EA003498B1

EA003498B1 - Способ изготовления контейнера и контейнер с теплообменником

Info

Publication number: EA003498B1
Application number: EA200100775A
Authority: EA
Inventors: Джефри У. Чен
Original assignee: Чилл-Кэн Интэнэшэнл, Инк.
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2003-06-26
Also published as: EP1165277A4; CN1151007C; BR0008754A; US6253440B1; IL144256A0; WO2000041832A1; CN1339991A; EP1165277A1; AU771357B2; ZA200106051B; JP2002534273A; EA200100775A1; CA2359350A1; HK1044308A1; US20050039317A1; AU2962600A; KR20010101529A; HK1044308B

Abstract

Устройство и способ формирования фланца (14) на дне контейнера (10) посредством сначала удаления части дна (28) контейнера и затем формирования или отгибания материала вокруг отверстия (28) для образования фланца (14), отходящего в сторону от дна контейнера. Клапан (24) и чашка клапана (22) в сборе вместе с теплообменником (16, 18, 32) соединены с фланцем (14) и весь узел спрессован для неразъемного крепления теплообменника (16, 18, 32) ко дну контейнера (12).

Description

Изобретение относится в основном к самоохлаждающимся и самонагревающимся контейнерам для жидкостей или пищевых продуктов, более конкретно, к таким портативным одноразовым контейнерам, которые содержат закрепленный внутри них теплообменник.

Уровень техники

Многие пищевые продукты и напитки, фасуемые в портативные контейнеры, желательно употреблять охлажденными; например, желательно, чтобы температура газированных безалкагольных напитков, фруктовых напитков, пива, воды, пуддингов, желе и аналогичных продуктов при потреблении составляла 35-50°Е (1,710°С). В условиях, когда охлаждающие агенты или лед недоступны (рыбалка, туристический поход, пляж и т.д.) задача по охлаждению перед употреблением этих пищевых продуктов или напитков становится трудной. В таких обстоятельствах обычно используются переносные ящики со льдом, сохраняющие лед только ограниченный период времени, являющиеся громоздкими, неудобными в использовании и требующие время от времени слива воды от таяния льда. В этих условиях крайне желательно иметь способ быстрого охлаждения содержимого контейнера перед употреблением, свободный от неудобств, характерных для устройств предшествующего уровня техники.

На предшествующем этапе развития техники было создано множество таких самоохлаждающихся контейнеров для напитков. Для осуществления охлаждения такие контейнеры в основном используют хладагенты (газ какоголибо типа) или эндотермическую реакцию. Известные заявителю типичные примеры таких самоохлаждающихся (с автоматическим охлаждением) устройств для понижения температуры напитков и аналогичных задач приведены в патентах США №№ 2,746,265; 1,897,723; 2,882,691; 2,460,765; 3,373,581; 3,636,726; 3,726,106; 4,584,848; 4,656,838; 4,784,678; 5,214,933; 5,285,812; 5,325,680 и 5,331,817.

Многие конструкции предыдущего уровня техники используют такую технику приведения в действие (активации), при которой клапан, используемый для выхода охлажденного содержимого внешнего резервуара (емкости) для напитков, используется также как устройство для выпуска хладагента из теплообменника, закрепленного внутри емкости для напитков. В некоторых случаях дифференциальное давление, существующее внутри емкости для напитков, используется при приведении в действие теплообменника для выпуска хладагента, содержащегося внутри для охлаждения напитка. Хотя эти конструкции действуют вполне адекватно задаче по выпуску хладагента с целью отвода тепла, содержащегося в пищевых продуктах или напитках, от пищевых продуктов или напитков и, тем самым, их охлаждению, известно, что такие конструкции сложны, дороги при производстве и иногда становятся помехой при выходе напитка из емкости.

