加压气体容器的制作方法

本公开内容涉及一种加压气体容器，例如包含用在制备碳酸饮料的装置或系统中的二氧化碳的加压气体容器。本公开内容还提供了一种在功能上可与该容器成一体的插件，并且还提供了一种具有多个这样的容器的封装。

背景技术：

下面，列出了被认为与当前所公开内容的主题相关的参考文献作为背景技术：

-GB 2,176,586

-US 3,587,926

-US 3,684,132

-TW M370038

这里对以上参考文献的承认不应被推断为这些参考文献以任何方式与当前所公开内容的主题的可专利性相关的意图。

背景

加压气体容器通常用于需要供给加压气体的系统或设备中。用于制备碳酸饮品的设备就是一个这样的例子。大多数加压气体容器被设计为多次使用，即，容器的体积和/或气压足够用于数次供气的剂量。这通常需要容器与能够使气流在容器与设备/或系统之间连通或断开的机构关联。通常，容器本身配备有气流控制机构(例如，阀或可重复密封的膜)，以允许用户将容器与设备或系统断开，同时防止气体从容器中泄露。

此外，容器通常被设计为多个使用周期，即，一旦容器被排空，它通常会被运回给提供商以进行清洁和重新填充。这样的容器通常被设计为满 足严格的安全需求(例如，相对较厚的壁厚以及牢固的可重复密封的开口)，以最小化密封件或容器的偶然断裂。然而，这导致了高的生产成本以及复杂的物流。此外，许多这样的容器在使用后不被返回给供应商以进行重新填充，会导致相对较高的沉没成本。

因此，需要一种单独用在设备或系统(例如，用于制备碳酸饮料的设备)中的一次性加压气体容器。

技术实现要素：

本公开内容的一方面提供了新型加压气体容器，具体但不限于用来制备碳酸饮料的设备或系统中所使用的加压二氧化碳容器。该新型容器意在单次使用，这意味着它可以使用到其加压气体的含量被耗尽再丢弃，例如一次性使用。例如，本公开内容的二氧化碳罐被耦合到系统或设备，并且能够用来制备多种碳酸饮料成分，并且然后与设备或系统分离并且被丢弃。因此，该容器在其开口(开口通常形成在容器的颈部的端部)处具有插件，该插件被构造为(i)密封开口直至使用容器时为止，(ii)当将开口与耦合元件(在本文中，偶尔也被称为“适配器”)耦合时，不可逆地打开、刺穿或刺破，该耦合元件可以是设备或系统成一体的元件或者可以是一方面将容器的开口耦合到设备或系统并且另一方面从而在该容器和所述设备或系统之间建立气体连通的耦合装置(适配器)，以及(iii)之后允许加压气体从容器释放到所述设备或系统的气体端口。该容器的主体可形成为具有壁，该壁的平均壁厚小于意在重复使用的容器的平均壁厚，其中，该壁需要满足更高的安全标准以承受将容器充满加压气体并且相继排空的多个重复周期。

涉及多个填充和排空周期(“多用容器”)的现有技术的加压气体容器的使用模式强制要求高的安全标准，其中，在这些安全标准中，除了某些壁厚要求之外，包括坚固的构造标准表现。在本公开内容所提供的类型的容器的情况下，容器主体可具有平均厚度可以是多用容器的容器主体的壁的平均厚度的60％、55％、50％、45％、40％或有时甚至更少的壁。这可导致大幅度上减轻重量并节省成本。

本公开内容的其它方面包括：

-插件装置，其可与容器坯一体形成本公开内容的加压气体容器；

-容器坯，其可与所述插件装置一体形成本公开内容的加压气体容器；

-用于制备这种容器的方法，包括给坯填充加压气体并且然后用插件装置密封容器的开口；

-用于这种制造的设备，其用于执行所述方法；

-适配器，其用于将加压气体容器耦合到设备或系统；

-加压气体容器的合装包，该合装包还可以包括这样的适配器；以及

-用于本发明的加压气体容器的设备或系统(例如，用于制备碳酸饮料的设备或系统)。

因此，本公开内容的一方面提供了加压气体容器或罐(本文统称为“容器”)，具体地(但是不排他性地)，包含加压二氧化碳的容器。本公开内容的加压气体容器可被构造为用在适于制备或可选择地分配碳酸饮料的设备或系统中。该容器通常为意在与碳酸饮料分配设备或系统结合使用，在该碳酸饮料分配设备或系统中，加压二氧化碳用于制备碳酸饮料。因此，加压气体容器意在与设备或系统的加压气体端口相关联并且将气体供应给加压气体出口。可以采用本公开内容的原理的容器的另一个示例为填充有消防员、高海拔登山运动员所使用的加压气体、氧气或其它呼吸混合物的容器(例如，用于带水肺的潜水员的救助呼吸罐等)。该容器包括容器主体和与容器主体成一体的颈部，该容器主体限定了加压气体外壳，该颈部限定气体出口并且被构造为与耦合。耦合元件可以是与所述气体端口成一体或形成所述气体端口的一部分的耦合元件，或者是被构造为与所述气体端口相关联的耦合装置或适配器的耦合元件，以允许气体释放到所述设备或系统的加压气体出口。术语“耦合元件”用于统指与设备或系统或者设备或系统的一部分形成为一体的耦合元件或者在容器和设备或系统之间耦合的单独耦合装置。颈部填充有插件。该插件具有不透气性屏障元件，该屏障元件密封所述外壳并且被构造为通过所述耦合元件的气体引导构件的轴刺穿、刺破、变形或移动(将统称为“不可逆地打开”)来进行 不可逆地开口，该轴从基座延伸到端部，可以为锥形或钉形。插件还具有一个或多个密封件，该一个或多个密封件与所述屏障元件不同并且被构造为与所述轴形成气密关联，从而阻止耦合后的气体泄漏。

通常，为了保证屏障元件不会被不期望地刺破、变形或移动，该屏障元件应该设计为承受比所述外壳内部的意在气压更高的压力。此外，由于安全原因，屏障元件应该设计为具有使得屏障元件突然打开的限定突发阈值压力。这可避免在容器内的压力例如因暴露于高热而上升的情况下发生危险。

