КОФЕЙНАЯ КАПСУЛА С ДЕФОРМИРУЕМЫМ УПЛОТНЯЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ
COFFEE CAPSULE WITH DEFORMABLE SEALING ELEMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к порционной упаковке с деформируемым уплотняющим элементом.
Уровень техники
В известных технических решениях раскрывается многообразие подобных порционных упаковок и устройств для экстракции напитка. Например, в ЕР 0512470 раскрывается порционная упаковка с соответствующим устройством для приготовления напитка.
Однако многие порционные упаковки и соответствующие им устройства имеют недостаток, состоящий в том, что не всегда может гарантироваться герметичность между порционной упаковкой и устройством. Это оказывает неблагоприятное влияние на качество напитка, который должен быть приготовлен.
FR 2617389 относится к фильтрующему элементу (картриджу) для приготовления напитков, включающему фильтрующую нижнюю часть и чашеподобный пластиковый корпус с толстым ободком, который накрывается клапаном устройства для напитков.
ЕР 1654966 имеет отношение к капсуле с уплотняющим элементом без резьбы или с углублением, который способен деформироваться под давлением внешнего элемента устройства для производства напитков.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения состоит в том, чтобы спроектировать порционную упаковку и устройство для приготовления напитка таким образом, чтобы можно было достичь превосходной непроницаемости для жидкости между порционной упаковкой и устройством и чтобы порционная упаковка могла использоваться с известными устройствами.
Дополнительная задача изобретения состоит в том, чтобы только порционная упаковка, разработанная согласно настоящему изобретению, а не порционные упаковки, известные в данной области, могла быть использована с устройством согласно изобретению.
Порционная упаковка с признаками по пункту 1 формулы изобретения решает эту задачу. Преимущества изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Порционная упаковка для вмещения вещества, в общем, содержит криволинейное основание и переходную область, целиком сформированную на этом основании, боковую стенку, которая целиком сформирована на этой переходной области и имеет конусное продолжение, и край, который целиком сформирован на этой боковой стенке и выступает наружу и который можно также назвать буртиком. Основание, переходная область и боковая стенка формируют полость для того, чтобы вмещать вещество, в частности кофе. В полости имеется отверстие, закрываемое пленкой и используемое для того, чтобы засыпать вещество, такое, например, как порошок кофе. Согласно изобретению деформируемый уплотняющий элемент целиком сформирован на порционной упаковке.
Деформируемый уплотняющий элемент может быть деформирован посредством прижимного устройства и/или ответной детали соответствующего устройства для экстракции до и/или во время процесса экстракции. Деформация является такой, что в результате может быть достигнут непроницаемый для жидкости контакт между прижимным устройством, ответной деталью и уплотняющим элементом.
Непроницаемый для жидкости контакт позволяет напитку быть экстрагированным из вещества под высоким давлением. В частности, это выгодно, к примеру, если из молотого кофе должен быть экстрагирован кофейный напиток.
Пластическая деформация или сжатие уплотняющего элемента имеет преимущество по сравнению с различными типами деформации, такими, например, как упругая деформация уплотняющего элемента, так как обеспечивается достижение лучшей герметичности между капсулой и прижимным устройством.
Когда прижимное устройство закрыто, имеется зазор между нижним краем прижимного устройства и выступающим краем порционной упаковки. Предпочтительная высота зазора составляет от 0,05 мм до 0,5 мм. Высота зазора определяется расстоянием между поверхностью выступающего края и нижним краем прижимного устройства.
Преимущество зазора такого типа состоит в том, что давление, возникающее во время экстракции, может распространяться до места уплотнения.
Уплотняющий элемент, предпочтительно, размещается, по существу, на внешней границе выступающего края и имеет форму завернутой кромки.
Размещение и конфигурация этого типа позволяют изготовить порционную упаковку согласно настоящему изобретению наиболее простым и поэтому рентабельным способом.
Завернутая кромка, по существу, имеет в сечении эллиптическую или овальную форму. Завернутая кромка своей первой областью целиком сформирована на внешней границе выступающего края. Первая область имеет скругленную форму и выступает вниз, т.е. в направлении ответной детали. Вторая область целиком формируется как продолжение первой области таким образом, что вторая область располагается, по существу, под прямым углом к поверхности выступающего края. Третья область целиком формируется как продолжение второй области, причем третья область имеет скругленную форму. Четвертая область целиком формируется как продолжение третьей области и простирается, по существу, параллельно второй области. Четвертая область может, в этом случае, быть присоединенной к внешней границе выступающего края или может быть неприсоединенной, или может быть завернутой вовнутрь, свободный конец тогда окружается четырьмя областями.
Альтернативно, первая область может также выступать вверх, т.е. от ответной детали. Конфигурация второй области, третьей области и четвертой области разработана таким же образом, как описано выше.
