укупорочный колпачок из полимерного материала

Формула изобретения

1. Состоящий из двух или нескольких частей укупорочный колпачок (1) из полимерного материала, предназначенный для крепления на горловине эластичной бутылки для отпуска тиксотропных жидкостей, содержащий нижнюю часть (2) с боковой стенкой (3) и покрывной поверхностью (4), в которой выполнено, по меньшей мере, одно выпускное отверстие (5), причем под покрывной поверхностью (4) и на расстоянии от нее в осевом направлении имеется опорная поверхность (12), которая преграждает свободный в осевом направлении проход от горловины емкости к выпускному отверстию (5), и в опорной поверхности (12) имеется, по меньшей мере, одно проходящее в осевом направлении сквозное отверстие (13), которое смещено в радиальном направлении относительно, по меньшей мере, одного выпускного отверстия (5), и с нижней стороны покрывной поверхности (4) выполнен кольцевой крепежный буртик (10) или стенка, и в ней зафиксирован с геометрическим и/или силовым замыканием отдельный диск (11), служащий опорной поверхностью (12), причем в пространстве (17) между опорной поверхностью (12) и покрывной поверхностью (4) в двух направлениях потока происходит соответственно только по одному изменению направления с осевого на радиальное и одному следующему изменению направления с радиального на осевое, а между двумя этими изменениями направления имеется сужение потока (21), отличающийся тем, что диск (11) снабжен центральным возвышением, которое в диаметре меньше, чем возвышение (7) в покрывной поверхности (4) нижней части, и в нем имеется центральное углубление (15), вокруг которого расположены осевые сквозные отверстия (13) в центральном возвышении, имеющие продолжения (14) в форме трубочек, которые проходят почти до уровня нижнего края продолжения выпускных носиков и образуют таким образом свободное в радиальном направлении, но суженное (21) отверстие для прохождения потока.

2. Укупорочный колпачок из полимерного материала по п.1, отличающийся тем, что сумма площадей поперечных сечений всех проходящих в осевом направлении сквозных отверстий (13) больше или равна площади поперечного сечения выпускного отверстия (5).

3. Укупорочный колпачок из полимерного материала по п.1, отличающийся тем, что покрывная поверхность (4) имеет возвышение (7), в котором расположено выпускное отверстие (5) в форме носика (8).

4. Укупорочный колпачок из полимерного материала по п.3, отличающийся тем, что опорная поверхность (12) расположена под возвышением (7).

5. Укупорочный колпачок из полимерного материала по п.1, отличающийся тем, что осевые сквозные отверстия (13) распложены, по меньшей мере, на одной окружности, которая проходит концентрично выпускному отверстию (5), и диаметр которой имеет такую величину, что осевые сквозные отверстия (13) полностью находятся вне области выпускного отверстия (5).

6. Укупорочный колпачок из полимерного материала по п.1, отличающийся тем, что выпускное отверстие образовано выполненным в возвышении носиком (8), который проходит вниз до покрывающей возвышение покрывной поверхности (4) в виде продолжения (18) к диску (11), и образует таким образом сужение (21) потока.

7. Укупорочный колпачок из полимерного материала по п.3, отличающийся тем, что в верхней поверхности (4') возвышения (7) вокруг выпускного отверстия (5) проходит кольцевая канавка (9).

8. Укупорочный колпачок из полимерного материала по п.1, отличающийся тем, что в отдельном диске (11) имеется только одно сквозное отверстие (13) и имеется несколько выпускных отверстий (5), смещенных от него в радиальном направлении.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение касается состоящего из двух или нескольких частей укупорочного колпачка из полимерного материала, предназначенного для крепления на горловине эластичной бутылки для отпуска тиксотропных жидкостей согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Тиксотропные жидкости представляют собой жидкости с неньютоновским характером течения. Типичным примером одной из таких жидкостей является кетчуп. И различные жидкие мыла имеют тиксотропный характер, точно так же, как и многие дисперсные вещества. Сегодня такие жидкости предлагаются в эластичных емкостях из полимерных материалов, снабженных укупорочными колпачками с так называемой укупорочной мембраной. Укупорочные колпачки с так называемой укупорочной мембраной приобрели известность во многих вариантах осуществления. Например, можно сослаться на EP-A-545 678, EP-A-442 379, US-A-2 175 052 или WO-A-2006/119315. Большое преимущество колпачков с укупорочной мембраной следует видеть в том, что, уже открытые емкости можно держать вверх дном, и при этом не происходит вытекание жидкости. При давлении на эластичную бутылку укупорочная мембрана деформируется, и отверстие, в большинстве случаев имеющее форму прорези, растягивается, и жидкость может быть выдавлена из бутылки. Проблема при этом заключается в том, что чем туже натянута мембрана, тем лучше усилие закрытия и тем быстрее колпачок закрывается, когда давление на емкость ослабевает. Из-за этого со временем в емкости возникает все большее разрежение, так что, с одной стороны, во время использования происходит все более сильная деформация бутылки, и к тому же необходимо увеличивать требуемое для отпуска жидкости давление. Если укупорочная мембрана натянута менее туго, то возможно, по меньшей мере, частичное повторное затекание соответствующего определенного количества вытесненного воздуха обратно в емкость, но при этом одновременно укупорочный колпачок приобретает тенденцию к подтеканию. К тому же, чем туже натянута укупорочная мембрана, тем больше колпачок склонен к взрывообразному открытию под давлением, когда струя выходит с высокой скоростью, что соответственно приводит к разбрызгиванию.