根据本公开内容的实施例，加压气体容器中的插件形成有孔，该孔安装有用于在加压气体外壳和所述孔中形成不透气屏障的不透气屏障元件。该屏障元件能够被气体引导构件的轴不可逆地打开，该轴从轴底座延伸到轴端，该轴端在颈部与耦合元件关联期间刺穿腔，并且在该刺穿期间，该轴端使得屏障元件不可逆地打开。一旦不可逆地打开，气体能够流动经过现在打开的屏障元件。该轴端可以为锥形、钉形或尖形，以便于刺穿屏障或使屏障破裂。然而，孔还被构造有至少一个密封件，通常为靠近孔的外端或者在屏障元件和所述外端之间设置的一个或多个O形环，适于与所述钉形构件形成气密关联，从而阻止通过所述孔的不期望的气体泄漏。气体引导构件的轴在靠近其端部的位置具有一个或多个开口，随着所述轴的完全穿透以及从而使得屏障元件的不可逆地打开，所述一个或多个开口与所述外壳气体连通；即，开口在轴的自由端或在所述自由端和与所述至少一个密封件接触的点之间。开口通向形成在轴内的气体管道管腔，使气体窜入到设备或系统的加压气体子系统中。因此，一旦屏障元件打开，气体能够流经开口和气体管道管腔进入到所利用的设备或系统的加压气体子系统中。

根据本公开内容的实施例，屏障元件为可刺穿固体元件，例如可以由金属或塑料材料制成的例如，片、薄板、膜等(本文将统称为“可刺穿元件”)。可刺穿元件应该能够承受至少等于(或略大于)容器内的气体的意在压力。

根据另一个实施例，屏障元件由通常由弹性材料制成的可移动或可变 形插件或薄片构成，屏障元件压靠插件底座维持在密封状态并且被气体引导钉形构件不可逆地移动或变形。

根据本公开内容的实施例，插件以插件的孔与容器的颈部大致共轴(除了小的制造公差)的方式安装到该颈部。还应当注意，本公开内容当然不限于这样的共轴结构，并且本公开内容的主要特征还可以在其它的配置中得以体现；例如，在具有空腔的大致为L形的插件中，其中该空腔意在与垂直于颈部所限定的轴线的钉形部件耦合。

通过现有公开内容的实施例，插件形成为将在容器坯的颈部内安装的装置。这样的装置也是本公开内容的独立的方面。在下文中，根据上下文，术语“插件”用于指代容器的颈部内的插件或安装到颈部中或意在安装到颈部中的插件装置。

根据本公开内容的实施例，插件限定了在外部端部和内部端部延伸(例如，具有整体的圆柱形状)并且形成有在两个端部之间延伸的一般轴向孔。这样的插件通常在其内部端部或者靠近其内部端部形成有屏障并且在位于外部端部或在靠近外部端部或者在内部端部和外部端部之间的空腔内形成有一个或多个密封件。已经在上面指出，密封件通常为O形环，该O形环可安装在空腔的内壁所形成的周向沟槽内。

插件可以形成有凹凸不平的表面(即，不均匀轮廓)，该凹凸不平的表面可以用于与插件装置所安装到的颈部的周围部分更紧的配合。

根据一个实施例，插件被压装在颈部内。这意味着，将插件插入到颈部并且接着使周围得颈部在插件的侧壁上方卷曲，或者强制将插件装置插入到颈部从而使颈部的上端部发生轻微的变形以保证压紧配合。通过另一个实施例，插件通过螺纹方式安装在容器的开口内。又通过另一个实施例，插件通过焊接固定在开口中。又通过另一个实施例，插件通过螺纹安装和焊接、螺纹安装和压装或压装或焊接的结合固定在开口中。

根据本公开内容的实施例，插件装置包括外壁和形成在外壁中的孔，并且包括屏障元件和上述指定类型的至少一个密封件。

通过本公开内容的一个实施例，容器包括限流元件，所述限流元件被构造为：允许(i)只要使颈部与耦合元件耦合加压气体就自由流动，以及 (ii)一旦使耦合元件从颈部分离，就限制气体流出。因此，在容器从系统或设备的耦合元件脱离的情况下，容器内预留的气体不会迅速并且突然地流出而是被逐渐释放。限流元件可以包括漂浮构件(其可以是圆的，例如圆球形)，该漂浮构件可以在就座位置和未就座位置之间移动，在就座位置，漂浮构件在容器的出口抵靠底座从而部分地密封容器的开口，并且在未就座位置，漂浮构件远离所述底座并且允许气体通过所述出口自由流出，所述漂浮构件被偏置到所述就座位置并且被构造为通过所述气体引导构件的轴移动到所述未就座位置。所述限流元件通常位于所述屏障元件内部的位置并且可以包括嵌套构件，所述嵌套构件安装在所述容器的颈部并且具有上部分和下部分，所述上部分限定所述底座，并且所述下部分包括被构造为限制所述漂浮构件的位移的臂。为了限制气体流出，气体通道通常限定在限流元件中，使得在漂浮构件的就座位置，气体能够缓慢流出。通过一个构造，这样的通道限制在底座中。漂浮构件可以用于与底座的除限定该通道的部分之外的部分密封。通过另一个构造，漂浮构件和底座之间的关联允许一些气体在所述构件和所述底座之间的小间隙内流动。例如，底座或构件可以具有粗糙表面以限定两者之间的小间隙，从而允许气体缓慢流出。通过又一个构造，在嵌套构件和所述颈部的内表面之间限定通道以便当漂浮构件位于所述底座上时有助于气体流出。当前的公开内容还提供了一种合装包，该合装包包括(i)保持架，(ii)搬运元件，其通常与该架形成为一体，以及(iii)多个加压气体容器，具体但不限于多个含加压二氧化碳的罐，每个含加压二氧化碳的罐被构造为与适配器耦合(或者是设备或系统的一体式部分或者是耦合装置)，并且一旦耦合，将气体释放到设备或系统的加压气体端口中。保持架可以被构造为具有用于保持罐的多个槽的盒子、箱子等，并且可以由硬纸板、塑料或其它合适的材料制成。本公开内容的合装包的整体结构与用于瓶子或罐子的合包装的整体结构相似。该架还可以被构造为以悬挂的方式保持容器。在这样的合装包中的容器通常意在用于单次使用的容器，例如本文所公开的那种类型。本公开内容的合装包还可以包括耦合装置。

