带有自备吸管的饮料罐的制作方法

专利名称：带有自备吸管的饮料罐的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有自备吸管的饮料罐。更具体地说，本发明涉及带有自备吸管的饮料罐，其中当饮料罐被开启时，该吸管可供使用者利用。
现在，饮料罐的制造、充填和密封是在高速自动化过程中完成。这个过程包括制造一个单独的用于包容液体或饮料的罐身以及一个单独的用于密封罐身开口端的盖子。在制造充填的饮料罐时，有一道称为“卷边接缝”的工序是将盖子放置到充填的罐身上和密封其周边。在现在已知的接缝工序中，盖子水平跨过充填罐身的顶部，在罐身顶部边缘之上的垂直距离仅数毫米。一旦处于罐身的顶部，接缝工序将液体或饮料密封在饮料罐内。接缝工序包括使用非常昂贵的高速机械，给这种机械配工具，或者改造此高速机械以适应自备的吸管，不是一个实际的解决方案。
在现有技术中曾提出各种设计以便在饮料罐中放置吸管，当罐盖子上的封密片向内弯折以开启罐时，吸管可供使用者利用。绝大多数这些设计可分为两组。第一组设计是将吸管安装在罐内使其预先对准片的开口。这样一来，当片被打开时形成了吸管的通道。这种方案实际的缺点是在现有的接缝工序中罐身和罐盖是无序取向的。由此可见，任何要求吸管与盖子上开口预先对准的设计都不适用于现存的高速充填设备。
第二组设计通常包括把吸管某种方式的安装或连接在盖子底面，这样使打开罐时吸管的末端通过开口被拉出或以其他方式利用。这些设计由于上述原因同样难以适用于现存的高速充罐设备。商业上的充填过程使盖子在高速接缝工序中距罐顶数毫米处通过，因此，任何连接或附在盖子底面上的结构都会破坏接缝过程，从而要求昂贵的改造现存的高速机械费用。美国专利NO.5,547,103(已转让给本发明受让人)公开了不同的解决方案，该专利公布了带有吸管分配机构的饮料罐的各种实施例，它根据使用者对饮料罐的操作和重力将吸管对准盖子上的开口。使用者最好在打开罐之前稍稍倾斜饮料罐，以引起罐内的机构带动吸管大致对准片，一旦罐被打开，只须继续少些操作或罐倾斜即可实现吸管与盖子开口孔的对准。
另一种方案公开在美国专利NO.5,244,112；5,080,247和4,930,652中，这两专利也转让给本发明的受让人。这两专利介绍了罐身内设置的吸管分配机构的各种实施例，该机构工作时转动吸管对准饮料罐开口孔的下面。特别，这些设计对应于向内弯折封口片进入罐身以致动(或驱动)转动机构使吸管对准开口孔。虽然这些设计保持着工艺和商业上的可行性，而吸管分配机构的继续发展的目标是更简单和更价廉的机构，使饮料罐一旦被打开时，吸管与饮料罐的开口孔协调地对准。此外，继续发展的目标是得到在饮料罐内暂时固定吸管分配机构使得不会干扰充填和接缝过程的代替机构。
在此方面，本发明公开了一种带有吸管分配机构的饮料罐，它具有异形或凸轮的表面可引起吸管转动对准开口孔。本发明的第一实施例使用浮子支承吸管和使其定位在径向距离等于罐盖子孔的径向位置处。罐盖子内表面上成形的或凸轮的表面引导吸管与罐的开口孔对准。
第二实施例使用浮子支承吸管和使其定位在径向距离等于罐盖子孔的径向位置处。在浮子上表面的异形的或凸轮表面与打开饮料罐时向内弯折的片作用使吸管转动至与现在开口孔对准的位置。
第三实施例具有与吸管整体成形的浮子元件。浮子元件和吸管的下端通常在饮料罐内水平设置，而吸管的其余部分通常垂直设置。浮子元件提供了方便的表面用于将吸管暂时固定到罐的底部。当该接合被破坏时，浮子元件转动至基本垂直取向，对准吸管的其余部分以推动吸管对准罐的开口孔。
第四实施例具有浮子元件，它经底面处理以利于CO2气泡的产生。底面涂可溶材料，因此不会损害充填和接缝过程。涂层溶解和罐被打开后，CO2气泡由罐中液体释放出附在浮子元件的底面以进一步推动浮子元件顶住罐盖子。
第五实施例具有带周边裙的浮子元件。在充填和接缝过程之后饮料罐被倒置以及随后返回朝上位向。在此之后，通常驻留在罐盖子附近的头部空气隙被周边裙收集至浮子元件下面。被吸气的头部进一步推动浮子元件与罐盖子接触。
在第六实施例中，浮子元件在充填和接缝过程中被一对脚柱组件保持在罐内固定的位置。当罐内的压力超过预定的门坎值时，浮子元件向外拱起的下表面向内凹陷，以改变脚柱组件的角度从而使其从罐壁脱开。在此之后，浮子元件在其本身浮力作用下向罐盖子自由移动。
在第七实施例中，用活动铰链将支臂连接到浮子元件上。支臂被掣爪保持在封闭模式中用顶住活动铰链的偏压。在封闭模式中活动铰链和掣爪与罐臂连接以便在充填和接缝过程中保持浮子元件。在此之后，罐的突然进气引起掣爪释放支臂。在活动铰链偏压下支臂转动，顶住罐底和推动浮子元件向盖子移动。与此同时，掣爪在其偏压下向内折和使它本身和活动铰链与罐壁脱离。在此之后，浮子元件自由浮向罐盖子。
第八实施例具有带螺纹孔的浮子元件。螺纹孔与底板元件上凸起的螺纹元件可拆卸地接合，底板元件接近罐的底部。这种螺纹接合在充填和接缝过程中将浮子元件保持在固定位置。在此之后，罐的转动导致罐内液体以希望的方式作用于浮子元件使其沿螺纹元件转动。在足够的转动下螺纹孔由螺纹元件退出，从而使浮子元件由底板元件脱离和向罐盖子自由移动。
第九实施例具有吸管定位元件，它呈环形用于将吸管保持在固定位置，从而使其不干扰充填和接缝过程。吸管定位元件具有惯性插销，它可将吸管定位元件由封闭模式改变为开放模式。在封闭模式，吸管定位元件具有的直径小于饮料罐的直径。在开放模式，吸管定位元件径向向外偏移，从而接合罐壁。
由此可见，本发明的目的是提供带有自备的吸管分配机构的饮料罐，它可与现存的充填设备兼容用于制造。
