本公開涉及一種加壓氣體容器(例如，一種在用于制備碳酸飲料的裝置或系統(tǒng)中使用的包含二氧化碳的加壓氣體容器)及其制造方法。

背景技術(shù)：

被認為作為背景技術(shù)與本公開主題相關(guān)的參考文獻列舉如下：

-gb2,176,586

-us3,587,926

-us3,684,132

-wo2015/118525

-wo2016/135715

在此承認上述參考文獻不被推斷為意味著這些參考文獻與本公開主題的可專利性以任意方式相關(guān)。

加壓氣體容器通常用于需要供入加壓氣體的系統(tǒng)或設(shè)備中。用于制備碳酸飲料的設(shè)備即是一個這樣的例子。大多數(shù)加壓氣體容器設(shè)計為多次使用，即：容器的容積和/或氣體壓力足以滿足若干次的氣體供給劑量。這通常需要容器與這樣的機構(gòu)相聯(lián)，所述機構(gòu)使得能夠連接和斷開加壓容器與所述設(shè)備或系統(tǒng)之間的氣流。通常，容器本身配備有氣體流量控制機構(gòu)，例如閥或可重復(fù)密封的膜，以便使得使用者能夠在防止氣體從容器泄漏的同時將容器與設(shè)備或系統(tǒng)斷開。

此外，容器通常設(shè)計為多次循環(huán)使用，即：一旦容器被清空，則該容器通常被運回給供應(yīng)商來清洗和重新加注。這種容器通常被設(shè)計為滿足嚴(yán)格的安全要求(例如較厚的壁厚和牢靠的可再密封開口)，以便將密封件或容器的意外破裂減至最小。但是，這導(dǎo)致很高的生產(chǎn)成本和復(fù)雜的物流。此外，許多這樣的容器在使用后沒有退回給供應(yīng)商來重新加注，從而導(dǎo)致較高的沉沒成本。

在wo2015/118525和wo2016/135715中公開了一次性容器(即旨在單次使用的容器)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開提供了一種旨在用于單次使用(因此是一次性容器)的新型加壓氣體容器。本公開的加壓氣體容器被獨特地設(shè)計成具有多層本體，所述多層本體具有被模制層覆蓋的薄金屬層。在這種獨特的結(jié)構(gòu)中，圍繞并限定加壓氣體包殼的金屬層與旨在用于多次使用的加壓容器的主要金屬壁相比可以大為減薄。模制層用于以下雙重主要目的：(i)有助于較薄金屬層耐受高壓的能力；和(ii)支撐金屬層以抵抗壓力引發(fā)的變形。

本公開的一次性容器包括插塞單元，所述插塞單元裝配有密封包殼的大體上平面的隔離元件。隔離元件具有厚度減小的部分，其限定較弱的點，所述的厚度減小的部分在沿著正交于隔離元件的方向上施加力時能夠被撕開，從而有助于隔離元件的受控破裂。

應(yīng)當(dāng)注意，盡管壁通常具有兩層，即金屬層和模制層，但是按某些實施例，壁可以形成有附加的層，例如：最內(nèi)部的內(nèi)襯，其例如由塑料材料制成；和最外層，所述最外層由保護涂層、涂料、裝飾涂層、標(biāo)簽等構(gòu)成。

金屬層通常(但不排他地)是鋁或鋁合金。模制層由可模制的材料制成，該材料可以是具有熱塑性的材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(pvc)、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pte)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、不同聚合物的混合物和共聚物，以及在wo2012/007949等中公布的熱塑性材料類型。

本公開的容器的其他特征將在下面的描述中闡明。應(yīng)該注意，本公開還提供了：用于制造容器和用于給該容器加注加壓氣體的方法、可以組合起來形成本公開的容器的插塞單元和容器坯件、用于制造該容器坯件以及將在下面描述的適配器單元的方法。

