PL222837B1 - Kapsel cienkościenny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kapsel cienkościenny przeznaczony do zaciskowego zamykania znormalizowanych butelek szklanych o standardowych szyjkach: GME 13.01 i GME 13.02, określonych przez CE.T.I.E.(Internal Technical Centre for Botling and Packaging).

Kapsle do tego typu butelek stanowią produkt złożony z metalowej zakrywki koronowej i miękkiej uszczelki. Zakrywki mają znormalizowane podstawowe wymiary, które ustalone są w krajowych normach, np. w Polsce w PN-O-79571:1996, a w Niemczech DIN 6099 LOW. Przykładowo, zakrywka typu EC1-02 wg CE.T.I.E. ma wysokość nominalną 6,15 mm i wytłaczana jest ze stalowego płaskiego krążka blachy o średnicy 37,35 mm za pomocą narzędzia kształtującego ją w formie miseczki z obrzeżem koronowym posiadającym ząbki i wręby. Stempel narzędzia wciskany do matrycy powoduje, że w krążku blachy wytłaczane są przyporowe wręby kapsla i zasadniczo swobodnie marszczone są trójkątne ząbki kapsla, mające w przekroju normalnym zwykle kształt litery typu V.

Z opisu patentowego US3695201 znany jest sposób oraz urządzenie do wytwarzania kapsli z trójkątnymi ząbkami o stałym przekroju i wrębach leżących na specjalnie wywiniętej powierzchni, lekko pochylonej do poziomu stempla tłoczącego, tworzącej na obrzeżu zewnętrzny kołnierzyk wrębowy kapsla.

Standardowa grubość blachy tradycyjnie stosowanej w produkcji kapsli waha się w granicach 0,20 do 0,26 mm (obecny standard 0,22 mm), a standardowa liczba ząbków w koronie jest nieparzysta i wynosi obecnie 21.

Kapsel zamyka się na butelce poprzez centralne zagniatanie jego ząbków, co powoduje zahaczanie i zaciskanie się wrębów kapsla na szyjce butelki. Kapsle do zamykania butelek, w których przechowuje się płyny pod ciśnieniem muszą być na tyle sztywne, by pod wpływem zmian ciśnienia w butelce nie następowała deformacja kapsla skutkująca rozszczelnieniem się butelki.

Próby usztywniania zakrywki oraz zmniejszenia wagi i ilości materiału (np. przez pocienianie grubości blachy stosowanej na zakrywkę) widoczne są w wielu opisach patentowych.

Z międzynarodowego opisu zgłoszeniowego WO2009009429 znany jest sposób usztywniania zakrywki poprzez wykonanie przetoczeń w dnie miseczki. Rozwiązanie to pozwala na wykonywanie lżejszych zakrywek, gdyż mogą być one wykonywane z cienkościennych blach o grubościach od 0,16 do 0,18 mm.

Znane jest rozwiązanie ujawnione w polskim zgłoszeniu PL393614, które pozwala wykonywać kapsle z cienkościennych blach o grubościach od 0,1 do 0,2 mm poprzez nadanie zakrywce nowego elipsoidalnego profilu dna miseczki. Obrzeże koronowe zawiera 21 trójkątnych ząbków w kształcie litery V i 21 trapezoidalnych wrębów tworzących kołnierzyk wrębowy kapsla, przy czym korzystny stosunek szerokości ząbków do szerokości wrębów wynosi 2/3.

Celem rozwiązania jest konstrukcja kapsla z cienkościennej blachy o nowej geometrii kształtu obrzeża koronowego, pozwalająca na zaciśnięcie kapsla na szyjce butelki w taki sposób, że uzyskiwane parametry zamknięcia będą co najmniej porównywalne z zamknięciami za pomocą tradycyjnych kapsli wykonywanych dotychczas z nieco grubszych blach.

Istota rozwiązania charakteryzuje się tym, że na brzegach wrębów, w ich osi symetrii, znajdują się skośne trójkątne żeberka, odchylone na zewnątrz powierzchni wrębów, o przekroju w kształcie litery V, przy czym linia grzbietu żeberek przebiega co najwyżej stycznie do łuku wywinięcia kołnierzyka wrębowego o zadanym promieniu.

