封盖头、系统和方法

文档序号:801240 发布日期:2021-03-26 浏览:48次 >En<

阅读说明:本技术 封盖头、系统和方法 (Capping head, system and method ) 是由 F·库塔约 F·莫塞利 D·纳尔迪 于 2020-09-24 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于使用金属封盖(T)来封闭容器(B)的封盖头(1),包括主体(2)、多个封盖端部(3)和封盖环(6),多个封盖端部在其内表面上具有封盖轮廓(4、5),封盖环构造成用于借助沿纵向轴线(Z)的相对平移使多个封盖端部(3)弹性变形。(The invention relates to a capping head (1) for closing a container (B) with a metal cap (T), comprising a body (2), a plurality of cap ends (3) having a cap profile (4, 5) on the inner surface thereof, and a cap ring (6) configured for elastically deforming the plurality of cap ends (3) by means of a relative translation along a longitudinal axis (Z).)

封盖头、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种封盖头,该封盖头用于通过压力使封盖变形而施加到容器,例如玻璃瓶。

本发明的上下文是封盖,一旦将封盖施加到容器上,就使用例如开瓶器的工具将其移除,该工具能够将使用者使用杠杆系统施加的力传递到封盖。

本发明还涉及一种封盖系统,该封盖系统包括封盖头,以及一种用于将封盖施加到所述容器的封盖方法。

根据本发明的封盖头可以用于封闭被设计成容纳加压液体产品的容器。

背景技术

存在于用根据本发明的封盖系统和方法封闭的容器中的加压液体产品包括任何液体,例如,碳酸非酒精饮料或啤酒。

根据本发明的封盖特别地但非排它地适合于封闭玻璃瓶。

在其内部存在高压液体意味着构造成保持容器密闭的封盖具有特别高的密封特性,从而防止存在于加压液体中的气体分散到周围环境中。

当前,用于封闭容纳有加压液体的玻璃瓶的最常用方法之一涉及所谓的“皇冠”盖。

这种类型的封盖包括通常由金属材料(例如钢或铝)制成的封帽,该封帽设有较大延伸的中央部分和绕容器的纵向轴线(或封盖的圆形对称轴线)延伸的侧壁或裙部。

皇冠盖的特征在于,在施加到要封闭的玻璃瓶之前和之后,皇冠盖在所述侧壁的相对于中央部分的远侧部分中具有几乎均匀的峰和凹槽序列。

一般而言,在封帽的内部部分中,皇冠盖具有塑料密封件,该塑料密封件设计成确保瓶子的气密封闭,并防止存在于加压液体中的气体的甚至最小的逸出。

由于这些特征,即使在容器内部的压力很高的情况下,封盖也能保证关于封闭件的密封的高效率。

在保证封闭件的质量足以满足市场施加的标准的同时,皇冠盖具有与侧壁的下部轮廓相关的安全问题。

在这些封盖的实施例中,具有峰和凹槽交替的侧壁的特定形状不允许使用卷曲的封帽,即,在侧壁的端部部分中具有卷曲部。

卷曲部的存在使得能够防止使用者与金属封帽的尖锐边缘接触,从而降低了在处理封闭的瓶子时切到的风险。

因此,使用者在抓持用皇冠盖封闭的瓶子时必须特别注意。

用皇冠盖封闭瓶子的操作还要求封盖头以径向360°的方式作用在侧壁上。

这使得封盖系统必须施加相当大的力(或载荷),以使侧壁的每个凹槽都附着在瓶子的嘴上,并确保最佳的密封。

如此高的力的存在导致封盖系统的能量消耗,该能量消耗能够显著影响封盖过程的成本,并且在故障情况下造成更大的损坏。

因此,起泡饮料或啤酒的生产者特别强烈地需要有一种封盖头,该封盖头能够用封盖来封盖瓶子,以保证与皇冠盖相同的密封性和相同的打开容易性,但是不会对使用者的健康构成风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种满足上述需求的封盖头,该封盖头特别地保证了使用卷曲的封帽以有效、高效以及安全的方式封盖瓶子的可能性。

