将换热单元和阀安装在容器底部的装置和方法 技术领域
本发明通常涉及自冷却和自加热的食物容器，尤其是涉及这样的容器，该容器包括固定在其内部的换热单元，且该容器是便携的和一次性的。
背景技术
市场上的很多装于便携式容器内的食物和饮料优选是在冷冻时食用和饮用，例如，汽水软饮料、果汁饮料、啤酒、水、布丁和凝胶(gelatin)等优选是在华氏35°至华氏50°之间的温度下饮用和食用。当不方便用冰箱或冰时，例如在海滩等处钓鱼、野营时，很难在食用或饮用这些食物或饮料之前对它们进行冷却。这时，人们通常需要利用冰柜以提供冰块，该冰块仅能保持有限的时间，且体积很大，难于处理，同时还需要不时将溶化的冰排出。这时，很希望有一种方法能在食用或饮用前快速冷却该容器内的物品，且没有现有技术中的不便之处。
现有技术中也提供了这样的自冷却的饮料容器。通常，这样的容器利用制冷剂、某种类型的气体或者吸热反应来提供冷却装置。通常，已知用于冷冻饮料等的该自冷却的装置例如为美国专利Nos.2746265、1897723、2882691、2460765、3373581、3636726、3726106、4584848、4656838、4784678、5214933、5285812、5325680和5331817所公开的结构。
很多这些现有技术地结构利用一个起动过程，其中，用于移出饮料罐中的被冷却物品的拉片(pull-tab)也用作使冷却剂从装于饮料罐内的换热单元中释放的起动装置。有些时候，利用饮料罐内产生的压力差来使换热单元起动，以便释放装于该换热单元中的制冷剂，从而冷却饮料。尽管该结构足够能起到释放制冷剂以便将食品或饮料中含有的热量从该食品和饮料中导出并由此冷却该食品或饮料的作用，但是该结构很复杂，制造昂贵，有时还会干扰从罐头中饮用该饮料。
因此，人们认识到将换热单元的起动与在冷却步骤之后将食品或饮料的取出分离开将更有效和更高效。这可以通过将换热单元置于罐头底部和将拉片如普通方式那样设置于罐头的顶部而实现。该现有技术装置的实例如美国专利4656838和4555741所示。在这些现有技术中，换热单元固定在饮料罐底部，且从饮料罐底部起动。各种情况下的起动装置包括用于刺破位于罐头底部的壁或隔板的机构，该位于罐头底部的壁或隔板封闭和密封换热单元(HEU)。尽管该结构解决了现有技术的一些问题，但是所用的机构很难构成，并且不足以防止不经意地起动HEU。
现有技术还提供了一种放热反应，以便就地加热食品或饮料。该装置同样有利和有用，理由与上述自冷却容器相同。这样的现有技术装置的一个实例如美国专利No.5620022所述。尽管该结构中的换热单元固定在罐头底部并分别起动，但是该结构很复杂，且制造昂贵。
发明内容
一种制造容器的方法，该容器中有换热单元，该方法包括：从容器底部的中心部位除去预定量的材料，形成基本垂直于底部延伸并环绕开口的凸缘，以及将换热单元固定在凸缘上。
一种罐头，该罐头包括顶部和底部，并有一换热单元，该换热单元通过与罐头底部成一体形成的凸缘安装在罐头底部。该换热单元和阀座布置于凸缘的两侧，并通过成形而永久固定在凸缘上。
附图说明
图1是根据本发明原理构成的自冷冻或自加热的饮料容器的分解图；
图2所示为在该饮料容器的底部形成安装凸缘的一个步骤；
图3所示为在图2所示步骤后的饮料容器；
图4所示为形成用于本发明的饮料容器中的凸缘的第二步骤；
图5所示为在图4所示步骤之后的饮料罐；以及
图6所示为在完成自冷冻后的、根据本发明构成的饮料容器。
具体实施方式