本公开内容的另一个方面为用于制造保持加压气体的容器的方法。以 特定次序的步骤描述该方法，但是应当理解，虽然能够以描述的那样执行步骤的次序，但是还可以按照不同的次序执行特定的步骤或者可以部分或完全平行地执行某些步骤。例如，下文描述了将插件装置安装到柱塞的前端，该步骤可以在容器坯与底座关联之前、之时或之后进行。

该方法包括提供容器坯，通过颈部的开口端引入加压气体，将插件装置引入到颈部并且使插件紧贴颈部。容器坯为被构造为保持加压容器并且具有与颈部成一体的容器主体的类型，该颈部具有开口端部分和可在特定的情况下形成的至少一个所述端部。当将加压气体引入到容器中后，在维持气体压力的同时将上述指定的类型的插件装置引入到开口端。一旦将插件装置插入到开口颈部，通过施加所述条件使其紧贴在颈部内，从而使上端部与插件装置的外面紧密配合。所述条件可以是所述装置施加到颈部的上端部的强制压缩。当气体是二氧化碳时，由此获得用于制备碳酸饮料的单次使用的罐。

根据一个实施例，该方法包括以气密的方式将容器坯与块关联，使得(i)容器的颈部的开口端部穿过块中的开口伸入到与加压气体源连通的工作空间中，并且(ii)阻碍气体泄漏到开口外；该方法接着允许气体经由工作空间从气体源流入到容器中；在维持气压的同时，将插件装置插入并紧固到颈部的开口端。通过卷曲颈部的端部部分可以实现对插件装置的紧固，从而在颈部和插件装置的侧表面之间形成紧配合。

插件的插入通常包括将插件安装到柱塞的前端，所述柱塞能够在第一柱塞位置和更靠近所述开口端的第二柱塞位置之间沿颈部所限定的轴线轴向往复运动。在这样安装之后，将柱塞轴向移动到第二柱塞位置，从而将柱塞装置引入到颈部的开口端。

根据该方法的另一个实施例，柱塞在形成于活塞中的轴向孔内轴向往复运动。该活塞也能够在第一活塞位置和更靠近颈部的开口端的第二活塞位置之间沿相同的轴线轴向往复运动。根据本实施例，执行插件装置在颈部内的紧贴步骤，同时将柱塞维持在第二柱塞位置并且将活塞轴向移动到其第二活塞位置，在第二活塞位置，活塞对颈部的上端施加卷曲-偏置力，从而使插件装置卷曲颈部。活塞可包括形成位于所述活塞的表面中的凹 口，所述凹口在所述活塞的中间部分面向所述颈部并且围绕所述孔(柱塞在孔中往复运动)。在第二活塞位置，凹口在颈部的上端施加压力，并且然后该凹口的整个凹形形状使得颈部上端部关于插件装置向内卷曲。该凹口的边界通常为圆形并且其尺寸对应于颈部的上端部的尺寸。

将会理解，根据将插件固定在容器的颈部的开口内的潜在方式，可以为这样的固定添加额外的或替代的方式，例如，在螺纹配合的情况下或在已知的各种焊接技术的一者中的焊接步骤的情况下，旋转插入插件。

本发明还提供了用于生产本文所指定类型的容器的设备。该设备包括块、加压气体导管和具有柱塞的活塞。该块限定具有轴向延伸的侧壁和基座的工作空间。加压气体导管通向所述工作空间并且与加压气体源连通。该活塞容纳在所述工作空间中与侧壁形成气密关联并且能够在第一活塞位置和更靠近所述基座的第二活塞位置之间的工作空间中轴向往复运动。轴向孔形成在所述活塞中并且容纳柱塞。该柱塞与孔的壁形成气密关联，并且该关联允许柱塞在所述第一柱塞位置和靠近所述基座的所述第二柱塞位置之间的孔内轴向往复运动。该基座具有形成在底座的端部处的开口，该开口被构造为容纳容器坯的上部分并且用于与容器坯形成气密关联；其中颈部的上开口端穿过开口伸入到所述工作空间中。该柱塞具有前端并且被构造用于保持本文所指定类型的插件装置并且用于在第二柱塞位置时将插件装置引入到颈部的上端。该活塞适于对颈部的上端部施加卷曲-偏置力，从而关于所述插件装置的外面卷曲所述上端部。该活塞可以具有实现该目的、以上指定类型的凹口。

该设备可被构造为在操作模式下操作，该操作模式包括：将容器的上端部与底座关联；经由工作空间将加压气体引入到容器中；使安装有所述插件装置的柱塞轴向移动到第二柱塞位置，从而使装置进入到所述开口端；并且，在将柱塞维持在所述第二柱塞位置的同时，使活塞轴向移动到第二活塞位置，在该位置处，该活塞对颈部的上端部施加卷曲-偏置力，从而卷曲颈部的上端部。

可以参照上述过程，以与上述方式相似的方式修改设备以容纳用于将插件与容器的颈部进行固定的附加或替代装置。

本公开内容还提供了容器坯，该容器坯具有主体和与主体成一体的颈部，该颈部具有开口端；该主体被构造为保持加压气体；该颈部适于容纳指定类型的插件装置。该容器坯通常全部由相同的材料制成，该材料可以为金属，例如，铝。

本公开内容的另一个方面提供了用于将气体容器尤其是本文所公开的类型的气体容器以允许气体从容器供应给设备或系统的气体导管的方式耦合到设备或系统的耦合元件；例如，用于制备碳酸饮料的二氧化碳设备或系统。所述元件包括气体引导构件，所述气体引导构件具有从基座轴向延伸到轴端的细长轴。所述轴被构造为安装到所述容器的所述开口内的插件的孔中，并且一旦所述轴与所述罐耦合，则会使形成在所述孔的内端出的屏障元件不可逆地开口。所述轴在所述轴端或在靠近所述轴端处具有通入到所述气体导管中的开口。通过一个实施例，该方面的耦合元件可以为形成为所述设备或系统的一部分的元件。通过另一个实施例，这样的元件可以是用于将容器耦合到设备或系统的气体端口的独立连接装置。