В результате было признано, что эффективней и целесообразней отделить активацию теплообменника от выхода пищевого продукта или напитка после стадии их охлаждения. Это было достигнуто посредством размещения теплообменника на дне емкости (для напитков), а клапана - в верхнем узле емкости в соответствии с традиционными техническими решениями. Примеры таких конструкций предыдущего уровня техники приведены в патентах США 4,656,838 и 4,555,741. В каждом из этих патентов предыдущего уровня техники теплообменник закреплен на дне емкости для напитков и приводится в действие также со стороны дна емкости для напитков. Приведение в действие (теплообменника) в каждом случае использует механизм протыкания стенки или диафрагмы, которые расположены на дне емкости и предназначены для закрытия и герметизации теплообменника. Хотя эти технические решения позволяют разрешить некоторые проблемы, стоявшие перед конструкциями предыдущего уровня техники, используемые для этого механизмы сложны в сборке и не позволяют осуществить адекватную защиту от непреднаременного приведения в действие теплообменника (ТО).

Существуют и такие устройства предшествующего уровня техники, которые используют экзотермическую реакцию для разогрева пищевого продукта или напитка в контейнере. Такие устройства удобны и полезны в той же мере и по тем же причинам, что и обсуждавшиеся выше самоохлаждающиеся контейнеры. Один пример такого устройства предшествующего уровня техники раскрыт в патенте США № 5,620,022. Хотя теплообменник в такой конструкции крепится к дну емкости и приводится в действие независимо, конструкция сложна и дорога в производстве.

Сущность изобретения

Способ изготовления контейнера, содержащего в себе теплообменник, который включает удаление заданного объема материала из центральной части дна контейнера, формирование фланца с его расположением перпендикулярно дну по краю (периметру) отверстия и крепление теплообменника к фланцу.

Емкость, которая содержит верхнюю часть и нижнюю часть (дно), и теплообменник, прикрепленный к дну емкости посредством фланца, сформированного за одно целое с дном емкости. Теплообменник и чашка клапана установлены каждый со своей стороны фланца и имеют неразъемное крепление к фланцу, осуществляемое при изготовлении.

Перечень чертежей и иных материалов

На фиг. 1 представлен вид с пространственным разнесением деталей самоохлаждающе3 гося или самонагревающегося контейнера для напитков, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 - один шаг в формировании соединительного фланца на дне контейнера для напитков;

фиг. 3 - контейнер для напитков после шага, изображенного на фиг. 2;

фиг. 4 - второй шаг в формировании фланца в контейнере для напитков в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5 - емкость для напитков после шага, изображенного на фиг. 4;

