專利名稱：可再密封的飲料容器和這種容器的端部的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于液體，特別是飲料的容器，其包括可再封閉的頂部或蓋，借助已知的互鎖卷邊固定系統(tǒng)，可以將這種蓋安裝到多種標準類型的罐體或類似物上。
背景技術(shù)：
目前，在已知形式的易開容器端部，采用撕開倒出端部的整體或固定片，同時，在非常廣泛的社會中，特別在啤酒/飲料市場，普遍接受這種有點奢侈，但便利的開啟方式。在這些容器主要由鋁材制造的情況下，這些容器可以回收使用。但是，盡管技術(shù)人員付出了極大的努力，因為多種原因，在目前的市場中還沒有提出一種成功的、令人滿意的可再密封裝置或機構(gòu)，特別是建立在原有容器上的機構(gòu)。因此，這種容器在打開包裝一次使用后，就被丟棄，而且，在首次開啟這種容器之后，在容器內(nèi)保存了部分內(nèi)裝物時，這種容器不能保持這部分液體內(nèi)裝物的飲用安全。
在介紹易開容器端部之前，首先應當知道，可以使用的容器形式一般具有在罐體上的截錐形頂部，其上設有不可再密封的冠狀蓋。即使這些冠狀蓋中的一部分具有分開的可再密封的封閉件，其與容器頸部螺紋連接，封蓋容器的冠狀蓋，但是，容器一旦被開啟，這種封閉件即被丟棄，其典型代表如美國專利US-2,337,616所述。由于多種原因，這種容器沒有在市場上獲得成功。
因此，迄今為止，仍然需要提供一種用于液體內(nèi)裝物的可再密封容器，使這種密封裝置作為原容器結(jié)構(gòu)或包裝件的部件，可以在密封條件下，再密封保存部分內(nèi)裝物。這種容器的嘴部結(jié)構(gòu)比普通的易開容器更容易接受，以便通過容器直接飲用內(nèi)裝物。
這種可再密封特征也可以用于通常采用吹塑模制成型的塑料容器，或用于非金屬容器，以便在兩升或半升(0.59ml)尺寸容器中包裝碳酸飲料。這種容器具有非常脆弱的密封連接，和由合適的塑料模制成的、可再密封的螺旋蓋。但是，由于碳酸氣體通過塑料罐體泄漏，導致產(chǎn)品的儲藏壽命下降。而且，在遭受多方面損壞的條件下，這種塑料容器很難循環(huán)使用。
因此，在市場上需要一種用于液體的容器，特別是，在壓力條件下儲藏液體的容器，例如啤酒/飲料容器，這種容器具有可再密封特征，其可以由金屬，最好由鋁材制成。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種用于可再密封金屬容器的封閉結(jié)構(gòu)件，例如封閉金屬罐體，其中穹形的容器端部具有設置傾倒開口的頸部，在頸部設有可再密封的金屬帽元件。最好，容器端部設有固定的密封蓋，其通常采用雙輥接縫連接固定在經(jīng)過填充的罐體開口端。本發(fā)明還提供了制造和將端部固定到罐體上的方法。
本發(fā)明提供了用于液體，特別是飲料的獨特通用容器，其中多種標準的罐體設有端部，所述端部包括設有傾倒開口的頸部，在頸部的傾倒開口下方設有凸出物，可再密封的帽元件具有成型的凸出物，其能夠與在頸部成型的凸出物互鎖，并且包括設置在傾倒開口周圍的密封件，因此，可以在壓力條件下保存內(nèi)裝物。在頸部的底部和罐體的邊緣之間，采用常規(guī)的雙輥接縫固定連接，使容器端部與罐體配合連接。
本發(fā)明的主要目的是提供一種可再密封的容器端部，其包括可取下的蓋結(jié)構(gòu)，也稱為頸部和在頸部上的帽元件，提供常規(guī)的接縫，可以使容器端部安裝到罐體上，例如金屬罐體上，以便在容器中保存部分內(nèi)裝物，甚至在壓力條件下，進行保存，并且提供經(jīng)過改善的容器嘴部結(jié)構(gòu)，或者傾倒開口結(jié)構(gòu)，從而可以很好地倒出內(nèi)裝物，或者從容器中直接飲用內(nèi)裝物。本發(fā)明還提供了制造這種可再密封的帽元件和頸部的方法和設備。