通过实施例的后一个方面，耦合元件还限定一个或多个气体释放通道，所述一个或多个气体释放通道被构造为在所述容器从所述耦合元件分离期间在所述容器的内部和所述外部之间形成气体释放导管。该气体释放导管的目的在于在该分离之前容器内余留气压的情况下，能够使气体缓慢地或受控地从容器的内部释放。这可以是单独受控的释放特征或者是与为容器的组成部分的机构结合起作用，如上所述。如上所述，这意在分离时避免压力的剧烈或者瞬间释放。

通过一个实施例，气体释放导管可以由一个或多个轴向沟槽或凹口构成，一个或多个轴向沟槽或凹口形成在轴的面向孔的内壁的表面。在后一个实施例中，导管限定在轴和孔的内壁之间。

本公开内容的另一个方面提供了用于将加压气体容器耦合到设备或系统的加压气体端口的耦合装置。该装置被构造为在其第一端耦合到容器的开口，并且在其第二端耦合到装置或系统的气体端口的配合件。本文所使用的、与装置相关联的术语“耦合”意在表示两个耦合元件在功能上连通。

所述耦合装置内限定有气体导管，一旦装置这样耦合，气体导管建立了从容器的开口到所述设备或系统的气体端口的气体流通通路。所述第一端包括具有细长轴的气体引导构件，所述轴从基底延伸到轴端。该轴被构造为(例如，在位置和尺寸方面)在将容器耦合到所述一端的过程中穿透设置在容器的开口中的插件的孔，从而导致形成在所述孔的内端处的屏障元件的不可逆的开口。轴在轴端处或在靠近轴端处具有开口，开口通向所述气体传送通路，例如通向形成在关联到所述通路的轴内的管腔。

根据一个实施例，耦合装置包括位于其第一端的杯形连接器部分，该杯形连接器具有端壁和从端壁延伸的侧壁，并且被构造为与加压气体容器的颈部耦合。根据本实施例，气体引导构件从杯形连接器内的端壁中的基座延伸。连接器的内侧壁通常为螺纹式并且然后通过螺纹式配合与所述颈部上的外螺纹耦合。所述杯形连接器在其端部具有环，该环以螺纹配合的方式安装到连接器部分并且用于在耦合后将装置紧固到所述颈部。

耦合装置可以包括位于第二端处的出口阀，出口阀被构造为密封位于所述第二端处的所述气体导管的气体出口并且被构造为一旦所述第二端耦合到设备或系统就打开，以允许气体排出到所述设备或系统的气体管道系统中。该装置还可以包括当气体传送流路中的压力超出预定水平时适于排放气体的安全阀。

一旦耦合装置在其第一端耦合到加压气体容器，屏障被打开或被刺破，于是，气体自由流出容器；上述密封配置保证了将没有气体泄漏到周围环境。然而，如果装置与容器意外分离，则存在加压气体从容器突然排出到外部环境的风险，这在一些情况下是危险的。因此，为了避免这样的气体突然释放，通过本公开内容的实施例，提供安全特征：只要容器内的压力超出预定水平(即，安全标准所限定的水平是安全的)，就防止耦合装置与加压气体容器的非预期分离。根据本公开内容的实施例，这可以通过安全螺栓来实现，该安全螺栓被构造为只要容器内的压力超出所述预定的压力水平，就锁定处于耦合状态的耦合装置。通过示例的方式，可以通过与安全螺栓配合的销将这样的螺栓维持在锁定状态并且通过气压将其维持在配合状态；并且，一旦气压减小到低于所述预定水平的水平，销就能 够脱离螺栓，从而释放栓，以允许装置与容器分离。

“术语”螺栓应当被理解为包括能够导致所述锁定的任何功能元件。

根据本公开内容的实施例的耦合装置，该耦合装置具有安全配置，该安全配置包括安全锁定元件，例如，安全螺栓，该安全螺栓被构造为安装在形成于容器的颈部中的凹口或沟槽中以阻止装置与容器的意外分离。该安全螺栓可以被构造为在第一锁定螺栓位置和第二释放螺栓位置之间移动(例如，平移)，在第一锁定螺栓位置，螺栓安装到所述凹口中(并且从而阻止分离)，在第二释放螺栓位置，螺栓从所述凹口中移出。该配置通常使得安全螺栓在关联的驱动元件的作用下偏置到第二螺栓位置并且在关联的锁定配置下锁定到第一位置，所述锁定配置适用于(i)只要避免了耦合装置与容器分离(即，只要容器内的气压超出预定水平)，就将螺栓锁定在第一螺栓位置，并且(ii)一旦容器中的压力降低到安全压力水平(即，低于所述预定水平)，就释放螺栓。将安全螺栓锁定在所述锁定位置并且一旦容器中的压力减小到安全水平将螺栓释放可通过各种装置来实现。

根据一个实施例，该锁定配置包括能够在锁定状态和释放状态之间往复运动的锁定销，在锁定状态，锁定销与安全螺栓配合并且将安全螺栓锁定在第一螺栓位置，在释放状态，销从螺栓中脱离，螺栓能够因此移动到第二螺栓位置。锁定销通常被关联的驱动元件(例如，弹簧)偏置到释放状态，并且只要气压超过所述预定压力水平就克服驱动元件的偏置力被容器内的气压迫使进入到锁定状态。锁定销例如可以在销孔中往复运动，销孔与气体导管气体连通，并且因此销在其关联的驱动元件的偏置力的作用下被气体压力推动。因此，锁定销可以具有与销孔的壁形成气密密封的肩部，使得作用在所述肩部上的气压迫使销进入到锁定状态。当气压水平减小到低于所述预定压力水平时，销关联元件对锁定销施加驱动力，使得力超过由气压施加的力，从而使得销移动到释放状态。

可使安全螺栓被迫进入到第一螺栓状态作为耦合动作的一部分。例如，该装置可以包括能够在锁定状态和解锁状态之间往复旋转的锁定环，在锁定状态，锁定环迫使安全螺栓移动到第一螺栓位置，在解锁状态，锁 定环允许安全螺栓移动到第二螺栓位置。该配置通常使得锁定环的转动发生以作为耦合动作的一部分。例如，环可与迫使该环进入到锁定状态的偏置元件耦合，并且一旦耦合，该环转动到锁定状态，从而迫使螺栓进入到容器的颈部中的凹口或沟槽中。刺穿屏障元件允许加压气体进入耦合装置内的气体导管，从而将螺栓锁定在第一安全螺栓位置。

