zaistnienia niedokładności lub uszkodzenia krawędzi wewnętrznej otworu szyjki butelki lub podobnego naczynia do cieczy gazowanych nie powoduje utraty szczelności, nawet przy występujących praktycznie częstych zmianach ciśnienia.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że denko w bezpośrednim obszarze za wewnętrznym cylindrycznym uszczelniającym kołnierzem posiada zwężony przekrój poprzeczny, tworzący wyobrażalny przegub obrotowy dla wybrzuszającej się części denka a promieniowy występ uszczelniający na uszczelniającym kołnierzu jest umieszczony względem cylindrycznej powierzchni wewnętrznej otworu szyjki butelki w takim położeniu osiowym, że nawet przy maksymalnym stanie wybrzuszenia denka znajduje się w obszarze styku z cylindryczną powierzchnią wewnętrzną otworu szyjki z tym, że w stanie wybrzuszenia przez denko i uszczelniający kołnierz jest utworzona wyobrażalna w przekroju poprzecznym dźwignia kątową, mająca oś obrotu na wspomnianym przegubie obrotowym.

185 699

Korzystnie obszar denka, usytuowany promieniowo za miejscem zwężonego przekroju, posiada osiowy ogranicznik, przylegający w stanie zamknięcia do ogranicznika na szyjce butelki z tym, że wspomniany osiowy ogranicznik jest usytuowany w obszarze leżącym naprzeciwko powierzchni czołowej szyjki butelki tworzącej ogranicznik.

Zgodnie z wynalazkiem w obszarze przejścia między denkiem a uszczelniającym kołnierzem umieszczone jest co najmniej jedno żebro, które na uszczelniającym kołnierzu rozciąga się osiowo najwyżej do wysokości promieniowego występu na uszczelniającym kołnierzu, a na denku kończy się w promieniowym oddaleniu od osi elementu zamykającego.

Korzystnie żebro wykonane jest w kształcie trójkąta.

Według wynalazku, miejsce zwężonego przekroju poprzecznego na denku jest tak umieszczone w promieniowym odstępie od osi, że ono leży na wyobrażalnej przedłużonej powierzchni wewnętrznej otworu szyjki butelki.

Zaletą zamknięcia według wynalazku jest to, że otwieranie, utworzonego między denkiem elementu zamykającego a szyjką butelki, zaworu nadciśnieniowego nie odbywa się poprzez osiowe przemieszczanie występu uszczelniającego na uszczelniającym kołnierzu wewnątrz otworu szyjki, lecz poprzez przemieszczanie osiowe występu uszczelniającego do środka. Ruch ten uzyskano dzięki temu, że denko, w obszarze promieniowym bezpośrednio za cylindrycznym uszczelniającym kołnierzem, ma zwężony przekrój poprzeczny tak, że przy wybrzuszeniu denka, powstającego przez wzrost ciśnienia w butelce jego widziana w przekroju poprzecznym krawędź obraca się wokół tego przegubu, tak że obszar zewnętrzny denka nie zmienia swojego położenia. Ze względu na to, że cylindryczny uszczelniający kołnierz połączony jest z denkiem bezpośrednio przed przegubem, to między denkiem a cylindrycznym uszczelniającym kołnierzem tworzy się szczególnego rodzaju wyobrażalna dźwignia kątowa obracająca się wokół wspomnianego przegubu tak, że przy wybrzuszeniu denka uszczelniający kołnierz przemieszcza się do wewnątrz, a znajdujący się na jego zewnętrznej powierzchni promieniowy występ uszczelniający nie jest już poddawany naciskowi - przy wystarczającym ciśnieniu odsuwa się on od cylindrycznej powierzchni wewnętrznej otworu szyjki butelki i czynnik gazowy, znajdujący się w butelce rozpręża się.

Podane tu informacje odnoszą się do zamknięcia widzianego w przekroju, gdzie rzeczywiście cylindryczny uszczelniający kołnierz tworzy dźwignię. W rzeczywistości mówić należy o cylindrze, w którym wspomniana dźwignia odpowiada w rzeczywistości zwężonemu przekrojowi cylindrycznego uszczelniającego kołnierza. Nie wnosi to jednak żadnych zmian odnośnie redukcji ciśnienia lub odsuwania promieniowego występu uszczelniającego. Oczywiście od strony mechanicznej uwzględnić też należy długość i sztywność cylindrycznego uszczelniającego kołnierza. Jednak wartości te ustalić może przeciętny fachowiec na podstawie posiadanej wiedzy. To samo dotyczy sposobu zwężania przekroju denka, by można było uzyskać przegub obrotowy. Zwężenie to musi być na tyle znaczące w kierunku osiowym, aby można było uzyskać łatwy przegub obrotowy, w kierunku promieniowym nie może być ono na tyle duże, by dochodziło do jednoczesnego ruchu wzdłuż osi.