此外，本发明的另一目的是提供带有自备的吸管分配机构的饮料罐，它设计简单，使用材料极少，制造费用低以及要求较廉价的设备来装配和插入饮料罐。
对于专业技术人员而言，通过以下详细的叙述、所附权利要求和附图可对本专利的其他优点和目的更清楚，附图中

图1是按照本发明第一实施例的带有吸管分配机构的饮料罐的垂直剖面图；图2是图1所示饮料罐的垂直剖面图，示出了吸管通过罐盖子孔伸出；图3是图1和2所示饮料罐的前透视图，示出了吸管处于伸出位置；图3A是按照本发明另一实施例的浮子元件的顶视图；图4是按照本发明第二实施例的带有吸管分配机构的饮料罐的垂直剖面图；图5是图4所示饮料罐的垂直剖面图，示出了吸管通过罐盖子孔伸出；图6是图4和5所示饮料罐的前透视图；图7是图4-6所示浮子盘的透视图；图8是图7所示浮子盘的顶视图；图9是图7和8所示浮子盘的垂直剖面图；图10是按照本发明第三实施例的带有吸管分配机构的饮料罐的垂直剖面图；图10A是图10所示吸管的可拉出的柔性盘卷部分的示意图；图11是图10所示饮料罐的垂直剖面图，示出了浮子元件的工作；图12是一个代替的实施例的浮子元件的垂直剖面图，它与图10和11所示的吸管分配机构结合使用；图13是图10和11所示的饮料管的垂直剖面图，示出了按本发明的插入机构；图14是按照本发明第四实施例的图10,11和13浮子盘的底视图；图15是按照本发明第五实施例的带有吸管分配机构的饮料罐的垂直剖面图；图16是图15浮子盘的底视图；图17是按照本发明第六实施例的带有吸管分配机构的饮料罐的透视图；图18是图17所示吸管分配机构的垂直剖面图，示出了所附脚柱组件的脱开；图19是图17和18所示浮子盘的底视图；图20是按照本发明第七实施例的带有吸管分配机构的饮料罐的垂直剖面图；图21是图20所示浮子盘处于封闭模式时的透视图；图22是图20和21所示浮子盘处于开放模式时的透视图；图23是按照本发明第八实施例的带有吸管分配机构的饮料罐的透视图；图24是图23所示浮子盘和底部的垂直剖面图；图25是按照本发明第九实施例的带有吸管分配机构的饮料罐的透视图；图26是图25所示吸管定位元件处于封闭模式时的顶视图；以及图27是图25和26所示吸管定位元件处于开放模式时的顶视图。
在各图中对于相同或相应的部件使用了相同的标号。图1-3按照本发明的带有吸管分配机构的饮料罐的标号为10。饮料罐10由钢、铝或塑料组成，它具有带封闭底面14的圆筒形罐身12和上盖子16。盖子16使用专业中已知的卷边接缝工序与罐身12接合。盖子16具有致动元件或杠杆环18，枢轴固定在盖子16上。当将封闭片22弯折进入饮料罐10内部在盖子16上打开孔20时适合使用杠杆环18。封闭片22是在盖子16上用刻划线形成的，它允许使用者启动杠杆环18顶住片22时，封闭片22的受控部分从盖子上断开。当使用者最大程度拉起杠杆环的一端时，其相对端推顶封闭片22。代替的方案是片可以这样设计，当使用者用手指或便携工具按压封闭片时它自由脱离。使用这种类型的封闭片时，杠杆环18可以取消。封闭片22典型地设计为沿刻划线向下和向孔20的一边弯折以便充分打开孔20和便于液体由饮料罐10通过孔20自由流出。
饮料罐10还具有吸管分配机构24，它具有成形的或凸轮的表面26，位于盖子16的内面，浮子元件或浮子28以及饮用吸管30。成形的或凸轮的表面26在盖子16上加工和倾斜指向孔20以便引导吸管30对准孔20。如果需要，表面26可以加工成形表面在盖子16的顶面上或者成形表面26是饮料罐10内单独的插入件。
浮力元件28用在饮料罐10所盛液体内有浮力的材料制造。因而提供足够的浮力(当饮料罐10内有液体时)以引起吸管30顶住成形表面26和吸管30对准孔20时最终通过盖子16的孔20伸出。
浮力元件28是一个圆形元件，它具有外环32，多个肋条34和吸管孔36。外环32是圆形元件，它的外表面尺寸稍小于罐身12的内径。因此，外环32可在罐10内自由轴向移动。外环32的高度尺寸使其与吸管30配合工作以限制外环的倾斜以便将吸管30保持在如图所示基本垂直的位置。多个肋条34由外环32向内延伸至外环32限定的中心会合。肋条34为外环32提供刚性。虽然图1-3示出3个肋条34，可以使用任何适当数量的肋条。充填饮料罐10时，多个肋条34允许充填位于饮料罐10浮力元件28以下的容积。肋条34中的一条设有吸管孔36。吸管孔36沿肋条34的径向定位使吸管孔36沿周边对准盖子孔20时，能与其直接对准。
饮用吸管30，具有下管部分40，可拉出的柔性盘卷部分42和上管部分44。吸管30的下管部分40通过浮力元件28的孔36伸出。孔36带摩擦力的方式接收吸管30使浮力元件28在饮料罐10内的垂直移动导致吸管30的垂直移动。代替的方案是，可将浮子元件50(图2中虚线所示)连接在吸管30上或吸管30用浮力材料制造以提供吸管30所需的浮力。
图1示出直接在进行充填和接缝工序后的饮料罐10和吸管分配机构24。饮用吸管30由罐身12的底部14延伸垂直向上通过浮力元件28的孔36到达盖子16。由于饮料罐10的充填和接缝过程使吸管30相对于盖子孔20的周边定位是任意发生的，为了防止浮力元件28在罐的充填和接缝过程中升起吸管30以及因此可能干扰这些过程。可用少量的可溶性粘接剂46例如葡萄糖或触变凝胶暂时将吸管30粘接在罐身12或罐底部14。在充填和接缝过程完成后粘接剂46逐渐溶解和使浮力元件28和吸管30自由向上浮起直到吸管30接触盖子16底面的成形表面26。在饮料罐10随后的操作中，吸管30与成形表面26作用以转动浮力元件28和吸管30直到对准孔20，如图1虚线所示。吸管30与成形表面26之间的作用是由于浮力元件28对吸管30的浮力产生的。吸管30具有对准孔20的倾向是由于成形表面26斜向孔20，与浮力元件28的转动方向无关。