进一步的需求是提供一种更具能源效率的封盖系统,即,其中所涉及的力不太高。

本发明的另一个目的是提供一种封盖系统,该封盖系统包括上述封盖头,该封盖头的能量需求小于现有技术。

本发明的又一个目的是提供一种封盖系统,其中在封盖期间施加在封盖上的力被优化。

本发明的另一目的是说明一种封盖方法,该方法可确保最佳地封闭容纳有加压液体的瓶子。

根据所附权利要求书中表征的本发明,完全实现了所述目的。

附图说明

从对在附图中作为非限制性示例示出的较佳实施例的以下详细描述中,这些和其它特征变得更加明显,在附图中:

-图1是根据本发明的封盖头的立体图;

-图2是图1的封盖头的仰视图;

-图3是同样根据本发明的封盖系统的立体图,该封盖系统包括图1的封盖头和带有尚未施加的封盖的容器的细节;

-图4是通过平面A-A的图3的封盖系统的前剖视图;

-图5是封盖的立体图,该封盖以已经被根据本发明的封盖系统和封盖头施加到容器之后的形状施加到容器;

-图6示出了根据本发明的封盖系统和传统封盖系统的压缩-载荷曲线的比较图。

具体实施方式

参考附图,标记1表示封盖头,该封盖头设计成借助封盖T通过压动来封盖容器B。

较佳地,容器B是瓶子。

更佳地,容器B是玻璃瓶。

封盖T由金属材料制成,例如钢或铝。

较佳地,所述封盖T包括金属封帽和塑料密封件。

更佳地,封盖T的金属封帽具有卷曲部,即,在其侧壁的端部部分中的卷曲部。

根据本发明的另一方面,封盖头1包括中空主体2,该中空主体2绕封盖头1的纵向轴线Z延伸。

较佳地,当封盖头在操作中时,所述纵向轴线Z与竖直轴线重合,即,与垂直于容器B搁置在其上的水平面的轴线重合。

因此,主体2具有下部开口21和上部开口22,上部开口22相对于沿着纵向轴线Z的垂直延伸方向V定位在下部开口21的上方。

在本说明书中,除非另有说明,否则术语“上方”和“下方”是指元件沿纵向轴线Z相对于竖直延伸方向V的位置(在附图中示出)。

主体2较佳地包括金属材料,例如钢。

在图1和2所示的较佳实施例中,主体2具有中空圆筒体的形状。

当主体2采用在其纵向延伸上具有对称性的三维形状时,纵向轴线Z与对称纵向轴线重合。

在不限制本发明的范围的情况下,在其它替代实施例中,主体2采用中空的三维形状。

如图1所示,主体2在其沿纵向轴线Z的延伸部的至少一部分上具有多个凹槽23。

所述凹槽23实际上是穿过主体2的开口。

凹槽23沿着主体2至少延伸至下部开口21,在下部开口21处与主体2一体地连接有多个封盖端部3。

较佳地,所述凹槽23沿着主体2的侧壁制成。