加壓氣體容器(通常地和軸向?qū)ΨQ的容器)包括容器本體，所述容器本體限定具有一體的頸部的加壓氣體包殼，所述頸部從容器的肩部延伸到端部部分。端部部分配置成與氣體要在其中使用的裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的氣體端口相聯(lián)。端部部分還裝配有插塞單元。容器本體具有多層壁，多層壁包括由模制層覆蓋的金屬層。插塞單元具有軸向孔，軸向孔的尺寸設(shè)計成容納所述氣體端口的氣竄軸。隔離元件通常是平面的、并被部署在軸向孔的內(nèi)端中，以便在軸向孔與包殼之間形成的氣密隔離。隔離元件具有一個或多個第一部分，所述第一部分的厚度與隔離元件的其它部分的厚度相比減小，使得在隔離元件上施加力的時候，所述一個或多個第一部分在所述部分處使隔離元件破裂，從而使得氣體能夠從包殼流出。插塞單元還具有一個或多個密封元件，例如o形圈，其設(shè)置在軸向孔中并有別于所述隔離元件，并且配置成與所述氣竄軸形成氣密相聯(lián)。

在聯(lián)接到氣體端口期間，軸向取向的氣體端口的軸穿過軸向孔，并在該過程中將力施加到隔離元件，導(dǎo)致隔離元件在所述部分處破裂，所述部分是(旨在用于該目的的)隔離元件中的脆弱點。密封元件(通常為如上所述的o形圈)防止不受控制的氣體釋放，并確保氣體釋放通過形成在所述軸內(nèi)的氣體管道以受控方式進行，所述氣體管道與所述裝置、設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)的氣體接收系統(tǒng)連結(jié)并與氣體接收系統(tǒng)流動連通。

在下文中，為了方便起見，術(shù)語“裝置”將用于指這樣的設(shè)備、裝置或系統(tǒng)，所述設(shè)備、裝置或系統(tǒng)設(shè)置有用于與接收和利用加壓氣體的容器相聯(lián)的氣體端口。

按一個實施例，氣體容器可以是與用于制備和分配碳酸飲料的裝置相聯(lián)的加壓二氧化碳容器。

隔離元件通常是金屬片材，盡管(按一些實施例)它也可以由非金屬材料、特別是塑料制成。但是，金屬隔離元件具有長期耐用和能耐受隔離元件兩側(cè)壓差的優(yōu)點。例如，塑料隔離元件可能在隔板兩側(cè)壓差下長期儲存后展現(xiàn)疲勞，但是可以(特別地)適用于旨在用于短期儲存的應(yīng)用。

按一個實施例，厚度減小的第一部分是交叉的槽，所述交叉的槽通常在軸向孔的軸線處交叉。按一些實施例，插塞單元可以是直接裝配在容器的頸部的端部中的獨立元件，盡管它有時可以裝配在聯(lián)接至容器的頸部的適配器內(nèi)。這種適配器通常被配置為具有彼此成一體的裝置聯(lián)接部分和容器聯(lián)接部分。裝置聯(lián)接部分包括直立向上軸向延伸的第一壁，所述第一壁的外部具有大體上圓筒形的表面，旨在用于與所述氣體端口聯(lián)接(例如螺紋聯(lián)接或卡口聯(lián)接)。第一壁形成在第一腔部分周圍并在所述第一壁之間限定該第一腔部分，所述第一腔部分還限定插塞座，用于容納插塞。容器聯(lián)接部分包括直立向下軸向延伸的第二壁，第二壁與頸部的金屬層的上部部分緊密相聯(lián)并包封該上部部分。因此，第二壁通常嵌入模制層中或與模制層相聯(lián)。第二壁通常具有外表面凸起(例如環(huán)形抵接部或圓環(huán))，以便使得能夠與模制層緊密相聯(lián)，即通過增加模制層與第二部分的外表面之間的接觸面積、從而增加與模制層的機械聯(lián)鎖來實現(xiàn)。

為了確保第二壁與金屬層的外表面之間的氣密相聯(lián)(以避免兩者之間的氣體泄漏)，適配器的第二壁通常設(shè)置有內(nèi)部環(huán)形槽，所述內(nèi)部環(huán)形槽容納o形圈，其提供用于與金屬層氣密相聯(lián)。