图2示出杠杆环18推动封闭片22进入饮料罐10内以打开孔20之后的饮料罐10和吸管分配机构24。根据吸管30相对于孔20的周边位置，孔20的打开可能引起或可能不引起封闭片22与吸管30接触。封闭片22与吸管30任何的接触会导致浮力元件28和吸管30转动，以致吸管30与孔20有少量的错配。如上所述，一旦封闭片22完全弯折以完全打开孔20，由于吸管30与成形表面26的相互作用，该错配被校正。一旦吸管30对准孔20，浮力元件28的浮力推动吸管30向上通过孔20，使饮料罐10的使用者可利用吸管30。
在此时，使用者可选择开始通过吸管30饮用或进一步由盖子16的孔20拉出吸管30。浮力元件28具有足够的刚性以及吸管30与浮力元件28的孔36之间的摩擦干涉相当底，当浮力元件28顶住盖子16的底面时，可通过浮力元件28向上拉出吸管30。盘卷部分42可被拉伸，与吸管30是否延伸通过孔36无关，这样允许使用者增加吸管30的长度，使吸管30的另一端完全到达饮料罐10的底部14，而上部44仍保持可通过孔20。
图3A示出按照本发明另一实施例的浮力元件28’。浮力元件28’具有外环32’，径向向内设置的凸片34’以及吸管孔36’。浮力元件28’可以直接代替浮力元件28。
现在参见图4至6，示出按照本发明另一实施例的带有吸管分配机构的饮料罐110。饮料罐110由铝、钢或塑料组成，它具有带封闭底面114的圆筒形罐身112及上盖子116。盖子116使用专业中已知的接缝过程与罐身112接合。盖子116具有启动元件或杠杆环118，枢轴固定在盖子116上。当将封闭片122弯折进入饮料罐110内部打开盖子116的孔120时，适合使用杠杆环118。封闭片122是在盖子116上刻划形成的，它允许在使用者启动杠杆环顶住片122时，封闭片122的控制部分可与盖子116脱开。当使用者拉起环118的一端时，其相对端顶住封闭片122。代替的方案是片可以这样设计，当使用者用手指或便携工具按压片时脱开。使用这种类型的封闭片时，杠杆环118可以取消。封闭片122典型地设计为沿刻划线向下和向孔120的一边弯折以便充分打开孔120和便于液体由饮料罐110通过孔120自由流出。
饮料罐110还具有吸管分配机构124，它具有浮子元件126、浮力元件128和饮用吸管130。浮子元件126限定了外圆表面132、异形的或凸轮表面134以及吸管孔136。
浮子元件126由浮力材料制造，它可在饮料罐110包容的液体内浮起和因此在充填的饮料罐110内邻接盖子116处定位。浮子元件126的外圆表面132的尺寸稍小于饮料罐身112的内径。因此，浮子元件126可在饮料罐110内自由轴向移动以及由于作用在浮子元件126上的浮力推动它顶住盖子116。表面132的高度选择使其与吸管130配合工作以限制浮子元件126的倾斜以便将吸管130保持在如图所示基本垂直的位置。孔136垂直延伸通过浮子元件126。当孔136沿周边对准孔120时，孔136的径向定位使其直接对准孔120。位于中心的孔138允许充填饮料罐110位于浮子元件126下面的容积。代替的方案是使用通过浮子元件126的补充通道或浮子元件126与罐身112之间的空隙进行饮料罐110的充填。
饮用吸管130具有下管部分140，可拉出的柔性盘卷部分142和上管部分144饮用吸管130的下管部分140延伸通过浮子元件126的孔136。孔136稍大于下管部分140和因此滑动地接收下管部分140。这样一来，浮子元件126在饮料罐110内相对于吸管130垂直自由移动。浮力元件128连接至下管部分140的下端以推动吸管130沿向上方向移动。浮力元件128的直径这样选择，当浮力元件128的外边缘接触罐身112的内壁时，吸管130在饮料罐110内基本垂直定位。因此，浮力元件128在打开饮料罐110时起到扭臂的作用，以减少浮子元件126的倾斜量，详见下述。
图4示出直接在充填和接缝工序完成后的饮料罐110和吸管分配机构124。饮用吸管130由罐身112的底部延伸垂直向上通过浮子元件126的孔136直到盖子116。由于饮料罐110的充填和接缝过程使吸管130相对于孔120(图5)的周边定位是任意产生的。为了防止浮子元件126、浮力元件128及吸管30在罐充填和接缝过程中升起以及从而干扰这些过程，最好使用少量的可溶性粘接剂146，例如葡萄糖或触变凝胶暂时将浮子元件126、浮力元件128粘接到罐身112。另一个任选方案是将浮子元件126放在接近罐身112的底部114。浮子元件126随后应将浮力元件128及吸管130保持在饮料罐110内。此外，将浮子元件126放在接近罐身112的底部会减少位于浮子元件126下面饮料罐110的容积以简化充填工序。这样一来，在充填和接缝过程完成后，粘接剂146逐渐溶解和从而使浮子元件126向上浮起顶住盖子116和浮力元件128及吸管130自由向上浮起直到吸管130接触盖子116，如图4所示。由于充填和接缝两个工序使吸管130相对于孔120的周边定位是任意产生的以及任何转动可在浮子元件126由其在充填时的保持位置向上移动至图4所示位置时产生。
图5示出在杠杆环118推动封闭片122进入饮料罐110以打开孔120之后的饮料罐110和吸管分配机构124。封闭片122由图4所示其封闭位置(通常是水平的)弯折至图5所示其开启位置(通常是垂直的)导致封闭片122和浮子元件126之间接合，它使浮子元件126、浮力元件128及吸管130产生转动运动。浮子元件126转动至吸管130与打开的孔120对准。当吸管130对准孔120时，浮力元件128推动吸管130向上通过孔120以供饮料罐110的使用者利用。
