本发明涉及一种具有通气特征以增加流速的罐端部。该发明还涉及设有这样的罐端部的罐。
背景技术：
当今市场上的大多数金属饮料罐是两件式罐，包括具有接合至开口端的罐端部的一件式罐本体。进一步地，最常见的罐端部的类型是被称为“留置式拉环”端部的罐端部。留置式拉环端部包括拉环，拉环由消费者的手指提升起以沿着限定孔口的刻痕线产生破裂。一旦打开，拉环被压回抵靠端部并且保持附接到罐端部。这种类型的罐端部已经由crownholdings股份有限公司以
对于某些应用，更期望增加通过罐端部的孔口的液体流速。例如，在饭店和咖啡店，增加通过罐端部的孔口的液体流速有益于将罐的内容物快速地清空到饮用玻璃杯中。直接自罐饮用的消费者也会发现这是有利的。在倾倒期间避免所谓的“咕噜咕噜声”的罐端部也是令人满意的。
crownholdings股份有限公司利用以品牌名为
除了这些crownholdings股份有限公司的罐端部，其他制造商已经或试图将宣称有利于增加流速和/或抗咕噜咕噜声的罐端部投入市场。
虽然初看起来增加孔口的尺寸和/或形状以增加流速并避免咕噜咕噜声似乎是显而易见的，但是这并非不重要。任何实用性的设计必须保持打开常规端部的轻松且保持压力性能的水平。另外，在非常具有竞争性的领域，任何新的罐端部设计应该不明显地增加生产成本。
us20150329238是关于具有补充的通气特征的饮料罐端部。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，提供用于接合到金属容器本体上的金属端部。端部包括外卷曲、外卷曲内的中心面板、以及具有纵向轴线(a)的拉环。端部还包括将拉环固定到中心面板的铆钉以及中心面板中的刻痕，刻痕具有两个间隔开的且在其之间限定有铰链的端部，铰链位于所述纵向轴线(a)的一侧，由此拉环的操作使刻痕破裂并导致中心面板的位于刻痕内的区域绕铰链枢转并在中心面板中提供孔口。刻痕延伸到中心面板的位于中心线(b)后面的且在纵向轴线(a)的从铰链起的另一侧的区域内，中心线(b)延伸穿过铆钉的中心并且垂直于所述纵向轴线(a)。
当拉环被完全提起并且孔口被打开时，拉环可以相对于由拉环采用的铆钉提供的旋转轴线处于大体相同的旋转定向。
端部可以包括位于卷曲和中心面板之间的夹壁，以及，可选地，位于夹壁和中心面板之间的埋头孔(countersink)。可替换地，中心面板和夹壁之间可以不存在埋头孔。
中心面板的位于刻痕内的区域的至少0.5％，优选地至少1％可以在中心线(b)的后面且在纵向轴线(a)的自铰链起的另一侧，中心线(b)延伸穿过铆钉的中心并且垂直于所述纵向轴线(a)。
刻痕在中心线(b)的后面至少0.5mm，优选至少1mm，并且在纵向轴线(a)的自铰链起的另一侧，中心线(b)延伸穿过铆钉的中心并且垂直于所述纵向轴线(a)。
位于中心线(b)后面且在纵向轴线(a)的自铰链起的另一侧的刻痕上的通气半径可以在自2mm到6mm的范围内，优选地在自2.5mm到5mm的范围内，中心线(b)延伸穿过铆钉的中心并且垂直于所述纵向轴线(a)。
端部可以是47mm或更小的端部，可选地为43mm或更小的端部。
端部倾倒孔口可以具有14mm或更小的长度以及大于30毫升/秒的流速。
端部可以具有大体平的面板，面板具有吸收由形成刻痕和铆钉而产生的多余材料的局部特征，但是没有常规地用于使端部面板变硬的埋头孔槽。
根据本发明的第二方面，提供一种包括金属容器本体和根据上述第一方面的金属端部的容器，为了关闭金属容器本体，端部被接合到金属容器本体的开口。
尽管已经参照拉环的纵向轴线(a)描述了罐的中心面板上的刻痕，但是为此目的当然也可以限定其他轴线。在下面的示例性实施例中陈述这些可替换的限定的一部分。
