CN101448717B - 饮料机中使用的一次性套件及其使用方法和容纳该套件的饮料机 - Google Patents

饮料机中使用的一次性套件及其使用方法和容纳该套件的饮料机 Download PDF

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Abstract

一种在饮料机中使用的一次性套件(1)，包括用于容纳至少一个饮料成分的容器(10)和用于在套件(1)与饮料机之间建立连接的连接器(20)。连接器(20)包括空心的针构件(22)，该针构件(22)具有钝的端部(23)用于在容器(10)的壁(12)的一部分(11)上穿孔。其中针构件(22)在容器壁(12)的穹顶状部分(13)内延伸。此外，连接器(20)关于容器(10)可移动地布置。在操作期间，冲击力施加在针构件(22)上，这样连接器(20)关于容器(10)在朝向容器(10)的方向上移动，针构件(22)的端部(23)在容器壁(12)的可穿孔部分(11)上穿孔。穿孔过程完成后，容器(10)的内容物是通过针构件(22)可取出的。

Description

饮料机中使用的一次性套件及其使用方法和容纳该套件的饮料机
技术领域
本发明涉及一种在饮料机中使用的一次性套件，包括用于容纳至少一个饮料成分的容器。本发明尤其涉及一种一次性套件，其中为了打开容器，容器壁的一部分是要穿孔的，例如使用针等，以便于将其内容物取出并用在饮料的制作过程中。
其中，具有可穿孔的容器壁部分的套件具有的优点是所述容器可以保持完全关闭，直到需要取出其内容物时，这样在处置所述套件期间就不存在饮料成分从所述套件漏出的风险。此外，使所述容器的内容物的品质降低的过程仅以尽可能低的比率发生，因为外部的影响被降到了最低。
背景技术
诸如上面段落中提到的一次性套件在实际中是众所周知的。例如，容器壁的一部分可以由相对薄的箔片构成。根据现有技术，用来容纳和操作套件的饮料机包括用来将所述箔片穿孔并从所述容器中吸取一个或多个饮料成分的空心针构件。为了成功地进行穿孔，针构件的一端具有尖的几何形状。此外，所述针构件通常是由玻璃充填的塑料或金属制成的。
发明内容
现有技术中的问题是所述饮料机的针构件会被一个或多个饮料成分污染。本发明的目的是要解决这个问题。该目的是通过在饮料机中使用的一次性套件达到的，该套件包括用于容纳至少一个饮料成分的容器以及用于对所述容器的壁的一部分进行穿孔的针构件，其中所述针构件与所述容器壁的可穿孔部分是相互可移动地布置的。
根据本发明，所述一次性套件包括针构件，这样所述饮料机就不必要具有针构件。因此，所述针构件的污染就不是问题了，因为所述针构件是所述套件的一部分，而所述套件在使用后就可以扔掉。
原则上，让所述针构件成为所述一次性套件的一部分并不是一个很好的选择，因为所述套件的成本应该尽可能地低。由于在廉价塑料中不容易获得具有尖的几何形状的部件这一事实，所以现有技术仅提供了所述饮料机包括所述针构件的技术方案。但是，根据对下面的本发明的了解，使用具有钝端的针构件是可能的，即所述可穿孔容器壁部分的穿孔是利用冲击来完成的，也就是在预先确定的力突然释放的作用下完成的。
在穿孔是利用冲击完成的情况下，所述针构件的几何形状就不是很关键了，适合于穿透所述可穿孔容器壁部分的所述针构件的端部不需要是尖的。此外，穿透力可以低于为了完成传统的穿孔过程所需的穿透力，因此所述针构件存在很小的变形或者不存在变形。这样，所述针构件就可能包括不同于诸如加强塑料或金属这样的传统材料的另一种材料，例如聚丙烯。这在针构件是一次性套件的一部分的情况下是非常有利的。
