本发明涉及用于容纳饮料的容器组件、用于制造容器组件的预成型组件和制造容器组件的方法。
介绍
从历史上看，饮料在容器(诸如，玻璃制瓶子，或者替代地，金属或木制的桶)中从生产地运输到消费地。如今，塑料和优选地pet越来越多地替代玻璃瓶与金属和木质容器用于运输饮料。
使用塑料容器而不是玻璃、金属或木质容器的一个优点是塑料容器重量明显减少。此外，塑料容器可以就在填充饮料之前由预成型件吹塑成型，并且在容器在消费地已经排空了饮料之后，或者甚至在出液过程中，饮料容器可以被塌缩，即压缩或压实，成比原始填充尺寸小得多的尺寸。
此外，通过熔化以便重复利用原料，或者通过在能量的回收中只产生二氧化碳和水的燃烧，塑料容器可以以环保的方式再循环。由玻璃、金属或木材制成的容器更难循环使用，通常必须运回到饮料生产商进行清洁或替代地运回到制造商以在高温下熔化并重新用作原料，这两种选择都会以能源使用的形式和可能使用的有毒物质导致对环境的影响。
为了节省材料，希望使用壁尽可能薄的容器。另一方面，将诸如碳酸饮料的加压饮料储存在薄壁容器中将增加容器破裂的风险。除了完全失去存储在容器中的饮料之外，破裂也可能由于破裂容器的碎片而导致人身伤害或财产损失。破裂可能由于意外刺穿容器而发生，然而，最剧烈的破裂可能是由容器内的压力增加引起的。
由于容器内部的压力直接取决于饮料的温度，所以破裂可能会由于靠近容器位置的火或者通过将容器放置在热的位置中(诸如阳光直射下或正在被阳光加热的封闭空间内)而发生。此外，诸如啤酒的发酵饮料在发酵期间释放大量的二氧化碳。当饮料已经被密封在容器中时，发酵应已经停止或至少以可预测的方式继续。如果在饮料已经被密封在容器内时发酵以不受控制的方式继续，则在不受控制的发酵期间产生的气体引起的压力增加可能导致容器破裂。因此，需要使这种容器的压力安全。
可以通过使用过压阀来避免由于容器内的压力增加引起的破裂，过压阀可以通过在一定的压力极限下打开并且释放饮料容器内部空间的任何过大压力来限制饮料容器内的压力。然而，任何附加部件都将增加饮料容器的总体复杂性和总体成本。由于饮料容器的生产数量非常大，所以必须保持尽可能低的成本。
因此，根据本发明的目的是提供用于避免与饮料容器破裂相关的过压同时保持低的每个单位的附加成本的技术。
背景技术：
us2008/0078769a1公开了一种高压气筒，其包括具有细长喉部的颈部和在喉部外端处的嘴部。塞子和可刺穿的膜位于喉部内，距嘴部相当大的距离。高压气筒还包括可移除地安装在颈部上的运送盖，运送盖包括至少两个通过盖子径向向外延伸的气体排气口。
如果由塞子提供的密封被破坏，则通过喉部离开气筒的压缩气体通过相对的径向排气口离开盖子。由于排气口基本上相同地配置，逸出的气体将以基本上相等的流量和流出速度离开每个排气口。因此，运送盖的排气口防止破裂的瓶子组件变成导弹。
cn2378333y涉及一种由塑料制成的啤酒瓶垫圈。塑料垫圈被弹性地压在瓶口和盖子之间。当瓶内的压力增加到接近破裂临界压力时，塑料垫圈微小地松动，并且可以释放瓶子内的一部分气体以减小破裂概率。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，至少上述优点、需要和目的，或许多另外的优点、需要和目的中的至少一个(根据本发明的以下描述，它们是明显的)通过一种用于容纳碳酸饮料的容器组件获得，碳酸饮料限定了取决于温度的内部碳化压力，所述容器组件包括：
饮料容器，其具有限定了用于容纳碳酸饮料的内部容积的主体部分和限定了充气的顶部空间的圆柱形颈部，圆柱形颈部还限定了限定开口的圆周边缘以及在边缘和主体部分之间延伸的向外取向的表面，向外取向的表面具有向外取向的圆周凸缘，饮料容器还限定了爆裂压力，该爆裂压力高于室温下的取决于温度的内部碳化压力，
