專利名稱：用于壓力驅動的飲料分配設備的調(diào)壓閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液體分配設備的領域，特別是壓力驅動的飲料分配設備。它涉及用于將以第一高壓存儲在筒內(nèi)的推進劑氣體遞送到處于一個下的容器中的一種調(diào)壓閥，該第二較低壓力適合于驅動容器中所含的飲料的分配。
背景技術：
液體分配裝置在市場上已存在多年。其中的許多依賴于一種加壓氣體來將含有有待分配的液體的容器內(nèi)部的壓力升高至高于大氣壓約0. 5至I. 5巴的水平，該液體具體是飲料，像啤酒或其他碳化飲料。該氣體要么直接供給到該含有液體的容器中，例如像在US5，199, 609中那樣，要么供給到一個外部的較剛性的容器與一個含有有待分配的液體的柔性容器(如袋子或柔性瓶)之間，例如像在US 5, 240, 144中那樣(參見附

圖1(a)和(b))。這兩個申請都具有本領域技術人員已知的優(yōu)缺點。本發(fā)明同等地適用于這兩種類型的遞送系統(tǒng)。 壓縮氣體可以通過包括在特定器具(參見US 5, 251,787)中的壓縮器或壓縮氣體瓶(參見US 5，383，576，圖7)中的內(nèi)容物來提供。更近期，一次性的、獨立式的家用器具市場正快速發(fā)展。出于明顯的技術和經(jīng)濟原因，在這樣的一次性裝置中不能使用壓縮器或大的壓縮氣體瓶，于是推進劑氣體通常被包含在較小的、用蓋或膜封閉的加壓筒中。這些家用分配器的蓋或膜可以在工廠刺穿打開，但是為了避免漏泄的風險，通常優(yōu)選的是在第一次使用該裝置之前由終端使用者來進行這種封閉物的刺穿。此類裝置的實例可以在EP149352、W02007/14564U GB1427732、GB1163761、US3372838、以及 W02006/128653 中找到。儲存在瓶或筒中的推進劑氣體在該容器中是處于遠高于0. 5至I. 5巴的壓力下，這是驅動飲料的分配所要求的。因此必須在該氣體瓶或筒與該容器之間插入一個調(diào)壓閥，用于將以第一高壓儲存在筒內(nèi)的推進劑氣體的壓力降低到適合于驅動這種飲料的分配的一個第二較低壓力。對于飲料分配設備，隔膜調(diào)節(jié)閥通常是優(yōu)選的。隔膜閥包括由隔膜或膜分開的兩個室。第一個室包括與該含有有待分配的液體的容器處于流體連通的一個流體出口、以及可以通過密封裝置進行密封的一個流體入口，該密封裝置是例如像附接至該膜上的球、被適配成當?shù)谝粋€室內(nèi)的壓力升高至高于所希望水平時將所述入口密封。第二個室包含用于彈性地偏置隔膜的裝置，例如以便在第一個室內(nèi)的壓力低于所希望的水平時將密封裝置從其座位上移開并且因此將入口解除密封以允許加壓氣體穿過并由此將壓力升高至第一個室內(nèi)的所希望的水平，所述裝置包括例如一個螺旋狀彈簧。該隔膜或膜(在此作為同義詞使用)總體上包括一個彈性體外周區(qū)段，該區(qū)段同心地包圍一個中央的更剛性的區(qū)段，如W094/29094中所披露的。該中央剛性區(qū)段被設計用來支撐該隔膜偏置裝置(例如，螺旋彈簧)的荷載，而該彈性體外周區(qū)段允許該隔膜的所要求的移動并且確保了這些室在被夾在限定了這兩個室的這些壁之間時的氣密性。提出了將單一材料制成的隔膜用于某些應用，例如在FR2418352中用于泵領域，或在US4，978，478中用于滲碳器領域。
