CN108472601B - 带有一体式压力锁的苏打水机叉形夹具 - Google Patents

Abstract

一种用于将苏打水瓶附接到家用碳酸化机的叉形夹具装置，该装置包括：叉形夹具，在碳酸化之前在非直立位置接收瓶，瓶具有颈环，以当用户将瓶向直立位置移动时将瓶附接到所述碳酸化机；锁定机构，其在碳酸化期间经由处于直立位置的颈环将瓶锁定到碳酸化装置；以及互锁装置在锁定机构内利用瓶的向下运动来操作，以防止当瓶中存在超压时锁定机构的解锁。

Description

带有一体式压力锁的苏打水机叉形夹具

引用

本申请要求2015年12月13日提交的美国临时专利申请No.62/266，625的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明通常涉及碳酸化机，并且具体地涉及用于将瓶附接到该机器上的夹具装置。

背景技术

用于将饮料碳酸化的苏打水机在本领域中是已知的。大多数这种家用碳酸化设备都是设计成用于手动操作。用户通常将一瓶水附接到碳酸化头上，然后通过气体释放阀将CO₂从附接的加压缸手动地释放到水瓶中。这种机器通常还包括一个或多个安全压力释放阀，其被设计成如果在碳酸化过程中形成超压时则排气。

转让给本发明的共同受让人并因此通过引用全部内容并入本文的美国专利8,920,860公开了一种用于将苏打瓶附接到苏打水机的花状叉形夹具装置。如图1A所示，现在将其作为参考，用户可以将瓶50以与苏打水机7成角度地附接到苏打水机7上。一旦瓶50已经移动到直立位置(图1B)(碳酸化位置)，将瓶保持就位并且机械锁定可以防止用户将瓶50移回到成角度的位置直到碳酸化已经结束。一旦碳酸化结束，用户可以将瓶50移动到倾斜位置，释放瓶50。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于将苏打水瓶附接到家用碳酸化机的叉形夹具装置。该装置包括：在碳酸化之前在非直立位置接收所述瓶的叉形夹具，该瓶具有颈环，以当用户将瓶向直立位置移动时将瓶附接到碳酸化机；锁定机构，其在碳酸化期间经由处于直立位置的颈环将瓶锁定到碳酸化机；和在锁定机构内在压力下利用瓶的向下运动来操作的互锁装置，以防止当瓶中存在超压时锁定机构的解锁。

此外，根据本发明的一个实施例，叉形夹具包括多个相同尺寸的齿。

另外，根据本发明的一个实施例，互锁装置包括两个可锁定齿，每个可锁定齿具有成角度的上表面；并且其中，两个可锁定齿附接到叉形夹具；并且其中，两个可锁定齿的尺寸和形状不同于相同尺寸的齿；并且其中，两个可锁定齿位于叉形夹具的相对侧上。

更进一步，根据本发明的一个实施例，该装置还包括具有锁定凸起的锁定环，当瓶由超压向下推动时，锁定凸起在向外延伸时与两个可锁定齿啮合。

另外，根据本发明的一个实施例，该装置包括：降低锁定环的凸轮；启动凸轮的杆；和提升锁定环的弹簧，当在瓶中没有压力时，弹簧具有提升锁定环的设定力；和其中，啮合的两个可锁定齿防止弹簧提升锁定环。

此外，根据本发明的一个实施例，互锁装置包括：垂直于叉形夹具定位的两个柱塞；尺寸适合柱塞的两个孔；和柱塞弹簧，其在压力下收缩以推动两个柱塞穿过两个孔。

此外，根据本发明的一个实施例，锁定机构包括锁定环；并且其中，该装置还包括：降低锁定环的凸轮；启动凸轮的杆；以及提升锁定环的弹簧，当在瓶中没有压力时，弹簧具有提升锁定环的设定力；和其中，位于孔中的两个柱塞防止弹簧提升锁定环。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于家用碳酸化机的方法，该方法包括：接收具有颈环的瓶；在碳酸化期间，当用户将瓶向直立位置移动时将瓶附接到碳酸化机；在碳酸化期间，将瓶锁定在直立位置；以及在碳酸化之后，利用瓶由于压力而向下运动，并且当瓶中存在超压时防止在碳酸化之后从碳酸化机移除瓶。