凹槽23在主体2的下部开口21处将所述封盖端部3分开,即,每个封盖端部3被限定在成对相邻的凹槽23之间。

较佳地,所述封盖端部3由与主体2相同的金属材料制成,例如钢。

较佳地,封盖端部3的数量在12至28之间。

更佳地,封盖端部3的数量在18至22之间。

有利地,封盖端部3的数量代表了一旦施加到容器B上的封盖T的密封质量和封盖T的打开容易性之间的折衷。

过多数量的封盖头3将导致容器B的高密封封闭,但是将不利地影响借助于开瓶器的抓持容易性,并因此不利地影响封盖T的打开容易性。

另一方面,数量不足的封盖头3将导致容易打开,但是,不能保证施加到容器B上的封盖T的密封质量(特别是在存在加压液体的情况下)。

每个封盖端部3在其内表面上,即在面向主体2的内部的面上,或者替代地,在面向纵向轴线Z的面上,具有封盖轮廓4、5。

如图2所示,封盖轮廓4、5可以是两种不同的类型:凹形封盖轮廓4和凸形封盖轮廓5。

凹形封盖轮廓4这样的封盖轮廓类型,其中在封盖端部3的内表面上,从靠近凹槽23的点到在封盖端部3面上的封盖轮廓的最内点距纵向轴线Z的距离增加。

另一方面,凸形封盖轮廓5这样的封盖轮廓类型,其中在封盖端部3的内表面上,从靠近凹槽23的点移动到在封盖端部3面上的封盖轮廓的最内点距纵向轴线Z的距离减小。

换言之,凸形封盖轮廓5类似于朝向封盖头1的内部延伸的封盖轮廓,即类似于波峰(从纵向轴线Z看)。

另一方面,凹形封盖轮廓4采用凹槽的形状(从纵向轴线Z看),其中最内点距纵向轴线Z的距离大于封盖轮廓的最外点。

在图2所示的实施例中,封盖轮廓4、5具有半圆形的形状,在凹形封盖轮廓4的情况下朝封盖头1的内部突出,而在凸形封盖轮廓5的情况下朝向外部突出。

在替代实施例中,封盖轮廓4、5具有圆形形状,该圆形形状覆盖具有大于或小于180°的周缘的弧部。

在其它实施例中,封盖轮廓4、5具有多边形的形状,例如三角形或梯形。

还提供了混合实施例的形式,其中折线与包括圆形和椭圆形的曲线形状交替变化。

根据本发明的一方面,至少一对封盖端部3具有封盖轮廓的类型的变化,即,一个具有凹形封盖轮廓4,而另一个具有凸形封盖轮廓5。

这样,至少一对相邻的封盖端部3在封盖轮廓4、5中具有变化。

根据图1和图2所示的实施例,每对相邻的封盖端部3具有凹形封盖轮廓4和凸形封盖轮廓5。

换言之,在凹形封盖轮廓和凸形封盖轮廓之间存在1-1的交替,并且根据上述实施例,凹形封盖轮廓和凸形封盖轮廓沿封盖头1的周向方向存在交替。

在未示出的其它实施例中,封盖轮廓在封盖头上的分布是不规则的(即,封盖端部上的封盖轮廓之间没有恒定的交替)或在封盖轮廓的类型之间具有交替规律的规则与图1和图2所示的不同。

