Brevet FR3018270A1 — publié le 20150911

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson lorsque la capsule est installée dans une machine de type machine à café ou à in- fusion pour y être tenue par un piston pendant le passage du liquide extracteur à travers la capsule et la substance qu'elle contient, la capsule symétrique en rotation ayant un fond et une paroi latérale s'inscrivant globalement dans un tronc de cône et un rebord recevant un opercule après chargement de la capsule avec la substance. Etat de la technique On connaît déjà des capsules ayant une forme générale tronconique et notamment une capsule décrite dans le document FR 12 57 144. Cette capsule est pré-percée avec un fond muni de trous répartis sur des cercles concentriques. Ces trous ont une forme d'entonnoir ouvert vers l'extérieur et dont la partie rétrécie débouche dans la capsule. Les trous répartis sur toute la surface du fond ont pour but de distribuer aussi régulièrement que possible l'eau chaude (ou plus généralement le fluide chaud) dans le volume de la capsule. Pour cette même raison, il faut éviter que les picots du piston ne percent le fond en plus et ne perturbent par des trous plus grands que les trous calibrés, la régularité de la distribution de l'eau sur toute la surface du fond. Pour cela, le fond comporte une nervure circulaire en saillie vers l'intérieur de la capsule pour recevoir les picots du piston sans que ceux-ci ne touchent le fond. Mais cette capsule de forme relativement complexe nécessite un conditionnement particulier, hermétique, sous la forme d'une pochette facilitant certes les manipulations mais ayant l'inconvénient de représenter un coût supplémentaire. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une capsule simple, facile à conditionner et à utiliser, et permettant de confiner tout l'arôme de la substance dans le seul volume de la capsule pour éviter un conditionnement spécial extérieur et réduire le coût.35 Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet une capsule du type défini ci-dessus caractérisée en ce que la capsule est hermétique avec un fond plat a une gorge intérieure, circulaire, centrée sur l'axe de la capsule et correspondant au cercle sur lequel se trouvent les picots du piston de la machine, cette gorge formant une réduction locale de l'épaisseur du fond laissant subsister seulement un voile de matière, la paroi latérale globalement tronconique ayant une partie principale sous le rebord, constituée par une paroi conique et un cylindre de base proche du fond, rejoignant la paroi conique par un cône de jonction et le fond par un cône de base. La capsule a l'avantage d'éviter l'enveloppe extérieure de conditionnement puisqu'elle est hermétique ce qui non seulement simplifie le conditionnement en réduit le coût et le volume de déchets mais a aussi l'avantage de confiner le café et ses arômes dans le volume étroit de la seule capsule et cela jusqu'au moment du perçage de la capsule et de l'arrivée du fluide chaud. La qualité du café ainsi préparé ou plus généralement de la boisson en fonction de la substance conditionnée dans la capsule, est meilleure pour une même quantité de substance, bien que l'arrivée du fluide chaud dans la capsule, se fasse par les seuls perçages réalisés par les picots du piston et non selon un ensemble de nombreux petits perçages régulièrement répartis. De plus, le fond de la capsule étant plat, il réduit l'encombrement du volume intérieur de la capsule puisqu'il ne comporte pas de rainure profonde venant en saillie à l'intérieur de la capsule. Ce- la permet d'augmenter la quantité de substance placée dans la capsule tout en augmentant pas le volume extérieur de la capsule, imposé par la cavité uniforme des différentes machines servant à la préparation d'une boisson avec de telles capsules. La gorge intérieure définissant le voile qui fragilise loca- lement le fond facilite la perforation du fond par les picots du piston de la machine, picots qui correspondent à une répartition analogue dans les différentes machines utilisant de telles capsules. La perforation du fond effectuée avec les picots ne produit aucune déformation du fond puisque les picots peuvent facilement traverser le voile de la gorge inté- rieur sans pour autant que le fond ne soit fragilisé puisque ce voile ne s'étend que sur une couronne de largeur réduite et comme de plus le fond est renforcé, la capsule ne risque pas d'être écrasée ; elle est tenue rigidement par la paroi latérale grâce à sa jonction avec le cône de base et le cylindre de base. En outre, la substance, notamment le café conte- nu dans la capsule est mieux comprimée dans la capsule ce qui permet une meilleure extraction. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le cône de jonction au-dessus de la partie cylindrique de la paroi comporte, sur sa surface intérieure, des consoles d'emboitement ayant un côté mon- tant et un côté supérieur se coupant en formant une arrête d'appui qui forme avec le côté supérieur une surface d'appui périphérique sur laquelle repose le cône de rigidification de la capsule vide emboîtée. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'arrête à la réunion du cône de base et du cylindre est en retrait par rapport au prolongement du tronc de cône géométrique de la paroi conique. Les consoles d'emboitement sur la périphérie intérieure de la partie cylindrique forment un appui particulièrement stable recevant le cône de rigidification de sorte que l'appui entre le cône et les consoles se limite pratiquement un contact ponctuel de cette surface conique faiblement inclinée par rapport au fond et ainsi par rapport à la surface d'appui constituée par les bords supérieurs des différentes consoles. Il n'y a aucun risque de coincement de la capsule emboi- tée dans une autre capsule mais un simple appui ce qui facilite le dé- boitement des capsules de la pile dans la machine de remplissage. De plus, les consoles d'appui rigidifient cette zone de la paroi à la jonction entre la partie cylindrique et la partie conique. Suivant une autre caractéristique, la surface intérieure de la partie cylindrique a une nervure de rigidification, périphérique qui renforce la partie cylindrique contre l'écrasement par le liquide sous pression, au moment de l'injection du liquide dans la capsule, s'exerçant sur toute la surface périphérique et non seulement sur le fond. Suivant une autre caractéristique, le fond a une épaisseur augmentée par rapport à l'épaisseur de la paroi latérale. Suivant une caractéristique avantageuse, le fond a une épaisseur de l'ordre de 1 mm et le voile de la gorge intérieur a une épaisseur de l'ordre de 1/5e de l'épaisseur du fond. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la gorge intérieure a une section rectangulaire facilitent la fabrication par moulage par injection. En fonction de la forme et de la répartition globalement uniforme des picots des pistons de machine utilisant des capsules, la gorge a un côté intérieur qui correspond à un rayon de 5 mm et le côté extérieur de la gorge a un rayon de l'ordre de 7 mm de sorte que la gorge a une largeur de l'ordre de 2 mm. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le des- sous du rebord recevant le bord du piston de la machine comporte une couronne de rigidification et une couronne extérieure définissant avec une couronne intérieure près de la paroi latérale et dans l'intervalle, une lèvre d'étanchéité formant la surface de réception du bord du piston. Cette surface de réception permet ainsi de recevoir d'une manière très étanche, le bord du piston de façon à améliorer la traversée du fluide sous pression dans le produit contenu dans la capsule pour éviter que ce liquide, c'est-à-dire l'eau ne contourne la jonction entre le piston et la capsule sans traverser le produit contenu dans la capsule. Cette étanchéité est parfaitement réussie grâce à la lèvre d'étanchéité importante qui occupe tout l'intervalle entre la couronne intérieure et la couronne extérieure ce qui permet de lui donner une certaine hauteur contre laquelle s'appuie le bord du piston qui, en même temps, est guidé par la couronne intérieure et la couronne extérieure et réalise également l'étanchéité vis-à-vis de ces deux couronnes. Suivant une caractéristique particulièrement avanta- geuse, la couronne extérieure, la couronne intérieure et la lèvre ont une section triangulaire avec un angle au sommet de l'ordre de 40°. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le cône de base comporte près de sa jonction avec le fond une nervure infé- rieure notamment de section rectangulaire. Cette nervure rigidifie de façon intéressante le fond. Suivant une autre caractéristiques avantageuse, la jonc- tion du cône de base et du fond comportent une gorge périphérique qui, elle aussi, renforce la capsule surtout au niveau du fond, évitant son écrasement lorsque les picots du piston traversent le fond. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'une capsule repré- sentée dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue isométrique de la capsule représentée en position debout, la partie inférieure constituant le fond par lequel arrive le fluide chaud pour la préparation de la boisson et le dessus représenté sans son opercule étant le côté sortant de la préparation infusée, - la figure 2 dans ses parties 2A, 2B, 2C montre respectivement la vue de côté de la capsule, une vue en coupe axiale et une vue de dessus de la capsule, - la figure 3 est une vue à échelle agrandie partielle de la coupe axiale de la capsule, - la figure 3A est une vue agrandie du détail I de la figure 2B, - la figure 3B est une vue agrandie du détail II de la figure 2B, - la figure 4 est une demi-coupe de l'emboitement de deux capsules. Description d'un mode de réalisation de l'invention Selon la figure 1, l'invention a pour objet une capsule C hermétique, c'est-à-dire non pré-percée, destinée à recevoir une subs- tance pour préparer une boisson telle que du café ou une infusion. Cette capsule C selon l'orientation de la figure 1, a un fond 1 par lequel arrive le fluide chaud (eau chaude ou mélange d'eau chaude et de vapeur) pour la préparation de la boisson. Le fond 1 est relié à la paroi latérale 3 par une base conique 2. La paroi latérale 3 se compose d'un cylindre de base 31 rejoignant une paroi conique 33 par une jonction conique 32. La paroi conique 33 se poursuit par un rebord 4. Intérieurement le haut de la paroi conique 33 a des nervures périphériques 34 servant de nervures d'accrochage pour extraire la capsule du moule d'injection. Ces nervures 34 n'interviennent pas dans le fonctionnement ultérieur de la capsule c'est-à-dire son remplissage avec une poudre de substance (café, thé) ou lors de la mise en place et de l'utilisation de la capsule dans une machine de préparation de boissons. Les figures 2A, 2B, 2C montrent de façon plus détaillée les différents éléments de la structure de la capsule symétrique en rota- tion par rapport à son axe (xx). La vue de côté et la vue en coupe axiale (fig. 2A, 2B) montrent notamment la forme du fond plat 1 ayant en son centre (axe xx) un dôme rentrant 11 de rigidification. Le fond plat 1 se poursuit en remontant par le cône de base 2 qui fait, avec le fond 1, un angle de l'ordre de 30 à 45°. Le cône de base 2 rejoint le cylindre de base 31 rigidifiant la capsule près du fond. Le cylindre 31 est relié par l'intermédiaire de la jonction conique 32 à la paroi conique 33. La jonction conique 32 a une plus forte conicité que la paroi conique 33 pour absorber sur une courte hauteur, la différence de diamètre par rapport au cylindre 31 qui per- met l'emboitement tout en restant, par la paroi latérale 3, dans une en- veloppe tronconique. Intérieurement, la jonction 32 du cylindre de base 31 et la paroi conique 33, est munie de consoles d'emboitement 35 dont le côté montant 351 prolonge la surface intérieure du cylindre 31 et le côté supérieur 352 forme une surface d'appui d'emboitement. La surface intérieure du cylindre 31 est munie d'une ner- vure de rigidification 311. La figure 2C montre tout particulièrement la gorge intérieure 11 avec ses côtés 121, 123 et le voile 122. Cette figure met également en évidence la répartition des consoles d'emboitement 34. Comme le montrent de façon plus détaillée les figures 3, 3A, 3B, le dessus 41 du rebord 4 est plat pour recevoir l'opercule 5 et le dessous est bordé par une couronne de rigidification 42. Près de la jonction du rebord 4 et de la paroi 3, le dessous a une couronne extérieure 43 de section triangulaire et une couronne intérieure 44 égale- ment de section triangulaire entre lesquelles il y a une lèvre d'étanchéité 45. Cet espace entre la couronne extérieure 43 et la couronne intérieure 44 reçoit le bord P représenté systématiquement de la chambre cylindrique du piston de la machine. Le rebord 4 de la capsule est ainsi guidé pour recevoir de