Завернутая кромка с эллиптическим или округлым сечением, предпочтительно, простирается вплоть до 1/3 вниз от выступающего бокового края, т.е. в направлении ответной детали, и вплоть до 2/3 вверх, т.е. от ответной детали. Другие соотношения, несомненно, также возможны, в частности возможно соотношение 1:1. Однако соотношение может быть также от 1/5 до 4/5.
Высота завернутой кромки, предпочтительно, составляет от 0,5 мм до 2,5 мм. Высота от 1,0 мм до 1,8 мм является особенно предпочтительной. Ширина завернутой кромки, предпочтительно, находится в диапазоне от 0,3 мм до 0,8 мм. Ширина от 0,5 мм до 0,7 мм является особенно предпочтительной.
Расстояние от боковой стенки до завернутой кромки, которое, по существу, соответствует ширине выступающего края или буртика, предпочтительно, составляет от 1 мм до 5 мм. Расстояние от 1,5 мм до 3 мм является особенно предпочтительным.
В частности, вторая область, третья область и четвертая область могут быть деформированы соответствующей уплотняющей областью прижимного устройства.
Эта эллиптическая или овальная в сечении форма может быть деформирована особенно легко, и может быть достигнут хороший уплотняющий эффект, что оказывает положительное влияние на процесс экстракции.
Высота завернутой кромки, предпочтительно, больше ширины завернутой кромки, причем завернутая кромка по высоте простирается в направлении действия прижимного устройства.
Во время процесса деформации четвертая область может быть введена во внутреннюю часть первой области скругленной формы. Это приводит к особенно хорошему уплотняющему эффекту. В процессе этой операции завернутая кромка деформируется, т.е. безвозвратно искажается или сжимается. В этом случае полное возвращение завернутой кромки к ее первоначальной форме, после удаления прижимного устройства, невозможно. Однако также возможно, что деформация завернутой кромки или уплотняющего элемента может быть только частично пластической. В этом случае деформация, соответственно, имеет пластическую и также упругую составляющие. Участки завернутой кромки могут поэтому вернуться к их первоначальной форме после того, как удалено прижимное устройство.
Кроме того, возможно для завернутой кромки, которая целиком сформирована на внешней границе выступающего края, иметь только одну область. Эта область, по существу, имеет в сечении округлую форму. Также является возможной спиральная форма в сечении.
К тому же уплотняющий элемент может быть размещен на боковой стенке и может, по существу, формироваться как шарик.
Кроме того, уплотняющий элемент может быть размещен на выступающем крае боковой стенки и может, по существу, формироваться как шарик.
Порционную упаковку, предпочтительно, изготавливают из алюминия или алюминиевого сплава. Кроме того, порционная упаковка может быть снабжена внутри и/или снаружи слоем, состоящим из пластика или других материалов.
В общем, уплотняющий элемент может быть изготовлен из алюминия и/или пластика, и/или эластичной резины. В этом случае порционная упаковка, частично или полностью, может быть изготовлена из пластичного материала. К примеру, уплотняющий элемент может быть изготовлен с использованием алюминиевой подложки и внешней облицовки из эластичной резины, что улучшает непроницаемость для жидкости.
Порционная упаковка, предпочтительно, имеет среднюю толщину стенки от 0,05 мм до 0,12 мм. Средняя толщина стенки от 0,07 мм до 0,10 мм является особенно предпочтительной.
Порционную упаковку, предпочтительно, изготавливают посредством процесса глубокой вытяжки, в частности, когда порционная упаковка содержит алюминий или алюминиевый сплав. Это обеспечивает возможность эффективного и рентабельного производства порционной упаковки.
При использовании пластика порционная упаковка тоже может быть изготовлена методом термоформования или литьевым формованием под давлением (инжекционным прессованием).
Предложено устройство для приготовления напитка его экстракцией из вещества, содержащегося в порционной упаковке, при этом порционная упаковка является вставляемой в устройство, содержащее, по меньшей мере, прижимное устройство и ответную деталь с продавливающей планкой. Прижимное устройство и/или ответная деталь оборудованы средствами для уплотняющей деформации частей порционной упаковки. Впадина, которая является сопряженной с уплотняющим элементом, размещена в нижней области прижимного устройства, и/или впадина, которая является сопряженной с уплотняющим элементом, размещена в ответной детали. Однако впадина может быть размещена только на одном из этих двух элементов, т.е. или на прижимном устройстве, или на ответной детали. Уплотнение поэтому происходит без дополнительных элементов, таких, например, как уплотнительное резиновое кольцо и т.д.
Краткое описание чертежей
Более подробно изобретение описано ниже со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг.1 показан пример конструкции порционной упаковки и элементов устройства согласно настоящему изобретению перед процессом экстракции;
на фиг.2 показан пример конструкции, согласно фиг.1, незадолго до процесса экстракции; и
на фиг.3 показан пример конструкции, согласно фиг.1, во время процесса экстракции.
Осуществление изобретения
Пример порционной упаковки согласно настоящему изобретению и пример элементов устройства согласно настоящему изобретению показан на фиг.1. Порционная упаковка показана здесь как кофейная капсула 1.