Для снижения остроты этой проблемы на рынок поступают различные сложные укупорочные колпачки с укупорочной мембраной, у которых укупорочная мембрана становится все сложнее по конфигурации, и эта составная часть чрезвычайно малых размеров становится все более дорогостоящей в отношении монтажа в укупорочном колпачке. Однако у этих сложных укупорочных мембран существует возможность создания эффекта закрытия или, соответственно, открытия имеющего форму прорези затвора, как только возникнет разность давлений между атмосферным давлением и давлением внутри бутылки. Благодаря этой возможности, таким образом, обеспечивается также вентиляция бутылок из полимерных материалов. Эти бутылки из полимерных материалов с укупорочной мембраной, уже из-за одной только разницы материалов, которые должны здесь применяться, а именно, с одной стороны, мембрана, которая чаще всего должна изготавливаться из силиконового каучука, а с другой стороны, собственно укупорочный колпачок, который изготовлен из полипропилена, не удается изготавливать сразу в одной и той же машине за один и тот же процесс литья под давлением. К тому же деталь из силиконового каучука является относительно дорогостоящей деталью, и уже по этой причине желательно, чтобы эта деталь имела как можно меньшие размеры. Однако в связи с малыми размерами этой детали и одновременно из-за ее высокой эластичности механизированный монтаж чрезвычайно сложен и чреват погрешностями.

В случае укупорочного колпачка согласно изобретению ограничились созданием колпачка, применение которого сводится к тиксотропным жидкостям. Под тиксотропией понимается свойство неньютоновской жидкости при постоянном сдвиге через определенное время уменьшать свою вязкость. После снятия сдвиговой нагрузки исходная вязкость снова восстанавливается. Другими словами, чем дольше перемещается тиксотропная жидкость, тем более текучей она становится, при этом чаще всего также имеет место тот факт, что, чем быстрее выполняется перемещение, тем быстрее уменьшается вязкость. Другими словами, обеспечивается условие, что если при таком укупорочном колпачке направление потока изменяется и течение ускоряется, то достигается хорошая текучесть тиксотропной жидкости, тогда как одновременно при малой вязкости достаточно простого затвора в направлении течения для предотвращения вытекания.

Из полезной модели DE-U-20112974 известен укупорочный колпачок из полимерного материала, у которого под выпускной носик может вставляться внутренний колпачок, имеющий две концентрические стенки, и при этом в смонтированном состоянии выпускной носик вдается внутрь области внутренней концентрической стенки. Благодаря этому выпуск происходит через образованный лабиринт с эффектом сифона, при этом при возвращении эластичной бутылки в исходное положение происходит отсасывание с полным опорожнением сифона. Очень сложный путь вытекания, включающий множество изменений направлений и несколько сужений, приводит к тому, что у тиксотропных жидкостей вследствие внутреннего трения возникает большое сопротивление, которое при манипулировании должно преодолеваться и приводит к тому, что вытекание жидкости при манипулировании бутылкой происходит прерывисто. Но одновременно такой лабиринт приводит также к тому, что всегда неизбежно происходит также образование определенных остатков, которые при попадании воздуха присыхают в канале лабиринта. Эти остатки сужают путь течения, из-за чего описанные проблемы еще более возрастают. Оказалось, что такие укупорочные колпачки со временем полностью засоряются, и соответственно колпачков такого рода сегодня на рынке больше нет.