在此时，使用者可选择开始通过吸管130饮用或进一步从盖子116的孔120中拉出吸管130。浮子元件制造成具有足够的柔性以及吸管130与浮力元件128之间将释放的界面具有足够的强度，以便在向上拉起吸管130引导吸管130和浮力元件128通过浮子元件126时仍能将浮力元件128保持在吸管130上。代替的方案是浮力元件可设计成与吸管130分开。这样就要求浮子的尺寸做成使其不能通过孔120或孔138。盘卷部分142可以伸开，与吸管130是否通过孔136伸出无关，以便允许使用者完全达到饮料罐110的底部114。
现在参见图7-9，图中示出浮子元件126。如上所述，浮子元件126具有外圆形表面132、异形的或凸轮表面134、吸管孔136及中心孔138。凸轮表面134限定第一异形表面150和第二异形表面152。异形表面150和152组成双向的凸轮表面，使浮子元件126顺时针或反时针转动，这取决于与封闭片122(图5)接合的是异形表面150还是异形表面152。异形表面150和异形表面152相结合限制浮子元件126的最大转动量至180°以便使吸管130对准孔120(图5)。脊线154在一端分离异形表面150和异形表面152，而在相对端异形表面150和152混合起来，如图所示。
在打开饮料罐110时，封闭片122与异形表面150或152接合，使浮子元件126、浮力元件128和吸管130转动。为了保证浮子元件126的转动和避免浮子元件126过度倾斜，吸管130和浮力元件128可作为扭力臂以平衡浮子元件126和限制倾斜量。如上所述，浮力元件128的直径这样选择，使浮力元件128的外周边接触罐身112的内壁时，吸管130在饮料罐110内基本垂直定位。浮子元件126的任何倾斜受到在罐身112侧壁和浮子元件126的孔136内表面之间作用的吸管130和浮力元件128的抵抗。使用吸管130和浮力元件128作为扭力臂可以减少浮子元件126圆筒表面132的总高度。
现在参见图10和11，图中示出按照本发明第三实施例的带有吸管分配机构的饮料罐210。饮料罐210由铝、钢或塑料组成，它具有带封闭底面214的筒形罐身212及上盖子216。饮料罐210的封闭底面214以超过普通饮料罐更大角度向上拱起以形成凸块256。盖子216使用专业中已知的接缝过程接合到罐身212。盖子216具有启动元件或杠杆环218，可枢转地固定在盖子216上。当弯折封闭片222进入饮料罐210内部打开盖子216的孔220时使用杠杆环218。封闭片222是在盖子216上刻划线形成的，当使用者启动杠杆环顶住片222时，片222的控制部分与盖子216脱开。当使用者拉起环218的一端时，其相对端推顶封闭片222。代替的方案是，当使用者用手指或便携工具按压片222时它脱开。使用这种类型的封闭片时，杠杆环218可以取消。封闭片222典型地设计为沿刻划线向下和向孔220的一边弯折以便充分打开孔220和便于液体由饮料罐210通过孔220自由流出。
饮料罐210还具有吸管分配机构224，它具有浮子元件226、浮力元件228和吸管230。浮子元件226限定了外圆表面232、异形的或凸轮表面234以及吸管孔236。吸管孔236具有切成辐射状的或扩口的引入端258以便于饮用吸管230插入通过。
浮子元件226用浮力材料制造，可在饮料罐210包容的液体内浮起，因此在充填的饮料罐210内它定位于盖子216邻接处。浮子元件226的外圆表面232的尺寸稍小于饮料罐身212的内径。因此，浮子元件226可在饮料罐210内轴向自由移动和由于作用在其上的浮力而推顶盖子216。表面232高度的选择使其与吸管230结合工作，以限制浮子元件226的倾斜，将吸管230保持在图中所示通常垂直的位置。孔236垂直延伸通过浮子元件226。当孔236沿周边对准孔220时，孔236的径向定位使其直接垂直对准孔220。中心孔238允许充填饮料罐210低于浮子元件226的容积。代替的方案是可使用通过浮子元件226的补充通道或浮子元件226与罐身212内壁之间的空隙进行饮料罐210的充填。
饮用吸管230具有下管部分240、浮力元件228和可弯曲的柔性盘卷部分260、可拉出的柔性盘卷部分242和上管部分244。饮用吸管的上管部分244延伸通过浮子元件226的孔236。孔236稍大于上管部分244，因此可滑动接收上管部分244。如图10a所示，由各小褶262组成了可拉出的柔性盘卷部分242，这些小褶内部带槽从而可保持饮用管230恒定的最大直径。小褶262向下倾斜以便浮子元件226升起越过可拉出的柔性盘卷部分242。这样，浮子元件226可在饮料罐210内相对于吸管230垂直地自由移动。
浮力元件228与下管部分240的下端整体成形，以推动吸管230向上移动。浮力元件228的形状这样选择，它具有关节264与饮料罐210底面214的凸块256配合工作。可弯曲的柔性盘卷部分260可使饮用吸管230的下管部分240与上管部分244呈直角定位和邻接底面214。
图10示出直接在充填和接缝工序完成后的饮料罐210和吸管分配机构224。饮用吸管230由罐身212的底面214延伸垂直向上通过浮子元件226的孔236至盖子216。由于饮料罐210的充填和接缝过程使吸管230相对于孔220的周边定位是任意产生的。为了防止浮子元件226以及吸管230在充填和接缝过程中升起以及从而干扰这些过程，最好使用少量的可溶性粘接剂246，例如葡萄糖或触变凝胶将浮力元件228暂时粘接到罐底面214。这样一来，在充填和接缝过程完成后粘接剂246逐渐溶解，从而使浮子元件226向上浮起以推顶盖子216以及使浮力元件228和吸管230自由向上浮起至吸管230接触盖子216。一旦浮子元件226向上浮起，可弯曲的柔性盘卷部分260在其本身残余内应力作用下伸直。此外，可溶性粘接剂246也可放在浮子元件226的孔236内以使吸管230和浮子元件226相互相对地固定该位置应这样选择，使带有关节264的浮力元件228的中心对准浮子元件226的中心。代替的方案是浮力元件228可用机械装置(例如摩擦接合关节264与凸块256)固定到罐底面214。