Ponieważ ogranicznik na denku jest umieszczony w promieniowym obszarze powierzchni czołowej otworu szyjki butelki to zapewnione jest stabilne położenie denka. W rezultacie nie dochodzi do ruchu osiowego przegubu obrotowego, a przez to i do ruchu osiowego powierzchni występu uszczelniającego na uszczelniającym kołnierzu. Tym samym wykluczone jest tarcie jego powierzchni uszczelniającej o cylindryczną powierzchnię wewnętrzną otworu szyjki butelki. Nie może przez to dojść do ścierania i uszkodzeń tej powierzchni uszczelniającej w trakcie zmian wybrzuszenia denka, spowodowanych wahaniami ciśnienia.

Oczywiście osiowy ogranicznik na denku musi być wykonany w taki sposób, by dojść mogło do redukcji ciśnienia właśnie przez ten ogranicznik. O ile ogranicznik ten posiada kształt pierścienia, to redukcja ta może odbywać się przez promieniowe kanały lub przepusty. Ogranicznik taki stanowić też mogą odrębne ograniczniki, rozmieszczone wzdłuż obwodu elementu zamykającego, między którymi przebiegają przepusty. Możliwa jest też taka konstrukcja ogranicznika, zgodnie z którą opierałby się on o występ, umieszczony na zewnątrz szyjki butelki, stanowiący wówczas odpowiedni ogranicznik ruchu.

185 699

Ponieważ pomiędzy denkiem a cylindrycznym uszczelniającym kołnierzem umieszczone jest żebro, to zostaje usztywniona i wspomniana dźwignia kątowa, utworzona właśnie przez denko i uszczelniający kołnierz. Dzięki temu przy wybrzuszeniu denka, towarzyszącemu wzrostowi ciśnienia wewnątrz zamkniętej butelki, skuteczniej przenoszony jest ruch denka na cylindryczny uszczelniający kołnierz, a zarazem usprawniony jest przebieg redukcji ciśnienia, szczególnie wobec wewnętrznego nacisku, działającego promieniście na uszczelniający kołnierz.

Korzystne działanie zapewnia w najprostszym przypadku zastosowanie zaledwie jednego żebra. Możliwe jest jednak również wykorzystanie ich większej liczby, rozmieszczonych korzystnie w równych odstępach wzdłuż obwodu.

Ponieważ żebro jest usytuowane w obszarze połączenia uszczelniającego kołnierza z denkiem i sięga aż do obszaru oddalonego promieniowo od osi elementu zamykającego, to zarazem przeciwdziała się niekorzystnemu oddziaływaniu, towarzyszącemu wybrzuszeniu denka przy rosnącym ciśnieniu, i usprawnia działanie zaworu nadciśnieniowego.

Ponieważ miejsce, gdzie przekrój się zwęża, położone jest względem promienia w taki sposób, że powstały przez to przegub obrotowy opiera się o wydłużoną powierzchnię wewnętrzną szyjki butelki, to takie położenie zwężenia a więc i przegubu zapewnia, że w przypadku wybrzuszenia denka na przylegający do powierzchni wewnętrznej otworu szyjki butelki promieniowy występ uszczelniający zmniejsza się nacisk, względnie odsuwa się on poprzecznie od powierzchni wewnętrznej szyjki butelki i tym samym zapobiega się ciernemu ruchowi uszczelniającemu występu w kierunku osiowym wzdłuż wewnętrznej powierzchni bocznej szyjki butelki, a przez to zużyciu i nieszczelności.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym w przekroju wycinek zamknięcia w postaci zakrętki, umieszczonej na częściowo przedstawionej szyjce butelki.