И в US-A-4460101 показан такой лабиринтный укупорочный колпачок с расположенной под выпускным отверстием опорной поверхностью. И укупорочный колпачок имеет вышеописанные проблемы, причем здесь путь течения еще сложнее, вследствие чего этот колпачок еще сильнее склонен к засорению. В частности, в последних ссылках упоминается о применении для тиксотропных жидкостей. Благодаря множеству изменений направлений и сужений принудительным образом за счет внутреннего трения вязкость жидкости улучшается, однако, как уже упомянуто, путь течения настолько сложен, что эта функция может более или менее обеспечиваться только в том случае, если предварительно хорошо встряхнуть емкость и таким образом уже настолько уменьшить тиксотропию или, соответственно, вязкость, что дополнительные изменения направлений и сужения будут уже практически не нужны. Путем соответствующих экспериментов заявитель так упростил предлагаемый изобретением укупорочный колпачок, исходя из известного уровня техники, что упомянутые здесь проблемы уже не возникают. С помощью одного только сужения и всего лишь двух изменений направлений удается в достаточной степени снизить тиксотропию, в то время как одновременно затрачиваемые усилия уменьшаются, а также вряд ли существует возможность, что укупорочный колпачок при продолжительном использовании приклеится или, соответственно, полностью печатается. Несмотря на существующую в течение многих лет проблему до сегодняшнего дня на рынке отсутствуют предназначенные специально для тиксотропных жидкостей укупорочные колпачки, которые не склеиваются даже при продолжительном использовании.

Это решение проблемы, при котором простым образом используется текучесть тиксотропных жидкостей, явствует из признаков пункта 1 формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов формулы.

На чертежах изображены два предпочтительных примера осуществления предмета изобретения, а в последующем описании они поясняются со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

фиг.1 - диаметральное вертикальное сечение нижней части укупорочного колпачка из полимерного материала согласно первому варианту осуществления предмета изобретения;

фиг.2 - та же самая нижняя часть, показанная на фиг.1, вид снизу;

фиг.3 - вариант с несколькими выпускными отверстиями и

фиг.4 - укупорочный колпачок по фиг.1 с защелкивающейся шарнирной крышкой.

Предлагаемый изобретением укупорочный колпачок из полимерного материала в целом обозначен позицией 1. Этот колпачок из полимерного материала состоит из нижней части 2 и верхней части или крышки 6. Колпачок 1 из полимерного материала может состоять из двух частей или из нескольких частей. При этом под состоящим из двух частей укупорочным колпачком понимается колпачок, у которого нижняя часть и крышка изготовлены в виде цельной детали, а опорная поверхность, которая будет описана ниже, представляет собой отдельный диск. Однако если нижняя часть и крышка изготовлены отдельно и дополнительно имеется упомянутый диск, то речь идет об укупорочном колпачке из полимерного материала, состоящем из нескольких частей. На изображении, представленном на фиг.1 и 2, показан укупорочный колпачок из полимерного материала, состоящий из нескольких частей, в то время как на фиг.4 показан укупорочный колпачок из полимерного материала, состоящий из двух частей, у которого нижняя часть 2 и крышка 3 изготовлены в виде единой детали.

Нижняя часть 2 включает детали, являющиеся существенными для изобретения, и эта нижняя часть может иметь практически какую угодно форму и конфигурацию, какие известны для укупорочных колпачков из полимерного материала по уровню техники. Соответственно нижняя часть 2 изображена только символически и упрощенно. Так, у изображенных здесь нижних частей отсутствуют сами по себе необходимые, но несущественные в связи с выполнением данного изобретения признаки. Например, нижняя часть 2 должна, разумеется, включать средства крепления колпачка 1 из полимерного материала на емкости. Это может быть, как на фигурах, резьба, однако принимаются в расчет и другие средства, такие как крепежные буртики или крепежные выступы. Такие укупорочные колпачки из полимерного материала могут также выполняться с гарантийными поясками.

Особенно простой вариант осуществления предмета изобретения изображен на фиг.1 и 2. Как уже упомянуто, здесь показана одна только нижняя часть 2 в упрощенной конфигурации. Так, отсутствуют, как уже упомянуто, средства крепления нижней части 2 к горловине емкости, также как и средства, с помощью которых неизображенная здесь крышка должна крепиться к нижней части, 2 или, соответственно, она неподвижно установлена на нижней части и снабжена возможными соответствующими средствами уплотнения. Нижняя часть 2 снабжена окружной боковой стенкой 3, а ее верхний конец полностью закрыт покрывной поверхностью 4 за исключением выпускного отверстия 5. Покрывная поверхность 4 в изображенном здесь варианте осуществления снабжена возвышением 7. Это возвышение 7, здесь имеющее цилиндрическую форму, в изображенном варианте осуществления снабжено выпускным отверстием 5. Вокруг выпускного отверстия 5 по поверхности возвышения 7 проходит кольцевая канавка 9. Благодаря этому образуется носик 8, который проходит сквозь покрывную поверхность 4` возвышения 7 и с нижней стороны имеет продолжение 18.