任选的方案是用少量的可溶性粘接剂246暂时将浮力元件228固定到浮子元件226上。在浮子元件226的底面可模压出定位外形，以正确地接受浮力元件228。如果希望，可使用两种成分的可溶性粘接剂246，以便顺序从饮料罐210的底面214释放吸管230和/或从浮子元件226释放吸管230。
图11示出杠杆环218推动封闭片进入饮料罐210内部以打开孔220之后的饮料罐210和吸管分配机构224。封闭片222由图10所示的封闭位置(通常是水平的)弯折至图11所示的打开位置(通常是垂直的)导致封闭片222与浮子元件226接合，使浮子元件226和吸管230转动。浮子元件226转动至吸管230对准打开的孔220。当吸管230对准孔220时，浮力元件228推动吸管230向上通过孔220提供饮料罐210的使用者利用。
在此时，使用者可选择开始通过吸管230饮用或由罐盖子216的孔220拉出吸管230。浮力元件228具有足够的柔性，当向上拉吸管230时，吸管230和浮力元件228可以穿过浮子元件226。盘卷部分242可以延伸，不管吸管230是否延伸通过孔236，这样允许使用者完全达到饮料罐210的底部214。
现在参见图12，示出浮力元件228’的代替的实施例。在这种情况下，浮力元件228’成为一个独立的元件，可使用粘接剂支承在吸管230的外径向表面。虽然给出4个叶片，围绕吸管230的直径相距90°，但叶片可以是其他角度间距和数目。相邻叶片268之间的间距限定了关节264。
参见图13，示出插入组件270。插入组件270具有垂直元件272与水平元件274连接。垂直元件272的远端276用于接合浮力元件228的关节264。水平元件274的远端278用于可释放地接合吸管230的上管部分244。在工作时，插入组件270降低吸管230进入饮料罐210。当浮力元件228接触饮料罐210的底面214后，随动器(图中未示出)把浮力元件228的关节264压到凸块256上。可用可溶性粘接剂246将浮力元件228固定到凸块256上。之后，由吸管230释放垂直元件272和水平元件274以及由饮料罐210拉出插入组件270。最好，插入组件270是凸轮驱动的和用液压工作的，以利于高速插入。
插入吸管230后，按普通接缝过程用盖子216封闭饮料罐210。当浮力元件228和浮子元件226之间的可溶性粘接剂246溶解后，浮子元件226依靠本身的浮力沿吸管230升起。在到达盖子216之前某一时间，足够的扭力施加在关节264上，使浮力元件228由凸块256移开。在此之后，可弯曲柔性盘卷部分260在其内应力作用下伸直。由此时起，吸管的动作如上所述，被凸轮表面234启动，参见图7-9所述。
代替的方案是，吸管230的长度可控制在足够达到饮料罐210的全部范围。这样一来，当浮子元件垂直升起时，吸管230保持住浮子元件226。当封闭片222使浮子元件226转动时，吸管230沿凸块256移动和释放开。组合的力使吸管230由饮料罐210的底面214升起和达到完全伸展的姿态。
现在参见图14，示出底面280。浮子元件226具有外筒形表面232、吸管孔236和中心孔238，详见上述。浮子元件226的底面280经过处理，例如电晕处理、火焰处理或其他工艺处理以改变表面形态和/或表面能量以利于CO2气泡的产生和在底面280上的吸附。按照本发明的第四实施例，被处理表面280涂覆一层可溶性粘接剂246，例如葡萄糖或触变凝胶，以便暂时隔离或密封表面280与饮料罐210内液体的接触。最好，可溶性粘接剂含有饮料罐210所包容产品的糖浆。这样一来，在充填过程中涂层的表面280不会加速CO2气泡的产生。充填和接缝之后饮料罐210所包容产品的酸性溶解可溶性涂层246，露出产生气泡的表面。
封闭片222(图11)被打开后，饮料罐210内的内压被释放，浮子元件226的底面上的产生气泡表面280聚集产生的气泡。这样在浮子元件226转动和吸管230升起时增加了浮子元件226的浮力和保持浮子元件226更稳定地顶住盖子216。浮子元件226的垂直压力顶住盖子216，增加了吸管230对准的精确性。这种垂直压力也降低了与片222接合时浮子元件226的倾斜。
现在参见图15-16，示出按照本发明第五实施例的带有吸管分配机构的饮料罐310。吸管分配机构324具有浮子元件326、浮力元件328和饮用吸管330。浮子元件326限定了外圆筒表面332、异形的或凸轮表面334和吸管孔336。浮子元件326由浮力材料制成，可在饮料罐310内包容的液体内浮起，因而在充填的饮料罐310内定位在邻接盖子316处。最好，使用高速注射成形法制造薄壁的浮子元件326。浮子元件326的外圆筒表面332的尺寸稍小于罐身312的内径。因此，浮子元件326可以在饮料罐310内自由轴向移动和由于浮子元件326的浮力而推动顶住盖子316。为了进一步推动浮子元件顶住盖子316，浮子元件326的底面380使用了特殊的形态。底面具有径向凸起的螺纹槽382。底面380还具有向下凸起的裙边384沿外圆筒表面332分布。任选地，底面380可在其中心具有凸台386，它可定位在饮料罐310的底面314的枢轴凸块356的上面和用可溶性粘接剂346保持在此位置。代替的方案是底面380可以模压成粗造表面或专门包层表面以同时产生和收集浮子元件326下面的气泡。