фиг. 6 - самоохлаждающийся контейнер для напитков в соответствии с настоящим изобретением в собранном состоянии.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Рассмотрим более подробно фиг. 1, где изображен чертеж с пространственным разнесением деталей составных частей самоохлаждающегося контейнера, сконструированного в соответствии с принципами настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение является равноприменимым как к самоохлаждающимся, так и к самонагревающимся контейнерам для пищевых продуктов или напитков, последующее описание будет относиться к самоохлаждающимся контейнерам для напитков, для иллюстрации и описания варианта выполнения изобретения, но без ограничения сущности изобретения. Как показано (на фиг. 1), вся конструкция самоохлаждающегося контейнера 10 включает внешний резервуар размещения упомянутых пищевых продуктов или напитков, например, емкость 12 для напитков, имеющую нижнюю часть (дно) 14 и верхнюю часть (не показана на чертеже). Теплообменник (ТО) содержит резервуар 16, имеющий крышку 18, которая крепится к резервуару 16 посредством обжатия (опрессовки или напрессовки), сварки, приклеивания или аналогичных технологий. ТО с горловиной, зауженной для соединения (с крышкой), может быть выполнен в виде единой детали. Резервуар 16 содержит хладагент, который может быть любого известного типа, такого как фтористые углеводороды, хлористо-фтористый углерод, углекислый газ, смесь углеводородов и газовгалогенов и т.д. В предпочтительном исполнении настоящего изобретения используется система хладагентов адсорбент/десорбент углекислый газ-углерод, раскрытая в патенте США 5,692,381, ссылки на который приводятся выше. При применении устройств, использующих систему углекислый газ-углерод в качестве хладагента, желательно обеспечивать теплоотвод, как показано на позиции 20, чтобы усилить теплообмен между напитком, содержащимся в емкости 12 для напитков, и поверхностью резервуара 16 при выпуске агента из системы 10 при приведении в действие теплообменника. Используется также чашка 22 клапана, несущая закрепленный в ней клапан 24. Защитная мембрана или крышка 26 устанавливается над клапаном 24, чтобы защитить его от непреднамеренного приведения в действие, вызывающего активацию всего теплообменника, если это нежелательно, и чтобы служить индикатором, указывающим потребителю, что устройство не было использовано ранее. Комбинация из чашки 22 клапана и теплообменника должна быть закреплена на дне 14 емкости 12 для напитков. Это осуществляется посредством средств неподвижного крепления, и в частности, применения направленного вниз (внутрь емкости) фланца 28 на дне 14 емкости. Фланец устанавливается между чашкой 22 клапана и крышкой или верхней частью 18 теплообменника; материал, предпочтительно металл, из которого изготовлен теплообменник, затем формуется таким образом, чтобы посредством обжимки или опрессовки скрепить эти элементы вместе и соответственно неразъемно (постоянно) закрепить теплообменник на дне 14 емкости 12 для напитков. Эластомерный материал, например, в виде прокладки или уплотнения 30 устанавливается между фланцем 28 и внутренней поверхностью 32 крышки 18 теплообменника для обеспечения надежной герметизации. Аналогичный эластомерный материал используется для покрытия внешней поверхности чашки 22 клапана, что обеспечивает герметизацию между чашкой 22 клапана и емкостью 12 для напитков. Принципиальным моментом настоящего изобретения является средство обеспечения герметизации и неразъемного крепления теплообменника ко дну емкости для напитка. В соответствии с принципами настоящего изобретения этим средством является направленный вниз фланец 28, который, как станет ясно ниже, формируется как составная часть емкости 12 для напитков. Хотя показанный на фиг. 1 фланец направлен вниз, необходимо отметить, что при определенных модификациях фланец может быть направлен и вверх (в направлении за пределы контейнера).

На фиг. 2 и 4 показано устройство для формирования (формования) фланца 28 в закрытом дне емкости. Для специалиста в данной области техники ясно, что фиг. 2 и 4 представляют собой схематические изображения, показывающие устройство и способ для формирования фланца 28. При реальном изготовлении и, особенно, при массовом производстве оснастка будет автоматизированной и значительно более сложной, чем та, которая показана на фиг. 2 и 4. Тем не менее, заложенные в ней принципы будут теми же самыми, так что изобретение не ограничивается только тем, что изображено на чертежах.