本公开内容还提供了适用于制备或分配碳酸饮料的设备。这样的设备或系统只意在制备碳酸饮料或意在制备碳酸饮品以及其它饮料。该设备或系统包括耦合装置，用于与二氧化碳容器罐耦合并且用于容纳来自二氧化碳容器罐的加压二氧化碳。该耦合元件包括用于与颈部的端部耦合的耦合元件并且包括具有钉形端部的气体引导构件。罐为以上指定的类型并且一旦颈部与耦合装置耦合，则该气体引导构件会刺破屏障构件以允许将二氧化碳从容器引导到设备，同时保持密封元件与所述构件气密关联以避免气体泄漏。

附图说明

为了更好地理解本文所公开内容的主题，并且为了举例说明如何在实践中实施该主题，现在将参照附图通过非限制性示例的方式来描述实施例，其中：

图1示出了本发明的罐(通常来讲，包含加压二氧化碳的罐)的示意性剖视图表示。

图2是包括罐的颈部的上部的放大示意性剖视图表示。

图3A-3F是以若干相继的制造顺序来制造图1和图2所示的罐的设备的一些操作部件的示意性剖视图表示。

图4A-4C是例如用于制备碳酸饮料的设备或系统的一部分即罐的上部和耦合元件的示意性剖视图表示，示出了罐与耦合元件进行耦合的若干相继顺序。

图5A-9B是可被安装到罐坯的颈部内的腔中以形成本公开内容的罐的插件的一些实施例的示意性表示。图5A、图5C、图6A、图7A和图8A示出了罐坯的上部和插件的分解图；而图5B、图6B、图7B和图8B是当 插件安装在颈部内的腔中时的罐的上部的相应纵向剖视图。图9A是独立的插件的分解图，并且图9B是该插件的剖视图。

图10A是(i)根据本公开内容的实施例的包括限流元件的罐的颈部和(ii)设备或系统(设备或系统未示出)的气体引导构件的纵剖面，罐和所述构件在耦合之前彼此分离。

图10B示出了彼此耦合的图10A的罐和气体引导构件。

图10C是限流元件的嵌套构件的侧视图。

图10D是沿图10C的线C-C的横截面图。

图11A和图11B分别是用于将加压气体罐耦合到设备或系统的耦合装置的示意性分解图和剖视图。

图12A和图12B分别是被耦合到罐的图11A和图11B的耦合装置的示意性立体图和纵向剖视图。

图13是根据另一个实施例的、包括避免装置与加压气体罐过早分离的安全配置的耦合装置的分解图。

图14A和图14B分别是沿图13中所标记的相应平面A-A和B-B的纵向剖视图。

图15A和图15B分别是与图13-14B的耦合装置耦合的加压气体罐的侧视图和纵向剖视图。

图16A-16C是在耦合状态下(图16A)、在分离(图16B)以及完全分离(图16C)期间，罐的颈部和耦合元件的纵剖面，其中耦合元件包括具有限定的气体释放导管的轴。

图17A和图17B示出了本文所述这种类型的罐的合装包(在此示例中6个)的两个示例。

具体实施方式

在下文中，将参照附图并通过描述一些具体实施例来阐述和说明本公开内容。示例性实施例涉及罐，例如包括用在制备碳酸饮料的设备或系统中的二氧化碳的罐。应理解，附图意在简化本公开内容的总体原理并且不应被解释为以任何方式进行限制。

下面对罐的说明偶尔参照了顶部或底部。这仅是为了便于说明。应理解，在使用时，取向不具有功能性意义，并且根据各种工程或其它考虑，其可沿任何期望的取向耦合到设备或系统。

首先，参照图1，示出了罐100，该罐具有主体102和一体式颈部104，其中，主体限定了加压气体外壳103，一体式颈部具有用于耦合到设备或系统(在该具体示例中，为适于制备碳酸饮料的设备或系统)的耦合元件的外螺纹106。应当注意，通过螺纹耦合仅为一个示例，并且其它类型的耦合(例如，卡扣安装(snap-fitting))也是可以的。该罐可由各种不同的材料制成，典型的示例为金属(例如，铝)。罐的底端安装有基座元件108，其通常由塑料制成以充当罐能够直立的基座。颈部内部包括插件110。

图2示出了包括颈部104的罐的上部。具体地，能够详细地看出，插件110安装在颈部的上部并且通过例如以下文将要描述的方式卷曲(crimp)上部112特别是上唇部114而被紧固在恰当位置。可以看出，插件装置110具有外部凹凸表面116，其设置为与颈部的周围部件紧密配合。还可以看出，颈部的上端部内的孔具有较大的直径，这便限定了容纳该装置的底端120的肩部118。

装置110包括孔122，其与颈部104内的孔124同轴。插件110的底端形成有屏障元件126，其由密封外壳103的金属片构成。该插件还包括密封件，该密封件由O形环128构成，该O形环容纳在孔122的内壁所形成的周向沟槽130内。

现在参照图3A-3F，示出图1和2中所述类型的罐的填充和制造顺序。最终形成罐的结构元件为罐坯132和插件装置110，这里所示的后者安装在柱塞170的前端，柱塞的功能还将在下文进行解释。

在这些附图中还说明了用于执行所述填充和制造方法的设备的功能性组件(具体地，图3A中所注释的功能性组件)。该设备包括主体块140，该主体块限定了工作空间142，该工作空间具有轴向取向的侧壁144和端壁146。端壁146具有位于底座150的端部处的开148，该开口具有与罐坯132的上部匹配的形状。

该底座具有容纳O形环152、154的周向沟槽，并且如图3B所示，一旦使罐与块关联，则这些O形环与罐坯的外壁形成气密关联，从而阻碍加压气体从开口148流出。从图3B中可进一步看出，一旦罐坯与块紧密关联，则颈部的上部伸入到工作空间142内。该工作空间容纳能够在第一活塞位置(见图3B所示)与第二活塞位置(见图3E所示)之间轴向往复运动的活塞160，其中第二活塞位置非常靠近端壁146。侧壁144内的周向沟槽中容纳有O形环162、164，其在活塞160和侧壁144之间提供气密关联。