С нижней стороны покрывной поверхности 4 выполнен кольцевой крепежный буртик 10. Этот крепежный буртик 10 в диаметре больше, чем диаметр возвышения 7. Между кольцевым крепежным буртиком и боковой стенкой 3 остается промежуточное пространство, в которое помещается горловина бутылки. Эта горловина бутылки может снаружи уплотняться боковой стенкой 3, в то время как внутренняя сторона горловины бутылки может быть уплотнена либо кольцевым крепежным буртиком 10, либо между кольцевым крепежным буртиком 10 и боковой стенкой 3 может быть расположена отдельная уплотнительная кольцевая стенка. Эта не изображенная здесь кольцевая стенка была бы, разумеется, расположена концентрично боковой стенке 3. Между этой боковой стенкой или, соответственно, кольцевым крепежным буртиком 10 и покрывной поверхностью 4 могут находиться другие средства уплотнения.

В область, которая задается кольцевым крепежным буртиком 10, вложен диск 11, который образует опорную поверхность 12. Этот диск 11 или, соответственно, опорная поверхность 12 зафиксирована в кольцевом крепежном буртике 10 с геометрическим и/или силовым замыканием. На кольцевом крепежном буртике 10 могут находиться дополнительные средства, которые улучшают фиксацию с геометрическим замыканием. Это могут быть, например, кольцевые крепежные буртики или несколько направленных к центру выступов, с помощью которых диск 11 фиксируется в правильном конечном положении. Позиционирование диска 11 осуществляется с помощью кольцевого крепежного буртика 10 в осевом направлении. Выравнивание в радиальном направлении не требуется.

В диске 11 выполнено несколько сквозных отверстий 13. Если диск 11 представляет собой круглый диск, то сквозные отверстия 13 целесообразно располагать по кругу. Сквозные отверстия 13 в радиальном направлении смещены настолько, что они располагаются вне области внутреннего диаметра выпускного отверстия 5. Сквозные отверстия 13 также продолжены в форме трубочек вверх к возвышению 7. Однако эти продолжения 14 заканчиваются ниже продолжения 18 носика 8 выпускного отверстия 5 в возвышении 7. Благодаря этим продолжениям 14 в форме трубочек образуется своего рода центральное возвышение на диске 11. Одновременно остается центральное углубление 15. Это происходит благодаря тому, что продолжения 14 в форме трубочек касаются друг друга или, соответственно, переходят друг в друга и при этом образуют практически звездообразную кольцевую стенку 16. Образованное звездообразной кольцевой стенкой 16 центральное углубление 15 находится непосредственно под выпускным отверстием 5. Между верхней стороной диска 11, которая образует опорную поверхность 12, и нижней стороной покрывной поверхности 4´ возвышения 7 остается пространство 17. Это пространство 17 может образоваться даже и тогда, когда в верхней поверхности 4 отсутствует возвышение 7, причем кольцевой крепежный буртик в осевом направлении проходит дальше вниз, а опорная поверхность 12 или, соответственно, диск 11 удерживается дальше внизу. В любом случае наличие пространства 17 гарантировано.

Диск 11 называется опорной поверхностью 12, так как на него, когда бутылка, на которую надет укупорочный колпачок из полимерного материала, перевернута вверх дном, действует статическое гидравлическое давление неньютоновской жидкости. Даже когда выпускное отверстие 5 не закрыто, тиксотропная жидкость не может вытечь. Однако когда на эластичную бутылку действует давление, то тиксотропная жидкость течет через сквозные отверстия 13 в пространство 17 в осевом направлении. При этом происходит первое изменение направления потока с осевого на радиальное. Пространство 17 заполняется, и тиксотропная жидкость начинает двигаться радиально к центру, после чего вследствие еще одного изменения направления тиксотропная жидкость вытекает через выпускное отверстие 5. При этом движении течения в жидкости возникают усилия среза, которые приводят к тому, что тиксотропная жидкость становится более текучей и таким образом улучшается ее текучесть.