按一個實施例，適配器包括徑向肩部，所述徑向肩部形成在端口聯(lián)接部分和容器聯(lián)接部分之間。這些徑向肩部通常旨在用于與外部緊固環(huán)相聯(lián)，外部緊固環(huán)可由金屬或塑料制成，外部緊固環(huán)被壓裝到容器的頸部上。一旦裝配到容器的頸部上，則緊固環(huán)的頂部部分就緊緊地壓靠在適配器的肩部上，以提供用于與其緊密相聯(lián)。

按一個示例性實施例，容器可以包括底部增強元件和頂部增強元件中的一者或兩者，底部增強元件和頂部增強元件聯(lián)接到模制層或嵌入到模制層中。底部增強元件可以限定容器的基部。頂部增強元件通常形成為適合于裝配在內(nèi)部金屬層的肩部上。

容器旨在單次使用的事實使得其能夠具有較薄(例如具有約0.5至4mm厚度)的金屬層。這與標(biāo)準(zhǔn)加壓氣體容器相比是急劇減小的金屬壁厚度，其平均厚度為旨在多次使用的加壓氣體容器本體的壁的平均厚度的55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、且有時甚至更低。這導(dǎo)致重量和成本的顯著節(jié)省。容器的總壁厚通常在約3至8的范圍內(nèi)，模制層的厚度與金屬層的厚度之比在以下范圍內(nèi)：約1：1至20：1，約1：1至15：1，甚至1：1至10：1。

本公開還提供了一種多件式組合件，所述多件式組合件具有多個容器，所述多件式組合件包括：(i)保持架；(ii)通常與保持架成一體的承載元件；和(iii)多個如本文所公開的氣體容器。保持架可以被配置為具有多個用于保持所述容器的槽的殼體、箱體等，并且可以由紙板、塑料或任何其它適宜的材料制成。本公開的多件式組合件的整體配置通常是類似于瓶或罐的多件式組合件的配置。保持架也可以被配置成以懸掛的方式保持所述容器。

本公開還提供了一種用于制造氣體容器的方法；以及一種用于制造容器坯件的方法，用于隨后引入加壓氣體；和裝配插塞單元來密封該容器的方法。

以下方法將被描述為包括模制、引入加壓氣體和裝配插塞單元(所有這些都在下面描述)；盡管應(yīng)該理解，用以制備容器坯件的模制的第一步是本公開的獨立方面。

該方法的第一步包括將模制層模制到容器的金屬坯件的外表面上，從而獲得容器坯件。術(shù)語“金屬坯件”與“容器坯件”不應(yīng)混淆，前者指的是模制層將被形成到其上以便最終產(chǎn)生本公開的容器坯件的金屬坯件。金屬坯件具有限定容器坯件的最終形式的形式，且金屬坯件包括：限定包殼的本體，金屬坯件頸部，金屬坯件頸部從金屬坯件本體的肩部軸向延伸并與其成一體。在模制之后，獲得了多層容器坯件，所述多層容器坯件包括多層容器本體，多層容器本體具有配置成與裝置的氣體端口相聯(lián)的頸部部分。

模制層的模制可以通過鑄塑成型或注射成型進行。

該容器坯件然后被加注加壓氣體，并最終被裝配有上述類型的插塞單元，以便密封該容器的開口。雖然這是制備本公開的容器的一個可能的步驟順序，但是應(yīng)當(dāng)理解，不同的順序也是可以的，例如：將加壓氣體注入金屬坯件中、用插塞單元密封該金屬坯件的開口、以及僅在其后將模制層模制在金屬的外表面上。雖然之前的順序是更典型的步驟順序，但是本公開不應(yīng)被解釋為僅局限于該順序。

可選地，在所述模制之前，包殼可以加注有流體(例如水或加壓氣體)，以防止在模制期間金屬坯件的壁變形或坍縮。在將容器加注加壓氣體之前，必須將流體清空、并且可以凈化和/或干燥包殼。

為了方便起見，下面將參考更典型的制造順序來描述本公開。

如上所述，氣體壓力被引入到容器坯件的包殼中，并且本文指定類型的插塞單元被裝配到頸部以便以氣密方式密封該開口。該方法的典型例子是用于制備在旨在用于制備碳酸飲料的裝置中使用的氣體容器。