活塞160还具有容纳柱塞170的轴向孔166，柱塞也能够在第一柱塞位置(见图3A或图3B所示)与第二柱塞位置(见图3C所示)之间轴向反复运动。在后一位置中，柱塞170使插件装置110完全进入到颈部104的上部112中。内孔166还包括两个周向沟槽以容纳O形环172、174，从而在柱塞170与孔166的壁之间提供气密关联。活塞160的前面176的中心处形成有凹口178，该凹口具有尺寸与颈部104的上部112的外周长的尺寸相对应的外周长。工作空间142与气体导管136连通，依次与被示意性地示为矩形138的加压气体源连通，以便控制流入到工作空间142内的加压气体。

现在将参照图3A-3F所示的具体步骤来描述操作顺序。应当注意，这些具体步骤中所描述的一些步骤或细节可以不同顺序执行，或者在这些具体步骤执行期间，一部分执行可彼此部分或全部并行。

在图3A所示的步骤之前，插件装置110被安装在柱塞170的前端，柱塞具有安装到插件装置110的腔内的圆形凸状元件。如图3B所示，使罐坯132与底座150紧密关联。然后，如箭头190所表示的，通过导管136将加压气体(通常为二氧化碳)释放到工作空间142中并且使其从此处进入外壳103中。当达到期望的压力时，可以停止气体的流动，并且因为气密密封由不同元件的气密配合来维持，因此该压力将被维持。此外，可以维持到加压气体的通路，以补偿微小的压力损失。

在图3C示意性示出的下一步骤中，将柱塞170从第一柱塞位置移动到第二柱塞位置，从而将插件装置110插入到端孔134中，直到它的底端 120抵靠在肩部118上。

在图3D所示的以下步骤中，使活塞160轴向移动并且当到达图3D所示的位置时，活塞开始在唇部114上施加压力并且由于活塞进一步向下移动到第二活塞位置(图3E所示)，上部便发生变形以紧靠在插件110的外面周围，该变形包括唇部114的向内弯曲。然后，活塞160和柱塞170返回到它们各自的第一位置(如图3F所示)，并且接着使罐充满加压气体并且通过可刺破的一次性插件密封；并且可以再次重复该循环。

现在参照图4A和4B，示出罐的上部和耦合元件200的示意性剖视图，耦合元件200是由方框221示意性表示的设备或系统的部件。使颈部104安装有插件装置110的罐102与耦合元件200关联，在图4中，示出了罐和耦合元件彼此分离。耦合元件包括耦合主体202，耦合主体包括具有内螺纹206的腔204并且在其中心包括钉形气体引导构件208。气体引导构件208具有细长轴210、锥形端部212和靠近锥形端部的开口214，该开口通向管腔216内，与气体导管220连通，进而与设备或系统221的加压气体导管子系统(未示出)连通。

钉形元件具有容纳在底座224中的基座223，底座还包括O形环222以保证气密关联。例如可以通过螺纹式配合将基座223容纳在底座224中。

在这种情况下，耦合元件与罐颈部之间的耦合为螺纹型配合；但是，可以理解，这仅是各种其它耦合配置的示例。一旦耦合，钉形元件刺穿插件110中的腔124并且进一步通过如图4C所示的螺纹刺穿通过孔122并且刺破屏障元件126，并且开口214因此与罐中的加压气体接触并允许气体的通路经过这些元件并且穿过管腔216进入到设备或系统的气体导管子系统中。O形环128在轴210和插件的内壁之间提供气密关联。

现在参照图5A-8B：在这些附图中，使用与图2A和3A中相同的附图标记来标记相同的元件，图5A-5B中改变了200、图6A-6B中改变了300、图7A-7B中改变了400且图8A-8B中改变了500。

在图5A和图5B的实施例中，插件310形成有环形沟槽321，以容纳O形环323。以薄金属片326形式存在的屏障元件通过焊接紧密地并且密 封地固定在插件的内端325。插件可通过焊接或卷曲(在后一种情况下，以与图3A-3F所述的方式类似的方式)安装在腔334内。在图5B中还可以看出，罐坯的颈部形成有横向孔329，以使腔334与外部环境连通。在罐内的压力例如由于加热而升高到特别高的水平的情况下，压力将会通过插件的底部与腔334的侧壁之间的空隙331影响O形环323并且使得O形环变形到允许气体释放到孔329的外部从而将压力降低到安全水平的程度。

图5C的分解图中所示的插件310A与图5A和5B的插件310在结构上类似并且具有相似功能的元件用相同的附图标记和“A”标识。主要区别在于屏障元件326A具有盘形形状，该盘形形状形成有直立壁327，该直立壁围绕插件主体310A的基底336安装。屏障元件326A可被压入安装到基底336，可以与图7A和7B描述的连接方式类似的方式通过焊接或者通过将插件主体310A压在辅助元件上或压在形成在罐颈部的腔内的肩部上来紧密地保持。

在图6A和图6B的实施例中，用作屏障元件的薄金属片426通过插件主体441与辅助元件443之间的紧螺纹配合固定在适当的位置，辅助元件(通过辅助元件的外螺纹和插件主体的内螺纹)被螺纹安装到主体441的内端处的开口内。除此之外，该实施例中的插件在功能上类似于图5A和5B的插件。

在图7A和图7B中，薄金属片526还保持在插件主体541和辅助元件543之间；但是，在制造过程中，除了螺纹安装之外，插件主体和辅助元件在插入到腔534中的同时彼此紧密安装，从而将片546保持在它们之间。此外，辅助元件543还可以被焊接到插件主体541。

与图5A和图5B的实施例的情况类似，图6A-7B的实施例的插件可以通过焊接或压力卷曲被固定在恰当位置。

在图8A和图8B的实施例中，辅助元件643可通过螺纹配合、通过焊接等与插件主体641一起安装，并且，该组件可接着通过插件主体的外面的外螺纹与腔内的内螺纹之间的螺纹紧配合安装到腔634中。