此外，根据本发明的一个实施例，锁定包括将具有锁定凸起的锁定环降低至颈环上并且用叉形夹具夹持颈环，叉形夹具具有尺寸相同的齿和两个可锁定齿。

此外，根据本发明的一个实施例，该方法还包括通过颈环将瓶保持在空气中。

更进一步，根据本发明的一个实施例，该防止包括当超压向下推动瓶时将可锁定齿啮合在锁定凸起和颈环之间。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于将苏打水瓶附接到家用碳酸化机的叉形夹具，叉形夹具包括：多个相同尺寸的齿；两个可锁定齿，其中，两个可锁定齿的尺寸和形状不同于该相同尺寸的齿，每个可锁定齿具有成角度的表面；并且其中，两个可锁定齿位于叉形夹具的相对侧上。

附图说明

本发明的主题在说明书的总结部分特别地指出并且清楚地要求保护。然而，在本发明的组织和操作的方法方面，并连同其目的、特征、以及优点一起，可以参照以下详细描述而在结合附图阅读时获得最佳理解，其中:

图1A和图1B是用于将苏打瓶附接到苏打水机的装置的示意图；

图2是根据本发明构造和操作的叉形夹具的示意图；

图3A和图3B是根据本发明构造和操作的叉形夹具装置的截面的示意图；

图4A、图4B和图4C是根据本发明构造和操作的图1A和图1B的装置与凸轮一起使用的示意图；

图5A和图5B是根据本发明构造和操作的与图3A和图3B的装置一起操作的碳酸化头的元件的示意图；

图6A、图6B和图6C是根据本发明构造和操作在碳酸化期间和之后图3A和图3B的装置的示意图；

图7A、图7B和图7C是根据本发明构造和操作的叉形夹具装置的替代实施例的示意图。

应当认识到的是，为了说明的简明和清晰，附图中示出的元件不必按比例绘制。例如，为清晰起见，一些元件的尺寸可以相对于其它元件夸大。此外，在认为适当的地方，附图标记可以在多个附图中重复以指示出相对应或类似的元件。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了许多特定细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域中技术人员将会理解的是，本发明可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其它情况下，众所周知的方法、程序、以及部件并未详细描述，以免使本发明产生混淆。

申请人已经认识到，从诸如上文所述的花状叉形夹具装置释放瓶在物理上取决于碳酸化过程本身的结束，并且不考虑在碳酸化之后，直到所有的压力都从瓶中释放出来可能需要一段时间。尽管大多数家用碳酸化系统通常具有内置的安全功能，例如排气和/或常开阀门以确保从系统释放所有压力，但是在瓶完全减压之前，用户仍然可以从苏打水机中释放瓶。这可能会导致危险的“火箭效应”，其中，瓶一旦释放就会高速飞走。

申请人已经进一步认识到，可以通过增添一体式锁定系统来改进家用苏打水机，即使用户尝试如上文所述地释放压力，一旦系统中所有压力得到释放，该一体式锁定系统可以仅允许叉形夹具打开并释放瓶。现在参照图2，其示出了根据本发明优选实施例构造和操作的叉形夹具20。叉形夹具20可以包括多个规则齿30和两个独特可锁定齿35，该可锁定齿在尺寸和形状上与规则齿30都不同。例如，可锁定齿35通常可以比齿30大。

现在参照图3A和图3B，其示意性地示出了根据本发明优选实施例构造和操作的改进叉形夹具装置100的截面。装置100可以包括碳酸化头下部5、带有锁定凸起12的锁定环10、和带有至少一个加大的可锁定齿3的叉形夹具20。如在下文中更加详细地描述的那样，当瓶50中存在压力时，装置100可以操作成将至少一个可锁定齿35锁定在瓶50的锁定凸起12和颈环60之间。