在本发明的示例性实施例中，具有用于接合到金属容器本体上的金属端部。端部由具有镜面对称轴线的壳体形成。端部包括外卷曲、外卷曲内的中心面板、以及拉环。端部还包括将拉环固定到中心面板的铆钉，铆钉位于对称轴线上，以及中心面板中的刻痕，刻痕具有两个间隔开的且在其之间限定有铰链的端部，铰链位于所述对称轴线的一侧，从而拉环的操作使刻痕破裂并且导致中心面板的在刻痕内的区域绕铰链枢转并且在中心面板中提供孔口。刻痕延伸到中心面板的在中心线(b)后面的且在对称轴线的自铰链起的另一侧的区域内。中心线(b)延伸穿过铆钉的中心并且垂直于所述对称轴线。
在本发明的另一个示例性实施例中，具有用于接合到金属容器本体上的金属端部。端部包括外卷曲、外卷曲内的中心面板、以及拉环。端部还包括将拉环固定到中心面板的铆钉，铆钉从中心面板的中点偏移，以及中心面板中的刻痕，刻痕具有两个间隔开的且在其之间限定有铰链的端部，铰链位于限定在铆钉和中心面板的中点之间的纵向轴线的一侧，由此拉环的操作使刻痕破裂并且导致中心面板的在刻痕内的区域绕铰链枢转并且在中心面板中提供孔口。刻痕延伸到中心面板的在中心线(b)后面的且在纵向轴线的自铰链起的另一侧的区域内，中心线(b)延伸穿过铆钉的中心并且垂直于所述纵向轴线。
在本发明的另一示例性实施例中，具有用于接合到金属容器本体上的金属端部。端部包括外卷曲、外卷曲内的中心面板、具有镜面对称轴线的埋头孔以及拉环。端部还包括将拉环固定到中心面板的铆钉，铆钉位于对称轴线上，以及中心面板中的刻痕，刻痕具有两个间隔开的且在其之间限定有铰链的端部，铰链位于对称轴线的一侧，由此拉环的操作使刻痕破裂并且导致中心面板的在刻痕内的区域绕铰链枢转并且在中心面板中提供孔口。刻痕延伸到中心面板的在中心线(b)后面的且在对称轴线的自铰链起的另一侧的区域内，中心线(b)延伸穿过铆钉的中心并且垂直于所述对称轴线。
在本发明的另一示例性实施例中，具有用于接合到金属容器本体上的金属端部。端部包括外卷曲、外卷曲内的中心面板、以及拉环。端部还包括将拉环固定到中心面板的铆钉以及中心面板中的刻痕，刻痕具有两个间隔开的且在其之间限定有铰链的端部，铰链位于限定在铆钉和刻痕上的在自铆钉起的相对侧上的一点之间的纵向轴线的一侧，该点被选择为使得纵向轴线与刻痕以直角相交，由此拉环的操作使刻痕破裂并且导致中心面板的在刻痕内的区域绕铰链枢转且在中心面板中提供孔口。刻痕延伸到中心面板的在中心线(b)后面的且在纵向轴线的自铰链起的另一侧的区域内，中心线(b)延伸穿过铆钉的中心并且垂直于所述纵向轴线。
附图说明
图1和2示意性地图示出已知的、无缝的饮料罐端部；
图3是图1和图2的无缝罐端部的立体图；
图4和图5示意性地图示出根据本发明第一实施例的无缝罐端部；
图6是图4和图5的无缝罐端部的立体图；
图7图示出已知的罐端部的某些关键特征；
图8到图10图示出根据本发明的第二实施例的接合到金属罐类型的容器的端部。
具体实施方式
图1以俯视图图示出已知的由crownholdings股份有限公司生产并以品牌名
完成的壳被供给到被称为“转换压合机”的压合机。转换压合机将刻痕6压入到中间面板中。刻痕6沿其大部分长度具有大约0.091mm的残余深度，但是在一侧具有断裂处7。刻痕6是不连续的，在铆钉的左侧区域中具有断裂处。向上凸出的铆钉8形成在中间面板4的中部并且拉环9被固定到铆钉。
完成的端部被接合到已装满的罐本体上。如图1可见，该产品由消费者将他或她的手指插入到拉环的最右端下方并向上撬起拉环而打开。该动作导致拉环的在图中被标识为参考标记10的鼻部被向下压抵至中间面板的在刻痕6内的区域，首先使得刻痕在鼻部的径向内侧的点处断裂。刻痕残余在刻痕轮廓的一部分有所增加，使得对破裂的抵抗力增大。该刻痕的浅区域被称为“止动件(arrestor)”并且通常具有两个深度：远离铆钉大约2.5mm到5mm的中深度区域，以及远离铆钉大约5mm到7.5mm的全深度区域。中深度区域具有大约0.132mm的刻痕残余，全深度区域具有大约0.150mm的刻痕残余。
