УЗЕЛ КАПСУЛЫ И ВАРОЧНОЙ КАМЕРЫ, ВАРОЧНАЯ КАМЕРА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА, КАПСУЛА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАПСУЛЫ
CAPSULE AND COOKING CHAMBER ASSEMBLY, COOKING CHAMBER, BEVERAGE PREPARATION DEVICE, CAPSULE AND USE OF THE CAPSULE

Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к узлу капсулы и варочной камере, причем варочная камера выполнена с возможностью применения в устройстве для приготовления напитка, при этом варочная камера содержит первую часть варочной камеры и вторую часть варочной камеры, выполненные с возможностью объединения друг с другом при смыкании первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры для формирования варочной камеры, причем первая часть варочной камеры имеет полость для удерживания капсулы и дополнительно включает в себя множество размещенных в полости ножей, концентрически расположенных вокруг центральной оси варочной камеры, для прокалывания капсулы при смыкании первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры, при этом капсула содержит корпус капсулы и крышку, закрывающую открытый конец корпуса капсулы, причем корпус капсулы выполнен в форме усеченного конуса, при этом корпус капсулы включает в себя нижнюю часть, расположенную противоположно открытому концу, боковую стенку, продолжающуюся от нижней части, и кромку (фланец), выступающую наружу от боковой стенки рядом с открытым концом, причем крышка прикреплена к кромке (к фланцу) и выполнена с возможностью открытия под действием давления текучей среды для формирования выпускной стороны капсулы, и при этом капсула герметично закрыта, причем нижняя часть капсулы выполнена с возможностью прокалывания ножами первой части варочной камеры для формирования впускной стороны капсулы. Изобретение дополнительно относится к варочной камере и капсуле для применения в узле, как упомянуто выше, и дополнительно к устройству для приготовления напитка, которое включает в себя такую варочную камеру. Кроме того, изобретение относится к использованию капсулы, как упомянуто выше, в узле или в варочной камере, или в устройстве для приготовления напитка, как указано.
Предпосылки создания изобретения
Капсульные устройства для приготовления напитка требуют загрузки капсулы в устройство для варки напитков. Такие устройства очень популярны, так как они могут обеспечивать приготовление напитков постоянного качества в домашних, полупрофессиональных и профессиональных условиях. При частном применении это позволяет пользователю подавать высококачественные напитки дома для гостей или для собственного потребления без необходимости выходить из дома и посещать кофе-бар или кафе. Более того, доступные капсулы обеспечивают большое разнообразие различных типов и вкусов напитков с неизменным и постоянным уровнем качества.
В капсульном устройстве для приготовления напитка приготовление напитка по существу происходит внутри узла, сформированного варочной камерой и капсулой соответствующей формы, которую необходимо загрузить в варочную камеру. Таким образом, сначала обычно загружают капсулу в варочную камеру. Затем можно закрыть и герметизировать варочную камеру и проколоть капсулу. После этого в капсулу подают текучую среду (как правило, воду). Капсула заполняется ингредиентом напитка, при этом при смешивании с текучей средой получается желаемый напиток. Как правило, капсула объединяется с частями варочной камеры, например, с экстракционной пластиной подходящей формы, для создания выпускного отверстия под действием возрастающего давления в капсуле. Это позволяет приготовленному напитку вытекать, после чего он собирается и направляется к приемному сосуду, например, чаше.
Правильная герметизация варочной камеры во время заваривания является важным аспектом процесса заваривания для обеспечения приготовления напитка с ожидаемым уровнем качества, связанным с конкретным типом капсулы. При недостаточной герметизации варочной камеры впрыскиваемая текучая среда или полуготовый напиток могут вытекать из варочной камеры без сбора в приемный сосуд или до надлежащего смешивания с ингредиентом. Понятно, что при различном уровне герметизации при каждом использовании будет отличаться и качество приготовленного напитка при каждом использовании, что нежелательно.
В некоторых капсульных устройствах для приготовления напитка для обеспечения надлежащей герметизации варочной камеры требуется хорошее совмещение капсулы с варочной камерой. В таких устройствах герметизация варочной камеры может быть оптимальной, если капсула расположена строго по центру относительно воображаемой центральной оси варочной камеры. Вышеизложенное относится, в частности, к капсулам, содержащим кромку (фланец), зажимаемую между первой и второй частями варочной камеры, когда варочная камера закрыта, например, между полостью варочной камеры и соответствующим образом сформованной экстракционной пластиной, которая закрывает варочную камеру. В таких случаях из-за неправильного совмещения проходящей через капсулу продольной оси с центральной осью варочной камеры (т. е. когда капсула не отцентрирована или не очень хорошо отцентрирована в варочной камере) может возникнуть чрезмерная утечка варочной камеры во время приготовления напитка.
Некоторые из таких устройств содержат специальные элементы в стенках варочной камеры, такие как ребра или выступы, которые способствуют центрированию капсулы во время закрытия варочной камеры. Однако такие специальные элементы отсутствуют во всех капсульных варочных устройствах. Из-за отсутствия специальных элементов капсула должна быть центрирована другим способом для обеспечения необходимого герметичного уплотнения камеры.
Изложение сущности изобретения
Целью настоящего изобретения является преодоление указанных выше трудностей и обеспечение узла капсулы и варочной камеры для применения в устройстве для приготовления напитка, в котором обеспечивают самоцентрирование капсулы внутри варочной камеры при закрытии варочной камеры даже при отсутствии специальных центрирующих элементов в стенках варочной камеры.