Для того чтобы сформировать фланец 28, часть материала дна 14 емкости для напитков должна быть удалена. Как показано на фиг. 2, имеется наковальня 34, установленная на основании 36, которое создает для наковальни хо5 рошую опору, что позволяет наковальне противостоять воздействию сил, создаваемых пуансоном (пробойником) 38. Наружный диаметр 61 пуансона 38 приблизительно равен диаметру канала 40, имеющегося в верхней части наковальни 34. Между диаметрами должно быть некоторое различие, обеспечивающее достаточный зазор для вхождения пуансона 38 в канал 40 без заедания. Удаление материала осуществляется посредством установки емкости 12 для напитков на наковальню 34 так, что закрытое дно 14 емкости располагается над каналом 40. Емкость 12 должна быть отцентрирована относительно наковальни 34, а вокруг наковальни 34 должен быть установлен соответствующий кондуктор, например, проставка 42. Очевидно, что и другие приспособления могут быть использованы для надлежащей установки емкости 12 по центру наковальни 34. Когда емкость установлена таким образом, она смещается вниз, как показано на фиг. 2, так что дно 14 емкости плотно прижимается к верхней поверхности 44 наковальни, причем центр дна 14 располагается непосредственно над центром канала 40. Затем к пуансону 38 прикладывается соответствующая сила, как показано стрелками 46, которая смещает пуансон вниз и позволяет нижней его части войти в канал 40. В отношении изображения на фиг. 2 следует отметить, что только нижняя часть пуансона 38, имеющая диаметр 61, приблизительно равный внутреннему диаметру канала 40, может войти в канал 40. Как только расширяющаяся в стороны часть 48 пуансона 38 достигает канала 40, движение вниз пуансона 38 ограничивается. Понятно, что движением вниз пуансона 38 центральная часть дна 14 емкости 12 для напитков вырубается из емкости для напитков. После этого образуется конфигурация, показанная на фиг. 3, где представлена емкость 12 для напитков, имеющая сквозное отверстие или окно 50. Отверстие 50 образовано удалением материала при движении пуансона 38 из положения, показанного на фиг. 2, вниз в канале 40.

Очевидно, что для удаления материала из дна емкости могут быть использованы и другие устройства. Например, на наковальне или на конце пуансона может быть сделана режущая кромка, а другая поверхность может быть плоской или иметь небольшой паз. При соприкосновении поверхностей с находящимся между ними материалом емкости, заданное количество материала вырубается и удаляется. Количество удаляемого материала должно быть достаточно для того, чтобы обеспечить формирование фланца, как это описано ниже, без разрывов и иных нарушений целостности оставшейся части дна емкости.

На фиг. 4 и 5 иллюстрируется второй шаг формирования фланца 28. Как показано на фиг. 4, емкость 12 для напитков устанавливается над наковальней 52, форма которой аналогична форме наковальни, показанной на фиг. 2, и ко торая также опирается на основание 54 по причинам, указанным выше. Наковальня также содержит дистанционирующий механизм 56 для центрирования емкости 12 относительно центральной линии 58 наковальни 52. Хотя наковальня 52 аналогична по конструкции наковальне 34 и имеет канал 60, надо заметить, что канал расходится наружу, как обозначено цифрой 62, и заканчивается входным каналом 64, диаметр которого больше диаметра канала 60. Соответственно пуансон 66, который двигается вниз, как показано стрелками 68, также расходится наружу, как показано цифрой 70, и заканчивается вертикально расположенной частью 72, смежной верхней части пуансона 66. Пуансоны 38 и 66 имеют приблизительно одинаковую конструкцию, в то время как наковальни 52 и 34 имеют каналы различной формы, как было описано выше. Благодаря использованию наковальни, имеющей канал с раструбом 62 и диаметром 64 прямой части, при полном погружении пуансона 66 в канал 60 внутренний край 74, окружающий отверстие 50 в емкости 12, сдвигается вниз сначала конусной поверхностью 70, а затем окончательно формуется, попав между вертикальными, расположенными друг напротив друга поверхностями 72 и 64 соответственно на пуансоне 66 и наковальне 52. Очевидно, что наружный диаметр поверхности 72 пуансона 66 несколько меньше внутреннего диаметра вертикальной поверхности 64 канала 60, на величину, приблизительно равную толщине материала дна 14 емкости для напитков. Окончательный результат представлен на фиг. 5, где хорошо показан направленный вниз (внутрь контейнера) фланец 28, окружающий отверстие 76 в дне 14 емкости 12. Как было указано выше, фланец 28 имеет достаточный размер для закрепления в нем эластомерной шайбы 30 и поверхности 32 отверстия в крышке 18 резервуара 16 вокруг его наружного диаметра и для посадки чашки 22 клапана своим внутренним диаметром. При использовании соответствующего формующего инструмента фланец 28, крышка 18 и чашка 22 клапана формуются также, как и опрессовкой, образуя герметизированную самоохлаждающуюся систему для напитков.