通過下面結(jié)合附圖的詳細描述，以及權(quán)利要求書，可以理解本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點。
附圖的簡要描述

圖1是表示按照本發(fā)明的兩個堆垛容器的輪廓示意圖，其中最上面的容器以假想線表示。
圖2是按照本發(fā)明的容器端部的放大的剖視圖，其中包括位于頸部下邊緣的凸緣，其形成罐體上邊緣和端部之間的接縫部分。
圖2A是向外伸出的凸出物之一的放大的詳細視圖，所述凸出物形成于端部的上頸部。
圖3A～3C分別是剖視圖，表示在操作中形成新容器的帽或蓋部分。
圖4A和4B分別是帽元件剖視圖，表示其構(gòu)造。
圖5A～5H分別是在壓力加工條件下，壓力機和模具的局部剖視圖，其分別表示容器的頸部構(gòu)造或穹形形狀。
圖6A～6G分別是逐步成型的頸部構(gòu)造的放大的割視圖。
圖7是表示頸部構(gòu)造上的凸出物的另一種方式的示意圖。
圖8是表示在蓋元件上的容器堆垛和容器密封的效果的曲線圖。
圖9是表示作用在蓋元件上的載荷和容器密封的效果的曲線圖。
實現(xiàn)本發(fā)明的最好形式本發(fā)明的容器包括兩個主要部分，穹形結(jié)構(gòu)10和蓋元件或帽元件12，帽元件12一般呈倒杯狀，其包括向外伸出的卷邊13，其從帽元件12的頂面14下垂。在圖1中，一對容器包括罐體15，其各自設有端部，各罐體15具有在其底部的中央凹陷部分16，可以看到一個容器堆垛在另一個上，其表明容器具有堆垛能力，而且包括新的可再密封的端部。這種罐體的底部輪廓是已公知的。
參照圖2，穹形部分包括頸部結(jié)構(gòu)11，其具有翼狀底部邊緣20，翼狀底部邊緣20可以與罐體的上端邊緣形成密封，如圖2中的左邊緣所示，可以選擇地包括位于邊緣20下面的密封結(jié)合部分21。邊緣20從普通的截錐形中央頸部22的下邊緣向外延伸，在中央頸部22的上邊緣形成圓柱狀頸部25，在圓柱狀頸部25的上邊緣有向外卷曲的密封邊緣30，密封邊緣30在凸緣31上成型。圍繞密封邊緣30，最好設有彈性環(huán)形密封件32，其可以采取不同的形式，如本文的下面所述，但是，一般密封件32配合安裝在帽元件12內(nèi)。
第一組縱向凸出物35從上頸部25向外延伸，一般凸出物35呈三角形，如圖2A所示，傾斜的下凸出表面36以相對于頸部25的豎直外表面的預定角度延伸。這些凸出物35與第二組向內(nèi)延伸的凸出物36協(xié)同作用，第二組凸出物36在帽元件12的卷曲邊緣13上成型，以便將帽元件牢固地固定在穹形結(jié)構(gòu)上，如下面所述。當帽元件12固定在上頸部時，第一和第二組凸出物35和36的協(xié)同作用將頂面14拉動靠緊卷曲的密封邊緣30上，并且將密封件32壓緊在卷曲的邊緣30和凸緣31上，如圖2所示。
密封件32可以具有不同形式。在第一種形式中，密封件呈環(huán)狀O形，其圍繞著薄的柔性貼合盤33的周邊部分，并固定在頂面14的下側(cè)。在另一種形式中，使O形密封件成為圓形薄元件的邊緣，將其安裝到頂面14的下側(cè)的外部。在任何情況下，可壓縮的彈性密封件定位于帽元件12內(nèi)如圖2所示。如果需要，這種結(jié)構(gòu)將保持產(chǎn)品具有最初的壓力，并且在再密封后保持剩余壓力。