在穿孔过程是以传统的方式来完成的情况下，即通过推动针构件穿过所述容器的箔片来完成，针构件的穿透力和行程是由所述箔片的厚度和成分以及通过所述针构件的几何形状决定的。尤其是在一个或多个饮料成分需要长的保存期限时，所述容器的材料是由在内侧上具有韧性层的复合物制成，例如，这种层可以包含聚乙烯。刺破这种层是相当困难的，因此，在传统方式的穿孔中，需要高的穿透力、大的行程和尖的针构件。在穿孔是利用冲击完成的情况下，这也是本发明使用的方式，就会克服这些缺点。根据切实可行的可能性，在冲击力的作用下进行的穿孔需要将确定的力立即释放到所述针构件上。在这种情况下，可以获得更低的穿透力，甚至达到四倍，所述针构件的行程可以更小，达到两倍甚至是三倍。此外，在所述容器壁上可以获得 明确的开口，这样入口阻力是明确的，并且可以使用具有钝端的、用来穿透可穿孔容器壁部分的针构件。使用钝的针构件的一个好处就是避免了容器的过早开口。使用钝的针构件的另一个好处就是针构件可以由塑料制成。使用这种方法，可以实现整个套件由塑料制成，基于此，制造成本可以保持在很低。
在根据本发明的一次性套件中，所述针构件不必要是空心的。所述针构件也可能仅用来对所述容器壁的一部分进行穿孔，容器的内容物进一步以其它的方式来输送，而不是通过针构件。但是，由于让所述针构件完成两个重要的功能，即打开所述容器、取出并输送其内容物，会导致所述一次性套件具有紧凑的设计，所以使用针构件将至少一个饮料成分从容器向套件的出口输送是更好的选择。
根据实际可能性，所述针构件是所述一次性套件的连接器的一部分，其用于在所述套件与饮料机之间建立连接。在根据本发明的一次性套件的优选的实施方式中，整个容器和整个连接器是相互可移动地布置的。这样，就得到了简单的、可靠的和耐用的套件结构。
应该注意的是，所述容器和所述套件的连接器两个都可以是任何合适的类型，可以具有任何合适的形状。例如，所述连接器可以包括导管***，该导管***在操作中起到液体泵的作用，其起到了提供为了通过所述针构件吸取所述容器的内容物所需的吸力的作用。此外，所述一次性套件可以具有许多适用于传统套件的特征，只要这些特征不与本发明抵触或者妨碍本发明的机能。例如，所述一次性套件可以设有识别码，根据该识别码来确定用于容纳和操作所述套件的饮料机的功能。
为了避免在利用冲击进行穿孔的过程期间能量的损失，所述可穿孔容器壁部分得到可靠支撑是重要的。因此，在根据本发明的一次性套件的优选的实施方式中，所述可穿孔容器壁部分由位于容器的支撑部上的支撑装置支撑。在特殊的实施方式中，所述容器壁可以具有穹顶状部分，其中所述针构件在该穹顶状容器壁部分内延伸，其中可穿 孔容器壁部分位于该穹顶状容器壁部分的端部。这样，可穿孔容器壁部分的支撑可以通过让所述穹顶状容器壁部分位于所述容器的支撑部上，通过布置在该穹顶状容器壁部分端部上的支撑装置来提供。例如，这些支撑装置可以包括相互间隔的围绕所述可穿孔容器壁部分的支撑肋的排列。当在所述容器壁上已经形成开口时，所述支撑肋之间的空隙允许一个或多个饮料成分从容器流向针构件。
本发明还涉及一种操作根据本发明的一次性套件的方法。特别地，该方法包括通过将预先确定的力立刻作用在所述针构件上从而在所述可穿孔容器壁部分上实现针构件的冲击。优选地，在所述针构件是所述一次性套件的连接器的一部分的情形中，在冲击力的作用下，整个连接器关于整个容器移动，从而可获得所述针构件和所述可穿孔容器壁部分的明确的相对移动。
本发明还涉及一种适合于容纳和操作根据本发明的一次性套件的饮料机。该饮料机包括用于将冲击力施加到套件的针构件上的装置，例如，该装置可以包括可释放地布置的活塞。
附图说明
现在将结合附图对本发明进行更详细的解释，附图中相同或相似的部件以相同的附图标记表示，其中：
图1是穿过根据本发明的一次性套件的截面侧视图，其中所述套件以非操作状态示出，即所述套件的容器是关闭的状态；
图2是穿过根据本发明的一次性套件的截面侧视图，其中所述套件以操作状态示出，即所述套件的容器是打开的状态；
图3是在非操作状态中的一次性套件的容器壁的穹顶状部分的概略透视图；
图4是在操作状态中的一次性套件的容器壁的穹顶状部分的概略透视图；以及
图5是穿过在非操作状态中的所述一次性套件容器壁的穹顶状部 分的纵向截面侧视图。
具体实施方式
在图1和图2中，示出了穿过根据本发明的一次性套件1的截面。该一次性套件1要被***到饮料机(未示出)中，并用来提供一个或多个饮料成分。