图9A和9B示出插件650，该插件包括插件主体652，该插件主体限 定了中心孔654，该中心孔具有环形沟槽656以容纳O形环658。屏障元件660例如通过焊接安装到主体652的底部。插件650是将在下文进行描述的、图15A和图15B的罐中所使用的那种类型，并且由第一主体部662和第二上主体部664构成，第二上主体部具有的较小直径，限定了在第一主体部与第二上主体部之间的肩部666。使用时，如图15B所示，上主体部分伸入到罐的颈部的上端以上使主体部664与罐的腔的壁紧密关联，同时将壁的上端折叠以作为肩部666上方的唇部，从而保证插件在容器颈部腔中的紧密安装。

如上所示的插件的所有实施例是屏障元件和插件主体的各种构造，屏障元件和插件主体分开制造并且以气密的方式彼此组装并互相紧密地安装，从而形成插件。然而，应该注意，在本公开内容的其它实施例中，还可以例如通过加工、压铸或者两者的组合用单个一体的金属块制造。

现在参照图10A-10D，图10A-10D示出图9A-9B所示的类型的罐102的上部，其中颈部104容纳插件650，并且还示出了位于插件650内部(或者在这些附图中的罐的取向中为下方)的限流元件674。插件650保持在唇部114与盘670之间的颈部104的上部内，这便将插件紧紧地保持在其上端，并且盘限定了中心空隙672。位于盘670下方的限流元件674包括嵌套构件676(nesting member)和球形漂浮构件678。从图10C中可以更好地看出，嵌套元件676具有与颈部的周围内壁紧密关联的上部分680，并且具有限定构件678的底座的倾斜下表面682。嵌套构件676的下部分684具有臂，臂之间限定了容纳构件678的保持架，并且臂设置有限制构件678的向下竖直位移的位移限制支柱(abutment)686。因此，构件678能够在最高位置和最低位置之间竖直移动，在最高位置处，构件就座在底座682上，并且在最低位置，构件抵靠支柱686上，如图10A所示。

在图10A中，屏障元件660完整无缺，并且因此气体没有流出。一旦屏障元件660被刺穿，气体流出并且因此漂浮构件678随气体一起向上移动，以置于底座682内。在构件678的该位置，限制气体流出，然而，只要构件678从底座682处移除，气体就会以非限制的方式流出。

当罐的颈部与气体引导构件208耦合时，轴210以与上述类似的方式 穿透管腔122以刺破屏障660，并且当处于完全耦合状态时，开口214位于空隙672内。在该状态下，轴的锥形端部212限制构件678向上移动，如图10B所示，并且气体通过箭头690所示的流路流出。该气体流出使得构件678向上移动到图10B所示的位置。

在过早分离的情况下，当罐内仍然余留气压时，罐内部与罐外部之间的压差会使漂浮构件678向上移动到其最高位置以置于底座682内。

如图10D所示，底座682形成有限定开放气体通道的缺口竖直692，即使当构件678位于底座682内时，该开放气体通道也能允许气体流出。这使得气体缓慢流出并且因此罐内的压力逐渐降低。因此，根据该实施例，在分离的情况下，气压不会被突然释放而是逐渐的并且相对安静的。

在图10A-图10D所示的实施例中，漂浮组件重量较轻，例如，为中空构件或者由低密度材料(诸如，低密度聚合物材料、泡沫聚合物、薄壁铝空心球等)制成。应该理解，在其它的实施例中，构件678还可以通过偏置元件(例如，弹簧)偏置到其就座位置。此外，在其它的实施例中，构件可以为球形之外的其它形状。

现在参照图11A和图11B，示出用于耦合到罐700(图12A和图12B示出)的耦合装置702。该装置被构造为在其一端791处以螺纹方式耦合到罐，并且在其另一端792处再次以螺纹方式耦合到设备或系统的气体出口。应当注意，螺纹式耦合是示例性的并且可以使用其它耦合方式(例如，卡扣配合耦合、基于插销的耦合、卡口式耦合和其它)。

装置712包括装置主体704、末端791处的杯形连接器元件706和气体引导构件708、安全插件718、和末端792处的阀元件724。气体引导构件708具有与图4B所示的气体引导构件类似的结构，并且包括轴709，该轴具有锥形端部712，该锥形端部具有通向管腔716的开口714。管腔716是气体导管的在两端791、792之间延伸的一部分(标记738)，并且还包括弹簧容纳腔734和阀容纳腔736。

元件708具有基座723，该基座安装在底座724内并且被构造为具有横向沟槽725以容纳O形环722，从而提供气密密封以防止泄露到所述气体导管的外部。

元件708的轴709伸入到杯形连接器元件706内的腔730中，杯形耦合器元件的侧壁有内螺纹(螺纹未示出)。连接器元件706由侧壁和紧固件732构成，侧壁从主体704延伸，并且紧固件以螺纹方式耦合到所述壁。紧固环732的转动将会使它远离元件，并且由于颈部的向外锥形轮廓，环732的外唇部将接着紧靠锥形部，从而固定耦合装置和罐的耦合。

装置的另一端具有外粗旋螺纹740，以与设备或系统的匹配连接器(未示出)耦合。

阀744包括基座746、柱塞748、弹簧750和O形环752。柱塞748具有容纳在基座746内的孔756中的杆754，并且能够在容纳在弹簧容纳腔734内的弹簧750的偏置力的作用下轴向移动。在图11B所示的位置中，柱塞处于完全偏置状态，其肩部758压靠基座746和容纳在环形沟槽760内的O形环752，从而密封从阀容纳腔756排除的气体。一旦与所述装置或设备耦合，杆754在弹簧750的偏置力的作用下被推动，使肩部758远离基座746，从而允许气体通过杆754与孔756之间的间隙排出。基座746以螺纹式配合安装在腔736内，并且与O形环762关联以保证基座与装置之间的气密关联。

腔766容纳安全插件764，并且通过导管768与弹簧容纳腔734连通。导管768由膜770密封，并且当压力升高到预定阈值水平时，膜770打开以允许气体释放到外部。