С этой целью в соответствии с первым аспектом в настоящем документе предложен узел капсулы и варочной камеры, причем варочная камера выполнена с возможностью применения в устройстве для приготовления напитка, при этом варочная камера содержит первую часть варочной камеры и вторую часть варочной камеры, выполненные с возможностью объединения друг с другом при смыкании первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры для формирования варочной камеры, причем первая часть варочной камеры имеет полость для удерживания капсулы и дополнительно включает в себя множество размещенных в полости ножей, концентрически расположенных вокруг центральной оси варочной камеры, для прокалывания капсулы при смыкании первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры; при этом капсула содержит корпус капсулы и крышку, закрывающую открытый конец корпуса капсулы, причем корпус капсулы выполнен в форме усеченного конуса и включает в себя нижнюю часть, расположенную противоположно открытому концу, боковую стенку, продолжающуюся от нижней части, и кромку (фланец), выступающую наружу от боковой стенки рядом с открытым концом, при этом крышка прикреплена к кромке (к фланцу) и выполнена с возможностью открытия под действием давления текучей среды для формирования выпускной стороны капсулы, и при этом капсула герметично закрыта, причем нижняя часть капсулы выполнена с возможностью прокалывания ножами первой части варочной камеры для формирования впускной стороны капсулы, и при этом корпус капсулы и крышка выполнены из алюминия; причем кромка (фланец) капсулы шире нижней части, и при этом кромка (фланец) выполнена с возможностью удерживания между первой и второй частями варочной камеры, причем кромка (фланец) сформирована с возможностью обеспечения уплотнения, при этом уплотнение объединяется с ободом первой части варочной камеры для герметизации варочной камеры после ее закрытия; и при этом нижняя часть капсулы содержит наклонный участок стенки, который расположен по окружности вокруг продольной оси капсулы, причем наклонный участок стенки ориентирован под углом к продольной оси для центрирования капсулы относительно центральной оси варочной камеры до прокалывания капсулы благодаря скольжению по меньшей мере одного из ножей при соприкосновении по меньшей мере одного ножа с наклонным участком стенки.
В соответствии с настоящим изобретением наклонный участок стенки ориентирован под углом к продольной оси. Это приводит к относительно небольшому статическому коэффициенту трения наклонного участка стенки, что вызывает скольжение каждого из ножей после соприкосновения с наклонным участком стенки при отсутствии фиксации капсулы после соприкосновения с таким ножом, при этом остается некоторая свобода перемещения капсулы относительно соответствующего ножа. Таким образом, скольжение происходит, когда по меньшей мере один, а не все ножи, входит в контакт с поверхностью наклонного участка стенки. Тем самым будет обеспечено отцентрированное положение капсулы по отношению к центральной оси варочной камеры.
Наклонный участок стенки ориентирован под углом к проходящей через капсулу продольной оси. Наклонный участок стенки в процессе использования взаимодействует с ножами, расположенными по окружности в полости первой части варочной камеры. Когда ножи первой части варочной камеры входят в контакт с наклонным участком стенки, скольжение ножей по поверхности наклонного участка стенки происходит при плохом отцентрировании капсулы относительно варочной камеры. Иными словами, если проходящая через капсулу продольная ось не совмещена или недостаточно совмещена с центральной осью варочной камеры, один или более ножей, которые будут сначала касаться поверхности наклонного участка стенки, будут скользить по поверхности. В результате капсула будет слегка перемещаться (вращаться) таким образом, что проходящая через капсулу продольная ось совместится с центральной осью, проходящей через варочную камеру. Таким образом, капсула самоцентрируется внутри варочной камеры при закрытии варочной камеры.
Когда все ножи, расположенные по окружности в полости варочной камеры, находятся в контакте с наклонным участком стенки, скольжение ножей по поверхности наклонного участка стенки будет заклиниваться, а положение капсулы относительно варочной камеры будет фиксированным. Закрывание первой части варочной камеры второй частью варочной камеры приведет к проникновению ножей в стенку корпуса капсулы и созданию тем самым впускного канала для внутреннего пространства корпуса капсулы.
Понятно, что скольжение ножа по поверхности наклонного участка стенки происходит, когда сила, прилагаемая ножом к поверхности, содержит параллельную поверхности составляющую, которая превышает статическую силу трения ножа на поверхности, тогда как в то же время составляющая силы, перпендикулярная поверхности наклонного участка стенки, не превышает порогового значения силы, необходимого для проникновения в стенку. До тех пор пока кромка (фланец) капсулы не зажата между первой частью варочной камеры и второй частью варочной камеры капсула не зафиксирована в полости первой части варочной камеры. Таким образом, при соприкосновении первого ножа с поверхностью наклонного участка стенки капсула достаточно свободна для незначительного перемещения и изменения положения внутри полости. В результате статическая пороговая сила трения является относительно небольшой, за счет чего создается легкое скольжение ножа по поверхности с обеспечением возможности самоцентрирования капсулы относительно концентрически расположенных ножей.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления нижняя часть капсулы содержит уступ, причем уступ концентрически расположен вокруг наклонного участка стенки и примыкает к нему, образуя прокалывающий уступ для прокалывания капсулы после ее центрирования. Уступ, расположенный концентрически вокруг наклонного участка стенки и смежный с ней, обеспечивает зону покоя для ножей при скольжении на наклонном участке стенки. Таким образом, прокалывание нижней части капсулы будет происходить на уступе. Следовательно, для достижения оптимального центрирования край между наклонным участком стенки и уступом, то есть там, где наклонный участок стенки поворачивается к уступу, концентрически расположен непосредственно внутри предполагаемых мест прокалывания, связанных с оптимальным центрированием. Как правило, ножи также расположены концентрически на фиксированном радиусе в различных местах вокруг центральной оси варочной камеры. В этом случае край на капсуле предпочтительно имеет радиус, который соответствует ей так, что прокалывание происходит при оптимальном совмещении продольной оси капсулы с центральной осью через варочную камеру. Следует понимать, что в данном случае центрирование может быть реализовано с учетом некоторых допустимых погрешностей.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления нижняя часть капсулы содержит дополнительный участок стенки, расположенный концентрически вокруг наклонного участка стенки или уступа, причем дополнительный участок стенки ориентирован под дополнительным углом к продольной оси. Комбинация элементов от центра капсулы до края между нижней и боковой стенкой капсулы, наклонного участка стенки, уступа и дополнительного участка стенки, также наклоненного, обеспечивает некоторую дополнительную структурную целостность, которая уменьшает любой прогиб нижней стенки под давлением ножей во время прокалывания.