图3A示出了在瓶50附接向外倾斜的碳酸化头下部5之前预碳酸化阶段的装置100。图3B示出了当瓶50处于直立位置时碳酸化过程中的装置100。在碳酸化之前以及在附接期间，可以将瓶50推动经过夹具20的齿(包括经过齿35)并且抵靠碳酸化头下部5。在该位置处，锁定环10的锁定凸起12可以高于齿35。

为了碳酸化，可以降低锁定环10，使得锁定凸起12的成角度的前表面13可以在齿35的成角度的后表面35上方滑动。在碳酸化过程期间，瓶50中的超压可以将瓶50向后推，从而将颈环60推靠在齿35的成角度的上表面37，其可以将锁定齿35向外推并靠着凸起12的成角度的表面13，由此将齿35锁定在颈环60和凸起12之间。因为锁定齿35可以锁定在颈环60和凸起之间，所以任何向上移动锁定环10的尝试都将不起作用。

应当认识到的是，由锁定齿35啮合引起的该“内部锁”32不能得到释放，直到瓶50中的向下推动瓶50的压力完全释放。

应当认识到的是，上文所示的内部锁32可以在碳酸化期间将任何具有颈环60的瓶保持在叉形夹具中，并且可以确保无论用户将瓶移动到什么位置，叉形夹具20都可以不释放瓶50，直到如上文所讨论的那样释放瓶50中的压力。

应当认识到的是，装置100可以是类似于美国专利8,920,860所述的家用碳酸化系统的碳酸化头120或者任何其他合适系统的一部分。将进一步理解的是，碳酸化头120可以通过杆110倾斜，以允许用户以一定角度附接瓶。杆110可使凸轮15将锁定环10降低到夹具20上方以限制其围绕瓶50颈部的齿，从而提供机械锁定。这在图4A、图4B和图4C中示出，现在参照这些图，其示出了经由凸轮15操作锁定环10的杆110。

图4A示出了在预碳酸化阶段用户将瓶50移动到直立位置之后位于降低位置的凸轮15。在该降低的位置，凸轮15可以向下推动锁定环10以收缩叉形夹具20(未示出)，以便初始地将瓶50抓牢就位。

图4B示出了即使当杆110向外倾斜时处于降低状态，例如当瓶中仍存留压力时释放瓶50的尝试中，的锁定环10。图4C示出了处于升高状态，如下文更详细地讨论的，例如由于系统中压降而引起的，的锁定环10。应当认识到的是，如上文所述，凸轮15可以通过将瓶50推靠在杆110上来启动。

现在参照图5A和图5B，其示出了在装置100预碳酸化的不同状态下与图3A和图3B中的一体式锁32一起操作的碳酸化头120的元件，瓶50绕着碳酸化注射器40附接到碳酸化头120。注射器40可以从位于苏打水机中别处的气罐将二氧化碳提供给瓶50。可以看出，瓶50通常可以保持在以碳酸化头下部5为中心的碳酸化头120内。

图5A示出了在瓶50完全附接之前的碳酸化头120，其中碳酸化头120向外倾斜。在该预碳酸化状态下，锁定环10可以处于其升高位置，其中叉形夹具20打开并且可锁定齿35位于锁定环10和颈60之间并且位于锁定凸起12下方的凹入区域75内。应当认识到的是，当叉形夹具20打开时，瓶50可以容易地移入和移出。

可以看出，在该实施例中，锁定环10可以另外包括柱85，其可以整体地连接到锁定环10并可以从锁定环延伸穿过下部5。弹簧80可以围绕柱85盘绕，并且可以保持在柱85的顶部圆盘87和下部5的上表面88之间。如下文所述，在碳酸化之前当锁定环10从下部移开时，可以由顶部圆盘87压缩弹簧80。