在本文中公開的模具要用于往復高速壓力加工，但是，其他形式的模具和驅(qū)動機構(gòu)也屬本發(fā)明的范圍。一般，如圖3A和3B，圖5A和5B所示，普通的壓力機包括上模板UP、下模板LP和導向柱GP，導向柱GP保持上模板UP的壓頭或壓模對準相應的下模板LP上的模具。其中采用的模具可以有多種形狀或形式，在壓力機中的模具可以設置在不同位置。
在圖3A和3B，圖4A和4B中表示了帽元件12和形成具有凸出物的帽元件12的兩個步驟。這兩個步驟可以包括在一個壓力機中執(zhí)行，因為在大批量生產(chǎn)中，這是非常方便的，但是，第二操作步驟可以采用輔助設備進行成型加工。
在第一操作步驟中，即在第一工位I-N中，在壓力機的向下沖程中，由坯料壓模45從片材上切割出坯料。在連續(xù)的向下沖程中，坯料被拉拔為杯狀帽元件部分40-1。在此沖程的底端，在帽元件部分40-1的頂部，由壓模45和相應的模具46壓制形成板形狀42，如圖3A所示。
在向上的沖程中，下卷邊環(huán)48在彈性壓力作用下，隨坯料壓模上升。帽元件部分40-1的邊緣50向外彎曲，進入由卷邊環(huán)48和坯料壓模45形成的腔體，因此完成具有外卷邊55的帽元件部分40-1的成型，如圖4A所示。
在第二操作步驟中，如上所述，其工位可以設置在壓力機中的另一位置，或者采用輔助設備，在第二工位II-H設有壓頭60和模具62，在模具62中具有腔體，腔體內(nèi)可以容納倒置的方位的帽元件部分40-1，外側(cè)卷邊55容納在模具62的腔體63內(nèi)。沖頭的探頭包括多個，例如三個或四個可徑向移動的指形物64，指形物64與中央錐形驅(qū)動凸輪65協(xié)同作用，在沖頭與帽元件部分40-1相靠近之前，沖頭探頭首先插入形成的帽元件部分40-1的產(chǎn)品內(nèi)側(cè)。由凸輪65使指形物64延伸，使其到達圖4B所示的位置，指形物的端部66延伸進入帽元件部分40-1內(nèi)，與卷邊55的內(nèi)側(cè)相靠，從而形成由卷邊55的材料形成的凸出物36的高度。卷邊環(huán)67設置在沖頭上，其具有在徑向向內(nèi)區(qū)域內(nèi)的一組腔體，這些腔體具有與凸出物36相應的位置和尺寸。環(huán)67的徑向向外的區(qū)域具有相應的向內(nèi)延伸表面68，當卷邊環(huán)67接觸指形物端部66上的底部時，延伸表面68將外側(cè)卷邊55的材料移向帽元件部分40-1的內(nèi)側(cè)。這將形成最終形式的帽元件部分40-2，其包括在向外的卷邊邊緣50上方，向內(nèi)伸出的凸出物36，最好具有三個或四個凸出物36。
如下所述，以7步驟操作成型頸部/穹形結(jié)構(gòu)11。但是，如果需要，第一工位下料和沖壓操作和第二工位沖壓操作可以結(jié)合在一個單獨的工位內(nèi)，從而可以將工位的總數(shù)減少到6個。在本文下面的描述中，采用分開設置的第一和第二工位。
在第一工位I-N中，從片材成卷材上切割出坯料，并且將坯料沖成杯狀部件70-1，如圖5A和6A所示。
在第二工位II-N中，部件70-1被再拉拔，形成凹陷區(qū)域72和邊緣74被卷曲以形成最終外徑。這使得獲得的件70-2可以從此操作位置放入皮帶型輸送系統(tǒng)，以便以高于其他形式的輸送系統(tǒng)的速度進行操作?？梢钥吹剑谝缓偷诙の豢梢员３址珠_，但是，在生產(chǎn)環(huán)境中，其可以和自動輸送系統(tǒng)相結(jié)合，最好工位I-N和II-N與輸送系統(tǒng)相結(jié)合，使得工件可以立即放置在皮帶或其他類似的輸送系統(tǒng)中。