裝配步驟通常包括將插塞單元坐置在支座內(nèi)，所述支座在上述類型的適配器的第一腔部分中。在典型的制造順序中，適配器在模制該模制層之前裝配到金屬坯件的頸部上。

為了確保將插塞單元緊緊地裝配在支座內(nèi)，適配器的第一部分的上唇緣被變形，以便將插塞單元固定就位。密封元件(通常為位于形成在插塞單元的外表面中的環(huán)形槽內(nèi)的一個或多個o形圈)提供用于插塞與適配器的第一壁的內(nèi)表面之間的氣密密封。

該方法還可以在模制之后包括將緊固環(huán)壓裝到容器頸部和適配器肩部上的步驟。

制造過程還可以包括在模制之前將底部增強元件和頂部增強元件中的一個或多個分別裝在容器坯件的底部和其肩部上的步驟。

在該方法的模制步驟期間使用流體是本公開的一個獨立方面。根據(jù)該方面，金屬坯件的包殼(例如具有上述總體結(jié)構(gòu)的金屬坯件的包殼)加注有流體，例如水或加壓氣體。然后將模制層模制在坯件的外表面上，從而獲得多層容器本體，然后排空流體，并可選地凈化和/或干燥該包殼。

本公開的另一方面包括容器坯件、插塞單元和適配器元件。

附圖說明

為了更好地理解本文公開的主題并舉例說明其在實踐中可以如何實現(xiàn)，現(xiàn)在將參考附圖只以非限制性示例的方式來描述各實施例，其中：

圖1是本公開的容器的透視圖，其中，將模制層繪成透明的，使得能夠觀察嵌入其中的內(nèi)部增強元件。

圖2是圖1的容器的分解圖，顯示了該容器的元件。

圖3a和3b是沿著圖1中的iii-iii軸線分別貫穿圖1的容器以及一個容器坯件的縱向截面。

圖4a和4b分別是圖3a中標(biāo)記為iv的區(qū)域的放大圖；并將容器的適配器孤立地示于圖4b中。

圖5a和5b分別是插塞單元的等軸測剖視圖和俯視透視圖。

圖6是加壓氣體容器的制造方法的示意圖。

圖7a和7b示出了根據(jù)模制方法的示例性實施例的模制設(shè)備。

圖8和9示出了本公開的多層容器的兩個示例性實施例，其中，模制層在沒有增強元件的情況下形成。

具體實施方式

現(xiàn)在將通過具體描述本公開的一個容器實施例及其制造方式來闡釋本發(fā)明。該具體描述旨在提供進一步的闡釋，而不打算以任何方式進行限制。

容器100(如圖1所示)具有容器本體102，容器本體形成在加壓氣體包殼104周圍并限定加壓氣體包殼。容器具有頸部106，該頸部從容器的肩部108延伸并與本體102成一體。頸部的端部部分110裝配有適配器112。如圖1(以及圖4b)所示，適配器具有裝置聯(lián)接上部部分114，該裝置聯(lián)接上部部分具有外螺紋，用于聯(lián)接到有待接收和利用加壓氣體的裝置的氣體端口。雖然此類外部螺紋很常用，但是其它類型的聯(lián)接(例如卡口式聯(lián)接)也是可能的。

容器本體具有多層壁，在所示的實施例中包括兩層壁。該兩層壁包括由金屬容器坯件118構(gòu)成的內(nèi)部金屬層116(在圖2中更好地看見)，該內(nèi)部金屬層由模制層120覆蓋(模制層還孤立地示于圖2中)。應(yīng)該注意，與通過金屬模制、擠出、吹塑成型等獨立形成的金屬坯件118不同，模制層不是像在圖2中為了便于觀察而示出的那樣為獨立形成的單元，而是通過注射成型、鑄塑等模制在金屬坯件118上面的層。