该一次性套件1包括相互可移动布置的两个部分，即装有一个或多个饮料成分的容器10和用来将套件连接到饮料机的连接器20。为了描述上的清楚，在下文中假设套件1用在诸如图1和图2中所示的方位中，即所述连接器20位于所述套件1的顶部的方位。所述套件1也可能用在其它适合的方位中，这不会改变在本发明的范围内的事实。此外，在下文中假设所述套件1的所述容器10内含有牛奶。所述容器10可以包括另一种液体或者液体混合物，这不会改变在本发明的范围内的事实。
所述连接器20包括平的基部21和自所述基部21在向下的方向上延伸的空心针构件22，其中所述针构件22的纵轴与所述基部21延伸的平面基本成直角。所述针构件22的端部23适合于穿透所述容器10的壁12的可穿孔部分11，所述针构件22整体上用来从所述容器10向位于所述基部21内的导管***30输送牛奶。优选地，所述导管***30适于在负压的作用下用来抽吸牛奶，但是在本发明的范围内这不是必须的。
除了基部21和针构件22，所述连接器20还包括具有出口端25的出口构件24。在操作期间，牛奶通过针构件22从容器10流到连接器20的基部21内的导管***30，通过导管***30输送到出口构件24并通过出口构件24的出口开口25从套件1流出。
所述容器壁12的可穿孔部分11是所述容器壁12的穹顶状部分13的一部分，为了简单起见，穹顶状部分13在下文中会称作穹顶13。在示出的示例中，所述穹顶13具有圆形截面并且在从容器10的顶部 到容器10的底部的方向上逐渐变细。这在图3中也能够看出，其中所述穹顶13是单独示出的。在所述容器10的顶部上，所述穹顶13是开口的，针构件22的大部分在所述穹顶13内延伸。所述可穿孔部分11定位在所述穹顶13的封闭端14处，所述封闭端14位于所述容器10的底部。所述穹顶13通过相互间隔的支撑肋16位于所述容器10的底部构件15上，这些支撑肋16在超出所述可穿孔部分11的位置上，即在高度低于所述可穿孔部分11的高度上形成所述穹顶13的局部延伸。在示出的示例中，支撑肋16的数量是三个，但这不是本发明的套件1的必要特征。此外，在示出的示例中，所述支撑肋16具有圆形的外形。
在下文中将要解释根据本发明的套件1的操作。
首先，将所述套件1放置在饮料机(未示出)内，所述饮料机具有接收和容纳所述套件1的空间。当所述套件1位于所述饮料机中的适当的位置上时，通过连接器20在套件1与饮料机之间建立连接。特别地，所述连接器20的导管***30连接到所述饮料机的导管(未示出)或导管***(未示出)，例如为了加热和抽吸牛奶的目的而用来提供蒸汽的导管。
最初，所述套件1以图1所示的状态放置在所述饮料机中，即整个针构件22是在所述容器壁12的可穿孔部分11上方的状态，其中所述针构件22的端部23最靠近所述可穿孔部分11。
突然，所述连接器20被所述饮料机的装置(未示出)以这样的方式冲击，使得所述连接器20在所述容器10的方向上移动。例如，所述饮料机可以包括突然释放的活塞(未示出)，将所述活塞布置成在所述针构件22的位置处在所述连接器20上冲击。在图1中，这种冲击以指向下的箭头表示。
这样冲击的结果就是所述连接器20沿着距离d1移动，距离d1在图1中以双头箭头表示。在这个过程中，所述针构件22的端部23穿透所述容器壁12的可穿孔部分11。所述连接器20移动所沿着的距 离d1也可以认为是所述针构件22的行程。在图2中示出的套件1的状态是所述容器壁12的可穿孔部分11被所述针构件22穿透，其中所述针构件22的端部26延伸进入所述容器10的底部构件15即所述可穿孔部分11的未破坏部分与支撑肋16之间的空间17内。牛奶能够通过所述支撑肋16之间的空隙18进入该空间17内。为了允许牛奶流进入所述针构件22的目的，所述针构件22以这样的方式定位，使得其端部23在所述容器10的底部构件15的上方，距离所述容器10的底部构件15一小段距离。然而，在本发明的范围内，所述针构件22的端部23的设计可以是这样的，使得在该端部23与所述容器10的底部构件15接触时牛奶也可以流进入到针构件22内。例如，所述针构件22的环形端部表面不必须是平的，但是可以具有脊状的外形。