根据本发明的另一方面,封盖头1包括封盖环6,其操作地连接到主体2和封盖端部3。

封盖环6定位在主体2的外部,并且以可移动的方式连接到主体。

特别地,封盖环6沿着纵向轴线Z平移地可移动。

较佳地,主体2具有圆筒形状,并且封盖环6的内周缘大于主体2的外周缘。

主体2和封盖环6的周缘之间的尺寸差异允许封盖环6沿着主体2的平移运动不会受到阻碍。

较佳地,如图1和图2所示,封盖端部3向外延伸,即,随着封盖端部3沿着纵向轴线Z在与竖直延伸方向V相反的方向向下移动,它们的外表面远离纵向轴线Z移动。

特别地,在封盖端部3处,封盖环6的内周缘小于由封盖端部3的外表面构成的外周缘。

封盖环6的平移由于封盖端部3的存在而在以下受到阻碍,因此,当封盖环6在主体2下端的封盖端部3处时,封盖环6与封盖端部3的外表面接触。

封盖环6与封盖端部3的外表面的接触确定了在朝向纵向轴线Z的径向方向上、在封盖端部的弹性范围内的变形。

较佳地,封盖环由聚四氟乙烯,也称为 的聚合物组成。

有利地,即使当该环的内径几乎等于主体的外径时,聚四氟乙烯的使用也保证了非常低的摩擦系数并且允许封盖环6容易地沿着主体2滑动。

有利地,所描述的封盖头1使得能够有效地、高效地以及安全地用具有卷曲部的封盖来封盖容器。

本发明还限定了封盖系统100,其在图3和图4中示出并包括上述的封盖头1。

如图4的横截面所示,封盖系统包括用于将封盖T保持在容器B的颈部C上的装置101。

所述保持装置101完全容纳在封盖头1的内部,并且几乎完全占据封盖头1的主体2内部的腔体。

保持装置101包括操作地连接到彼此的第一弹簧102和第一接触活塞103。

特别地,第一活塞103沿着封盖头1的纵向轴线Z在下端位置和上端位置之间可移动。

第一接触活塞103在其下端位置具有相对的下部面103b,该下部面定位在主体2的下部开口21下方。

在第一活塞103的该下端位置中,第一弹簧102处于其最大伸展状态。

第一接触活塞103在图4所示的其上端位置具有相对接触面103b,该相对接触面103b定位在基本上等于主体2的下部开口21的高度处。

在第一活塞103的该上端位置中,第一弹簧102处于其最大可能的压缩状态。

所述第一接触活塞103构造成在封盖操作期间将封盖T保持在适当位置。

实际上,在第一活塞103与封盖T的上部外面之间的接触之后,将封盖T插入到封盖头1下方导致第一活塞103上升,该第一活塞103移动到其上端位置。

在此,第一弹簧102的回复力意味着第一活塞103借助其接触面103b在封盖T上施加压力,从而在封盖期间将其保持固定在容器B的颈部C上的位置。

有利地,保持装置101的存在使得能够降低封盖T在封盖操作期间移动的风险,并因此降低了容器B的有缺陷的封闭的风险。

根据另一方面,封盖系统100包括内壳体104,内壳体104在其内部包含封盖头1的至少一部分。

较佳地,所述内壳体104由例如钢的金属材料制成。

所述内壳体104包括侧表面105以及在横向于封盖头1的纵向轴线Z的方向上延伸的上表面106。

较佳地,所述内壳体104具有在其两个平直面之一上开口的圆筒形状。

根据本发明的一方面,封盖系统100包括接触环107。

所述接触环107相对于竖直延伸方向V沿着纵向轴线Z定位在内壳体104的下方。

接触环107在几乎垂直于纵向轴线Z的平面中在圆形方向上延伸。

较佳地,在使用中,接触环107具有基本上与纵向轴线Z重合的圆形对称轴线。

特别地,当内壳体104为圆筒形时,接触环107的外径大于内壳体104的外径。

换言之,在使用中,接触环107相对于内壳体104径向地延伸,如图4所示,还用作内壳体104的支承件。

特别地,位于接触环107下方的封盖环6基本上靠近封盖端部3。

再次如图4所示,封盖系统100包括外壳体108,外壳体108包含内壳体104。

根据本发明的一方面,内壳体104在外壳体108内沿纵向轴线Z可移动。

较佳地,所述外壳体108由例如钢的金属材料制成。

所述外壳体108包括外表面109(侧向)和接触表面110(上部),该接触表面110在横向于封盖头1的纵向轴线Z的方向上延伸。

较佳地,所述外壳体108具有在其两个平直面之一上开口(下方)的圆筒形状。

然后,封盖系统100包括第二弹簧111,该第二弹簧111容纳在外壳体108内部、内壳体104外部。

所述第二弹簧111插入并作用在内壳体104和外壳体108的相应的上表面106和接触表面110之间。

较佳地,所述第二弹簧111由例如弹簧钢的金属材料制成。

封盖系统100还包括第三弹簧112,该第三弹簧112容纳在外壳体108内部、内壳体104外部。

所述第三弹簧112插入并作用在外壳体108的接触表面110和接触环107之间。

较佳地,所述第三弹簧112由例如弹簧钢的金属材料制成。

较佳地,所述第三弹簧112在外壳体108内沿着纵向轴线Z延伸80mm至100mm之间的长度。

更佳地,所述第三弹簧112在外壳体108内沿着纵向轴线Z延伸85mm至95mm之间的长度。

该长度应参考第三弹簧112在静止条件下,即在没有载荷或延伸力施加在第三弹簧上的条件下来理解。

所述第一弹簧111和第二弹簧112的目的是抵抗内壳体104和接触环107在外壳体108内部沿着纵向轴线Z的运动,特别是抵抗内壳体104和接触环107在外壳体108内部的上升运动。

根据另一方面,封盖系统100包括基本已知类型的致动器M,其与外壳体108操作地连接(以移动外壳体108)。

应当注意的是,致动器M在使用期间仅以基本竖直的方式移动外壳体108:封盖系统100的特定构造意味着,当封盖端部3与瓶子的封盖接触时,封盖系统100的其它元件相对于外壳体108移动,如在说明书的其余部分中更详细地描述的那样。