隔膜調(diào)節(jié)閥通常是通過生產(chǎn)出限定該第一和第二個室的這些壁的兩個半殼、然后將它們結合在一起并將隔膜密封性地夾在其間而制造的。這些半殼的結合可以通過本領域已知的許多技術來實現(xiàn)，例如溶劑焊接、熱或振動焊接、膠粘、以及任何機械緊固裝置，像螺釘、鉚釘或卡扣裝配?？梢娬{(diào)壓閥是相對復雜的裝置，具有用于各個部件的多種材料這兩個室的殼體、隔膜、用于偏置該隔膜的裝置，例如螺旋彈簧。壓力調(diào)節(jié)室的制造通常要求若干組裝步驟，這進一步增加了生產(chǎn)成本。US2003/0172971披露了一種用于超純水管線以及用于不同化學液體管線的閥，通過確保該閥的所有與流經(jīng)其中的流體相接觸的構件都是由一種具有高化學耐受性的材料如PTFE制成而減少洗脫出的雜質(zhì)以及被化學溶液的污染。另一方面，不與該流體相接觸的
構件是由另一種材料制成，例如環(huán)3是由聚丙烯制成并且O形環(huán)是由彈性體橡膠材料制成。這些昂貴的閥適合于高要求的應用并且被設計成持續(xù)長時間并且不特別地有助于其再循環(huán)，因為對這樣的專門物品而言這不是主要問題。近來，獨立式家用器具市場正快速發(fā)展。特別是，這些器具中的一些并不意圖在使用之后用新的容器來重新裝載并且一旦原容器空了就應該被拋棄掉。很顯然，這樣的一體式、可立即使用的一次性器具的設計是嚴格受到成本驅動的，因為包裝和分配機構的成本不應該不合理地超過待分配的飲料的成本，并且該飲料是在I至10升、可能上至20升的容量的容器中以較小量值出售的。此外，一次性器具的部件的再循環(huán)是現(xiàn)今無法忽視的問題。再循環(huán)的主要問題是由不同材料制成的器具部件的分離?，F(xiàn)有調(diào)壓閥并不適合于這些新型分配器的要求。因此仍需要提供一種低成本的但可靠的、容易再循環(huán)的調(diào)壓閥。發(fā)明概述本發(fā)明在所附獨立權利要求中進行了限定。優(yōu)選的實施方案在從屬權利要求中進行了限定。本發(fā)明提供了一種調(diào)壓閥，該調(diào)壓閥用于控制為了驅動所述液體離開該容器而將加壓的推進劑氣體注入含有液體的容器中時的壓力，所述閥包括· 一個第一聚合物殼和一個第二聚合物殼，該第一殼包括一個氣體入口開口和出口開口，并且該第二殼包括用于彈性偏置的裝置，·被夾緊在該第一與第二殼之間的一個聚合物膜，因此限定了由該膜密封性地分開的一個第一室和一個第二室，·在該第一與第二聚合物殼之間的一種連接，該連接足夠強而能經(jīng)受住在任一室中占主導的壓力并且確保這兩個室之間的流體密封性；其特征在于，所述調(diào)壓閥的所有聚合物部件都是由同一聚合物類別制成的，該聚合物類別是優(yōu)選選自聚烯烴，特別是聚丙烯、聚乙烯；聚酰胺；聚苯乙烯，以及聚酯。該第一與第二聚合物殼之間的連接有利地是由沿著這兩個殼與該膜之間的界面的整個長度延伸的一個包覆注射的聚合物帶來確保的。這個帶是由與該調(diào)壓閥的其余聚合物部件相同的聚合物類別制成的。用于彈性地偏置該膜的裝置可以由一個螺旋狀彈簧、彈性體塊體、液壓系統(tǒng)等等組成。本發(fā)明還涉及一種制造如以上限定的調(diào)壓閥的方法，該方法包括以下步驟向一個單一工具的兩個空腔中注射出兩個聚合物殼；
移動如此生產(chǎn)的這兩個殼；在這兩個殼之間插入一個聚合物膜；沿著這兩個殼與該膜之間的界面包覆注射一個聚合物帶以便將它們密封連接，由此形成一個室，該室被該膜分成兩個密封隔開的隔室，