在预碳酸化阶段，在杆110使凸轮15向下推动在锁定环10之前，将其保持向下，弹簧80可以是未压缩的。可以理解的是，当瓶50中没有压力时，弹簧80的张力可以被设定为提供足够强的力以向上拉动锁定环10。然而，当瓶50中存在压力时，可以将瓶50向下拉动以将锁定环10锁定在位，如上文所述，弹簧80的力可以设定为不克服压力，从而确保锁定环10固定在其最低位置处。

图5B示出了一旦凸轮15已经向下推动锁定环10，压缩弹簧80并且绕着颈环60夹持齿30(位于齿35的后面)，以将瓶50保持在碳酸化头120内时装置100的状态。

现在参照图6A、图6B和图6C，其示出了在碳酸化阶段期间和之后的装置100。应当认识到的是，一旦二氧化碳已经被添加到瓶50的内容物中(经由碳酸化管40)，则瓶50内可能会形成压力。应当认识到的是，该瓶50内形成的压力可以将瓶50向下推动至上文所述的图6A的位置处。瓶的向下运动可以推动颈60抵靠可锁定齿35，使得它们向外打开。将进一步理解的是，由于齿35的尺寸和形状，齿35可以被锁定在凸起12和颈环60之间的凹入区域77内。还应该理解的是，当齿35保持锁定在区域77内时，锁定环10可以锁定在适当位置并且即使瓶5是倾斜的，也不能如上文所述由弹簧80提升。

将进一步理解的是，为了释放瓶50，可锁定齿35必须从区域77脱离，使得已压缩的弹簧80解压缩并向上拉动锁定环10，从而释放叉形夹具20。通过向上推动颈环60和瓶50，从瓶50释放的压力可以消除瓶50向下的压力，并且可以允许弹簧80开始提升锁定环10(图6B)。这可以使得可锁定齿35脱离，并且可以使得弹簧80能够完全升起锁定环10(图6C)。在这种状态下，叉形夹具10可以完全升起并释放齿30，使得用户可以从碳酸化头120移除瓶50。

还应该理解的是，因为在这个阶段瓶子没有得到密封，所以产生的碳酸水不会形成压力，因而压力可以完全释放。

在一个替代实施例中，碳酸化装置可以包括两个柱塞，其根据系统中的压力量可以移入和移出孔。现在参照图7A、图7B和图7C，其示出了根据本发明实施例的具有一体式锁200的替代叉形夹具装置。

装置200可以包括下部205、锁定环210、叉形夹具220和弹簧280。下部205可以进一步包括定位在弹簧295内的两个柱塞290。如下文更详细地讨论的，下部205还可以包括在其外壁内的孔275，该孔足够大以使得柱塞290能够穿过。

应当认识到的是，在该实施例中，这些元件可以具有如上文所述的装置100的元件所类似的功能。叉形夹具220可以包括与美国专利8,920,860所述的叉形夹具装置类似的相同尺寸的齿230。

图7A示出了在瓶50已经附接之前装置200的预碳酸化状态，其中锁定环210位于提升位置并且叉形夹具220得到打开。瓶50可以附接到如上文所述的装置200，其中杆110使得凸轮15(未示出)降低锁定环210，从而收缩叉形夹具220，使得瓶50保持就位(如图7B所示，其示出了装置200的状态，瓶50未示出)。

当在碳酸化过程期间在瓶50中形成压力时，压力可能导致弹簧295收缩，从而将柱塞200从如图7C所示的它们的静止状态向外推动。

柱塞290可以通过孔275向外推动，从而防止锁定环210上升并释放叉形夹具220。应当认识到的是，孔275中柱塞290的锁定可以防止弹簧280能够提升锁定环210，形成互锁232，因此叉形夹具220保持收缩并且瓶50不能被释放。

只有当瓶50被减压并且通过弹簧295拉动使柱塞290向内缩回时，弹簧280才可以如上文所述地升高锁定环210，其反过来可以释放叉形夹具220，允许瓶50得到释放。