封闭件，其包括封闭板和圆柱形部分，封闭板在边缘处覆盖开口，圆柱形部分在边缘和圆周凸缘之间覆盖颈部，圆柱形部分包括用于止挡颈部的向外取向的圆周凸缘的锁定部，和
柔性密封环，其能在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，当取决于温度的内部碳化压力低于或等于室温下的取决于温度的内部碳化压力时，密封环以压缩状态完全容纳于在边缘和圆周凸缘之间的位置处被限定于封闭件的圆柱形部分和颈部的向外取向表面之间的圆周空腔内；在第二位置中，当取决于温度的内部碳化压力高于室温下的取决于温度的内部碳化压力时，密封环的大部分以压缩状态容纳于在边缘和圆周凸缘之间的位置处被限定于封闭件的圆柱形部分和颈部的向外取向表面之间的圆周空腔内，并且密封环的小部分以未压缩状态位于圆柱形部分中的和/或向外取向的表面中的凹槽内并且位于邻近圆周空腔处以允许充气的顶部空间和饮料容器的外部之间的流体连通。
在本文中，碳酸饮料应理解为包括天然碳化饮料，如啤酒、苹果酒、汽酒和某些强制碳化的天然矿泉水和饮料，如苏打水、可乐、软饮料和某些起泡葡萄酒。碳酸饮料必须包装在耐压容器中并保持压力，以避免二氧化碳从饮料中连续逸出，随着时间的推移，二氧化碳的连续逸出将导致走了气的饮料。碳酸饮料中溶解的二氧化碳与其周围的大气形成平衡，因此容器内的压力应相当于饮料所需的内部碳化压力。饮料的碳化压力是取决于温度的，因此在升高的温度下，等量的溶解二氧化碳将产生较高的内部碳化压力，并因此在储存有碳酸饮料的容器内产生较高的压力。
通常，饮料容器限定了较大的圆柱形主体部分，其限定了用于容纳储存在容器中的大部分或全部饮料的内部空间。饮料容器还通常限定了较小且较薄的圆柱形颈部，其限定饮料容器的开口。颈部通常限定充气的顶部空间，其包含与饮料中的溶解二氧化碳平衡的气态二氧化碳。因此，顶部空间压力等于相当于饮料的内部碳化压力。饮料容器具有用于在常温条件下耐受由碳酸饮料产生的压力的壁厚和材料组成，实际上还需要另外包括安全余量，以使得饮料容器能承受比室温下的平衡压力基本上高得多的压力。爆裂压力(即饮料容器会由于作用在容器内壁上的压力而破裂的压力)将由于制造公差、容器中的空处等而变化，然而，实际上爆裂压力被设定成绝大多数容器能够承受的理论“额定”压力。
封闭件包括将与边缘形成紧密配合的封闭板和圆柱形部分，该圆柱形部分形成从固有地模制到板上的板伸出以形成单个部件的裙部。圆柱形部分包括锁定部，锁定部旨在通过将向外取向的圆周凸缘止挡在颈部的向外取向的表面上来将封闭件锁定在颈部上的正确位置中。特别地，锁定部通过在背向边缘的一侧抓住凸缘来止挡向外取向的圆周凸缘。以这种方式，封闭件将牢固地紧固到颈部。用户对容器内部的使用通常是通过封闭板中的可刺穿膜来建立，而不是通过完全移除封闭件，尽管完全移除封闭件可以是替代的选择。
为了密封紧压颈部的封闭压力，在边缘和圆周凸缘之间的圆周空腔中设置有柔性密封环，并且柔性密封环被压缩在颈部的向外取向的表面和封闭件的圆柱形部分之间。密封环具有双重目的。第一个目的是在封闭件和容器的颈部之间的上述圆周流体和压力的紧密密封。这构成第一位置。
特别地，当由于某种原因的压力在容器内增加并且接近爆裂压力，由此可以预期破裂的风险时，柔性密封环将被增加的压力推到第二位置。在第二位置中，密封环的一部分被顶部空间和饮料容器的外部之间的压力差沿着作用在柔性密封环上的力的方向向下推动到圆周空腔下方的凹槽中。位于凹槽中的密封环的部分将处于拉伸和非压缩状态，从而允许过量的气体从饮料容器的顶部空间通到饮料容器的外部。这构成了密封环的第二个目的。