Element zamykający 1 posiada denko 3, od którego odchodzi do wewnątrz uszczelniający kołnierz 4 wchodzący osiowo do wnętrza szyjki 2 butelki. Uszczelniający kołnierz 4 zaopatrzony jest na swojej powierzchni zewnętrznej w promieniowy występ uszczelniający 5, przylegający do cylindrycznej powierzchni wewnętrznej 6 otworu szyjki 2, przy czym zewnętrzna średnica występu uszczelniającego 5 jest nieznacznie od niego większa. Innymi słowy występ uszczelniający 5 przy zamknięciu butelki przylega do powierzchni wewnętrznej 6 otworu szyjki 2 i wywiera na nią pewien nacisk, przy czym nie styka się on z krawędzią zewnętrzną 1 powierzchni wewnętrznej 6 otworu szyjki 2.

Denko 3 w obszarze za uszczelniającym kołnierzem 4, posiada zwężony przekrój poprzeczny 8, który w przekroju poprzecznym tworzy wyobrażalny przegub obrotowy dla wyobrażalnej dźwigni kątowej, którą jest utworzona z uszczelniającego kołnierza 4 oraz części denka 3, rozciągającej się wzdłuż promienia od miejsca zwężonego poprzecznego przekroju 8 do środka denka 3.

Zewnętrzna cylindryczna powierzchnia 12 tworząca ściankę boczną elementu zamykającego 1 zaopatrzona jest w gwint wewnętrzny 13, współpracujący z gwintem zewnętrznym 14 na szyjce 2 butelki. Od strony wewnętrznej denko 3 posiada w obszarze tuż za zwężonym przekrojem poprzecznym 8 żebro 9 zaopatrzone w ogranicznik 10, przylegający w stanie zamknięcia butelki do odpowiedniego ogranicznika 11 na czołowej powierzchni szyjki 2. Tym samym ograniczniki 10 i 11 ustalają dokładne i stałe położenie miejsca wyobrażalnego przegubu obrotowego, jaki jest utworzony przez zwężenie przekroju poprzecznego 8.

Od wewnątrz w obszarze przejścia między denkiem 3 a uszczelniającym kołnierzem 4 umieszczone jest tworzące z nimi jedną część żebro 15. Żebro 15 wykonane jest w kształcie trójkąta i na denku 3 rozciąga się w kierunku promieniowym, w kierunku osi 16, ale do niej niedochodzi, natomiast na uszczelniającym kołnierzu 4 sięga prawie do wysokości występu uszczelniającego 5. Taka niewielka długość żebra 15 powoduje tylko nieznaczne usztywnienie denka 3, które nie ogranicza możliwości jego wybrzuszania się.

Po napełnieniu butelki, na szyjkę 2 jest nakręcany element zamykający 1 aż do chwili, gdy nastąpi zetknięcie ograniczników 10 i 11. Przy tym występ uszczelniający 5 na uszczelniąjącym kołnierzu 4 ślizga się po powierzchni wewnętrznej 6 otworu szyjki 2 i uszczelnia

185 699 wnętrze butelki. W przypadku wystąpienia w butelce podwyższonego ciśnienia, przykładowo butelki napełnionej napojem gazowanym, denko 3 wybrzusza się osiowo na zewnątrz, przez co jego krawędzie wykonują nieznaczny ruch wokół miejsca przegubu obrotowego, utworzonego przez obszar zwężonego poprzecznego przekroju 8. Ponieważ jednak ograniczniki 10 i 11 pewnie i jednoznacznie są we wzajemnym położeniu zetknięcia, to przy wybrzuszeniu denko 3 może wykonać pewien, określony ruch tylko wokół przegubu obrotowego utworzonego przez obszar zwężonego przekroju poprzecznego. Ponieważ uszczelniający kołnierz 4 tworzy wobec wspomnianego przegubu obrotowego ramię, to na to ramię oddziaływuje składowa siły wybrzuszenia denka 3, która powoduje, że przy ustalonej wartości nadciśnienia w butelce i określonym przy tym wybrzuszeniu denka 3 zmniejsza się siła docisku występu uszczelniającego 5 do powierzchni wewnętrznej 6 otworu szyjki 2, dzięki czemu ciśnienie w butelce zmniejsza się. Wskutek tego zmniejsza się wybrzuszenie denka 3 tak, że występ uszczelniający 5 ponownie szczelnie przylega do powierzchni wewnętrznej 6 otworu szyjki 2.

Dzięki zastosowaniu żebra 15 polepszone jest wychylanie uszczelniającego kołnierza 4, ponieważ ulega usztywnieniu wyobrażalna dźwignia kątowa, utworzona przez denko 3 i uszczelniający kołnierz 4. W wyniku takiego współdziałania został utworzony wyobrażalny zawór nadciśnieniowy, który w sposób bardziej czuły i dokładny reaguje na podwyższone ciśnienie w butelce. Pozwala to zwłaszcza na osiągnięcie określonego ciśnienia upustowego i to niezależnie od różnych tolerancji wykonawczych butelek, występujących w trakcie produkcji.