Korzystnie jest przy tym, gdy:

- promień wywinięcia kołnierzyka wrębowego zawiera się pomiędzy dopuszczalnym promieniem gięcia blachy a co najwyżej 10-cio krotną wartością grubości blachy,

- grubość blachy zawiera się w granicach 0,14 do 0,17 mm,

- wysokości kapsla wykonanego z krążka o średnicy 37,35 mm zawiera się w granicach 5,7 a 6,0 mm,

- stosunek szerokości żeberka do szerokości wrębu zawiera się w granicach 0,2 do 0,5,

- żeberka odchylone są na zewnątrz wrębów i nachylone są do powierzchni wrębów pod kątem zawierającym się w granicach 10 do 20°,

- stosunek kąta rozwarcia ząbka kapsla do kąta rozwarcia żeberka zawiera się w granicach 0,6 do 0,7.

PL 222 837 B1

Zalety rozwiązania są następujące:

- żeberka na wrębach usztywniają kapsel oraz pozwalają na stosowanie pocienianych blach w produkcji zakrywek,

- zastosowanie znanej uszczelki wewnętrznej jednowargowej z wargą wewnętrzną lub innej klinowej pozwala pomimo niższej wysokości kapsla obniżyć jego punkt zahaczania poniżej krawędzi zaciskowej butelki,

- po zaciśnięciu kapsla na główce butelki wręby mają pełniejszy dwuodcinkowy styk ze ścianką butelki a uzyskiwane parametry zamknięcia są lepsze lub co najmniej porównywalne z zamknięciami wykonanymi z dotychczas standardowo stosowanej w produkcji blachy o grubości 0,22 mm.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniono na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia widok kapsla z góry, fig. 2 - widok kapsla z boku, fig. 3 - przekrój poprzeczny kapsla zaznaczony na fig. 1, fig. 4 - przekrój wrębu zaznaczony na fig. 3, fig. 5 - widok wrębu z boku zaznaczony na fig. 4, fig. 6 - widok wrębu z kierunku nachylenia kołnierzyka zaznaczony na fig. 4, fig. 7 - przekroje przedstawiające schemat zaciskania kapsla na butelce, fig. 8 - widok z dołu obrzeża koronowego kapsla zaciśniętego na butelce zaznaczony na fig. 7, zaś fig. 9 - przekroje porównawcze ukazujące zróżnicowanie poziomów dolnych punktów zahaczenia kapsli o ściankę butelki.

Kapsel K stanowi produkt złożony z metalowej, koronowej zakrywki 1 i miękkiej uszczelki 2 jednowargowej z wargą wewnętrzną lub innej klinowej, korzystnie znanej ze zgłoszenia WO2012074421.

Zakrywka 1 wykonana jest z blachy o grubości G mającej poniżej 0,2 mm, korzystnie z blach o grubościach 0,14 do 0,17 mm. Przykładowo zakrywkę 1 wykonano z blachy o grubości 0,15 mm, ze stalowego płaskiego krążka o średnicy 37,35 mm wg DIN6099-LOW, a jej wysokość H zawierała się w granicach 5,7 a 6,0 mm.

Kapsel K posiada obrzeże koronowe zawierający skośne trójkątne ząbki 3 odchylone na zewnątrz kapsla K i nachylone do jego poziomej płaszczyzny pod kątem a wynoszącym 50° z tolerancją +/-5°, i przekroju w kształcie litery V o kącie rozwarcia b wynoszącym 65° z tolerancją +/-1 °.

Kapsel K ma kołnierzyk wrębowy, nadający mu charakterystyczny kapeluszowy kształt, którego promień wywinięcia R zawiera się pomiędzy dopuszczalnym promieniem gięcia blachy a co najwyżej 10-cio krotną wartość grubości G blachy, i w przykładzie wykonania ma wartość 1,4 mm. Powierzchnia kołnierzyka wrębowego jest nachylona do poziomej płaszczyzny kapsla pod kątem c wynoszącym od 15 do 20°, na którym ukształtowane są trapezoidalnie, płaskie wręby 4 mające na brzegu kołnierzyka wrębowego szerokość A2 wynoszącą 2,4 mm z tolerancją +/-0,1, przy czym obrzeże posiada ząbki 3 o szerokości A1 mniejszej od szerokości A2 wrębów 4. Stosunek szerokości A1 ząbków 3 do szerokości A2 wrębów 4 na krawędzi obrzeża zawiera się w granicach 0,55 do 0,75, korzystnie 0,65.