В некоторых случаях желательно закрепить клапан и клапанный узел в емкости таким образом, чтобы исключить возможность внутренних утечек хладагента (или экзотермического вещества) в пищевой продукт или напиток, находящийся в контейнере. Этого можно достичь изменением направления изготовления фланца на противоположное. Емкость 12 с отверстием 50 устанавливается с центровкой относительно канала 64 на наковальню, однако, с ориентацией корпуса вверх, противоположно тому, что можно видеть на фиг. 4. Пуансон 66 движется вниз, как описано выше, и в результате фланец оказывается ориентированным вверх (наружу из контейнера), противоположно тому,

Ί что можно видеть на фиг. 5 и что показано пунктирной линией 28'. Фланец 28 может затем быть загнут за выступающую часть ТО, а чашка клапана может быть изготовлена, как описано выше для эффективной герметизации неразъемно установленного ТО.

В некоторых случаях, когда контейнер изготовлен из алюминия, фланец может быть отожжен для предотвращения дальнейшего растрескивания во время опрессовки. Такой отжиг можно осуществить посредством полировального круга, вращающегося с высокой скоростью в контакте с фланцем. Эта процедура поднимает температуру фланца в достаточной степени для его отжига.

Рассмотрим теперь более детально фиг. 6, на которой схематично и с частичным поперечным разрезом показана собранная самоохлаждающая напитки система в соответствии с принципами настоящего изобретения. Как показано на чертеже, система 110 содержит емкость для напитков 112, имеющую дно 114 и верхний узел 116. Емкость для напитков 112 содержит напиток 118. Чертеж раскрывает конструкцию теплообменника 122, имеющего чашку 124 клапана, включая клапан 125, расположенную в ней, и кнопку 126, нажатие которой приводит в действие клапан. Дно 114 емкости 112 имеет отверстие и направленный вниз фланец, зажатый между верхним краем 132 теплообменника 122 и чашкой клапана 134. Как описано выше, соответствующая эластичная прокладка помещена между поверхностями фланца 128, чашкой клапана и теплообменника для обеспечения необходимой герметизации. Защитная крышка 136 установлена поверх клапана 125 и удерживается на месте защелкой с подходящим фиксатором 138. Когда верхняя поверхность защитной крышки 136 путем нажатия продавливается вниз, она контактирует с кнопкой или плунжером 126, что приводит в действие клапан 125 для освобождения хладагента, содержащегося внутри теплообменника. Если теплообменник использует описанную выше систему углеродуглекислый газ, то внутри теплообменника 122 устанавливается соответствующее теплоотводное средство 140, имеющее форму множества ребер 142-148, которые сходятся к центральной точке (линии) 150. Каждое из ребер находится в контакте с внутренней стенкой ТО 122 и отводит тепло, содержащееся в напитке 118 внутрь в углеродсодержащую среду, и затем тепло может быть выпущено вверх через клапан 125 вместе с выходящим углекислым газом. Очевидно, что теплообменник и хладагент могут иметь множество других форм и могут быть заменены на систему, использующую экзотермическую реакцию, без отклонений от сущности или объема настоящего изобретения, относящегося к способу крепления теплообменника ко дну контейнера для пищевых продуктов или напитков.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ изготовления контейнера (10), содержащего емкость 12 для напитков с верхней частью и дном, и теплообменник (16, 18, 32), имеющий чашку (22) клапана и установленный внутри емкости для напитков прикрепленным к ее дну, отличающийся тем, что вначале удаляют заданное количество материала из центральной части упомянутого дна упомянутой емкости с образованием в нем отверстия (72), затем из материала, окружающего упомянутое отверстие, формируют фланец (28), расположенный в основном перпендикулярно по отношению к упомянутому дну, и далее осуществляют неразъемное скрепление упомянутого фланца с упомянутым теплообменником и упомянутой чашкой клапана.