manière appropriée le bord périphérique du piston qui se positionne entre la couronne extérieure 43 et la couronne inté- rieure 44 en écrasant la lèvre d'étanchéité 45, l'ensemble formant un joint en labyrinthe. La couronne extérieure est de section triangulaire tronquée ou en forme de trapèze avec un angle au sommet de l'ordre de 40°. La couronne intérieure 44 a également une section trian- gulaire à sommet arrondi avec un angle de l'ordre de 40° et l'intervalle des deux couronnes 43, 44 est occupée par la lèvre d'étanchéité 45 qui a également une section triangulaire à sommet vif avec un angle de l'ordre de 40° de sorte que cette lèvre d'étanchéité 45 relativement haute, peut être écrasée avec un bon contact contre le bord P par ail- leurs appuyé contre les couronnes 43, 44. Selon les figures 2B, 3, 3B la gorge intérieure 12 du fond 1 a une section rectangulaire délimitée par un côté intérieur 121, un côté extérieur 123 et une paroi inférieure 122 en forme de voile d'épaisseur très faible, suffisante pour assurer la fermeture étanche ré- sistant aux manipulations de la capsule tout en facilitant son perçage par les picots du piston, provoquer à ce moment la déformation du fond 1. La paroi en forme de voile 12 est à niveau extérieurement avec le restant du fond 1 de la capsule C. A titre d'exemple, le côté intérieur 121 et le côté extérieur 123 ont des rayons par rapport à l'axe de révolution xx de la capsule, par exemple d'une longueur de 5 mm pour le côté intérieur et de 7 mm pour le côté extérieur de façon à laisser une gorge 12 d'une largeur 4 de l'ordre de 2 mm correspondant à la largeur de la couronne enveloppe des picots du piston des machines recevant de telles capsules. Le voile 122 a une épaisseur de l'ordre de 1/5e de celle du fond 1. A titre d'exemple, le fond 1, plus épais que la paroi 3 a une épaisseur de l'ordre de 1 mm et le voila 122 une épaisseur de l'ordre de 0,2 mm. La figure 3 montre de manière plus explicite les diffé- rentes parties constitutives de la capsule C déjà décrites, en particulier la ligne de réunion 321 entre la jonction conique 32 et la paroi conique 33 ainsi que la forme des consoles 35 ayant un côté montant 351 c'est-à-dire parallèle à l'axe xx et dans le prolongement de la paroi intérieure du cylindre 31 et un côté supérieur 352 dans un plan perpendiculaire à l'axe xx ; les deux côtés forment à leur intersection une arrête d'appui 353. Le côté supérieur 352 des consoles 35 forme également une surface d'appui périphérique. Selon les figures 3, 3B la jonction du fond plat 1 et de la paroi latérale 3 est renforcée par la forme très ouverte du cône de base 2 dont la paroi a sensiblement l'épaisseur de la paroi latérale 3. Ce cône de base 2 est muni d'une nervure intérieure 22 de section rectangulaire près de la jonction 23 avec le fond 1. Cette jonction 23 est rigidifiée par la gorge périphérique 24. Grâce à ces différentes formes de renforcements, la cap- sule est rigidifiée et le fond 1 résiste à la poussée des broches du piston et ne se déforme pas, évitant l'écrasement de la capsule, favorisant son percement par les picots du piston et permettant une meilleure compression du café c'est-à-dire pas de perte de pression et ainsi une meilleure extraction. Enfin, le fond plat 1 facilite la tenue de la capsule debout sur son fond. La demi-coupe de la figure 4 montre l'emboitage de deux capsules vides Cl, C2 mettant en évidence l'appui net du cône de base 2 sur les consoles 35 et plus particulièrement sur l'arrête 352 ou le bord supérieur 352. Cette vue montre également le léger retrait de l'arrête 21 entre le cône de base 2 et le cylindre 31 par rapport à la surface intérieure du cylindre 31 au-dessus de la console 35. Dans ces conditions, la capsule C2 s'appuie par son cône de base 2 en partie sur l'arrête 353 et en partie sur le côté supérieur 352 des consoles 35 ; sa paroi conique 33 est tenue sans coincement par la surface intérieure de la paroi conique 33 de la capsule Cl. Grâce à cette géométrie des capsules, l'arrête 21 ne peut se coincer au niveau de la réunion 321 de la jonction 32 et de la paroi conique 33 de sorte que les capsules C 1 et C2 se détachent facilement l'une de l'autre.35 10 15 20 25 30 9 NOMENCLATURE 1 Fond 11 Dôme 12 Gorge intérieure 121 Paroi intérieure 122 Fond de la