所述针构件22优选地是由与所述套件1的其它部件相同的材料制成的，由于所述套件要作为一次性使用的事实，其在饮料的制备过程中适合于仅用一次或者有限的次数，所以所述材料通常是廉价的塑料。此外，所述针构件22的端部23是钝的，因为与尖的几何形状相比，钝的几何形状更容易制造，并且因为为了穿透所述容器壁12的可穿孔部分11而对针构件22使用冲击力，因此也不需要尖的几何外形。通过图4示出了穿孔过程的效果，其中示出了穹顶13的一部分。可以看出，在所述容器壁12的可穿孔部分11中得到了相对大的开口19。该开口19的尺寸主要由所述针构件22的端部26的尺寸(直径)决定。
在所述容器壁12的可穿孔部分11上形成所述开口19的过程中用到的冲击力要比通过驱动具有尖的端部的针构件穿过所述容器壁12的可穿孔部分11形成开口的传统过程中所需的力小得多。这是本发明的一个重要的优点。
通过所述支撑肋16，所述穹顶13得到可靠的支撑。这样，就保证了对所述容器壁12的可穿孔部分11的成功的穿孔，因为由所述穹 顶13的变形和/或运动引起的能量的损失被降到了最小。穿孔过程的成功还取决于所述容器壁12的可穿孔部分11的厚度。当所述容器10是由公知的热成型方法制造的时候，很可能控制所述容器壁12的可穿孔部分11的厚度，即通过控制所述支撑肋16的顶部与所述可穿孔部分11之间的距离d2，为了简单起见，在下文中称作所述穹顶13的深度d2。在图5中，所述穹顶13的该深度d2由双头箭头表示，而所述容器壁12的可穿孔部分11的厚度以两个反向箭头之间的距离表示。一般而言，所述穹顶13的深度d2与所述容器壁12的可穿孔部分11的厚度之间的关系是，所述穹顶13的深度d2的增加会导致所述可穿孔部分11的厚度的减小。基于这种关系，在需要制造具有相对小的高度的容器10的情况下，可以使用相对薄的基箔片，通过选择穹顶13的深度d2的合适值，即相对低的值，以避免在所述容器壁12上出现危险的薄部分。
在下表中，给出了以两种不同的方法对所述容器壁12的可穿孔部分11进行穿孔而得到的测量结果的总结，即根据本发明的方法，其中使用了具有钝的端部23的针构件，并且其中所述针构件22承受冲击力并沿着固定的行程移动，以及传统的方法，其中使用了具有尖的端部的针构件，并且其中所述针构件承受用于将所述针构件的端部推向所述可穿孔部分11的推力。这些结果是通过使用完全相同的穹顶13而获得的，所述穹顶13均是在热成型方法的作用下由0.8mm厚的箔片制成的，所述箔片由680μm的聚苯乙烯(PS)、40μm的乙烯-乙烯醇(EVOH)和50μm的聚乙烯组成，其中已经得到了所述容器壁12的可穿孔部分11的约0.25mm的厚度。
测量结果 根据本发明的方法 传统方法
行程(mm) 固定行程4.3 10-15
在行程期间的 平均作用力(N) 19.9 79.5
针尖几何形状 钝的 30°
从这些结果的对比中看出，在根据本发明的穿孔方法中，所述针构件22的行程和在行程期间施加的作用力都要比在传统的穿孔方法中小得多。还有，传统的穿孔方法不会导致在所述容器壁12的可穿孔部11上的开口的形成，而仅仅是该部分11的变形，然而根据本发明的穿孔方法导致了如图4中所示的开口19的形成。
本发明的范围并不局限于前面所讨论的示例，这对于本领域的技术人员来说是清楚的，在不脱离本发明的如所附的权利要求所限定的范围前提下可以做许多修改和变形。
所示出的套件1仅包括一个容器10。但是，根据本发明的套件也可以包括两个或更多的容器10，这取决于在制造饮料的过程中需要套件提供的液体的数量。在这种情形中，优选地如果所述套件包括多个针构件22，则其中每个针构件22与另一个容器10相关联。