Ориентация дополнительного участка стенки даже предпочтительно такая, что внутренний край наклонного участка стенки (ближайшей к продольной оси) находится на одной линии с касательной дополнительного участка стенки. Когда уступ находится между наклонным участком стенки и дополнительным участком стенки, угол наклонного участка стенки относительно продольной оси будет меньше угла между дополнительным участком стенки и продольной осью. За счет этого дополнительно уменьшается коэффициент трения наклонного участка стенки, тем самым улучшая ее способность к центрированию.
Угол наклонного участка стенки относительно продольной оси должен быть достаточно небольшим для обеспечения скольжения. При небольших углах ножи, которые, как правило, ориентированы параллельно центральной оси полости, соприкасаются с поверхностью под соответствующими малыми углами. Вышеуказанные требования к скольжению легче удовлетворить. В узле настоящего изобретения кромка (фланец) капсулы соответственным образом сформована или выполнена с возможностью формирования уплотнения, которое объединяется с ободом на первой части варочной камеры. В частности, для капсул такого типа надлежащее центрирование капсулы по отношению к ободу первой части варочной камеры имеет важное значение для обеспечения надлежащего уплотнения варочной камеры. Таким образом, преимущества настоящего изобретения с капсулами такого типа очевидны. Из-за неправильного центрирования капсулы может запросто возникнуть недостаточное уплотнение варочной камеры и утечка из варочной камеры во время приготовления напитка.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления угол наклонного участка стенки капсулы относительно продольной оси составляет менее 60 градусов, предпочтительно менее 55 градусов. Хорошие результаты, например, были получены при использовании наклонных участков стенки, имеющих угол относительно продольной оси, равный приблизительно 49 градусам. Однако угол наклонного участка стенки относительно продольной оси может быть другим, например, 42 градуса, 47 градусов, 48 градусов, 50 градусов, 51 градус или 55 градусов. Фактически угол, под которым происходит скольжение, может дополнительно зависеть от таких факторов, как: жесткость верхней части капсулы, скорость прокалывающих ножей, форма верхней части, тип материала или толщина, определяющие, например, насколько сложно или легко может быть расплавлен материал капсулы. Оптимальный угол наклонного участка стенки также может зависеть от этих факторов. Силы, прилагаемые ножом к поверхности, разделяются на составляющие силы, параллельные поверхности, которые превышают составляющие силы, перпендикулярные поверхности. Таким образом, скольжение происходит легко, вызывая самоцентрирование капсулы.
В некоторых вариантах осуществления при смыкании первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры уплотнение зажато между первой и второй частями варочной камеры вплотную к ободу первой части варочной камеры для обеспечения герметизации варочной камеры. В этих вариантах осуществления уплотнение сформировано из изогнутого участка стенки кромки (фланца), а обод имеет форму, соответствующую форме изогнутого участка стенки для обеспечения возможности герметизации варочной камеры.
В частности, если уплотнение сформировано из изогнутого участка стенки кромки (фланца), неправильное центрирование капсулы относительно варочной камеры может привести к повреждению кромки (фланца), при зажатии кромки (фланца) между первой частью варочной камеры и второй частью варочной камеры. Поскольку во время приготовления напитка текучую среду нужно подавать в варочную камеру при относительно высоком давлении (от 8 до 19 бар), первую часть варочной камеры и вторую часть варочной камеры плотно прижимают друг к другу для предотвращения утечки. При таких давлениях уплотнение, сформированное на изогнутом участке стенки, может легко повреждаться при плохом отцентрировании капсулы. Таким образом, эффект самоцентрирования узла в соответствии с настоящим изобретением имеет особенные преимущества для капсул, в которых уплотнение сформировано изогнутым участком стенки, как предложено в отношении настоящих вариантов осуществления. Кроме того, следует отметить, что формирование уплотнения на кромке (на фланце) изогнутого участка стенки обеспечивает дополнительные преимущества в процессе изготовления капсулы. Это связано с тем, что надлежащее сгибание кромки (фланца) представляет собой относительно простой способ создания структур и краев кромки (фланца), которые могут служить уплотнением, и предотвращает необходимость создания дополнительных элементов, таких как область уплотнения или другие части стенок, которые могут усложнять производственный процесс. В частности, в соответствии с настоящим изобретением, когда капсулы полностью изготовлены из алюминия, такое сгибание происходит непосредственно в процессе изготовления.
В некоторых из этих вариантов осуществления обод включает в себя канавку, и при этом кромка (фланец) изогнута таким образом, чтобы формировать край, который попадает в канавку при смыкании первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры после указанного центрирования капсулы.
Некоторые устройства для приготовления напитка включают в себя варочную камеру, имеющую первую часть варочной камеры, которая включает в себя обод, причем обод уже включает в себя канавку, обеспечивающую объединение с соответствующим образом сформованным уплотнением в форме края, который попадает в канавку при смыкании первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры. Настоящее изобретение, в котором капсулы содержат дополнительный наклонный участок стенки, определенный выше, является особенно предпочтительным в комбинации с такими устройствами.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления угол наклонного участка стенки относительно продольной оси зависит от одного или более свойств материала капсулы, причем свойства материала включают в себя по меньшей мере одно из твердости материала корпуса капсулы, шероховатости поверхности наклонного участка стенки и толщины стенки корпуса капсулы.
Как описано выше, скольжение ножей по поверхности наклонного участка стенки обеспечивают за счет использования правильного угла наклонного участка стенки относительно продольной оси. Кроме того, поскольку такое скольжение основано на преодолении сил трения между капсулой и ножами до проникновения ножа в материал стенки, могут быть приняты дополнительные меры для улучшения эффекта самоцентрирования. Например, для увеличения вероятности скольжения ножей поверхность наклонного участка стенки может быть гладкой. Например, поверхность может быть полированной или иным образом обработанной, или может иметь покрытие, с которым поверхность становится очень гладкой. В дополнение к этому для увеличения порогового усилия, которое необходимо преодолеть для проникновения в стенку, может быть увеличена твердость материала корпуса капсулы. Этого можно достичь различными способами, например, путем предварительной обработки алюминия, из которого изготовлены капсулы, или (как уже предложено выше) путем нанесения покрытия на стенку капсулы (или по меньшей мере на наклонный участок стенки) таким образом, чтобы увеличить твердость поверхности. Кроме того, толщина корпуса капсулы может быть параметром для настройки в этом отношении.