凹槽可以设置在颈部的向外取向的表面或封闭件的圆柱形部分中。凹槽限定了在颈部的向外取向的表面或封闭件的圆柱形部分之间比密封环的宽度更大的距离，而圆周空腔在颈部的向外取向的表面或封闭件的圆柱形部分之间限定了较小的距离。凹槽被沿着颈部的较小圆周限定，即小于围绕颈部的圆周的50％，优选为30％或更小，更优选为20％或更小，最优选为10％或更小，例如1％-5％或5％-10％。
在第二位置中，提供了容器内部和容器外部之间的临时流体路径用于将一些气体从容器的颈部内的顶部空间释放到容器的外部，从而降低容器内部的压力，消除破裂的风险。当饮料容器内的压力已经降低时，拉伸的密封环重新呈现第一位置，其中密封环在颈部的向外取向的表面和封闭件的圆柱形部分之间被压缩。在第一位置和第二位置之间的运动由顶部空间的加压气体、密封压力和密封环的弹性、强度和柔韧性之间的相互作用决定。o型环的材料应该是温度稳定的，并能承受低温和高温。
因此，本发明的容器组件的主要优点在于，无需用于实现上述过压释放的额外部件，即已经存在的密封环与凹槽一起使用。只有凹槽需要添加到现有的容器中。
当容器处于其标准使用中(即密封在压力室内)时，重要的是，由饮料容器外部的增加的压力施加的压力不会导致o形环从第一位置移动到第二位置，即o形环由于容器外部和容器内部之间的相对压力引起的力而移动。o形环不应响应于容器内的绝对压力或容器内相对于压力室外的大气压的压力而移动。
根据第一方面的另一实施方案，密封环可沿着颈部的向外取向的表面在第一位置和第二位置之间移动。优选地，密封环和颈部的向外取向的表面之间的摩擦允许密封环的一部分沿颈部的向外取向的表面移动。
根据第一方面的另一实施方案，密封环可在垂直于颈部的向外取向的表面的方向上在第一位置和第二位置之间弹性变形。优选地，密封环可弹性变形以确定密封环将从第一位置移动到第二位置的适当压力。
根据第一方面的另一实施方案，饮料容器是可塌缩的。本发明的容器组件优选与可塌缩的容器一起使用，因为可塌缩的容器优选地被制成薄的，从而更容易破裂，以便于允许用较低的压缩压力压缩容器。
根据第一方面的另一实施方案，室温被考虑在0℃至60℃之间，优选在10℃至40℃之间，更优选在15℃至30℃之间，最优选在20℃至25℃之间，如22℃。在目前的情况下，上述温度可以被考虑成指示了室温。
根据第一方面的另一实施方案，室温下的取决于温度的内部碳化压力在0.5巴至8巴之间，优选在1巴至4巴之间，更优选在1巴至2巴之间或者替代地在2巴至3巴之间或者替代地在3巴至4巴之间。上述压力在目前的情况下可以被认为指示了在上述室温下的许多碳酸饮料如啤酒等的内部碳化压力。
根据第一方面的另一实施方案，当内部碳化压力在4巴至12巴之间时，优选在6巴至10巴之间时，更优选在6巴至8巴之间时或者替代地在8巴至10巴之间时，密封环从第一位置移动到第二位置。上述压力是合适的以便为容器提供适当的安全余量，同时避免当容器仅被稍微加热并且顶部空间压力仍然安全时，加压气体被从容器中释放，因为已经释放的气体不能被重新引入容器。
根据第一方面的另一实施方案，爆裂压力在8巴至40巴之间，优选在10巴至20巴之间，更优选在12巴至14巴之间，或者替代地在14巴至16巴之间。上述压力在目前的情况下可以被认为指示了爆裂压力。
根据第一方面的另一实施方案，凹槽具有圆形、椭圆形、矩形、方形或超椭圆形横截面。可以使用各种形状的凹槽，然而，通常凹槽具有圆形横截面。