在示出的套件1中，容器壁12的部分11是可穿孔的。在本发明的范围内，也可以在所述容器壁12中***可穿孔的箔片或类似物。但是，优选地，当所述容器壁12的可穿孔部分11只是由所述容器壁12的相对薄的部分11构成的时候，不需要将单独的构件设置在所述容器壁12内。
在上文中已经描述了在饮料机中使用的一次性套件1。在一个可行的实施方式中，该套件1包括用于容纳至少一个饮料成分的容器10和用于在所述套件1与饮料机之间建立连接的连接器20。所述连接器20包括空心针构件22，该针构件22具有钝的端部23用于在所述容器10的壁12的一部分11上穿孔，其中所述针构件22在所述容器壁12的穹顶状部分13内延伸。此外，所述连接器20关于所述容器10可移动地布置。在操作期间，冲击力施加在所述针构件22上，这样所述连接器20关于所述容器10在朝向所述容器10的方向上移动，所述针构件22的所述端部23在所述容器壁12的可穿孔部分11上穿孔。穿孔过程完成后，容器10的内容物通过所述针构件22是可取出的。

Claims (13)

1.一种在饮料机中使用的一次性套件(1)，包括用于容纳至少一个饮料成分的容器(10)；用于在所述容器(10)的壁(12)的一部分(11)上穿孔的针构件(22)，其中所述针构件(22)与所述容器壁(12)的可穿孔部分(11)是相互可移动地布置的；以及用于在所述一次性套件(1)与饮料机之间建立连接的连接器(20)，其中所述针构件(22)是所述连接器(20)的一部分，其特征在于整个容器(10)与整个连接器(20)是相互可移动地布置的。
2.根据权利要求1所述的一次性套件(1)，其中在冲击力的作用下，所述针构件(22)和所述容器壁(12)的可穿孔部分(11)中的至少一个是适合于被移动的。
3.根据权利要求1或2所述的一次性套件(1)，其中所述针构件(22)适合于将至少一个饮料成分从所述容器(10)朝向所述套件(1)的开口(25)输送。
4.根据权利要求3所述的一次性套件(1)，其中所述针构件(22)是空心的。
5.根据权利要求1或2所述的一次性套件(1)，其中适合于穿透所述容器壁(12)的可穿孔部分(11)的所述针构件(22)的端部(23)是钝的。
6.根据权利要求1或2所述的一次性套件(1)，其中所述容器(10)和所述针构件(22)都是由塑料制成的。
7.根据权利要求1或2所述的一次性套件(1)，其中所述容器壁(12)的可穿孔部分(11)是由位于所述容器(10)的支撑部(15)上的支撑装置(16)支撑的。
8.根据权利要求7所述的一次性套件(1)，其中所述针构件(22)在所述容器壁(12)的穹顶状部分(13)的内部延伸，其中所述容器壁(12)的可穿孔部分(11)位于所述容器壁(12)的穹顶状部分(13)的端部(14)处，其中所述穹顶状部分(13)通过布置在所述容器壁(12)的穹顶状部分(13)的端部(14)处的支撑装置(16)安置在所述容器(10)的支撑部(15)上。
9.根据权利要求8所述的一次性套件(1)，其中所述支撑装置包括相互间隔的支撑肋(16)的排列，所述支撑肋(16)围绕所述容器壁(12)的可穿孔部分(11)。
10.一种用于操作根据权利要求1-9中任一项所述的一次性套件(1)的方法，其中通过允许预先确定的力立刻作用在所述针构件(22)上，来实现所述针构件(22)在所述容器壁(12)的可穿孔部分(11)上的冲击。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述针构件(22)是用于在所述一次性套件(1)与饮料机之间建立连接的连接器(20)的一部分，并且其中在冲击力的作用下整个连接器(20)关于整个容器(10)移动。
12.一种适合于容纳和操作根据权利要求1-9中任一项所述的一次性套件(1)的饮料机，包括用于在所述套件(1)的针构件(22)上施加冲击力的装置。
13.根据权利要求12所述的饮料机，其中用于在所述套件(1)的针构件(22)上施加冲击力的装置包括可释放地布置的活塞。
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