Ponieważ dzięki zastosowaniu ograniczników 10 i 11 położenie miejsca przegubu, utworzonego poprzez zwężenie poprzecznego przekroju 8, praktycznie nie zmienia się, to niedochodzi do ruchów osiowych uszczelniającego kołnierza tak, że nie mogą występować żadne ruchy względne pomiędzy występem uszczelniającym 5 na uszczelniającym kołnierzu 4 a powierzchnią wewnętrzną 6 otworu szyjki 2. Dzięki temu, nawet przy częstych zmianach ciśnienia w butelce i towarzyszącemu temu wybrzuszaniu się denka 3 nie występuje utrata szczelności zamknięcia, ponieważ występują jedynie zmiany w nacisku przylegania występu uszczelniającego 5 do powierzchni wewnętrznej 6 otworu szyjki 2, które nie wpływają jednak niekorzystnie na uszczelnienie butelki.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zamknięcie do butelki lub podobnego naczynia, zawierające element zamykający w postaci zakrętki, która posiada dno i przylegającą do niego cylindryczną ściankę z gwintem wewnętrznym do zamykania wylotu szyjki butelki lub podobnego naczynia z gwintem zewnętrznym, i z wewnętrznym występem podchwytującym zewnętrzny występ na szyjce, a dno ma osiowy, wewnętrzny cylindryczny uszczelniający kołnierz, który posiada zewnętrzny promieniowy występ uszczelniający, o średnicy większej od średnicy otworu szyjki tak, że w stanie zamknięcia promieniowy występ szczelnie przylega do powierzchni wewnętrznej otworu szyjki, znamienne tym, że denko (3) w bezpośrednim obszarze za wewnętrznym cylindrycznym uszczelniającym kołnierzem (4) posiada zwężony przekrój poprzeczny (8), tworzący wyobrażalny przegub obrotowy dla wybrzuszającej się części denka (3), a promieniowy występ uszczelniający (5) na uszczelniającym kołnierzu (4) jest umieszczony względem cylindrycznej powierzchni wewnętrznej (6) otworu szyjki (2) butelki w takim położeniu osiowym, że nawet przy maksymalnym stanie wybrzuszenia denka (3) znajduje się w obszarze styku z cylindryczną powierzchnią wewnętrzną (6) otworu szyjki (2) z tym, że w stanie wybrzuszenia przez denko (3) i uszczelniający kołnierz (4) jest utworzona wyobrażalna w przekroju poprzecznym dźwignia kątowa, mająca oś obrotu na wspomnianym przegubie obrotowym.
2. Zamknięcie według zastrz. 1, znamienne tym, że obszar denka (3), usytuowany promieniowo za miejscem zwężonego przekroju poprzecznego (8), posiada osiowy ogranicznik (10), przylegający w stanie zamknięcia do ogranicznika (11) na szyjce (2) butelki.
3. Zamknięcie według zastrz. 2, znamienne tym, że osiowy ogranicznik (10) jest usytuowany w obszarze promieniowym leżącym naprzeciwko powierzchni czołowej szyjki (2) butelki tworzącej ogranicznik (11).
4. Zamknięcie według zastrz. 1, znamienne tym, że w obszarze przejścia między denkiem (3) a uszczelniającym kołnierzem (4) umieszczone jest co najmniej jedno żebro (15).
5. Zamknięcie według zastrz. 4, znamienne tym, że żebro (15) na uszczelniającym kołnierzu (4), rozciąga się osiowo najwyżej do wysokości promieniowego występu uszczelniającego (5) na uszczelniającym kołnierzu (4).
6. Zamknięcie według zastrz. 5, znamienne tym, że żebro (15) na denku (3) kończy się w promieniowym oddaleniu od osi (16) elementu zamykającego (1).
7. Zamknięcie według zastrz. 4, znamienne tym, że żebro (15) wykonane jest w kształcie trójkąta.
8. Zamknięcie według zastrz. 1, znamienne tym, że miejsce zwężonego przekroju poprzecznego (8) na denku (3) jest tak umieszczone w promieniowym odstępie od osi (16), że ono leży na wyobrażalnej, przedłużonej powierzchni wewnętrznej (6) otworu szyjki (2).