下面特别参考图1，图1所示为根据本发明原理构成的、自冷冻的饮料容器的部件的分解图。尽管本发明同样可以用于自冷冻或自加热的食物或饮料容器，但是下面的说明是针对自冷冻的饮料容器的，这仅是为了举例和说明，而不是对本发明的限定。如图所示，整个自冷冻的饮料组件10包括一个具有底部14和顶部(未示出)的饮料罐12。换热单元(HEU)包括一个有盖18的容器，该盖18将通过卷边、焊接、粘接剂等固定在容器16上。该HEU也可以是单件结构，其中顶部收缩以便安装。容器16包括制冷剂，该制冷剂可以是现有技术已知的任意类型的材料，例如氢氟碳化合物(hydro fluro carbons)、氯氟碳化合物(chloror fluro carbons)、碳氢化合物和卤素气体的混合物等。在本发明的优选实施例中，制冷剂是美国专利5692381中所公开的类型的碳-二氧化碳吸附剂/脱附剂系统，该文献被本文参引。当采用了利用二氧化碳系统作为制冷剂这样类型的装置时，希望提供一个如标号20所示的散热器，以便有助于将装在饮料罐内的饮料中的热量从换热容器16的表面向内传导，从而通过起动换热单元而将该热量从系统10中排出。还提供有阀座22，该阀座22包括固定于其上的阀24。防护盖或帽26套在阀24上，以便防止在不希望时无意中起动该阀，从而起动该换热单元，并且，该防护盖或帽还向消费者提供了指示，表明该单元没有被起动。阀座22和换热单元的组合装置必须固定在饮料罐12的底部14上。这通过在罐头的底部14上形成有向下的凸缘28而完成。该凸缘夹在阀座22和换热单元的帽或顶部18之间，形成这些单元的材料-优选是金属-再例如通过卷边或挤压而成形，以便将这些元件固定在一起，从而将换热单元永久性固定在饮料罐12的底部14。弹性材料如垫圈30定位在凸缘28和换热单元帽体18的内表面32之间，以便使它们之间有效密封。类似的弹性材料覆盖阀座22的外表面，从而使阀座22和饮料罐14之间也密封。根据本发明原理，重要的是提供有用于将换热单元密封和永久性安装在饮料罐底部的装置。根据本发明的原理，该装置是朝下的凸缘28，正如由下面可知的，该凸缘28形成为饮料罐12的一整体部分。尽管在图1中所示为凸缘si朝下，应当知道，在某些变化形式中，该凸缘也可以朝上(在容器外面)。
下面参考图2和4，图中所示为用于在罐头的底部形成凸缘28的装置。本领域技术人员显然可知，图2和4所示为执行形成凸缘28的制造方法的装置的示意性草图。在实际生产中，尤其是在批量生产中，该装置将是自动的，并比图2和4中所示的复杂得多。不过，有关原理是相同的，因此，本发明并不由该附图限定。
为了形成凸缘28，必须首先从饮料罐的底部14上除去一些材料。如图2所示，提供有一砧台34，该砧台34放置在底座36上，这样，该砧台被很好地支承，并处于能承受由于接收冲头38而产生的力的位置。该冲头38的外径dl基本与形成于砧台34上部的孔40的直径相同。在这两直径之间有足够的直径差，以便有能使冲头38进入孔40内且不会粘合的间隙。通过将饮料罐12配置在砧台34上面并使该罐头的底部14定位在孔40上面，可以实现材料的去除。该罐头12可以关于砧台34中心定位，一个合适的夹具例如一个定位架42可以配置成环绕该砧台34。显然，也可以利用其它装置来使罐头12相对于砧台34中心定位。一旦该罐头这样定位，它将如图2所示向下运动，这样，罐头的底部14牢固搁置于砧台的顶面44上，同时该底部14的中心直接定位在孔40的中心上。然后，如箭头46所示，向冲头38施加合适的力，以便使冲头向下运动，并使该冲头的底部进入孔40中。对于图2，尤其应当注意，只有冲头38的底部能进入该孔40，该冲头的底部的直径为dl，基本与孔40的内径相同。一旦冲头38的向外扩口的部分48到达该孔40，就将限制冲头38的进一步向下运动。不过，应当知道，通过冲头38的向下运动，饮料罐12的底部14的中心部分将被从该饮料罐上切断。一旦出现这种情况，该结构就将如图3所示，其中，饮料罐12表示成有穿通的开口或孔50。该孔50是通过除去材料而形成，该材料则是通过使冲头30从图2所示位置向下运动到孔40内而除去。
显然，也可以利用其它装置来从该罐头的底部除去材料。例如，可以在砧台上或冲头的端部形成切刀刃，同时使另一表面为平面或确定有轻微的槽。当这两表面与它们之间的罐头材料相遇时，将切断和除去预定量的材料。将除去的材料的量足够允许形成如下面所述的凸缘，同时不会使罐头底部的剩余部分破裂或对其完整性产生其它形式的损坏。