Na brzegach wrębów 4, w ich osi symetrii, znajdują się skośne trójkątne żeberka 5 odchylone na zewnątrz powierzchni wrębów 4, nachylone do powierzchni wrębów 4 pod kątem d wynoszącym 15° z tolerancją +/-5°, o przekroju w kształcie litery V o kącie rozwarcia e wynoszącym 100° z tolerancją +/-10°, mające na brzegu kołnierzyka wrębowego wysokość W wynoszącą 0,25 mm z tolerancją +/-0,15 mm i szerokość A3 wynoszącą 0,9 mm z mm z tolerancją +/-0,1, przy czym linia grzbietu żeberka 5 przebiega co najwyżej stycznie do łuku wywinięcia kołnierzyka wrębowego o promieniu R. Stosunek szerokości A3 żeberka 5 do szerokości A2 wrębu 4 zawiera się w granicach 0,2 do 0,5, korzystnie 0,375. Żeberka 5 tworzą na obrzeżu kołnierzyka wrębowego kapsla K charakterystyczną koronę żeberkową, stanowiącą drugi wieniec koronowy kapsla K.

Stosunek kąta rozwarcia b ząbka 3 kapsla K do kąta rozwarcia e żeberka wrębowego 5 wynosi 0,6 do 0,7, korzystnie 0,65.

Przeprowadzona próba zamknięcia butelki B przedmiotowym kapslem K przy użyciu stosowanych w rozlewniach typowych narzędzi N wykazała, że zamknięcie jest szczelne dla ciśnień równych lub wyższych od tych, które muszą przenosić standardowe kapsle wykonywane dotychczas z grubszych blach. Wyjaśnieniem tego korzystnego efektu jest to, że poziom punktów zahaczania wrębów 4 kapsla K o ściankę wgłębienia butelki B znajduje się znacznie poniżej poziomu krawędzi zaciskowej butelki B, wręby mają pełniejszy, dwuodcinkowy styk ze ścianką butelki a dodatkowo ich krawędź wzmocniona jest żeberkami 5, co pokazano na fig. 7, 8, 9.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kapsel cienkościenny metalowy z obrzeżeni koronowym posiadający uszczelkę klinową z wargą wewnętrzną, wykonywany z blachy o grubości poniżej 0,2 mm, z krążka o standardowej średnicy, korzystnie 37,35 mm wg DIN6099-LOW, zawierający na obrzeżu skośne trójkątne ząbki o przekroju w kształcie litery V oraz zasadniczo płaskie wręby ukształtowane trapezoidalnie na nachylonej powierzchni tworzącej kołnierzyk wrębowy kapsla, przy czym obrzeże posiada ząbki o szerokości mniejszej od szerokości wrębów, znamienny tym, że na brzegach wrębów (4), w ich osi symetrii, znajdują się skośne trójkątne żeberka (5), odchylone na zewnątrz powierzchni wrębów (4), o przekroju w kształcie litery V, przy czym linia grzbietu żeberka (5) przebiega co najwyżej stycznie do łuku wywinięcia kołnierzyka wrębowego o promieniu (R).
2. 2. Kapsel według zastrz. 1, znamienny tym, że promień (R) wywinięcia kołnierzyka wrębowego zawiera się pomiędzy dopuszczalnym promieniem gięcia blachy a co najwyżej 10-cio krotną wartością grubości (G) blachy.
3. 3. Kapsel według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość (G) blachy zawiera się w granicach 0,14 do 0,17 mm.
4. 4. Kapsel według zastrz. 1, znamienny tym, że wysokości (H) kapsla (K) wykonanego z krążka o średnicy 37,35 mm zawiera się w granicach 5,7 a 6,0 mm.
5. 5. Kapsel według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek szerokości (A3) żeberka (5) do szerokości (A2) wrębu (4) zawiera się w granicach 0,2 do 0,5.
6. 6. Kapsel według zastrz. 1, znamienny tym, że żeberka (5) odchylone są na zewnątrz wrębów (4) i nachylone są do powierzchni wrębów (4) pod kątem (d) zawierającym się w granicach 10 do 20°.
7. 7. Kapsel według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek kąta (b) rozwarcia ząbka (3) kapsla (K) do kąta (e) rozwarcia żeberka (5) zawiera się w granicach 0,6 do 0,7.