Более того, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления варочная камера дополнительно содержит устройство выдачи текучей среды для подачи некоторого количества текучей среды, такой как вода, под давлением в первую часть варочной камеры для обеспечения капсулы текучей средой посредством впускного отверстия для создания давления текучей среды для открытия крышки.
В соответствии со вторым аспектом обеспечена варочная камера для применения в узле, описанном выше, в котором варочная камера выполнена с возможностью применения в устройстве для приготовления напитка, причем варочная камера содержит первую часть варочной камеры и вторую часть варочной камеры, выполненные с возможностью объединения друг с другом при смыкании первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры для формирования варочной камеры, при этом первая часть варочной камеры имеет полость для удерживания капсулы, имеющей корпус капсулы в форме усеченного конуса, причем первая часть варочной камеры дополнительно включает в себя множество размещенных в полости ножей, концентрически расположенных вокруг центральной оси варочной камеры, для прокалывания капсулы при смыкании первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры; причем первая и вторая части варочной камеры выполнены с возможностью удерживания между ними кромки (фланец) капсулы, при этом кромка (фланец) выполнена таким образом, чтобы обеспечивать уплотнение, причем первая часть варочной камеры содержит обод, выполненный с возможностью объединения с уплотнителем для герметизации варочной камеры после ее закрытия; а ножи первой части варочной камеры расположены в полости так, чтобы входить в контакт с наклонным участком стенки корпуса капсулы, причем ножи размещены так, чтобы центрировать капсулу относительно центральной оси варочной камеры до прокалывания капсулы благодаря скольжению по меньшей мере одного из ножей после соприкосновения по меньшей мере одного ножа с наклонным участком стенки.
В соответствии с третьим аспектом обеспечено устройство для приготовления напитка, включающее в себя варочную камеру, как описано выше, или для применения в узле в соответствии с первым аспектом.
Кроме того, в соответствии с четвертым аспектом обеспечена капсула для приготовления напитка из устройства для приготовления напитка, причем капсула выполнена с возможностью применения в узле в соответствии с первым аспектом, описанным выше, при этом капсула дополнительно выполнена с возможностью вставки в варочную камеру устройства для приготовления напитка, причем варочная камера выполнена с возможностью закрытия путем смыкания первой части варочной камеры со второй частью варочной камеры, объединяющейся с ней, при этом первая часть варочной камеры имеет полость для удерживания капсулы и дополнительно включает в себя множество размещенных в полости ножей, концентрически расположенных вокруг центральной оси варочной камеры, причем капсула содержит корпус капсулы и крышку, закрывающую открытый конец корпуса капсулы, при этом корпус капсулы выполнен в форме усеченного конуса, причем корпус капсулы содержит нижнюю часть, расположенную противоположно открытому концу, боковую стенку, продолжающуюся от нижней части, и кромку, выступающую наружу от боковой стенки рядом с открытым концом, при этом крышка прикреплена к кромке и выполнена с возможностью открытия под действием давления текучей среды для формирования выпускной стороны капсулы, и причем капсула герметично закрыта, при этом нижняя часть капсулы выполнена с возможностью прокалывания ножами первой части варочной камеры для формирования впускной стороны капсулы, и при этом корпус капсулы и крышка выполнены из алюминия; причем кромка капсулы шире нижней части, и при этом кромка выполнена с возможностью удерживания между первой частью варочной камеры и второй частью варочной камеры, причем кромка сформирована с возможностью обеспечения уплотнения, при этом уплотнение выполнено с возможностью объединения с ободом первой части варочной камеры для герметизации варочной камеры после ее закрытия; и при этом нижняя часть капсулы содержит наклонный участок стенки, который расположен по окружности вокруг продольной оси капсулы, причем наклонный участок стенки выполнен с возможностью объединения с ножами так, что ножи входят в контакт с наклонным участком стенки при закрытии варочной камеры, при этом наклонный участок стенки ориентирован под углом к продольной оси для центрирования капсулы относительно центральной оси варочной камеры до прокалывания капсулы благодаря скольжению по меньшей мере одного из ножей после соприкосновения по меньшей мере одного ножа с наклонным участком стенки.
В соответствии с пятым аспектом изобретение относится к использованию капсулы в соответствии с четвертым аспектом в узле в соответствии с первым аспектом или в варочной камере в соответствии со вторым аспектом, или в устройстве для приготовления напитка в соответствии с третьим аспектом, описанным выше.
Краткое описание графических материалов
Изобретение будет дополнительно проиллюстрировано описанием некоторых конкретных вариантов его осуществления с отсылкой к прилагаемым чертежам. В подробном описании приведены примеры возможных вариантов осуществления изобретения, но их не следует рассматривать как описание единственных вариантов осуществления, входящих в объем настоящего изобретения. Объем изобретения определен в формуле изобретения, а описание следует рассматривать как иллюстративное без ограничения изобретения. Далее представлены рисунки.
На Фиг. 1a и 1b соответственно представлены вид сбоку и вид сверху капсулы для применения в узле в соответствии с вариантом осуществления.
На Фиг. 2a-c схематически показано взаимодействие варочной камеры и самоцентрирующейся капсулы в узле в соответствии с вариантом осуществления.
На Фиг. 3 представлено поперечное сечение кромки капсулы для применения в узле в соответствии с вариантом осуществления.
На Фиг. 4 изображена капсула в соответствии с примером осуществления изобретения.
На Фиг. 5A-5C представлены различные поперечные сечения разных уплотнительных конструкций.
На Фиг. 6 показано поперечное сечение уплотнительной конструкции.