在普通的充填过程中充填饮料罐310时，液体的紊流冲洗浮子元件326的底面380。螺纹槽382增强这种作用。这种紊流扫除了浮子元件326下面任何残余的空气间隙以减少由于存在浮子元件326而引起的饮料罐310充填容积的损失。然而，某些残余空气仍保持收集在浮子元件326下面。浮子元件326的浮力以及任何残余的空气与可溶材料346的粘接相对立。
饮料罐310充填后，它按普通接缝过程用盖子316封闭。在此之后，充填的饮料罐310被轨道装置(图中未示出)倒置。这样一来，饮料罐310内未充填的头部空隙386驻留在底面314邻接处。此头部空隙386在倒置时替代了可能保留在浮子元件326底面附近的任何液体。饮料罐310继续处于倒置状态沿轨道车经一定的距离和/或时间以保证邻接底面314的全部液体被空气替代。当饮料罐310继续沿轨道车前进时它再次翻转至开始的直立状态。头部空隙386随后沿浮子元件326的底面380收集和在其下形成头部空隙气泡388。头部空隙气泡的尺寸以及邻接盖子316的头部空隙386气泡和邻接浮子元件326的底面380的头部空隙气泡388之间的分配最好根据饮料罐310的需要平衡。
随着在浮子元件326下面头部空隙气泡388的收集，浮子元件326的饮料罐310的底面314释放，浮子元件326升起至盖子316以引导吸管330。浮子元件326的底面380上收集的头部空隙气泡388增加了浮子元件326的浮力。此外，当浮子元件326被封闭片322转动时，头部空隙气泡388保持浮子元件326更牢固地顶住盖子316。浮子元件326顶住盖子316的垂直压力增加了放置吸管330的精确性。
现在参见图17-19，示出按照本发明第六实施例的带有吸管分配机构的饮料罐410。饮料罐410具有吸管分配机构424，它具有浮子元件426、浮力元件428和吸管430。浮子元件426限定了外圆筒表面432、异形的或凸轮表面434以及吸管孔436。浮子元件426由浮力材料制成，可在饮料罐410内包容的液体内浮起，因而在充填的饮料罐410内定位在邻接盖子416处。浮子元件426的外圆筒表面432的尺寸稍小于罐身412的内径。因此，浮子元件426可以在饮料罐410内自由轴向移动和由于作用在浮子元件426上的浮力而推动顶住盖子416。孔436垂直延伸通过浮子元件426。当孔436沿周边对准孔420时，孔436的径向定位使其直接对准孔420。位于中心的孔(图中未示出)可用于充填饮料罐410内位于浮子元件426下面的容积。然而，最佳的方案是利用沿浮子元件426的外圆筒表面432的通道438以及浮子元件426与罐身412之间的间隙以便于充填饮料罐410。
浮子元件426是制造成使其内部含有固定体积的空气空隙490。由于浮子元件426是气密性密封的，其内部空气空隙490是恒定的。浮子元件426还具有至少2个向下凸出的脚柱组件492，它具有横向伸出的脚部494。浮子元件426的底面480最好向外呈拱形，使脚部494径向外伸与罐身412的内壁接合。这样一来，浮子元件426摩擦保持在饮料罐410的底面414邻接处。此外，浮子元件426的底面480与浮力元件428的上面接合。按照这种模式，浮子元件426将吸管430保持在预先选择位置，使其上管部分444不伸出至罐身412的顶面之外，因而不会干扰接缝过程中盖子416的放置。
在充填和接缝过程完成之后，饮料罐中包容的液体可以释放CO2气体以增加饮料罐内的压力。然而，由于空气空隙490内的压力是固定的，在浮子元件426的内部空气空隙490与饮料罐410内部体积之间出现了压力差。当压力差超过预定的门坎值时，浮子元件426的底面480向内收缩使其拱形反转，随之，脚柱组件492由罐身412内壁向内拉，因此，脚部494与罐身412脱开以及浮子元件426被释放和沿吸管430浮起至盖子416。
在饮料罐410内吸管430相对于孔420的周边定位是任意产生的。当封闭片422由封闭位置(通常是水平的)弯折至打开位置(通常是垂直的)时导致封闭片422与浮子元件426的接合，使浮子元件426、浮力元件428和吸管430转动。浮子元件426转动至吸管430对准打开的孔420。当吸管430对准孔420时，浮力元件428推动吸管430向上通过孔420提供饮料罐的使用者利用。
现在参见图20-22，示出按照本发明第七实施例的带有吸管分配机构的饮料罐510。饮料罐510具有吸管分配机构524，它具有浮子元件526、浮力元件528和饮用吸管530。浮子元件526限定了外圆筒表面532、异形的或凸轮表面534及吸管536。
外圆筒表面532连接向上凸起的U-形掣爪596，或者整体成形在其上。掣爪596具有径向凸出的指片598。掣爪596偏置使指片598通常伸长至浮子元件526的中心。支臂501连接或整体成形在浮子元件526的外圆筒表面532上，它借助活动铰链503保持与掣爪596相对。在图20和21中，支臂501对着铰链503的偏置部折叠以便支托在浮子元件526底面580邻接处。支臂501借助掣爪596的摩擦接合保持在与指片598相对的位置上。支臂501具有向外凸出的翼片505，它与活动铰链503协作促使支臂501离开浮子元件526的底面580。在活动铰链503的外径向表面与指片598的最外边缘之间的直径是这样的，当支臂501在浮子元件526下面折叠和接合活动铰链503时，指片598和活动铰链503与罐身512内壁摩擦接合。这样一来，在充填和接缝过程中，浮子元件526可暂时保持在饮料罐510内的位置。