在第三工位III-N中，工件70-2被再拉拔，以使中央部分75獲得附加的高度。在第四工位IV-N中，形成唇部76，在此工位，卷邊(在第七操作步驟中成型)處于靜止狀態(tài)，從而獲得工件70-3，如圖5D和6D所示。
在第五工位V-N中，形成穿過工件的孔或開口78。在第六工位VI-N中，向上擠壓開口78，從而獲得在工件70-4上形成卷邊的材料，如圖6F所示。
然后，在第七工位VII-N中，形成圍繞飲用開口的、卷曲的密封邊緣30。卷邊經(jīng)360°形成，以便當飲用者使用容器時，材料的原始邊緣不能接觸使用者的嘴。這將獲得工件70-5，如圖6G所示。
在附加的壓力加工工位中，可以在上頸部25中形成凸出物35。也可以在分開的輔助設備中形成這種凸出物，其可以使用在薄壁金屬滾筒或杯狀工件中滾壓螺紋等的技術(shù)。
在附加的壓力加工工位VIII-N中，將工件70-5放入模件80中，模件80包括腔體81，腔體81具有相應于凸出物35所需的外輪廓和其所在位置。在優(yōu)選的實施例中，設有三個或四個腔體，如上所述，其圍繞上頸部對準凸出物35所需要的位置。沖頭82具有徑向可擴張的指形物84，其由錐形凸輪85操作，插入工件70-1，通過使指形物沿徑向向外擴張，向頸部的壁被壓入模具腔體。指形物84具有模壓部分86，模壓部分86與凸出物35的尺寸和形狀相吻合，并且與腔體81合適地相互配合。在凸出物35成型之后，使指形物84退回，沖頭82和模具80分開，然后取出完全成型的頸部元件70-5。在此同一工位，可以再成型加工出翼狀下邊緣，例如，通過進一步卷曲加工，當端部元件固定在經(jīng)過填充的罐體上時，準備進行接縫操作。
另外，采用輔助設備完成對翼狀下邊緣或接縫卷邊的成型加工，與此同時使用滾動技術(shù)成型凸出物35。將工件70-5夾持在轉(zhuǎn)動的夾盤90內(nèi)，夾盤90圍繞第一軸線92轉(zhuǎn)動，軸線92與上頸部25的中心線重合。可轉(zhuǎn)動的滾動或滾壓機構(gòu)協(xié)同作用，即，外砧座94圍繞軸線95轉(zhuǎn)動，內(nèi)模具96圍繞軸線97轉(zhuǎn)動，從而引導模具與頸部的壁相接觸。砧座和協(xié)同作用的模具可以被各自轉(zhuǎn)動驅(qū)動，可以沿著徑向方向和軸向方向相互靠近或遠離夾盤/工件的軸線92。因此這些工件可以移動進入或外出，或者說相互相向或相互遠離夾緊的工件70-5的上頸部25的表面。這些轉(zhuǎn)動的砧座94和模具96上具有其上形成凸出物35的陽/陰構(gòu)形。當砧座和模具與轉(zhuǎn)動的工件70-5相互嚙合和轉(zhuǎn)動時，凸出物的輪廓被壓制進入上頸部的壁。
因此，本發(fā)明提供了制造容器端部的頸部和帽元件的方法和設備。上面描述了多種與分步驟加工工位有關(guān)的壓模、模具和相關(guān)設備、用于在多個步驟中預成型的裝置，以便采用壓力機和相關(guān)機構(gòu)，在大批量生產(chǎn)中，制造頸部元件和相應的帽元件。
圖8表示在90psi壓力作用下，帽元件的變形的幾何形狀與接近未變形的幾何形狀相比較，變形的原因是由于在容器上施加了外垂直軸向載荷，這是由于第二容器或罐體堆垛在另一個罐體的頂部，如圖1所示。試驗和計算機模擬圖像表示帽元件趨于進入比較低的最小位置，直到在帽元件上出現(xiàn)拱凸。密封件32將趨于被進一步推入帽元件12和傾倒開口的外表面之間的空隙內(nèi)，從而導致緊密的密封。