其特征在于，所述調(diào)壓閥的所有聚合物部件都是由相同的聚合物類別制成的。該膜優(yōu)選地是在用于注射這兩個殼的同一個工具的一個第三空腔中注射的。附圖簡要說明圖I :是根據(jù)本發(fā)明的一種裝置的兩個實施方案的示意圖；圖2 :是根據(jù)本發(fā)明的調(diào)壓閥的示意圖，(a)處于關閉位置，并且(b)處于打開位置；圖3 :是適合于根據(jù)本發(fā)明的調(diào)壓閥的隔膜的示意圖。發(fā)明詳細說明圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的液體分配裝置的兩個替代性實施方案。圖I中所繪裝置的設計典型地是一次性家用分配裝置，但本發(fā)明不局限于這些類型的器具并且相比之下可以適用于任何類型的飲料氣體驅動分配設備。在圖I的這兩個實施方案中，一種液體(通常是像啤酒或碳酸軟飲料的飲品)的分配是由在氣體筒10中包含的加壓氣體來驅動的。在通過一個刺穿單元101的致動器102的致動而刺穿該加壓氣體筒10的封閉物之后，該筒10中包含的氣體與處于減小的壓力下的容器30通過該調(diào)壓閥103形成流體連通。在圖I (a)中，氣體通過氣體導管104被直接引入容器30中并且與其中所含的液體發(fā)生接觸，而在圖1(b)中所繪的實施方案中，氣體是在一個外部的較剛性的容器30與一個含有該液體的柔性的內(nèi)部容器或袋子31之間的界面處被注入的。在后一個實施方案中，氣體從不與待分配的液體相接觸。在這兩個實施方案中，容器30，31中的壓力增大至高于大氣壓O. 5或I. 5巴的量級水平(即I. 5至2. 5巴)并且迫使液體經(jīng)抽取桿32B (如存在的話)通過通道開口 6并且沿著該分配管32A流動抵達帽35。在圖1(b)中展示的容器中有袋的情況下，并不強制要求使用抽取桿32B，因為在袋子30和容器31之間包括的體積增壓時袋子30塌陷，由此允許飲料與通道開口 6接觸而不必要求一個抽取桿32B。為了控制壓力以及抵達開放帽的流動液體在大氣壓下的速率，有時在容器30與帽35之間插入一個減壓通道(在圖I中未展示)。一個一般由塑料例如聚丙烯制成的頂部鐘罩33用于出于美學和安全原因來隱藏并保護免于任何錯誤操作或免于對該分配系統(tǒng)和加壓氣體容器的任何沖擊。一個一般由與頂部鐘罩33相同的材料制成的底部支座34在該分配器以直立位置站立時賦予其穩(wěn)定性。該加壓氣體是以典型地在10至100巴范圍內(nèi)的壓力下儲存在一個筒10中，而如以上提及的，容器30中的壓力是在高于大氣壓O. 5至I. 5巴的量級上。因此調(diào)壓閥103必須能夠經(jīng)受住100巴量級的壓力并且能夠將氣體的壓力降低至高達兩個數(shù)量級的值。由在第一室中占主導的壓力在膜和連接處上施加的力決定了這種用于偏置膜9的彈性裝置7所要求的機械特性以及將限定了由該膜分開的第一和第二室的這些半殼連接起來的連接處所要求的層離耐受性。第一半殼2 (參見圖2)與膜9 一起限定了該第一室,該第一室是與含有高壓下的推進劑氣體的筒10的內(nèi)部通過一個入口開口 5處于流體連通的。該第一室還包括至少一個出口開口 4，該出口開口與該容器30的內(nèi)部處于流體連通，以便允許該推進劑氣體在減小的壓力下被注入容器30中。該第二半殼3 (參見圖2)與膜9 一起限定了該第二室，該第二室含有用于偏置膜9的裝置7以閉塞這些開口 4。膜9將第一室與第二室密封性地分開并且是被夾在第一與第二半殼(2、3)之間。它包括一個?？