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при упомянутом удалении материала используют наковальню и пуансон с режущими кромками, причем размещают упомянутую емкость для напитков с центральным расположением упомянутого закрытого дна на упомянутой наковальне, приводят упомянутые режущие кромки в контакт с упомянутым дном и удаляют упомянутый материал посредством приложения соответствующего усилия.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при упомянутом удалении материала используют наковальню, имеющую канал с первым диаметром, причем размещают упомянутую емкость для напитков с центральным расположением упомянутого дна над упомянутым каналом, вводят пуансон сквозь упомянутое дно в упомянутый канал и удаляют при этом материал.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при упомянутом формировании фланца используют наковальню, имеющую канал с первым диаметром и входной канал со вторым диаметром, причем упомянутый второй диаметр больше, чем упомянутый первый диаметр, а упомянутые первый и второй каналы соединяет сужающийся участок, а также используют пуансон, имеющий первый и второй диаметры, разделенные сужающимся участком, при этом упомянутый второй диаметр упомянутого пуансона больше, чем его упомянутый первый диаметр, и упомянутый второй диаметр упомянутого пуансона меньше, чем диаметр упомянутого входного канала упомянутой наковальни, причем размещают упомянутую емкость с центральным расположением упомянутого дна над упомянутым каналом в упомянутой наковальне и вводят упомянутый пуансон в упомянутую наковальню так, что при этом упомянутый сужающийся участок упомянутого пуансона имеет контакт с упомянутым сужающимся участком упомянутого канала.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при упомянутом закреплении фланца размеща9 ют упомянутый фланец между упомянутым теплообменником и упомянутой чашкой клапана.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что при упомянутом закреплении фланца дополнительно осуществляют обжатие упомянутого фланца, упомянутого теплообменника и упомянутой чашки клапана.
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительно размещают эластомерный уплотнительный материал между упомянутым фланцем и упомянутой чашкой клапана и между упомянутым фланцем и упомянутым теплообменником.
8. Контейнер с размещенным в нем теплообменником для нагрева или охлаждения пищевых продуктов или напитков, отличающийся тем, что он снабжен внешним резервуаром размещения упомянутых пищевых продуктов или напитков, имеющим верхнюю часть и дно со сквозным отверстием и фланцем, расположенным окружающим упомянутое отверстие и отходящим в сторону от упомянутого дна, и средствами неподвижного крепления упомянутого теплообменника к упомянутому фланцу.
9. Контейнер по п.8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит несущую клапан чашку клапана и средства неподвижного крепления упомянутой чашки клапана к упомянутому фланцу.
10. Контейнер по п.9, отличающийся тем, что упомянутый фланец размещен между упо- мянутой чашкой клапана и упомянутым теплообменником.
11. Контейнер по п.10, отличающийся тем, что упомянутый фланец расположен отходящим от упомянутого дна во внутреннее пространство упомянутого внешнего резервуара.
12. Контейнер по п.11, отличающийся тем, что он дополнительно содержит эластомерное уплотнение между упомянутым фланцем и упомянутым теплообменником и между упомянутым фланцем и упомянутой чашкой клапана.
13. Контейнер по п.9, отличающийся тем, что упомянутый контейнер, упомянутая чашка клапана и упомянутый теплообменник выполнены из металла, а упомянутые средства неподвижного крепления содержат соответствующие участки упомянутой чашки клапана и упомянутого теплообменника, расположенные в контакте с упомянутым фланцем.
14. Контейнер по п.13, отличающийся тем, что упомянутые участки расположены в контакте с упомянутым фланцем посредством обжатия.
15. Контейнер по п.10, отличающийся тем, что упомянутый фланец расположен отходящим в наружном направлении от упомянутого дна и внутреннего пространства упомянутого сосуда.
16. Контейнер по п.15, отличающийся тем, что упомянутый фланец расположен отходящим в наружном направлении от упомянутого дна и внутреннего пространства упомянутого сосуда.