Подробное описание
На Фиг. 1A и 1B схематически представлена капсула 5 для применения в узле 1 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 1B представлен вид сверху капсулы 5, а на Фиг. 1A представлен вид сбоку капсулы. Фиг. 1A и 1B являются схематическими, и различные детали капсулы были опущены для предотвращения затруднения описания изобретения. Капсула 5 содержит корпус 15 капсулы. Капсула 5 показана на Фиг. 1A лицевой стороной вниз. Корпус 15 капсулы с его верхней стороны закрыт крышкой 17, прикрепленной к кромке (фланцу) 22 капсулы 5. Крышка 17 может быть выполнена из алюминиевой фольги или листа, а обозначение 17 позиции указывает на расположение крышки на капсуле. Корпус 15 капсулы дополнительно содержит боковые стенки 21. Капсула 5 имеет симметричную форму вокруг продольной оси 38. Таким образом, боковая стенка 21 представляет собой наклонную цилиндрическую боковую стенку, расположенную симметрично вокруг продольной оси 38. Капсула 5 имеет форму усеченного конуса. Таким образом, нижняя часть 20 корпуса капсулы имеет форму усеченного конуса, как показано на Фиг. 1A. Коническую форму нижней части 20 обеспечивают наклонным участком 35 стенки, которая осесимметрична относительно продольной оси 38. Наклонный участок 35 стенки ориентирован под углом α 36 к продольной оси 38.
В процессе применения капсулу вставляют в варочную камеру 3. Во многих случаях варочная камера расположена в более или менее горизонтальной ориентации так, что сила тяжести может воздействовать на капсулу в направлении, более или менее перпендикулярном центральной оси 13 варочной камеры 3. Нижняя часть 20 капсулы прокалывается ножами варочной камеры 3, после чего нижняя часть 20 образует впускную сторону 26 капсулы. В варочной камере 3 текучую среду, такую как горячая вода, подают во внутреннее пространство корпуса 15 капсулы. Внутреннюю часть корпуса 15 капсулы заполняют ингредиентом напитка, таким как молотый кофе, или другим ингредиентом напитка, который смешивается с поданной в нее текучей средой. Как правило, давление, при котором текучую среду подают в капсулу, составляет от 8 до 19 бар и может зависеть от типа напитка, который должен быть получен. При подаче текучей среды в капсулу 5 давление внутри корпуса 15 капсулы возрастает до тех пор, пока давление текучей среды внутри капсулы 15 не станет достаточно большим для разрыва крышки 17 (например, напротив экстракционной пластины, формирующей вторую часть 8 варочной камеры). Таким образом верхняя сторона капсулы 5 формирует выпускную сторону 25 капсулы, через которую готовый напиток может выходить в направлении выходного канала устройства для приготовления напитка.
Кромка (фланец) 22 содержит верхнюю сторону 29 и нижнюю сторону 28. Как будет дополнительно разъяснено ниже, кромка (фланец) 22 выполнена таким образом, чтобы обеспечить уплотнение 30 (см. Фиг. 3) для уплотнения варочной камеры при использовании. Как правило, уплотнение 30 расположено на нижней стороне 28 кромки (фланца) 22 для взаимодействия с ободом первой части 7 варочной камеры (см. Фиг. 2A-2C).
Угол α наклонного участка 35 стенки позволяет обеспечивать некоторое скольжение ножей варочной камеры после зацепления с наклонным участком стенки, в частности при плохом совмещении продольной оси 38 капсулы и центральной оси 13 через варочную камеру. Угол наклонного участка стенки капсулы относительно продольной оси составляет менее 60 градусов, предпочтительно менее 55 градусов. При данных углах получаемый статический коэффициент трения наклонного участка стенки после соприкосновения с ножами может находиться в диапазоне от 0,25 до 0,40, предпочтительно от 0,30 до 0,35, например, 0,32.
Принцип центрирования схематично показан на Фиг. 2A-2C. На этих фигурах схематично представлен узел в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Кроме того, различные детали как варочной камеры 3, так и капсулы 5 узла 1 настоящего изобретения были опущены, чтобы не затруднять их описание. Иллюстрации на Фиг. 2A-2C являются чисто схематическими, например, для объяснения принципа настоящего изобретения. В узле 1 варочная камера 3 состоит из первой части 7 варочной камеры и второй части 8 варочной камеры. Вторая часть 8 варочной камеры, как правило, представлена экстракционной пластиной и объединяется с первой частью 7 варочной камеры, которая содержит полость 10 для удерживания капсулы 5. В ситуации, показанной на Фиг. 2A, большая часть капсулы 5 уже размещена в полости 10, образованной первой частью 7 варочной камеры. Однако капсула 5 плохо отцентрирована с полостью 10, а также с концентрически расположенными ножами 11 в полости 10. Это иллюстрируется центральной осью 13 варочной камеры 3 и продольной осью 38 через капсулу 5. Как показано на Фиг. 2A, центральная ось 13 и продольная ось 38 не совмещены. За счет этого один из ножей 11 уже входит в контакт с наклонным участком 35 стенки капсулы 5 в точке 44. Поскольку во время закрывания варочной камеры 3 вторая часть 8 варочной камеры и первая часть 7 варочной камеры смещаются друг к другу в направлении, показанном стрелками 40 и 41, вторая часть 8 варочной камеры входит в контакт с кромкой 22 с правой стороны Фиг. 2A, в то время как между кромкой 22 и второй частью варочной камеры с левой стороны Фиг. 2A контакт отсутствует. В ситуации, показанной на Фиг. 2A, за счет движения первой части 7 варочной камеры и второй части 8 варочной камеры друг относительно друга нож 11 в точке 44 прикладывает силу 45 к наклонному участку 35 стенки капсулы 5. В то же время вторая часть 8 варочной камеры с правой стороны фигуры прикладывает контактную силу 49, как показано на Фиг. 2A. Сила 45 ножа 11 на наклонном участке 35 стенки в точке 44 разделяется на составляющую 46, параллельную наклонному участку 35 стенки, и составляющую 47, перпендикулярную наклонному участку 35 стенки. Составляющая 46, параллельная наклонному участку стенки, достаточно велика для обеспечения некоторого скольжения ножа 11 на поверхности наклонного участка стенки. За счет крутящего момента, создаваемого между силами 45 и 49, возникает небольшое вращение капсулы 5, таким образом совмещая продольную ось 38 с центральной осью 13 - центрирующее действие капсулы 5.