吭谟糜谄媚さ难b置7上的中央?yún)^(qū)段11并且因此比環(huán)同心地包圍它的外周區(qū)段12更強健，該外周區(qū)段是足夠柔性的而在第一室中的壓力足以壓縮該用于偏置膜的裝置7時能夠打開通道4。隔膜9進一步包括用于在第一室中的壓力高于給定的壓力極限值時閉塞入口開口 5的裝置13。所述裝置包括一個本體，該本體具有的表面與所述入口開口 5的表面相匹配。該閉塞裝置13的本體通過一個足夠細的中央桿連接到膜本身上以便允許其通過入口開口 5自由通過，這樣使得膜以及閉塞裝置13的本體位于開口 5的任一側上、并且是足夠長的以便在該閉塞裝置的與開口 5的這些匹配表面密封性地彼此接觸之前允許該膜偏置裝置7的某種壓縮。利用這種構型，當?shù)谝皇抑械膲毫υ鲩L時，該偏置裝置7逐漸被壓縮，直到膜的位移對應于該桿的支撐了閉塞裝置的本體的自由長度，該閉塞裝置 然后密封性地接觸該入口開口 5的所述匹配表面。只有當?shù)谝皇覂?nèi)的壓力足夠地降低時該偏置裝置才可以彈性地恢復其原始幾何形狀的一些，因此將該閉塞裝置的本體從開口 5中移出。在圖2和圖3中，閉塞裝置13的本體是作為基本上球形的球來呈現(xiàn)。很顯然可以改用其他幾何形狀，像錐體或類似形狀。如在背景部分中綜述的，該隔膜的中央?yún)^(qū)段和外周區(qū)段通常由不同材料制成，前者是剛性材料并且后者通常是彈性體。替代地，這兩個區(qū)段可以由同一種材料制成。根據(jù)本發(fā)明，該隔膜是由構成第一和第二半殼2以及3的聚合物相同類別的單一聚合物制成。這種配置大大方便了再循環(huán)并且減小了生產(chǎn)成本，因為所有三個部件第一和第二半殼以及隔膜，因此都可以在一個單一注射模制工具中生產(chǎn)和組裝。如果該閥的這些聚合物部件屬于相同的聚合物家族并且不要求為再循環(huán)而分離，則它們是同一類別的。具體而言，將若干類型的聚烯烴被一起再循環(huán)，例如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)或同一聚合物的兩個不同等級，如PE和HDPE。類似地，可以將不同等級的聚酰胺(PA)進行組合，例如PA6、PA6. 6、PA6. 10、PA12等。適合于本發(fā)明的其他類別的聚合物是熱塑性聚酯，例如PET、PEN、聚苯乙烯、ABS等。一種優(yōu)選類別的聚合物是聚烯烴，特別是PP,因為其具有高的性價比?？梢允褂脽峁绦圆牧系鼈兊脑傺h(huán)相當局限于研磨而用作固體填充劑，并且因此不及熱塑性材料那樣優(yōu)選。該用于彈性地偏置膜9的裝置7通常由螺旋彈簧組成。然而在本發(fā)明之內(nèi)可以考慮其他裝置，例如彈性的彈性體塊或液壓系統(tǒng)。然而，該偏置裝置的性質(zhì)對本發(fā)明不是重要的。在再循環(huán)時，金屬螺旋狀彈簧可以容易地通過磁鐵、通過重量分析方法或本領域已知的任何其他方法來與閥的聚合物部件分離。類似地，彈性的彈性體塊體可以通過重量分析方法分離，雖然這對于閥的再循環(huán)能力而言不是最佳方案。這兩個半殼2、3必須與夾在它們之間的隔膜9連接在一起以便形成該閥的第一和第二室。可以使用多種連接方法。必須小心確保膜9與第一和第二半殼2、3的輪緣之間的連接線處的氣密性。如根據(jù)本發(fā)明，當該隔膜不含彈性體外周區(qū)段(該彈性體外周區(qū)段會通過在這些半殼的輪緣之間擠壓該彈性體材料而簡單地確保這兩個室之間的氣密性)時，這個要求是特別敏感的。在本文中，焊接和膠粘可以給出適當?shù)倪B接。聚合物部件的焊接是可以例如用高頻振動、使用溶劑、或利用熱來實現(xiàn)的。