在充填和接缝过程完成之后，对饮料罐510突然的力使支臂501与掣爪596脱开。在此时，支臂501在活动铰链503的偏压及翼片505离开浮子元件526的帮助下转动。最好，翼片505撞碰饮料罐510的底面514，以提供向着盖子516的开始推力。支臂501脱开后，掣爪596的偏压的功能是拉指片598径向向内脱离罐身512内壁以及减少活动铰链503外径表面和指片598最外边缘之间的尺寸，这样一来，浮子元件526脱离罐身512的内壁和自由升起至盖子516。
浮子元件526由浮力材料制造，它可在饮料罐510包容的液体内浮起，以及在充填的饮料罐510内定位在盖子516邻接处。浮子元件526由于作用在其上的浮力推动顶住盖子516。孔536稍大于吸管530的下管部分540，从而使浮子元件526在饮料罐510内相对于吸管530自由垂直移动。浮力元件528连接至下管部分540以推动吸管530向上浮起。
现在参见图23和24，示出按照本发明第八实施例的带有吸管分配机构的饮料罐610。饮料罐610具有吸管分配机构624，它具有底板元件607、浮子元件626、浮力元件628和饮用吸管630。浮子元件626限定了外圆筒表面632、异形的或凸轮表面634和吸管孔(图中未示出)。一组拱条609沿外圆筒表面632径向凸出。
基板607用粘接剂或其他普通方式接合到饮料罐610的底面614，它具有垂直凸起的螺纹元件611。最好，螺纹元件611对准饮料罐610的底面中心。浮子元件626的底面680具有螺纹孔613以接受螺纹元件611。螺纹元件611的高度这样选择，使浮子元件626的底面680与底板607的上表面之间具有足够的间隙以容纳吸管630的下管部分和浮力元件628。应该注意，虽然所绘底板607具有一组向外凸出的支条615，其中一些与罐610的底面614接合，而另一些与罐身612的内壁接合，这种形状仅是可能为此目的适用形状的示例。然而，采用这种最佳的支条615是由于它们减少了饮料罐610内被底板607取代液体的数量。
在充填和接缝过程之前，浮子元件626借助螺纹元件611与螺纹孔613的螺接而可拆卸地固定到底板607上。在充填和接缝过程之后，当饮料罐610沿普通轨道装置移动时，典型地进行转动。在此时，饮料罐610内包容的液体冲击和摩擦推动拱条609，引起浮子元件626相对于底板607转动。这种转动使螺纹孔613退出螺纹元件611。在转动一定圈数后，浮子元件626由于螺纹孔613由螺纹元件611脱离而释放。因此，浮子元件626可在饮料罐610内自由轴向移动和由于作用在浮子元件626的浮力推顶盖子616。浮子元件626的吸管孔稍大于吸管的下管部分640，从而使浮子元件626在饮料罐610内可以相对于吸管630自由垂直移动。浮力元件628连接下管部分640的下端，推动吸管630向上浮起。
现在参见图25-27，示出本发明第九实施例的带有吸管分配机构的饮料罐710。饮料罐710具有吸管分配机构724，它具有吸管定位元件726、浮力元件728及饮用吸管730。定位元件726限定外圆筒表面732、对准元件734和吸管孔736。外圆筒表面具有一组孔以减少被定位元件726代替液体的体积。
对准元件734是沿限定通过吸管孔736惯性掣爪界面的分叉件。惯性掣爪具有凸台721用与槽723摩擦接合。当惯性掣爪封闭时，定位元件726的外圆筒表面732的尺寸稍小于罐身712的内径。因此，定位元件726可在饮料罐710内自由轴向移动。同样，当惯性掣爪封闭时，孔736稍小于吸管730的下管部分740。因此，在这种模式时定位元件726防止了吸管730在饮料罐710内垂直移动。
在充填和接缝过程之前，将定位元件726插入罐身712内和用脚柱725依靠在底面714邻近处。在充填和接缝过程完成后，饮料罐710通过轨道车或其他工具转动至其侧面，使孔720对准和保持在预定的取向。在此之后，对准元件734在重力下工作，使吸管730沿周边定位在孔720邻近处。在此时，惯性掣爪719启动，使凸舌721与槽723脱开。最好，这个过程在猛烈撞击饮料罐710时完成。惯性掣爪719的启动导致对准元件734采用开放模式的形状，它固定吸管730相对于饮料罐710的位置。
在这种形状，定位元件726的外圆筒表面732在固有偏移的作用下径向向外膨胀和摩擦接合罐身712的内壁。同样，惯性掣爪719把吸管730从孔736中放出，这时孔736稍大于下管部分740。在此之后，饮料罐710转放到直立位置，使浮力元件728和吸管730自由向上浮起直到吸管730接触盖子716。由于定位元件726的固定位置以及吸管730和孔736的周边接合，现在吸管730已正确对准孔720，这样在打开罐时，吸管730被浮力元件728推动向上通过孔720，提供饮料罐710的使用者利用。
虽然以上详细的说明列举了本发明的最佳实施例，但应理解，在不脱离所附权利要求所述范围和精神条件下，本发明可进行改进、变化和替换。
权利要求
1．一种饮料罐，包括带有封闭的底端和顶端的罐身；封闭上述罐身顶端的盖子，上述盖子限定一个孔；在上述孔内设置的封闭片；在上述罐身内设置的浮子元件，上述浮子元件当在上述罐中充填液体时推顶上述盖子；暂时在上述罐中保持上述浮子元件的装置；与上述浮子元件连接的吸管；以及使上述封闭片弯折进入上述罐以开启孔的装置，上述封闭片接合上述浮子元件以移动上述浮子元件和从而使上述吸管对准上述孔。
2．按照权利要求1的饮料罐，其特征在于还包括与上述吸管整体成形的浮力元件，上述浮力元件推动上述吸管与上述盖子接合。
3．按照权利要求2的饮料罐，其特征在于当上述吸管对准上述孔时，上述浮力元件升起上述吸管通过上述孔。