所述致动器M定位在外壳体108上方,并且构造成在相对于竖直延伸方向V相反的方向上沿纵向轴线Z施加力。

有利地,所描述的封盖系统100使得能够将封盖T施加到较佳地为玻璃瓶的容器B,从而获得具有最佳密封和易于打开的封闭件。

本发明还限定了一种用于使用封盖T封闭容器B的封盖方法,该方法包括以下所述的步骤。

首先,准备如上所述的封盖头1的步骤。

随后,封盖方法包括以下步骤:将封盖T定位在容器的颈部C上,以使封盖T的侧壁围绕容器B的封盖T定位在外部。

该方法然后包括以下步骤:在沿着所述封盖头1的纵向轴线Z的竖直延伸方向V上,在封盖头1下方准备容器B。

还有以下步骤:使封盖环6沿着纵向轴线Z移动,以使封盖端部3弹性变形。

最后,封盖方法包括以下步骤:借助封盖端部3使封盖T径向塑性变形,并借助封盖T封闭容器B。

应当注意,较佳地,封盖T的塑性变形步骤仅在径向方向上发生。

应当注意,在随后的步骤期间,封盖端部3与封盖T的侧壁接触,引起变形(在径向方向上),即,在封盖T的侧壁处部分变窄。

以下借助非限制性示例,详细描述了使用根据本发明的封盖系统110的具有封盖T的容器B的封盖顺序。

第一步包括准备围绕容器B的颈部C的封盖T,即,使封盖T的侧壁围绕容器B的颈部C定位。

具有适当准备好的封盖T的容器B定位在封盖系统100的下方,即,位于比沿纵向轴线Z的竖直延伸方向V低的位置。

特别地,该位置沿着纵向轴线Z,即,竖直地与封盖头1以及与保持装置101对齐。

随后,封盖顺序包括致动致动器M,其致使封盖系统100沿纵向轴线Z向下平移(在与竖直延伸方向V相反的方向上)。

在封盖系统100的平移期间,首先第一活塞103借助接触表面103b与封盖T接触,并且第一活塞103相对于封盖头1沿纵向轴线Z向上平移(即,朝向封盖头1的内部),保持与封盖T接触。

因此,第一弹簧102施加与第一活塞103的上升相反的返回力,这又将推力施加在封盖T上,以防止盖T在封盖操作期间移动。

通过沿纵向轴线Z进一步向下平移,封盖系统100遇到容器B的阻力,并且可在外壳体108内部移动的封盖头1以及内壳体104、接触环107和保持装置101一起基本上停止其向下平移。

同时,外壳体108继续沿纵向轴线Z向下平移,因此,分别作用在外壳体108与内壳体104和接触环107之间的所述第二弹簧111和第三弹簧112被压缩。

特别地,在接触表面110和接触环107之间操作地起作用的第三弹簧112施加弹性回复力,该弹性回复力转化成接触环107的向下推力。

该推力被传递到与接触环107的底部接触的封盖环6。

在该力的作用下,封盖环6(由于其制成的材料而具有较高的滑动性能)向下平移,插入到封盖端部3与外壳体108之间。

然而,靠近封盖端部3,外周缘长大于封盖环6的外周缘,这向内部施加了径向压力,这致使凹槽23变窄,从而使封盖头3移向纵向轴线Z。

这样,封盖头3与封盖T接触,该封盖以塑性方式径向变形,如图5所示。

在封盖T的侧壁上的凸形封盖轮廓5处产生凹槽G,其使封盖T与容器B的颈部C接触;径向向外突出的区域留在封盖T的侧壁上的凸形封盖轮廓4处。

因此,应当注意,具有凹形轮廓和凸形轮廓的封盖头3以完美的协同作用操作,以允许封盖T封闭,从而制成期望的径向塑性变形。

如图5所示,以这种方式变形的封盖T具有卷曲R,即,在侧壁的端部部分中的卷曲部,即使在封盖头3的作用之后,该卷曲部也保持完整。

换言之,由封盖头3引起的塑性变形不影响卷曲部R。

有利地,卷曲部的存在使得能够降低使用者操作被封盖T封闭的容器B的安全风险。

一旦通过封盖端部3完成了封盖P的塑性变形,第二弹簧111也开始操作,这阻碍了致动器M的动作并防止整个封盖系统100的进一步平移损坏容器B。

最后,致动器M使平移运动反向并引起封盖系统100上升。

较佳地,所述致动器M是机械类型的,包括例如凸轮机构,该凸轮机构允许封盖系统100的下降和上升运动。

图6示出了通过在封盖系统100内部适当地确定所述第二弹簧111和第三弹簧112的尺寸而提供的益处。

该图示出了包括根据本发明的封盖头1的两个封盖系统的平移-载荷曲线。

实线表示包括第三弹簧112的封盖系统的平移-载荷曲线,该第三弹簧112的长度(在静止条件下)为91mm,而虚线表示包括第三弹簧112的封盖系统的平移-载荷曲线,该第三弹簧112具有的通常在现有技术的封盖系统中使用的长度(在静止条件下)为105mm。

有利的是,第三弹簧112的较短长度允许封盖系统100在轴向封盖载荷小于大约100kg的情况下获得相同的封盖效果。

这样,封盖系统100比传统系统具有更高的能源效率,同时保持容器B的封闭质量不变。

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