根据第一方面的另一实施方案，密封环具有圆形、椭圆形、矩形、方形或超椭圆形横截面。可以使用各种形状的密封环，然而，通常密封环具有圆形横截面。
根据第一方面的另一实施方案，凹槽具有的横截面尺寸范围在1mm至10mm之间，优选在2mm至5mm之间，更优选在3mm至4mm之间。由于只需要较小的流体路径，因此，凹槽不应太大或者围绕容器颈部的太大的圆周延伸，并且如果凹槽太大，密封环可能不会被充分拉伸以能恢复第一位置。在目前的情况下，推荐上述值为标准尺寸的饮料容器，即容器范围在1升至60升之间。
根据第一方面的另一实施方案，向外取向的表面在凹槽的位置处朝向边缘逐渐变细。这样，由于顶部空间与饮料容器的外部之间的压力差，柔性密封环将楔入密封位置中。
根据第一方面的另一实施方案，封闭件的圆柱形部分在凹槽的位置处朝向封闭板逐渐变细。替代地或另外，为了相同的目的，封闭件的圆柱形部分可以是锥形的。
根据本发明的第二方面，至少上述优点、需要和目标或许多进一步的优点、需要和目标中的至少一个(根据本发明的以下描述，它们将是明显的)通过一种用于制造容器组件的预成型组件而获得，所述预成型组件包括：
具有主体部分和圆柱形颈部的预成型件，主体部分用于吹塑成型为用于容纳碳酸饮料的内部容积，碳酸饮料限定了取决于温度的内部碳化压力，圆柱形颈部用于限定充气的顶部空间，圆柱形颈部还限定了限定开口的圆周边缘以及在边缘和主体部分之间延伸的向外取向的表面，向外取向的表面具有向外取向的圆周凸缘，
封闭件，其包括封闭板和圆柱形部分，封闭板在边缘处覆盖开口，圆柱形部分在边缘和圆周凸缘之间覆盖颈部，圆柱形部分包括用于止挡颈部的向外取向的圆周凸缘的锁定部，和
柔性密封环，其能在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，当取决于温度的内部碳化压力低于或等于室温下的取决于温度的内部碳化压力时，密封环以压缩状态完全容纳于在边缘和圆周凸缘之间的位置处被限定于封闭件的圆柱形部分和颈部的向外取向表面之间的圆周空腔内；在第二位置中，当取决于温度的内部碳化压力高于室温下的取决于温度的内部碳化压力时，密封环的大部分以压缩状态容纳于在边缘和圆周凸缘之间的位置处被限定于封闭件的圆柱形部分和颈部的向外取向表面之间的圆周空腔内，并且密封环的小部分以未压缩状态位于圆柱形部分中的和/或向外取向的表面中的凹槽内并且位于邻近圆周空腔处以允许充气的顶部空间和饮料容器的外部之间的流体连通。
根据第二方面的预成型组件可以优选地用于制造根据第一方面的饮料容器组件。
根据本发明的第三方面，至少上述优点、需要和目标或许多进一步的优点、需要和目标中的至少一个(根据本发明的以下描述，它们将是明显的)通过一种用于制造容器组件的方法而获得，该方法包括以下步骤：
提供饮料容器，其具有限定了用于容纳碳酸饮料的内部容积的主体部分和限定了充气的顶部空间的圆柱形颈部，碳酸饮料限定了取决于温度的内部碳化压力，圆柱形颈部还限定了限定开口的圆周边缘以及在边缘和主体部分之间延伸的向外取向的表面，向外取向的表面具有向外取向的圆周凸缘，饮料容器还限定了爆裂压力，该爆裂压力高于室温下的取决于温度的内部碳化压力，
在边缘和圆周凸缘之间的位置处，将柔性密封件应用到颈部的向外取向的表面上，和