底部增強元件122和頂部增強元件124嵌入模制層。這兩個元件都具有網(wǎng)狀或籃筐狀結(jié)構(gòu)，并分別在將模制層模制在金屬坯件上面之前裝配在金屬坯件118的底部126處和肩部128上面。因此，這些增強元件就嵌入模制層中。應(yīng)該注意，塑料材料不能很好地粘附到金屬上，于是這兩個增強元件還用于保持整個模制層并確保其完整性；這在金屬層(例如)由于溫度的變化而尺寸略有變化的情況下很重要。值得注意的是，可以僅使用底部增強元件122和頂部增強元件124中的一個，或者有時也可以不使用增強元件。

如將在下面進一步描述的那樣，適配器具有裝配在金屬坯件118的頸部132上的容器聯(lián)接部分130。由于這種裝配，容器聯(lián)接部分130包封上頸部132并與其緊密相聯(lián)。還將在下面更加詳細地進一步解釋(并可在圖5a～5b中單見)的插塞單元136以將加以描述的方式裝配到適配器112中。

容器的另一個元件(如圖1和2所示)是緊固環(huán)138，緊固環(huán)從外部裝配在容器的頸部上，并通過與適配器肩部134相聯(lián)而將適配器固定在適當(dāng)位置。

圖3a和3b還分別示出了容器100的結(jié)構(gòu)以及容器坯件200的結(jié)構(gòu)。

可在圖4a和4b中更詳細地看到適配器112的結(jié)構(gòu)。適配器的裝置聯(lián)接部分包括直立向上軸向延伸的第一壁140，第一壁形成在第一腔142周圍，插塞支座144限定在第一腔內(nèi)。如上文已經(jīng)注意到的，第一壁140具有外螺紋，以便使得能夠聯(lián)接到裝置的氣體端口。容器聯(lián)接部分130包括直立向下軸向延伸的第二壁148，第二壁(如可看出的那樣并如上所述)與金屬頸部132的上部部分緊密相聯(lián)并包封該上部部分。第二壁148具有外表面凸起150，在這種情況下外表面凸起由多個環(huán)形抵接部構(gòu)成，該環(huán)形抵接部嵌入到模制層120中，其中，外表面凸起確保與模制層緊密相聯(lián)。內(nèi)部環(huán)形槽152形成在第二壁內(nèi)，用于容納o形圈154，o形圈確保與金屬頸部的外表面氣密相聯(lián)，以避免在隔離元件破裂后加壓氣體在適配器與金屬頸部之間泄漏。

徑向延伸的適配器肩部134限定在適配器的兩部分之間。如圖4a所示，緊固環(huán)138裝配在頸部周圍，其上部部分壓靠適配器肩部134，將適配器緊緊地保持在適當(dāng)位置。

在圖5a和5b中孤立示出的插塞單元136裝配在腔142內(nèi)并坐置在支座144上。

插塞單元136具有軸向孔160，該軸向孔的尺寸設(shè)計成容納氣體端口的氣竄軸(該氣竄軸通常配置有管道或開口以便將加壓氣體引導(dǎo)到裝置內(nèi)的接收系統(tǒng)中)。大體上平面的隔離元件162形成在軸向孔的內(nèi)端(即插塞單元的面向容器包殼的端部部分)處。在該實施例中，隔離元件與插塞單元一體形成；但是，在其他實施例中，隔離元件可以是膠合或焊接到插塞的底端的獨立元件，也可以是被強制地保持在插塞單元與支座之間的元件。隔離元件的獨特特征在于，其具有一個或多個與隔離元件的其它部分的厚度相比厚度減小的部分；在該實施例中，厚度減小的部分由兩個交叉的槽164、166構(gòu)成，所述交叉的槽交叉于隔離元件的中心168處，該隔離元件的中心在軸向孔的軸線上。

在該具體實施例中，隔離元件具有盤狀的幾何結(jié)構(gòu)，雖然按其它實施例，軸向孔的內(nèi)端可以不同地形成，以容納其它形狀的隔離元件。當(dāng)沿著正交于隔離元件的方向施加力時(在使用中，這種力由氣竄軸的端部施加)，隔離元件在這些厚度減小的部分以受控的方式破裂，以便使得氣體能夠從包殼流出。