下面参考图4和5说明形成凸缘28的第二步骤。如图4所示，饮料罐12放置在砧台52上，该砧台52形成与图2所示类似，且该砧台52也放置在底座54上，原因如上所述。该砧台也包括一定位架机构56，以便使该罐头12相对于砧台52的中心线58中心定位。尽管砧台52的结构类似于砧台34且在其中包括有孔60，但是应当注意，该孔如标号62处所示，成向外的锥形，并终止于一个直径大于孔60的凹孔64。同样，如箭头68所示向下推进的冲头66也成向外的锥形，如标号70处所示，并在冲头66的上端部分附近形成一个垂直布置的区域72。通过仔细观察可知，冲头38和66的结构基本相同，不过，如上所述，砧台52和34有不同形状的孔。通过使所用的砧台的孔有扩口62和平直的直径(straight diameter)64，当冲头66能够整个进入孔60中直至其最大极限时，罐头12中环绕开口50的内边缘74由于该锥形表面70而首先向下移动，再通过定位于分别在冲头66和砧台52上的垂直相对表面72和64之间而最终成形。显然，冲头66的表面72的外径稍微小于孔60的垂直表面64的内径，且该小于的量基本等于饮料罐底部14的材料的厚度。最终结果如图5所示，图中清楚表示了在罐头12底部14上环绕开口76的朝下的(向着容器内部的)凸缘28。如上所述，凸缘28的尺寸足以使弹性垫圈30和容器16的帽体18上的开口32能环绕该凸缘外径安装，并使阀座22能安装在该凸缘的内径中。通过采用合适的成形工具，凸缘28、帽体18和阀座22形成为能密封该自冷却的饮料系统。
在某些用途中，希望通过组装将阀以这样的方式固定在罐头上，即不会有能使制冷剂(或放热材料)进入容器内的食物或饮料中的内部泄漏通道。这可以通过使以前述步骤形成的凸缘颠倒而完成。罐头12定位成使开口50定心在砧台中的孔64上，但是使罐头的侧部或本体向上延伸，如图4所示。冲头66如前所述朝下，这样，凸缘的方向是向上的(离开该容器)，如图5中的虚线28所示。然后凸缘可以向上卷曲，同时安装HEU的延伸部分和阀座，从而形成有效密封和永久固定的HEU。
当容器由铝材料制成时，凸缘可以退火，以便在发生卷边时防止进一步开裂。该退火可以通过用高速旋转并与凸缘接触的磨料完成。这能使凸缘的温度足够升高，以便进行退火。
下面尤其参考图6，图6以示意和局部剖的形式表示了根据本发明原理的、已经完成了的自冷却饮料系统。如图所示，该系统110包括有底部114和顶部116的饮料罐112。该饮料罐112装有饮料118。还有一换热单元，该换热单元有阀座124，该阀座124包括阀125，该阀125布置于阀座124中并有一按钮126，该按钮可以被按下以起动阀。罐头112的底部114有开口和向下的凸缘128，该凸缘128夹在换热单元122的上端132和阀座134之间。如上所述，一个合适的弹性垫圈布置于凸缘128的表面和换热单元的阀座之间，以便形成合适密封。防护帽136布置于阀125上，并通过用合适的保持夹138向下夹住阀125而保持就位。当防护盖136向下压时，它将与起动阀125的按钮或塞子126接触，从而释放出装于换热单元122内的制冷剂。当如上所述，该换热单元利用碳-二氧化碳系统时，在换热单元122内布置有合适的换热器140，该换热器140成多个肋142至148的形式，这些肋向中心点150汇聚。各肋与HEU122的内壁接触，并将饮料中的热量向内通过碳传导，这样，热量可以与溢出的二氧化碳气体一起通过阀125向上排出。显然，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，该换热单元和制冷剂也可以采取其它形式，并可以由放热反应系统代替，本发明的精神或范围是指将换热单元安装在食品或饮料容器的底部这一方式。