然而所有這些技術都必須作為單獨的組裝階段進行，這增加了生產(chǎn)成本。這同樣適用于用機械裝置像螺釘或鉚釘進行連接，卡扣裝配除外。然而，在此情況下，這種設計必須要確保這些殼與隔膜之間的連接線處的氣密性。一種特別優(yōu)選的連接技術是在該界面線處包覆注射一種與閥的其他聚合物部件相同類別的聚合物帶20。為了強化這種連接并確保界面處的氣密性，第一和第二殼2、3的輪緣和/或膜9的外周邊緣有利地具有一種特定結構，例如用于允許該聚合物帶20將這些部件錨固在一起并密封性地包埋膜9的外周邊緣的凹槽或凸起。這種連接技術是特別優(yōu)選的，因為它具有以下優(yōu)點·連接強度特別高；·通過對閥的所有聚合物部件、包括該連接帶在內(nèi)都使用單一類別的聚合物而使得閥的再循環(huán)更容易； 這些半殼與隔膜之間的界面的氣密性通過包埋隔膜的外周邊緣的這種聚合物帶而得以保證；
連接操作不要求單獨的組裝階段，因為它可以在用于制造半殼2、3和隔膜9的同一個工具中進行； 該閥的一個半殼2、3可以是鐘罩33的或容器30的封閉物I的一個整體部件，因此消除了額外的組裝步驟。本發(fā)明的調(diào)壓閥可以相當經(jīng)濟性地生產(chǎn)，這對于具有幾升量級的小容量一次性家用飲料分配器是一個特別敏感的問題。這兩個半殼2、3可以在同一個工具的兩個空腔內(nèi)注射模制。有利地，隔膜9是在同一個工具的第三空腔內(nèi)生產(chǎn)的。將包含一個半殼的空腔偏移或轉動至面向包含第二半殼的空腔的位置。無論是分開地或是在同一個工具內(nèi)生產(chǎn)，膜9都將被插入含有這兩個半殼的這些空腔之間并且在它們之間夾緊。然后在這兩個半殼與膜之間的界面處注射出一個聚合物帶20以形成強力的密封連接。用于實施這種處理技術的工具設計和方案已經(jīng)在用于其他應用的文獻中提出，例如在 JP77217755、JP4331879、EP1088640、和 DE10211663 中。
權利要求
1.調(diào)壓閥，該調(diào)壓閥用于控制為了驅動所述液體離開該容器而將加壓的推進劑氣體注入含有液體的容器中時的壓力，所述閥包括 一個第一聚合物殼和一個第二聚合物殼(2)、(3)，該第一殼(2)包括一個氣體入口開口(5)和出口開口(4)，并且該第二殼(3)包括用于彈性偏置的裝置(7)， 被夾緊在該第一與第二殼(2)、(3)之間的一個聚合物膜(9)，因此限定了由該膜密封性地分開的一個第一室和一個第二室， 在該第一與第二聚合物殼之間的一種連接，該連接足夠強而能經(jīng)受住在任一室中占主導的壓力并且確保這兩個室之間的流體密封性； 其特征在于，所述調(diào)壓閥的所有聚合物部件(2)、(3)、(9)都是由同一聚合物類別制成的。
2.根據(jù)權利要求I所述的閥，其中該第一與第二聚合物殼之間的連接是由沿著這兩個殼(2 )、( 3 )與該膜(9 )之間的界面的整個長度延伸的一個包覆注射的聚合物帶(20 )來確保的，所述聚合物帶是由與其他聚合物部件相同的聚合物類別制成的。
3.根據(jù)權利要求2所述的閥，其中該第一和第二殼(2、3)的輪緣和/或該膜(9)的外周邊緣具有一種特定結構，以便允許該聚合物帶(20)將這些部件錨固在一起并密封性地包埋該膜(9)的外周邊緣。
4.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的閥，其中用于彈性地偏置該膜(9)的該裝置(7)由一個螺旋彈簧、彈性體塊體、或液壓系統(tǒng)組成。