在插塞單元的外表面上形成有兩個環(huán)形槽170，如圖4a所示，環(huán)形槽容納o形圈172，以確保插塞單元與腔142的內(nèi)表面之間的氣密相聯(lián)。在軸向孔160內(nèi)形成有內(nèi)部環(huán)形槽174，其容納o形圈176，用于與氣體端口的氣竄軸(未示出)的外表面氣密相聯(lián)。

用于制造氣體容器的方法如圖6所示。該方法將被描述為一個連續(xù)的過程，始于制造容器坯件，終于加注加壓氣體(例如二氧化碳)和用插塞密封該容器以獲得加壓氣體容器。如上所述，容器坯件及其制造是本公開的獨立方面，因此以容器坯件告終的本公開的第一部分也可以作為本公開的方法而繼續(xù)，而所得的坯件具有本公開的一個實施例。

在該方法的第一步驟302中，提供金屬坯件118且金屬坯件裝配有底部增強元件122和頂部增強元件124。在后續(xù)步驟304中，將適配器112裝配在金屬坯件118的頸部上，然后，在步驟306中，將模制層120模制在金屬坯件上。可選地，在步驟306之前，可以施加另一步驟305，在步驟305中，流體(通常是水，盡管也可以使用加壓氣體)引入金屬坯件包殼中并在模制步驟期間保持在內(nèi)部。該流體向金屬坯件的壁提供機械支撐，以防止在模制過程中變形或坍縮。在這種情況下，在將容器注以期望氣體之前(即在下述步驟308或310之前)，在步驟307中將流體從包殼移除，并且可選地將包殼凈化和/或干燥。然后在步驟308，將緊固環(huán)138裝配在模制層的頂部上，其中，緊固環(huán)的上部部分擱置在適配器肩部134上，從而獲得容器坯件200(如圖3b所示)。在后續(xù)步驟310中，將加壓氣體引入到容器的包殼中，如箭頭312所示。這可以在在壓力室中實現(xiàn)、或通過將容器坯件的上部部分聯(lián)接到加壓氣體出口實現(xiàn)。替代地，將容器加注加壓氣體也可以通過引入液化或固化的氣體(例如固體二氧化碳，也稱為干冰)來實施，所述液化或固化的氣體一旦加熱到環(huán)境溫度就變成氣體。然后，在下一步驟314，將插塞136引入到適配器112的支座中，并且卷曲該適配器的上唇緣(在步驟316)以便將插塞裝配到位，從而獲得本文所述類型的加壓氣體容器。

現(xiàn)在參考圖7a和7b，其示出了用于將模制層模制在金屬坯件上的示例性實施例。金屬坯件116(其底部部分在圖7a中示出)裝配入模具202，該模具與總體標(biāo)示為204的模制組件相聯(lián)，該模制組件連接到聚合物熔化物供給單元206。聯(lián)接組件210(為了便于說明孤立地示于圖7a)用于將坯件集中在模具內(nèi)并在模制過程器件機械地支撐坯件。值得注意的是，雖然這種聯(lián)接組件在圖7a～7b中示出為與金屬坯件的底部相聯(lián)，但是替代地，聯(lián)接組件也可以與金屬坯件的頂部相聯(lián)，甚至可以與底部和頂部兩者相聯(lián)。

然后，將聚合物熔化物引入到模具與金屬坯件之間的空間中，熔化物一旦冷卻就形成模制層。在獲得模制層之后，模制組件204與模具202脫離，多層容器從模具中取出。在聯(lián)接組件210被移除之后，留在模制層底部的孔被注以聚合物熔化物并留至固化，從而獲得完整的模制層。

形成為不帶增強元件(例如圖1所示的元件122和124)的兩個另外的示例性多層容器見于圖8和圖9。在圖9的多層容器中，模制層通常在單個模制步驟中形成，而在圖8所示的多層容器中，模制層在兩步步驟中形成，所述兩步步驟包括首先形成模制層的底部部分214，然后形成頂部部分216，并且典型地如圖所示，是聯(lián)接部分218用于使底部部分和頂部部分緊密相聯(lián)。