图12A和图12B示出了耦合到罐的上述类型的耦合装置。现在能更好地理解，紧固件732的转动使其将沿箭头A的方向向下移动，将使唇772压靠颈部的较宽部分，从而实际上将装置锁定在该耦合位置。一旦这样耦合(如上所述)，该装置与设备或系统在其另一端的耦合将会使气体通过所述导管流入到设备或系统(未示出)的气体出口。

现在参照图13-15B，示出上文已经提及的另一个实施例的耦合装置(总体上标记为1000)，该耦合装置包括安全配置，以避免装置与加压二氧化碳罐之间的过早或者意外分离，即，当罐中仍具有超出预定气压的二氧化碳压力时，该安全配置分离。

在图12-14B中，与图11A-12B中使用的那些附图标记相同的附图标 记已经与标识“A”一起使用，以表示具有相同或相似功能的元件。因此，作为示例，图11A和图11B的元件746将等同于图13-15B的实施例的元件746A。读者参考图11A-12B的实施例的上述描述，来解释这些元件的作用和/或功能。以下描述将主要关注与上述的实施例不同的元件。

耦合装置1000具有基座部分1002并且容纳杯形腔730A，该杯形腔具有内旋螺纹并且适于与罐的颈部实现螺纹紧密耦合。

基座部分1002上方安装有环形元件1004，该环形元件具有内部导向突起1006，该内部导向突起安装在基座部分1002的外部上所限定的沟槽1008内，从而引导环1004的周向转动。沟槽1008中还容纳有螺旋弹簧1010，螺旋弹簧的一端抵靠突出部1006并且在沟槽1008的端部抵靠屏障件(未示出)。弹簧1010的作用力使环偏置，以沿箭头1012所示的方向(在图13中为顺时针方向)旋转进入到环的锁定状态。该环借助于紧固环1020固定到恰当位置。

耦合装置1000还包括安全螺栓1022，该安全螺栓安装到孔1024中并且具有关联弹簧1026，该关联弹簧使螺栓元件沿从螺栓的第一锁定位置到第二释放位置的径向方向偏置。如图14B和图15B所示，安全螺栓1022具有突起1028，一旦将耦合装置1000与罐700A的颈部耦合，该突起能够在螺栓位于其锁定位置时安装到罐的颈部所形成的沟槽1030中并且容纳在该沟槽中，如图15B所示。只要螺栓1022处于其锁定位置(在该位置处，突起1028容纳在沟槽1030内)，耦合装置1000就不可能与罐分离。

除了安全螺栓1022之外，该实施例的安全配置还包括容纳在销孔1034中的锁定销1032。销1032在其后端具有与销孔1034的壁紧密关联的更宽的肩部1036，该销孔具有横向沟槽以容纳与孔1032的壁形成气密密封的O形环1038并且从而限定顶部空间1042。顶部空间1042通过横向孔1044与腔734A连通，该腔是耦合装置内的气体导管738A的一部分。

当加压气体通过横向孔1044进入顶部空间1042时，加压气体对销1032施加向下的压力，接着，销从图14B所示的位置朝向螺栓1022轴向移动到图15B所示的位置(在该位置，销的末端1046容纳到螺栓1022的匹配轴向沟槽1048中)，从而将螺栓1022锁定在图14B和图15B所示的 位置(在该位置处，突起1028容纳在沟槽1030内)。在该状态下，装置不能与罐分离，如上面所解释的。

销1032与弹簧1050关联，该弹簧对销在远离螺栓1022的方向上提供了偏置力。一旦使罐中的压力并且因此也是顶部空间1042中的压力降低到低于一定压力(即，当气压作用在肩部1036上的力等于弹簧的反向偏置力时弹簧的属性所限定的压力)，则销1032可接着在弹簧力的作用下远离螺栓移动到图14B所示的位置，从而允许螺栓1022径向移动到其解锁位置。

环1004具有邻接部1054，如图14B的剖面图所示，该邻接部在环的转动期间在轨道1014上方滑动。当邻接部1054在螺栓1022上方停止时，它将螺栓推动到其锁定位置。一旦环在弹簧1008的偏置作用下转动，则螺栓能够远离颈部移动以允许分离。

一旦发生耦合，则耦合装置1000实际上自动锁定到罐的颈部上。一旦罐的颈部与装置耦合(如图15B所示)，则屏障元件660被细长轴709A的末端712A刺破，从而加压气体能够进入到气体管道系统738A中并且从此处进入到孔1034的顶部空间1042。因此，罐和孔1034的顶部空间1042中的气压将是相同的。接着，该气压使销1032在弹簧1050的偏置作用下发生移动。环1004被弹簧1010偏置进入到锁定状态，在这种状态下，邻接部1054使螺栓1022在弹簧1026的偏置力作用下进入到其锁定位置(如图15B所示)，销1032能够使锁定螺栓1022向下运动并且将其锁定在其锁定位置。

现在参照图16A-16C，图16A-16C示出具有类似于图10A-10D所示的类型的限流元件的罐的颈部804；并且因此，相同的附图标记改变了200以限定相同的元件。读者可以参照图10A-10D的描述理解结构和功能。

在该实施例中形成设备或系统的功能性元件的(虽然类似似的功能性耦合特征还可以包含在作为独立装置的耦合元件中)耦合元件808包括轴810，该轴具有轴端812，如图16A所示，在耦合状态下，轴端对漂浮构件878施加压力以允许气体流经孔隙814进入到管腔816中并且从管腔到达气体导管，图中可见气体导管的起始部分820。

轴810形成有从轴端812向上延伸并且终止于肩部824的轴缘凹口822。在图16A所示的耦合状态下，O形环858防止气体沿轴的外周流出。

在分离期间，如图16B所示，轴在轴向上相对偏离颈部，一旦肩部824向上延伸到O形环858，凹口822允许气体沿箭头890所示的路线流出。这使得可以控制气压释放，避免气压在图16C所示的完全分离的状态下剧烈释放。在此情况下，还可以由限流元件874进一步避免这种剧烈释放。

现在参照图17A和图17B，图17A和图17B示出上述类型的罐的合装包(在示例中为6包)900、950的两个不同示例。每个合装包包括用于罐100的各自保持架902、952和一体式搬运手柄904、954。架和手柄可例如由塑料或硬纸板制成。