因此，装置100和200都可以包括互锁系统，其可以超越由杆110和环10提供的初始锁定机构(如上所述)。因此，一旦碳酸化结束，即使当瓶向外倾斜、释放凸轮锁定直到瓶得到降压时，瓶子也不能从家用碳酸化系统中移除，因为直到锁定环10被升高时，它不能移除叉形夹具20的收缩。

虽然已经在此图示和描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员现在将设想出许多修改，替换，改变和等同方案。因此，应当理解的是，所附权利要求意在覆盖落在本发明的真实精神范围内的所有这些修改和变型。

Claims (12)

1.一种用于将苏打水瓶附接到家用碳酸化机的叉形夹具装置，所述装置包括：

叉形夹具，在碳酸化之前在非直立位置接收所述瓶所述瓶具有颈环，以当用户将所述瓶向直立位置移动时将所述瓶附接到所述碳酸化机；

锁定机构，其在碳酸化期间经由处于所述直立位置的所述颈环将所述瓶锁定到所述碳酸化机；以及

互锁装置，在所述锁定机构内在压力下利用所述瓶的向下运动来操作以防止当所述瓶中存在超压时所述锁定机构的解锁。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述叉形夹具包括多个相同尺寸的齿。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述互锁装置包括两个可锁定齿，每个可锁定齿具有成角度的上表面；

其中，所述两个可锁定齿附接到所述叉形夹具；

其中，所述两个可锁定齿的尺寸和形状不同于所述相同尺寸的齿；

并且其中，所述两个可锁定齿位于所述叉形夹具的相对侧上。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括具有锁定凸起的锁定环，当所述瓶由所述超压向下推动时，所述锁定凸起在向外延伸时与所述两个可锁定齿啮合。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

降低所述锁定环的凸轮；和

提升所述锁定环的弹簧，当在所述瓶中没有压力时，所述弹簧具有提升所述锁定环的设定力；和

其中，啮合的所述两个可锁定齿防止所述弹簧提升所述锁定环。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述互锁装置包括：

垂直于所述叉形夹具定位的两个柱塞；

尺寸适合所述柱塞的两个孔；和

柱塞弹簧，其在压力下收缩以推动所述两个柱塞穿过所述两个孔。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述锁定机构包括锁定环；并且

其中，所述装置还包括：

降低所述锁定环的凸轮；

启动所述凸轮的杆；以及

弹簧，提升所述锁定环，当在所述瓶中没有压力时，所述弹簧具有提升所述锁定环的设定力；以及

其中，位于所述孔的两个柱塞防止所述弹簧提升所述锁定环。

8.一种用于家用碳酸化机的方法，所述方法包括：

接收具有颈环的瓶；

在碳酸化期间，当用户将所述瓶向直立位置移动时将所述瓶附接到所述碳酸化机；

在碳酸化期间，将所述瓶锁定在所述直立位置；以及

在碳酸化之后，利用所述瓶由于压力而向下运动，并且当所述瓶中存在超压时防止在碳酸化之后从所述碳酸化机移除所述瓶。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述锁定包括将具有锁定凸起的锁定环降低至所述颈环上并且用叉形夹具夹持所述颈环，所述叉形夹具具有尺寸相同的齿和两个可锁定齿。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括通过所述颈环将所述瓶保持在空气中。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述防止包括当所述超压向下推动所述瓶时将所述可锁定齿啮合在所述锁定凸起和所述颈环之间。

12.一种用于将苏打水瓶附接到家用碳酸化机的叉形夹具，所述叉形夹具包括：

多个相同尺寸的齿；

两个可锁定齿，其中，所述两个可锁定齿的尺寸和形状不同于所述相同尺寸的齿，每个所述可锁定齿具有成角度的表面；以及

其中，所述两个可锁定齿位于所述叉形夹具的相对侧上。

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