圖9是表示在90psi壓力作用下，帽元件的變形的幾何形狀與接近未變形的幾何形狀相比較。將載荷施加到帽元件的中央，在圖中所示的時刻，帽元件趨于進入平狀態(tài)。這種變形可能引起帽元件的側(cè)面產(chǎn)生某種向外的移動，圖中夸張表示。這能夠潛在地擠壓O形密封件，但是，即使在這種比較小的壓力狀態(tài)下，在密封件、穹形的上頸部和帽元件之間將形成干涉。因此，雖然容器在上述圖8所示的條件下，結(jié)合帽元件進入平狀態(tài)的過程中，帽元件的幾何形狀要被降低，裝有按照本發(fā)明的密封件的容器不喪失其密封性能。
在描述了本發(fā)明的方法，和執(zhí)行這種方法的設備形式，以及本發(fā)明的優(yōu)選實施例的同時，可以理解本發(fā)明不限于這些精確的方法和設備形式，那些不脫離本發(fā)明范圍的變化形式都包括在本發(fā)明的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種用于固定到裝有液體的容器上的可再密封容器端部，其包括具有下邊緣的頸部，所述下邊緣包括周邊翼狀部分，以便與罐體的邊緣共同形成卷邊接縫；所述頸部具有圓柱狀中央上部分，其直徑小于所述翼狀部分，頸部還包括具有周圍卷邊的倒出口；以圍繞頸部上部分的第一直徑向外延伸所成型的第一組凸出物，其與封閉的帽元件協(xié)同作用；可取下的封閉的帽元件封蓋所述倒出口，帽元件包括頂面和從頂面向下延伸成型的邊緣，其圍繞所述頸部上部分，所述邊緣終止于大體圓形下邊緣；第二組凸出物在帽元件的邊緣內(nèi)以第二直徑向內(nèi)成型，第二直徑小于第一組凸出物的第一直徑，以便第二組凸出物鎖緊在第一組凸出物的下方，從而保證帽元件與倒出口的周圍卷邊形成密封關(guān)系。
2.按照權(quán)利要求1所述的容器端部，其特征是還包括設置在帽元件內(nèi)的密封件；所述第一組凸出物具有傾斜的凸輪表面，凸輪表面面向頸部的下方，以便將密封件壓緊到所述倒出口。
3.按照權(quán)利要求1所述的容器端部，其特征是還包括所述頸部的上部分具有在周圍卷邊上的凸緣；所述密封件具有內(nèi)徑，其大于周圍卷邊，由此密封件被壓緊到凸緣和周圍卷邊上。
4.按照權(quán)利要求3所述的容器端部，其特征是還包括密封件是彈性材料的環(huán)形元件，其被設置在帽元件的邊緣內(nèi)側(cè)，與頂面和邊緣的接合處相鄰。
5.按照權(quán)利要求1所述的容器端部，其特征是還包括在帽元件的邊緣部分的下邊形成向外的卷邊；所述第二組凸出物從所述向外的卷邊向內(nèi)延伸。
6.按照權(quán)利要求1所述的容器端部，其特征是還包括將密封件安裝到頸部翼狀部分的下側(cè)，以使成型于罐體的卷邊接縫和翼狀部分協(xié)同作用。
7.一種用于固定到裝有液體的容器上的可再密封容器端部，其包括具有下邊緣的頸部，所述下邊緣適于同罐體的邊緣共同形成接縫；所述頸部具有圓柱狀中央上部分，其直徑小于所述翼狀部分，頸部還包括具有周圍卷邊的倒出口；以圍繞頸部上部分的第一直徑向外延伸所成型的第一組凸出物，其與封閉的帽元件協(xié)同作用，所述第一組凸出物具有三角形形狀，其包括傾斜的凸輪表面，凸輪表面面向頸部上部分的下方；可取下的封閉的帽元件封蓋所述倒出口，帽元件包括頂面和從項面向下延伸成型的邊緣，其圍繞所述頸部上部分，所述邊緣終止于圓形下邊緣；在所述帽元件的邊緣內(nèi)，與所述頂面相鄰，設有圓形密封件；第二組凸出物在帽元件的邊緣內(nèi)以第二直徑向內(nèi)成型，第二直徑小于第一組凸出物的第一直徑，以便第二組凸出物鎖緊在第一組凸出物的下方，從而保證帽元件與倒出口的周圍卷邊形成密封關(guān)系。