Следует понимать, что угол α 36 наклонного участка 35 стенки является важным фактором при определении, будут ли ножи 11 в точке 44 скользить по поверхности (обеспечивая эффект самоцентрирования) или окажется ли прокалывание наклонного участка 35 стенки более вероятным, чем скольжение. Если скольжения не происходит, а нож 11 сначала прокалывает стенку капсулы, капсула 5 застревает, и герметизация капсулы в варочной камере 3 может быть недостаточной. Например, без эффекта самоцентрирования капсулы кромка 22 может быть повреждена или с одной стороны капсулы останется открытая щель, либо герметизация будет недостаточной. В этом случае текучая среда может вытекать из варочной камеры 3 во время приготовления напитка. Это, в частности, происходит при объединении кромки 22 с ободом 33 первой части 7 варочной камеры для обеспечения надлежащей герметизации. Следует отметить, что подробности, касающиеся кромки 22 и ее взаимодействия с ободом 33, будут дополнительно описаны ниже со ссылкой на Фиг. 3.
Эффект самоцентрирования капсулы 5 в варочной камере 3 будет действовать до хорошего совмещения центральной оси 13 и продольной оси 38 варочной камеры и капсулы соответственно. Эта ситуация показана на Фиг. 2C. В результате перед прокалыванием все ножи 11 варочной камеры 3 будут входить в контакт с наклонным участком 35 стенки капсулы 5. На Фиг. 2B это показано после соприкосновения ножей 11 с капсулой 5 в точках 50 и 51 на наклонном участке 35 стенки. При дальнейшем перемещении второй части 8 варочной камеры к первой части 7 варочной камеры для варочной камеры 3, как указано стрелками 40 и 41, капсула 5 будет проколота ножами 11. Эта ситуация показана на Фиг. 2C. Схематическое изображение на Фиг. 2C показывает, что капсула 5 проколота ножами 11 в точках 50 и 51, тогда как кромка 22 хорошо объединяется с ободом 33 первой части варочной камеры, будучи зажатой между первой частью 7 варочной камеры и второй частью 8 варочной камеры. Зажимание кромки 22 между первой частью варочной камеры и второй частью 8 варочной камеры в сочетании с прилагаемым давлением, указанным стрелками 40 и 41, обеспечивает герметизацию варочной камеры, как будет объяснено со ссылкой на Фиг. 3 ниже.
На Фиг. 3 поперечное сечение кромки 22 представлено крупным планом. На левой стороне Фиг. 3 показана часть 21 боковой стенки капсулы 5. Кромку 22 во время изготовления капсулы 5 сгибают с обеспечением формирования уплотнение 30 в поперечном сечении на ней. Уплотнение 30 представляет собой M-образное уплотнение, которое объединяется с канавками и краями, присутствующими на ободе 33 первой части 7 варочной камеры. На Фиг. 3 показаны верхняя сторона 29 и нижняя сторона 28 кромки 22. Уплотнение 30 состоит из наружного кольца 61, которое формирует контактную поверхность уплотнения. Внутреннее кольцо 60 служит в качестве эластичного элемента при стыковке ободка 33 с кромкой 22. Внутреннее кольцо 60 состоит из первой стенки 65 и второй стенки 66, которые могут изгибаться в направлении друг к другу и друг от друга посредством кривой сгиба внутреннего кольца 60. Изгиб 69 кромки 22 формирует виртуальную петлю.
Приведенное ниже сводное описание объясняет, как работает М-образное уплотнение 30 на кромке 22. Обод 33 первой части 7 варочной камеры включает в себя канавку между двумя краями. Уплотнение обеспечивают за счет взаимодействия между канавкой на ободе 33 первой части 7 варочной камеры и наружным кольцом 61. Внутреннее кольцо 60 с первой стенкой 65 и второй стенкой 66 действует, таким образом, как упругий элемент, позволяя внешнему кольцу 61 адаптировать свою форму к канавке в первой части 7 варочной камеры для обеспечения достаточного гидравлического уплотнения 30 для приемлемого качества варки.
Выше был описан конкретный вариант осуществления уплотнения. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается деталями описанного уплотнения. Уплотнение может быть выполнено не так, как конкретно описано в настоящем документе. Например, по существу уплотнение может проходить в радиальном направлении от продольной оси через капсулу. Уплотнение может содержать основание. Основание может проходить в радиальном или по существу радиальном направлении и может содержать приподнятые и/или опущенные участки, выполненные с возможностью объединения с ободом варочной камеры. Такие приподнятые или опущенные участки могут быть сформированы изогнутой алюминиевой стенкой, например, как описано выше, или могут быть сформированы другим образом. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления уплотняющие элементы или дополнительные уплотняющие структуры могут присутствовать на кромке или уплотнении. Например, могут присутствовать элементы, которые увеличивают усилие, прилагаемое между ободом и уплотнением, такие как эластичные или гибкие детали.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения показан на Фиг. 4. В данном случае капсула 5 содержит кольцевой уступ 80, который служит в качестве зоны прокалывания и расположен по кольцу вокруг наклонного участка 35 стенки. По меньшей мере некоторые ножи будут входить в контакт с наклонным участком 35 стенки при плохом отцентрировании капсулы. После центрирования капсулы 5 ножи входят в контакт с уступом 80 вокруг наклонного участка стенки и проникают в капсулу 5. Уступ 80 предпочтительно непосредственно примыкает к наклонному участку 35 стенки при расположении по окружности. Диаметр внутреннего края 81 уступа 80 предпочтительно соответствует взаимным относительным местоположениям ножей таким образом, чтобы, как показано на Фиг. 4, внутренние края 83 ножей 11 упирались во внутренний край 81 уступа 80. Это обеспечивает оптимальное центрирование капсулы 5 перед прокалыванием.