5.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的閥，其中所述聚合物類別是選自聚烯烴類，特別是聚丙烯、聚乙烯；聚酰胺類；聚苯乙烯類，以及聚酯類。
6.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的閥，適合于在流入與流出氣體之間產(chǎn)生100巴的壓力差。
7.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的閥，其中該閥的一個半殼(2，3)是該容器的封閉物(I)的一個整體部分。
8.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的閥，其中該閥的一個半殼(2，3)是該容器的鐘罩(33)的一個整體部分。
9.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的閥，其中該膜包括用于在該第一室內(nèi)的壓力高于給定的壓力極限值時閉塞該入口開口(5)的裝置(13)，所述裝置具有一個表面，當該膜偏置裝置(7)在與所述壓力極限值相關的給定值下被壓縮時該表面與所述入口開口的一個匹配表面發(fā)生密封性接觸。
10.用于制造根據(jù)上述權利要求中任一項所述的調(diào)壓閥的方法，該方法包括以下步驟 向一個單一工具的兩個空腔中注射出兩個聚合物殼(2)、(3)； 移動如此生產(chǎn)的這兩個殼； 在這兩個殼之間插入一個聚合物膜(9)； 沿著這兩個殼(2 )、( 3 )與該膜(9 )之間的界面包覆注射一個聚合物帶(20 )以便將它們密封連接，由此形成一個室，該室被該膜分成兩個密封隔開的隔室， 其特征在于，所述調(diào)壓閥的所有聚合物部件(2)、(3)、(9)、(20)都是由相同的聚合物類別制成的。
11.根據(jù)前一權利要求所述的方法，其中該膜是在用于注射這兩個殼的同一個工具的一個第三空腔中注射的。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的方法，其中所述調(diào)壓閥的所有聚合物部件(2)、(3)、(9)、(20)都是由同一種聚合物制成的。
13.包括根據(jù)權利要求I至9中任一項所述的調(diào)壓閥的飲料分配設備。
14.根據(jù)前一權利要求所述的設備，該設備是一種一次性的家用的飲料分配設備。
全文摘要
用于控制為了驅動所述液體離開該容器而將加壓的推進劑氣體注入含有液體的容器中時的壓力的一種調(diào)壓閥，所述閥包括一個第一聚合物殼和一個第二聚合物殼(2)、3)，該第一殼(2)包括一個氣體入口開口(5)和出口開口(4)，并且該第二殼(3)包括用于彈性偏置的裝置(7)；被夾緊在該第一與第二殼(2)、(3)之間的一個聚合物膜(9)，因此限定了通過該膜密封性地分開的一個第一室和一個第二室；在該第一與第二聚合物殼之間的一種連接，該連接足夠強而能經(jīng)受住在任一室中占主導的壓力并且確保這兩個室之間的流體密封性；其特征在于，所述調(diào)壓閥的所有聚合物部件(2)、(3)、(9)都是由同一個聚合物類別制成的。
文檔編號B67D1/14GK102741770SQ201080063263
公開日2012年10月17日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者D·佩爾斯曼, 斯泰恩·凡德科克霍夫 申請人:百威英博公司