应用包括封闭板和圆柱形部分的封闭件，封闭板在边缘处覆盖开口，圆柱形部分在边缘和圆周凸缘之间覆盖颈部，圆柱形部分包括用于止挡颈部的向外取向的圆周凸缘的锁定部，密封环能在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，当取决于温度的内部碳化压力低于或等于室温下的取决于温度的内部碳化压力时，密封环以压缩状态完全容纳于在边缘和圆周凸缘之间的位置处被限定于封闭件的圆柱形部分和颈部的向外取向表面之间的圆周空腔内；在第二位置中，当取决于温度的内部碳化压力高于室温下的取决于温度的内部碳化压力时，密封环的大部分以压缩状态容纳于在边缘和圆周凸缘之间的位置处被限定于封闭件的圆柱形部分和颈部的向外取向表面之间的圆周空腔内，并且密封环的小部分以未压缩状态位于圆柱形部分中的和/或向外取向的表面中的凹槽内并且位于邻近圆周空腔处以允许充气的顶部空间和饮料容器的外部之间的流体连通。
根据第三方面的方法可以优选地用于制造根据第一方面的饮料容器组件。
附图说明
图1是根据本发明的饮料容器的透视图。
图2是根据本发明的封闭件的透视图。
图3是组装时的容器组件的透视图。
图4a是组装时的容器组件的透视图。
图4b是处于第一状态中的密封环的近视透视图。
图4c是处于第二状态中的密封环的近视透视图。
图5a是饮料容器的侧视图。
图5b是如上图中所示的凹槽的近视图。
图5c是饮料容器的侧视剖视图。
图5d是饮料容器的俯视剖视图。
图5e是如上图中所示的凹槽的近视图。
图6a是当密封环处于第一位置中时的组件的侧视图。
图6b是当密封环处于第二位置中时的组件的侧视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的饮料容器10的透视图。饮料容器10包括限定了充气的顶部空间的颈部12和通常由碳酸饮料填充的主体部分14。颈部是圆柱形的并且固有地结合到主体部分14。主体部分14仅部分示出，并且通常为大小为二至二十升之间的圆柱形，但是可以考虑各种形状和尺寸。饮料容器10可以由吹塑成型的塑料(例如pet)制成。
颈部12包括圆形边缘16，其限定了用于进入饮料容器10内部的开口18。颈部12还包括圆周凸缘20和可选的附加凸缘22。圆周凸缘20用于封闭饮料容器10，如将在下面进一步描述的，而可选的附加凸缘22用于在吹塑成型、运输等期间操作饮料容器10，从而保护圆周凸缘20。
颈部12限定了在边缘16和圆周凸缘20之间延伸的向外取向的表面24。向外取向的表面24包括可选的锥体26和凹槽28，所述锥体26环绕由向外取向的表面24限定的圆周的较大部分，凹槽28占据由向外取向的表面24限定的圆周的剩余较小部分。凹槽28在向外取向的表面24中限定了凹口。
图2示出了根据本发明的封闭件30的透视剖视图。这里示出的封闭件30是用于大约5升以上的较大容器10的类型。封闭件30包括封闭板32，其在边缘16处封闭开口18。封闭件30还包括圆柱形部分34，其覆盖颈部12的向外取向的表面24。
封闭件30的圆柱形部分34还包括锁定部38，其卡扣配合到圆周凸缘20上，以使得封闭件30被止挡到饮料容器10。因此，当从饮料容器10的边缘16看时，锁定部36位于圆周凸缘20的相反侧上。通常通过封闭板32中的可刺穿膜38来实现对饮料容器10的使用。
包括饮料容器10和封闭件30的组件还包括密封环40，密封环40被压缩或挤压在建立于封闭件30的圆柱形部分34和颈部12的向外取向表面24之间以及边缘16和颈部12的圆周凸缘20之间的圆周空腔中，优选地与锥体26相邻。由此通过密封环40抵靠在建立上述空腔的表面上的弹性压缩来实现耐压密闭密封。
图3示出了包括饮料容器10、封闭件30和密封环40的容器组件的透视剖视图。由此可以理解，当选择性地组装容器组件时，可以在填充和盖上容器之前将密封环40应用到容器10或封闭件30。密封环通常由柔性和弹性的聚合材料制成，例如橡胶或合成的食品级弹性体。密封环40通常为环形，并且应具有合适尺寸以紧密配合在封闭件30和饮料容器10之间。