В капсуле 5, показанной на Фиг. 4, по окружности вокруг уступа 80 нижняя часть капсулы содержит дополнительный участок 93 стенки. Дополнительный участок стенки также ориентирован под углом к продольной оси 38 через капсулу 5. Это обеспечивает увеличение объема капсулы 5. Более того, общая форма нижней части, включая наклонный участок 35 стенки, уступ 80 и дополнительный участок 93 стенки, благодаря искривлениям и изгибам обеспечивает повышенную структурную целостность, которая является следствием такой ее формы. Это сводит к минимуму прогибание нижней части под давлением прокалывающих ножей 11 после соприкосновения с ними. Предпочтительно даже, чтобы ориентация дополнительного участка 93 стенки была такой, чтобы внутренний край 90 наклонного участка 35 стенки (ближайший к продольной оси 38) находился на одной линии с касательной участка 93 стенки. При расположении уступа 80 между наклонным участком 35 стенки и дополнительным участком 93 стенки угол наклонного участка 35 стенки относительно продольной оси 38 (в данном случае 49 градусов) может быть меньше угла между дополнительным участком 93 стенки и продольной осью 38 для дополнительного уменьшения коэффициента трения наклонного участка 35 стенки для улучшения ее способности к центрированию.
Капсула с конструкцией, показанной на Фиг. 4, предпочтительно содержит кромку 22, которая включает в себя М-образное уплотнение 30, аналогичное уплотнению, показанному на Фиг. 3. Вместо М-образного уплотнения 30, показанного на Фиг. 3, герметизирующая конструкция, расположенная на кромке 22, может быть другого типа. Например, на Фиг. 5A-5C и Фиг. 6 представлено другое уплотнение. Любую из герметизирующих конструкций, показанных на Фиг. 3, 5A-5C и Фиг. 6, можно применять в комбинации с различными конфигурациями капсул, входящими в объем формулы изобретения, например, как описано в настоящем документе, например, в вариантах осуществления, представленных на любом из Фиг. 1 или 2A-2C.
На Фиг. 5A представлен вариант осуществления уплотнительного элемента 328, формирующего дополнительную опору на выступающей наружу кромке 320 корпуса 312 капсулы. Уплотнительный элемент 328 и остальная часть корпуса 312 капсулы изготовлены из одного и того же листового материала. Уплотнительный элемент 328 имеет выступ 350, проходящий в осевом направлении от внутренней и наружной частей 353, 354 ножки в осевом направлении 355 к нижней части корпуса 312 капсулы. Желобок, имеющий нижнюю часть 352, расположен внутри рядом с выступом 350. Нижняя часть 352 желобка расположена на расстоянии вдоль оси от наружной ножки 354 выступа 350 в направлении 355 нижней части корпуса 312 капсулы, а также от части 356 выступающей наружу кромки 320 между уплотнительным элементом 328 и искривленным краем и является по существу плоской.
Первая часть 306 варочной камеры содержит кольцевой элемент 341 с внутренним ребром 360 и свободным контактным концом 330. Выступ 350 и нижняя часть 352 желобка дополнительно расположены таким образом, что свободный контактный конец 330 кольцевого элемента 341 контактирует с нижней частью 352 желобка, если капсула расположена в первой части 306 варочной камеры устройства для приготовления напитка и первая часть варочной камеры закрыта второй частью 308 варочной камеры.
Расстояние между выступом 350 и боковой стенкой 316 корпуса 312 капсулы предпочтительно составляет 0,9-1,25 мм, что позволяет внутреннему ребру 360 первой части 306 варочной камеры широко используемых и коммерчески доступных устройств для приготовления напитка (таких как Citiz, Lattisima, U, Maestria, Pixie, Inissia и Essenza) надежно прижиматься к выступу 350 с боковой стенкой 316 в непосредственной близости от нее, но на некотором расстоянии от боковой стенки 316.
Выступ 350 имеет верхнюю часть выступа, составляющую часть выступа, например, половину, треть или четверть выступа, которая наиболее дистальна в осевом направлении от опорных поверхностей 353, 354 выступа 350. Выступ 350 выполнен таким образом, что его верхняя часть прилагает радиальное усилие к свободному контактному концу 330 кольцевого элемента 341, если капсула расположена в первой части 306 варочной камеры устройства для приготовления напитка, а первая часть варочной камеры закрыта второй частью 308 варочной камеры устройства для приготовления напитка.
На Фиг. 5B представлен дополнительный вариант осуществления уплотнительного элемента 328, формирующего дополнительную опору на выступающей наружу кромке 320 корпуса 312 капсулы. Уплотнительный элемент 328 и остальная часть корпуса 312 капсулы изготовлены из одного и того же листового материала. Уплотнительный элемент 328 имеет один выступ 350, проходящий в осевом направлении от внутренней и наружной частей 353, 354 ножки в осевом направлении 355 к нижней части корпуса 312 капсулы. Желобок, имеющий плоскую внутреннюю часть 352 кромки, расположен внутри смежно с выступом 350. Плоская внутренняя часть 352 кромки желобка расположена на той же высоте, что и наружная ножка 354 выступа 350, а также на той же высоте, что и плоская наружная часть 356 выступающей наружу кромки 320, между уплотнительным элементом 328 и искривленным наружным краем 343.
Выступ 350 и плоская внутренняя часть 352 кромки желобка дополнительно расположены таким образом, что свободный контактный конец 360 кольцевого элемента 341 контактирует с плоской внутренней частью 352 кромки желобка, если капсула расположена в первой части варочной камеры устройства для приготовления напитка устройства для приготовления напитка, а первая часть варочной камеры закрыта второй частью 308 варочной камеры.