gorge 123 Paroi extérieure 2 Cône de base 21 Arrête 22 Nervure intérieure 23 Jonction 24 Gorge périphérique 3 Paroi latérale 31 Cylindre de base 311 Nervure périphérique 32 Jonction conique 321 Ligne de réunion 33 Paroi conique 34 Nervure périphérique 35 Console 351 Côté montant 352 Côté supérieur 353 Arrête d'appui 4 Rebord 41 Surface supérieure 42 Couronne de rigidification 43 Couronne extérieure 44 Couronne intérieure 45 Lèvre d'étanchéité Opercule C Capsule P Bord du piston xx Axe de la capsule 35 REVENDICATIONS1°) Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson lorsque la capsule est installée dans une machine de type machine à café ou à infusion pour y être tenue par un piston pendant le passage du liquide extracteur à travers la capsule et la substance qu'elle contient après le perçage du fond par les picots du piston répartis sur un cercle centré sur l'axe du logement de la capsule et ainsi de la capsule, * la capsule ayant un fond (1), et une paroi latérale (3) s'inscrivant globalement dans un tronc de cône et un rebord (4) recevant un opercule (5) après chargement de la capsule avec la substance, capsule caractérisée en ce que - le fond plat (1) a une gorge intérieure (12), circulaire, centrée sur l'axe (xx) de la capsule et correspondant au cercle sur lequel se trou- vent les picots du piston de la machine extraction, cette gorge (12) formant une réduction locale de l'épaisseur du fond laissant subsister seulement un voile de matière (123) et - la paroi latérale (3) globalement tronconique a une paroi cylindrique (33) sous le rebord (4) et un cylindre de base (31) proche du fond (1), rejoignant la paroi conique (33) par une jonction conique (32) et le fond (1) par un cône de base (2). 2°) Capsule hermétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la jonction conique (32) au-dessus du cylindre (31) de la paroi (3) com- porte, sur sa surface intérieure, des consoles d'emboitement (35) ayant un côté montant (351) et un côté supérieur (352) se coupant en formant une arrête d'appui (353) constituant avec le côté supérieur (352), une surface d'appui périphérique sur laquelle s'appuie le cône de base (2) de la capsule vide emboîtée. 3°) Capsule hermétique selon la revendication 1, caractérisée en ce quel'arrête (21) à la réunion du cône de base (2) et du cylindre (31) est en retrait par rapport au prolongement du tronc de cône géométrique de la paroi conique (33). 4°) Capsule selon la revendication 1, caractérisée en ce que sur sa surface intérieure le cylindre de base (31) a une nervure de rigidification, périphérique (311). 5°) Capsule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fond (1) a une épaisseur augmentée par rapport à celle de la paroi latérale (3) notamment une épaisseur de l'ordre de 1 mm et le voile (123) de la gorge intérieure (12) a une épaisseur de l'ordre de 1 / 5ème de l'épaisseur du fond. 6°) Capsule selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gorge intérieure (12) a une section rectangulaire (121, 122, 123). 7°) Capsule selon la revendication 6, caractérisée en ce que le côté intérieur (121) de la gorge (12) a un rayon de l'ordre de 5 mm et son côté extérieur (123) de la gorge a un rayon de l'ordre de 7 mm, le côté intérieur et le côté extérieur de la gorge étant relié par le voile (123). 8°) Capsule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dessous du rebord (4) recevant le bord (P) du piston de la machine comporte une couronne de rigidification (42) et une couronne extérieure (43) définissant avec une couronne intérieure (44) près de la paroi latérale (3), un intervalle avec une lèvre d'étanchéité (45) également en forme de section triangulaire, pour former la surface de réception du bord (P) du piston.359°) Capsule selon la revendication 8, caractérisée en ce que la couronne extérieure (43), la couronne intérieure (44) et la lèvre (45) ont une section triangulaire avec un angle au sommet de l'ordre de 40°. 10°) Capsule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cône de base (2) comporte près de sa jonction (23) avec le fond (1), une nervure intérieure (22) notamment de section rectangulaire. 11) Capsule selon les revendications 1 et 10, caractérisée en ce que la jonction du cône de base (2) et du fond (1) comporte une gorge périphérique (24). 10 15