图4a示出了当组装时的饮料容器组件的透视剖视图，其包括与饮料容器10的颈部12内的充气的顶部空间平衡的碳酸饮料。密封环40在封闭件30的圆柱形部分34和颈部12的向外取向的表面24之间的空腔内施加密封压力，如切口的右边所示。在切口左边所示的凹槽28的位置处，密封环40仍然在封闭件30的圆柱形部分34和颈部12的向外取向的表面24之间密封。
图4b示出了处于第一位置中的密封环40在凹槽28的位置处的近视透视剖视图。本情况示出了当饮料容器10内的压力相当于室温下的碳酸饮料的平衡压力时，密封环40的第一位置。施加到密封环40上的压力不足以使密封环40移动到第二位置。
图4c示出了处于第二位置中的密封环40在凹槽28的位置处的近视透视剖视图。例如通过升高饮料的温度，饮料容器10内的压力现在升高到高于室温下的碳酸饮料的平衡压力。当接近饮料容器10的爆裂压力时，为了防止饮料容器10破裂，增加的压力导致密封环40在凹槽28的位置处弹性变形和拉伸，以使得密封环40在凹槽28的位置处将移动到凹槽28中。凹槽在封闭件30的圆柱形部分34与颈部12的向外取向的表面24之间限定了与锥体26相比扩大的距离，因此密封环40将不会在凹槽28的位置处被压缩，因此当处于第二位置中时，在槽28的位置处在封闭件30的圆柱形部分34和颈部12的向外取向的表面24之间未施加密封压力。
在凹槽28的位置处在颈部12的向外取向的表面24之间的密封压力的不足将允许来自顶部空间的一些气体从饮料容器10的内部逸出到饮料容器10的外部，如箭头所示。当饮料容器内的压力降低到安全水平时，弹性密封环40一般不会恢复被压缩在封闭件30的圆柱形部分34和颈部12的向外取向的表面24之间的第一位置，而是保持在凹槽28内的未压缩位置。以这种方式，可以确定容器是否遭受由例如高温或不受控制的发酵引起的压力增加。然而，可以理解，在某些实施方案中，可能认识到允许密封环40恢复第一位置而不是密封环40的单向功能的重要性。
图5a/b示出了饮料容器10的侧视图。在该视图中，正面看到凹槽28。在本实施方案中，凹槽是超椭圆形的；然而，它也可以是圆形、矩形或任何其他形状。在本实施方案中，凹槽的宽度在1-2mm之间。
图5c示出了饮料容器10的侧视剖视图。在本视图中，从侧视看到凹槽28，其示出了在凹槽28的位置处，向外取向的表面24的直径减小。
图5d/e示出了饮料容器10的顶视剖视图。在本视图中，可以看出，凹槽28在颈部12的向外取向的表面24中形成凹口。凹口比在凹槽28外部的向外取向的表面24所形成的圆周深。
图6a示出了当密封环10处于第一位置中时的组件的侧视图。密封环40被压缩在圆柱形部分(未示出)和凹槽28上方的位置处的向外取向的表面24之间。
图6b示出了当密封环10处于第二位置中时的组件的侧视图。密封环40处于凹槽28上方的位置，其从压缩位置伸展到凹槽28中的非压缩位置中，从而允许气体通过，如箭头所示。
本领域技术人员显而易见的是，上述实施方案仅描述了根据本发明设想的许多实施方案中的一个，并且可以以多种方式修改上述实施方案，而不脱离如所附权利要求描述的发明构思。作为示例，锥体和凹槽可以是封闭件的一部分而不是颈部的一部分。
参考附图的零件清单
10.饮料容器
12.颈部
14.主体部分(局部视图)
16.边缘
18.开口
20.圆周凸缘
22.附加凸缘
24.向外取向的表面
26.锥体
28.凹槽
30.封闭件
32.封闭板
34.圆柱形部分
36.锁定部
38.可刺穿膜
40.柔性密封环