8.按照權(quán)利要求7所述的容器端部，其特征是還包括所述頸部的上部分具有周圍卷邊的凸緣；所述密封件具有內(nèi)徑，其大于周圍卷邊，由此密封件被壓緊到凸緣和周圍卷邊上。
9.按照權(quán)利要求7所述的容器端部，其特征是所述密封件是彈性材料的環(huán)形元件，其被設置在帽元件的邊緣內(nèi)側(cè)，與頂面和邊緣的接合處相鄰。
10.按照權(quán)利要求7所述的容器端部，其特征是上述周圍卷邊為在帽元件的邊緣部分的下邊向外形成的卷邊；所述第二組凸出物從所述向外的卷邊向內(nèi)延伸。
11.按照權(quán)利要求10所述的容器端部，其特征是還包括在頸部的上部分成型的凸緣，由其形成圍繞傾倒開口的向外的卷邊。
12.一種制造容器端部的方法，所述容器端部包括頸部元件，以便與罐體形成接縫，還包括帽元件，其與頸部元件形成可再密封的封閉件；所述方法包括下列步驟形成頸部元件，其包括周邊翼狀部分，以便適合與罐體形成接縫，還包括圓柱形頸部的上部分；在頸部的上部分形成向外的卷邊，從而構(gòu)成傾倒開口；形成第一組凸出物，其自頸部的上部分向外凸出，達到預定的第一直徑，并且在第一組凸出物上形成凸輪表面；形成倒置的杯狀帽元件，其包括頂面和從頂面下垂的邊緣，在邊緣的下邊形成向外的卷邊；形成第二組凸出物，其從邊緣向內(nèi)延伸，達到預定的第二直徑，第二直徑小于第一組凸出物的直徑，以便與頸部元件上的第一組凸出物的凸輪表面相互作用，從而迫使頂面壓緊圍繞傾倒開口的向外的卷邊。
13.按照權(quán)利要求12所述的制造容器端部的方法，其特征是還包括下列步驟形成帶環(huán)圈的密封件，其內(nèi)徑尺寸使密封件配合壓緊圍繞傾倒開口的向外的卷邊；將密封件安置在帽元件內(nèi)，以便當帽元件上的凸出物與頸部上部分的凸出物充分配合時，環(huán)圈壓緊在傾倒開口上的向外的卷邊。
14.一種用于制造容器端部的設備，所述容器端部包括頸部元件，以便與罐體形成接縫，還包括帽元件，其與頸部元件形成可再密封的封閉件，所述設備包括形成頸部元件的裝置，所述頸部元件包括周邊翼狀部分，以便適合與罐體形成接縫，還包括圓柱形頸部的上部分；在所述頸部的上部分形成向外的卷邊以便限定傾倒開口的成型裝置；形成第一組凸出物的成型裝置，第一組凸出物自頸部的上部分向外凸出，達到預定的第一直徑，并且在第一組凸出物上形成凸輪表面；形成倒置的杯狀帽元件的裝置，杯狀帽元件包括頂面和從頂面下垂的邊緣，在邊緣的下邊形成向外的卷邊；形成第二組凸出物的裝置，第二組凸出物從邊緣向內(nèi)延伸，達到預定的第二直徑，第二直徑小于第一組凸出物的直徑，以便與在頸部元件上的第一組凸出物的凸輪表面相互作用，從而移動頂面壓緊圍繞傾倒開口的向外的卷邊。
全文摘要
一種具有頸部元件(11)和帽元件(12)的可再密封罐體端部(10),帽元件(12)可以密封到頸部元件(11),并且從頸部元件(11)上取下,帽元件(12)可以在壓力條件下封閉容器。通過常規(guī)的接縫(20)將罐體端部(10)固定到金屬罐體上。罐體端部可以再密封裝在容器內(nèi)的內(nèi)裝物,并且改善了罐口,以便獲得良好的倒出口,而且便于直接使用容器,飲用其內(nèi)裝物。本發(fā)明公開了制造罐體端部的方法和設備。
文檔編號B21D51/46GK1244846SQ97181424
公開日2000年2月16日 申請日期1997年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月18日
發(fā)明者H·C·巴奇馬恩, S·T·庫克, J·R·舒伯特, J·F·舒伯特, L·E·斯特隆 申請人:戴頓系統(tǒng)集團有限公司