初始破裂导致罐的内部通气并且该破裂围绕刻痕线迅速延伸直至止动件。这产生了足够大的孔口以安全地放出顶部空间的气体。因而，在用户完全使止动件破裂时，罐大体上已完全通气。连续的撬动拉环以及向罐内进一步按压拉环鼻部导致破裂绕刻痕顺时针延伸直到其达到端部，且最终导致刻痕内的面板绕作为铰链的断裂处7弯折，由此打开孔口并允许内容物被倒出。
图2是图1的端部的示意性图示，强调了拉环9、刻痕线6以及铆钉8的外缘。图2示出了指示拉环9的纵向轴线(或中心线)的断线a。断线(“中心线”)b垂直于纵向轴线a，且穿过铆钉8的中心。从图2中可以清楚，在任何显著程度上，刻痕6没有在铆钉的与铰链7相对的一侧延伸超过铆钉8或延伸到铆钉8后。换言之，刻痕6没有延伸到如图中所示的纵向轴线a以下且在中心线b的右侧的部分。
图3是图1和图2中已知的罐端部的立体图。
图4和图5图示出可以提供改善的流速的罐端部构造。端部的与图1的端部共同的特征以相似的参考标记示出。相关的改变涉及刻痕14，目前刻痕14延伸到中心面板4的在铆钉中心线b的右侧的部分，在位于拉环a的纵向轴线下方的那个区域。由位于轴线a下方且在中心线b右侧的刻痕线限定的孔口面板的百分比是显著的，例如超过0.5％且优选地超过1.0％。刻痕在物理上以优选地至少0.5mm的距离、更优选地以至少1.0mm的距离延伸到中心线的右侧。按照惯例，刻痕线实际上在中心线左侧大约1mm。(需要说明的是，将刻痕移动到中心线的右侧通常不会被视为发展选项，因为可能会认为这将在打开期间导致失败—因为刻痕不会沿着这样的路径自然地传播并且在通气和/或后续的孔口打开期间打开操作会失败。)
已经发现为实现产生通气特征，通气特征的区域内的刻痕的半径是重要的。为提供平稳的刻痕传播，该半径应该大于2mm(优选2.5mm)，为产生位于孔口的主要部分上方的离散的通气特征，该半径应该小于6mm(优选5mm)。
需要说明的是，对端部的唯一改变涉及刻痕14的位置和尺寸。端部在其他方面是常规的。如此，对生产线要求的唯一改变是对产生刻痕的工具的改变。这是要做的相对小的改变。图6是图4和图5的罐端部的立体图。
试验已经表明，对于202端部，虽然由于图3和图4中所图示的构造(在202端部的情况下)产生的孔口面积的增加为大约10.4％，但是通过孔口的流速增加36％。这是惊人的并有重大意义的。按照惯例，来自孔口的流速与面积成比例。发明人相信非线性流动行为的原因是由于明显增加的孔口高度，其提供了孔口的一部分，在孔口的该部分处，空气在倾倒期间可以容易地进入、回到罐内。该通气特征改善了流出流速以及倾倒的平稳性，在流出期间流动发出咕噜咕噜声的趋势较小。的确，流速的改善如此之大以使得消费者非常有可能意识到不同，意味着结合改善的端部的罐相对于具有常规端部的罐会被敏锐地区分出。
已经对改善的端部进行了下面的性能检验：
弹出力和撕裂力；
老化和接合扣环压力试验；
高内部压力下的安全通气；以及
当端部被封顶时在高压下储存后打开。
结果已经证实改善的端部的性能没有在任何这些方面降低。
图1至3和图4至6的端部的比较表明，对于后者，绕通气特征的刻痕具有紧跟着止动浅处的更缩紧的曲率半径。止动浅处在图5中通过参考标记16指示出，跟着的弯曲部分由参考标记17指示出。以示例的方式，对于常规的202端部，紧跟着止动件的刻痕的曲率半径可以在5mm左右。对于此处描述的改善的端部，曲率半径可以在4mm或者甚至3mm左右。如上所讨论的，止动浅处是刻痕的比其剩余部分具有较浅深度的一部分。如此，止动浅处在初始通气期间倾向于对破裂提供较大的抵抗力。改善的罐端部的进一步令人惊讶的优势是部分17的更缩紧的曲率半径对破裂提供更大的抵抗力。由于增加的抵抗力，在一些实施例中，为使刻痕更容易打开，可以增加止动件16中的刻痕残余。在一些情况下，止动件特征可以全部一起被移除，即刻痕14的深度沿其整个长度大体恒定。移除止动件的好处是生产工具的生产和维修更简单。