Точно между двумя изменениями направления, при втекании из бутылки в пространство 17 и при вытекании из пространства 17 между диском 11 и покрывной поверхностью 4` имеется сужение 21, которое способствует повышению скорости потока.

В принципе, это сужение могло бы быть выполнено с помощью кольцевой диафрагмы. Однако здесь предпочтительным и особенно простым образом сужение образовано с помощью сближающихся продолжений 14 и 18 и носиков 13 в диске 11 и носика 8 выпускного отверстия. При этом края носиков могут только сближаться, однако должен оставаться гарантированный свободный проход в радиальном направлении.

Как только снимается давление, действующее на эластичную бутылку, вследствие восстановления формы эластичной бутылки в ней возникает разрежение, и выпускаемая струя резко обрывается, и находящаяся в носике 8 жидкость всасывается обратно в камеру 17 и через сквозные отверстия 13 с продолжениями 14 в форме трубочек всасывается обратно в бутылку. Благодаря сужениям поперечного сечения как в выпускном отверстии, так и в сквозных отверстиях 13 возникает эффект Бернулли, и соответственно пространство 17 опорожняется по принципу Вентури. Опыты показали, что этот первый вариант осуществления предмета изобретения обеспечивает возможность течения абсолютно без образования капель, струя после снятия давления на бутылку сразу же прекращается и практически в близкой к выпускному отверстию области всасывается обратно в выпускное отверстие 5. При этом устье выпускного отверстия остается абсолютно чистым. По принципу Вентури пространство 17 также полностью опорожняется, и благодаря этому невозможно также присыхание остатков в пространстве 17 и, тем самым, засорение укупорочного колпачка. Этот эффект может быть достигнут только при достаточной скорости потока, а она может быть обеспечена только при отказе от лабиринтного уплотнения. Тем самым задача изобретения полностью решается благодаря тому, что укупорочный колпачок из полимерного материала изготавливается без мембраны из силиконового каучука, но обладает всеми преимуществами такого затвора, однако его реализация намного более экономична и надежна. К этому следует добавить, что диск 11, служащий опорной поверхностью 12, представляет собой очень простую деталь из полимерного материала, изготовление которой является экономичным, и благодаря ее прочности монтаж ее также намного проще, чем мембраны из силиконового каучука. Однако при этом следует учесть, что площадь поперечного сечения выпускного отверстия должна быть меньше, чем сумма площадей поперечных сечений сквозных отверстий 13.

На фиг.3 изображен дополнительный вариант. В противоположность описанному выше варианту осуществления здесь диск 11 снабжен только одним центральным сквозным отверстием, которое обозначено позицией 13`. Это сквозное отверстие 13` может также иметь продолжение 14 в форме трубочки. И в этом варианте покрывная поверхность 4 снабжена возвышением с соответствующей покрывной поверхностью 4`. В этой покрывной поверхности 4` в противоположность описанному выше варианту осуществления расположено множество выпускных носиков 8`. По меньшей мере, должны иметься два расположенных примерно диаметрально друг напротив друга выпускных носика 8`. Однако может быть сколь угодно много расположенных по кругу носиков. Центральное углубление 21 в покрывной поверхности 4` возвышения служит в основном для образования носика. Но это пространство может быть также заполнено материалом.

Наконец, только полноты ради, на фиг.4 изображен уже упомянутый укупорочный колпачок, состоящий из двух частей. Здесь нижняя часть 2 и крышка 6 соединены друг с другом посредством пленочного шарнира 20 и перемычек 19, так что весь укупорочный колпачок представляет собой колпачок с защелкивающимся шарниром. В крышке 6 выполнен уплотнительный стержень 6`, который может входить в выпускной носик 8 и, тем самым, обеспечивает достаточно герметичный затвор.

Перечень позиций

1 Укупорочный колпачок из полимерного материала

2 Нижняя часть

3 Боковая стенка

4 Покрывная поверхность;

4` Верхняя поверхность возвышения

5 Выпускное отверстие

6 Крышка

6` Уплотнительный стержень

7 Возвышение

8 Носик

9 Кольцевая канавка

10 Кольцевой крепежный буртик

11 Диск

12 Опорная поверхность

13 Сквозные отверстия

14 Продолжение в форме трубочки

15 Центральное углубление

16 Звездообразная кольцевая стенка

17 Пространство

18 Продолжение выпускного носика к диску 11

19 Перемычки

20 Пленочный шарнир

21 Сужение потока