4．按照权利要求2的饮料罐，其特征在于还包括暂时把上述吸管固定在上述罐身的装置。
5．按照权利要求4的饮料罐，其特征在于当上述吸管暂时固定到上述罐身时上述浮力元件与上述吸管处于正交位置。
6．按照权利要求5的饮料罐，其特征在于当上述暂时固定上述吸管的装置释放上述吸管时，上述浮力元件由上述正交位置漂移到相对于上述吸管通常垂直的位置。
7．按照权利要求2的饮料罐，其特征在于上述浮力元件还具有成形的形状，用于与上述罐身的上述封闭的底端协作，以便暂时把上述吸管固定在上述罐身。
8．按照权利要求2的饮料罐，其特征在于上述浮子元件具有接合上述吸管用的孔。
9．按照权利要求8的饮料罐，其特征在于上述孔具有辐射状引入端用于滑动接收吸管通过。
10．按照权利要求2的饮料罐，其特征在于上述吸管具有柔性部分。
11．按照权利要求10的饮料罐，其特征在于上述柔性的盘卷部分具有一组向内取向的小褶。
12．按照权利要求10的饮料罐，其特征在于上述柔性的盘卷部分可使上述吸管弯曲以便上述浮力元件相对于上述吸管的剩余部分正交定位。
13．按照权利要求2的饮料罐，其特征在于还包括暂时固定上述浮子元件到上述浮力元件的装置。
14．按照权利要求2的饮料罐，其特征在于上述罐身的封闭底端成形为限定形状用于与上述浮子元件协作以便暂时固定上述吸管到上述罐身。
15．按照权利要求2的饮料罐，它还具有暂时固定上述吸管到上述浮子元件的装置。
16．按照权利要求2的饮料罐，其特征在于上述浮子元件具有容纳上述吸管的形状。
17．按照权利要求1的饮料罐，其特征在于上述浮子元件具有底面，其表面形状适合产生气泡。
18．按照权利要求17的饮料罐，其特征在于上述表面形状是用电晕式火焰法之一成形的。
19．按照权利要求17的饮料罐，其特征在于上述表面形态是由模具粗糙表面形成。
20．按照权利要求17的饮料罐，其特征在于上述表面形态是有意地模压麻点到表面上形成的。
21．按照权利要求17的饮料罐，其特征在于上述浮子元件的上述底面全涂有可溶性材料。
22．按照权利要求1的饮料罐，其特征在于上述浮子元件具有向下延伸的周边裙，用于收集其下面的气体。
23．按照权利要求22的饮料罐，其特征在于上述浮子元件的上述底面还具有螺纹槽，用于由其下面清除上述气体。
24．按照权利要求22的饮料罐，其特征在于在上述罐内暂时保持上述浮子元件的上述装置具有由上述浮子元件的上述底面伸出的凸片，用以暂时固定上述浮子元件到上述罐身。
25．按照权利要求22的饮料罐，其特征在于上述周边裙收集了头部空隙气泡，用于上述罐身内充填液体时推动上述浮子元件顶住上述盖子。
26．按照权利要求1的饮料罐，其特征在于上述在上述罐内暂时保持上述浮子元件的装置具有上述浮子元件，它具有一组脚柱组件用于接合上述罐身以及压力反应机构，用于由上述罐身释放上述脚柱组件。
27．按照权利要求26的饮料罐，其特征在于上述压力反应机构还具有上述浮子元件的表面，当经受的外压超过给定的门坎值时它以控制方式收缩。
28．按照权利要求27的饮料罐，其特征在于上述表面还具有向外拱起的拱面与上述脚柱组件匹配。
29．按照权利要求26的饮料罐，其特征在于上述脚柱组件还具有一组向下凸出的脚柱元件。
30．按照权利要求29的饮料罐，其特征在于上述脚柱组件还具有与每个上述脚柱元件横向接合的脚元件，它可拆地接合上述罐身。
31．按照权利要求26的饮料罐，其特征在于上述浮子元件具有一组沿其外周边成形的槽，以提供充填过程中液体的通道。
32．按照权利要求1的饮料罐，其特征在于在上述饮料罐内暂时保持上述浮子元件的装置具有上述浮子元件，它具有掣爪机构用以改变上述浮子元件的外径，使在第一模式中上述浮子元件接合上述罐身以及在第二模式中脱离上述罐身。
33．按照权利要求32的饮料罐，其特征在于上述掣爪机构还具有掣爪元件，它可拆卸地接合折叠在上述浮子元件下面顶住已知偏压的支臂。
34．按照权利要求33的饮料罐，其特征在于上述支臂通过活动铰链接合上述浮子元件，上述活动铰链提供了上述偏压。
35．按照权利要求32的饮料罐，其特征在于上述掣爪机构还具有接合上述浮子元件外周边表面的掣爪，上述插销具有横向延伸的指片用于接合上述罐身以及接合上述浮子元件外周边表面的支臂，它通过活动铰链与上述掣爪相对，在折叠位置接合上述掣爪的上述支臂与上述指片相对，这样使上述指片和上述活动铰链接合上述罐身以及可操作从上述掣爪脱开，这样使上述指片和上述活动铰链从上述罐身脱开。
36．按照权利要求35的饮料罐，其特征在于还包括重力翼片，当上述支臂处于上述折叠位置时，邻近上述掣爪处重力翼片接合上述支臂。
37．按照权利要求1的饮料罐，其特征在于在上述罐内暂时保持上述浮子元件的装置包括设置在上述罐身内邻接上述封闭底端的底板；以及由上述底板向上述盖子延伸的螺纹元件，上述浮子元件具有螺纹孔用于可拆卸地接合上述螺纹元件。
38．按照权利要求37的饮料罐，它还具有一组由上述浮子元件外周边表面径向凸出的拱条用于与上述罐身内的液体相互作用以便从上述底板移出上述浮子元件。
全文摘要
一种饮料罐(110),它具有吸管分配机构(124),设置在饮料罐内以带动吸管(130)对准饮料罐(110)盖子(116)顶部的孔(120)。当孔(120)被打开时,吸管(130)升起通过孔(120)供使用者利用。吸管(130)接合浮子元件(126),它被推动顶住饮料罐的盖子。
文档编号B65D77/24GK1306489SQ98813236
公开日2001年8月1日 申请日期1998年12月16日 优先权日1997年12月17日
发明者彼得·F·墨菲, 斯蒂芬·W·康奈尔, 乔恩·泰勒, 戴维·C·布朗, 杜格·布鲁尔 申请人:流行吸管有限责任公司