以下的表1说明了对于常规的202端部和对于具有改善的设计(4mm和3mm曲率半径)的202端部的相比较的尺寸和流速。在适当的地方也指示出百分比变化。尺寸全部以毫米为单位，而流速以毫升/秒为单位给出。
上述讨论假定对于给定的罐端部尺寸，例如202，我们想要获得增加的流速。然而，对于给定的流速，本发明也有利于罐端部直径的减小。除了使用较小体积的罐之外，减小的罐端部尺寸也是为使用所谓的“金属瓶”所期望的。这样的金属瓶具有类似于玻璃瓶的形状，比常规的金属罐具有更长且更细的颈部。金属瓶的更窄的开口通常需要45mm或者更少的端部尺寸。制造商在使用基于常规留置式拉环型端部的设计制造用于金属瓶的端部时已经面临挑战，特别是对于少于45mm的端部尺寸。
图7示意性地图示出设计为用于金属瓶的45mm罐端部的中心面板。图7指出多个关键设计标准，包括：
面板长度—这是在端部开设的孔口面板的长度；
手指进入长度—这是消费者可以将他或她的手指插入其中以提升拉环的区域的长度；
提升长度—这是拉环在其径向最外点和铆钉的相对的内侧之间的长度；
喙长度—这是拉环在拉环的喙部和铆钉的内侧(其中拉环被附接到铆钉平台形成铰链)之间的长度；
埋头孔—这是埋头孔的宽度。
为了使得容易的打开成为可能，手指进入长度应该为至少8mm。将长度降低至其下使得一些消费者难以进入拉环的端部。保持合适的提升长度与喙长度的比，以及合适的面板长度与喙长度的比也是重要的。进一步地，一经打开，当拉环垂直于中心面板时，应该保持拉环与面板的接触点，以便孔口面板的铰接位置充分打开，进而允许全部产品排出。
发明人已经进行了“倾倒”试验以展示改善的流速端部可以使用比常规孔口面板长度小大约1.5mm的面板长度，该长度是沿轴线b的方向测量的跨过孔口的距离。该减小的孔口长度反过来允许使用减小的喙长度以有效地打开孔口。喙长度可以减小大约0.5mm，这允许减小的拉环提升长度以有效地打开刻痕。提升长度被减小大约1.7mm。因此，可能的总的面板直径的减小为大约(1.5mm+1.7mm)3.2mm。
面板直径的减小导致进一步的可能性。由于较小的面板固有地更硬，因此省略埋头孔成为可能。通常提供埋头孔来增加端部的硬度。埋头孔的移除在端部的直径上至少进一步节省了4mm。因此，对于同样的流速，总节省为7.2mm左右。对于同样的流速，常规的200端部(50mm)可以被47mm端部(具有埋头孔)或43mm端部(没有埋头孔)替换。从200端部到43mm端部的改变实现了引人注目的金属节省。
图8图示出适于关闭金属瓶的改善设计的端部20。图9示出接合到金属罐本体21上的端部，而图10示出穿过图9的接合的端部和罐本体的垂直横截面的立体图。
需要说明的是本发明的实施例不仅就使金属瓶的生产成为可能以及实现增大的流速而言有用，他们也可以用于减小常规罐设计的失败率。施加到刻痕内的区域下侧的力与该区域的面积成比例。通过减小面积，力被减小，刻痕内的区域在打开和“发射(missile)”期间分离的可能性降低。换言之，较小的孔口尺寸可以降低失败率。另外，或可选地，实施例可以减小严苛的工具要求，特别是对于形成刻痕的工具，因为刻痕允许的公差可以增加。
本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
表1。