Расстояние между выступом 350 и боковой стенкой 316 корпуса 312 капсулы предпочтительно составляет 0,9-1,25 мм, что позволяет внутреннему ребру или свободному контактному концу 360 первой части 306 варочной камеры широко используемых и коммерчески доступных устройств для приготовления напитка (таких как Citiz, Lattisima, U, Maestria, Pixie, Inissia и Essenza) надежно прижиматься к выступу 350 с боковой стенкой 316 в непосредственной близости от нее, но на незначительном расстоянии от боковой стенки 316.
Выступ 350 имеет верхнюю часть выступа, составляющую часть выступа, например, половину, треть или четверть выступа, которая наиболее дистальна в осевом направлении от опорных поверхностей 353, 354 выступа 350. Выступ 350 выполнен таким образом, что его верхняя часть прилагает радиальное усилие к свободному контактному концу 330 кольцевого элемента 341, если капсула расположена в первой части 306 варочной камеры устройства для приготовления напитка, а первая часть варочной камеры закрыта второй частью 308 варочной камеры устройства для приготовления напитка.
В дополнительной герметизирующей конструкции, показанной на Фиг. 5C, уплотнительный элемент 328 формирует дополнительную опору на выступающей наружу кромке 320 корпуса 312 капсулы. Уплотнительный элемент 328 и остальная часть корпуса 312 капсулы изготовлены из одного и того же листового материала. Уплотнительный элемент 328 имеет один выступ 350, проходящий в осевом направлении от внутренней и наружной частей 353, 354 ножки в осевом направлении 355 к нижней части корпуса 312 капсулы. Желобок, имеющий плоскую внутреннюю часть 352 кромки, расположен внутри смежно с выступом 350. Плоская внутренняя часть 352 кромки желобка расположена на расстоянии вдоль оси от наружной ножки 354 выступа 350 в направлении от нижней части корпуса 312 капсулы, а также на расстоянии вдоль оси от плоской наружной части 356 выступающей наружу кромки 320 между уплотнительным элементом 328 и искривленным наружным краем 343.
Выступ 350 и плоская внутренняя часть 352 кромки желобка дополнительно расположены таким образом, что свободный контактный конец 360 кольцевого элемента 341 контактирует с плоской внутренней частью 352 кромки желобка, если капсула расположена в первой части варочной камеры устройства для приготовления напитка устройства для приготовления напитка, а первая часть варочной камеры закрыта второй частью 308 варочной камеры.
Расстояние между выступом 350 и боковой стенкой 316 корпуса 312 капсулы предпочтительно составляет 0,9-1,25 мм, что позволяет внутреннему ребру или свободному контактному концу 360 первой части 306 варочной камеры широко используемых и коммерчески доступных устройств для приготовления напитка (таких как Citiz, Lattisima, U, Maestria, Pixie, Inissia и Essenza) надежно прижиматься к выступу 350 с боковой стенкой 316 в непосредственной близости от нее, но на незначительном расстоянии от боковой стенки 316.
Выступ 350 имеет верхнюю часть выступа, составляющую часть выступа, например, половину, треть или четверть выступа, которая наиболее дистальна в осевом направлении от опорных поверхностей 353, 354 выступа 350. Выступ 350 выполнен таким образом, что его верхняя часть прилагает радиальное усилие к свободному контактному концу 330 кольцевого элемента 341, если капсула расположена в первой части 306 варочной камеры устройства для приготовления напитка, а первая часть варочной камеры закрыта второй частью 308 варочной камеры устройства для приготовления напитка.
На Фиг. 6 представлено дополнительное альтернативное уплотнение 200, имеющее V-образную конструкцию стенок 201 и 202. С уплотнением 200 при закрытии варочной камеры стенка 202 сгибается, заставляя вершину 205 формировать непроницаемое уплотнение в канавке 70, когда обод 33 закрывает варочную камеру.
Настоящее изобретение описано с точки зрения некоторых его конкретных вариантов осуществления. Следует понимать, что варианты осуществления, показанные на рисунках и описанные в настоящем документе, предназначены только для иллюстративных целей и никаким образом или никакими средствами не предназначены для ограничения изобретения. Можно полагать, что эксплуатация и конструкция настоящего изобретения будут очевидны из представленного выше описания и прилагаемых к нему чертежей. Специалисту в данной области будет понятно, что изобретение не ограничивается каким-либо вариантом осуществления из описанных в настоящем документе и что возможны модификации, которые следует рассматривать в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Кинематические инверсии также считаются изначально описанными и должны находиться в рамках объема изобретения. Более того, любые компоненты и элементы различных описанных вариантов осуществления могут быть объединены или могут быть включены в другие варианты осуществления, если они считаются необходимыми, желательными или предпочтительными, без отступления от объема изобретения, как определено в формуле изобретения.
В формуле изобретения любые номера позиций не должны трактоваться как ограничивающие пункт формулы изобретения. Термины «содержащий» и «включающий в себя» при их использовании в настоящем описании или прилагаемой формуле изобретения не должны толковаться в исключающем или исчерпывающем смысле, а скорее во включающем смысле. Таким образом, выражение «содержащий» в контексте настоящего документа не исключает наличия других элементов или стадий в дополнение к перечисленным в любой формуле изобретения. Кроме того, слово «один» не следует толковать как ограниченное «только один», но вместо этого его используют для обозначения «по меньшей мере одного» и оно не исключает множества. Признаки, которые не описаны или не заявлены конкретно или явным образом, могут быть дополнительно включены в структуру настоящего изобретения, не выходя за пределы его объема. Такие выражения, как: «средство для …» следует понимать как: «компонент, выполненный с возможностью …» или «элемент, сконструированный с возможностью …» и следует толковать как включающие эквиваленты описанных структур. Использование таких выражений, как: «критически важный», «предпочтительный», «особенно предпочтительный» и т. д., не предназначен для ограничения настоящего изобретения. Добавления, удаления и модификации в рамках компетенции специалиста в общем допускаются без выхода за пределы сущности и объема изобретения, как это определено формулой изобретения. Изобретение может быть реализовано иначе, чем это конкретно описано в настоящем документе, и ограничено только прилагаемой формулой изобретения.