Кофейная капсула 1 служит для того, чтобы вмещать молотый кофе для приготовления кофейного напитка. Переходная область 12 целиком сформирована на криволинейном основании 11. Боковая стенка 13 целиком сформирована на переходной области 12. Выступающий наружу край 14 целиком сформирован на боковой стенке 13. Выступающий наружу край 14 сформирован в виде кольцевого диска и имеет плоскую поверхность. Выступающий наружу край 14 может также называться буртиком. Основание 11, переходная область 12 и боковая стенка 13 формируют полость 15 с отверстием. Полость 15 служит для того, чтобы вмещать вещество, в данном случае порошок кофе, который может быть засыпан через отверстие. Отверстие является закрывающимся пленкой. Кроме того, деформируемый уплотняющий элемент 3 размещен на порционной упаковке, причем в предпочтительном варианте осуществления изобретения уплотняющий элемент 3 размещен снаружи выступающего края 14. Порционная упаковка сформирована осесимметричным образом относительно центральной оси А-А.
В настоящем примере осуществления изобретения кривизна криволинейного основания направлена в полость 15.
В настоящем примере осуществления изобретения уплотняющий элемент 3 сформирован в виде завернутой кромки, которая, по существу, имеет эллиптическую или овальную форму в сечении. Первая область 31 завернутой кромки целиком сформирована на внешней границе выступающего края 14. Первая область 31 в сечении имеет скругленную форму, которая является, по существу, полукруглой. Первая область простирается вниз от выступающего края 14.
Вторая область 32, которая простирается, по существу, под прямым углом к поверхности выступающего края 14, целиком формируется как продолжение первой области 31. Кроме того, вторая область 32 простирается над выступающим краем 14. Соответственно, часть завернутой кромки простирается ниже выступающего края 14, в то время как другая часть завернутой кромки простирается выше выступающего края 14.
Третья область 33 целиком формируется как продолжение второй области 32. Третья область 33 в сечении имеет скругленную форму, которая является, по существу, полукруглой.
Четвертая область 34 целиком формируется как продолжение третьей области 33. Четвертая область 34, по существу, параллельна второй области 32. В настоящем примере осуществления изобретения конец четвертой области является неприсоединенным, т.е. он не связан с выступающим краем 14 боковой стенки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения высота завернутой кромки имеет больший размер, чем ширина завернутой кромки.
Полость 35, которая ограничена четырьмя областями 31, 32, 33, 34, сформирована описанной конфигурацией завернутой кромки.
Устройство согласно настоящему изобретению служит, чтобы изготовить напиток, например, такой как кофе. В этом случае, вышеописанная кофейная капсула 1 может быть вставлена в устройство. Устройство содержит, по меньшей мере, одно прижимное устройство 2 и ответную деталь 4 с продавливающей планкой 5, на которую помещают кофейную капсулу 1.
Прижимное устройство 2 является подвижным в осевом направлении относительно ответной детали 4 и кофейной капсулы 1, помещенной на нее.
В настоящем примере осуществления изобретения прижимное устройство 2 имеет полую цилиндрическую форму с кольцевой поверхностью основания, внешнюю поверхность 23 и внутреннюю поверхность 24. Нижний край 22 образует нижний конец прижимного устройства 2. Уплотняющая область 21 размещена на нижнем крае 22 около внешней поверхности 23 и вдается в прижимное устройство 2. Уплотняющая область 21 имеет в этом случае форму, которая, по существу, является сопряженной с уплотняющей завернутой кромкой кофейной капсулы 1, и уплотняющий эффект достигается вследствие деформации завернутой кромки и благодаря форме уплотняющей области. Уплотняющая область 21 простирается по всей окружности полого цилиндрического прижимного устройства 2.
Ответная деталь 4 имеет опорную поверхность 42 и впадину 41. Впадина 41 имеет форму, которая является сопряженной с уплотняющей завернутой кромкой кофейной капсулы 1. Впадина 41 ответной детали 4 и уплотняющей области 21 прижимного устройства 2 расположены концентрически по отношению друг к другу.
Кофейную капсулу 1 в таком случае помещают на опорную поверхность 42 таким образом, чтобы завернутая кромка входила и ложилась во впадину 41 и чтобы отверстие, которое закрыто пленкой, оставалось на опорной поверхности 42 и продавливающей планке 5. Кофейная капсула 1, в таком случае, также располагается концентрически относительно впадины 41 и уплотняющей области 21. То есть центральная ось кофейной капсулы и центральная ось прижимного устройства, и центральная ось ответной детали являются концентрическими по отношению друг к другу.
После того как капсула вставлена, прижимное устройство перемещается вдоль центральной оси А-А к опорной поверхности 42. В процессе чего, уплотняющая область 21 прижимного устройства ударяет в завернутую кромку капсулы. Это можно легко увидеть на фиг.2.
Продавливающая планка 5 служит, в числе всего прочего, вместе с прижимным устройством, чтобы деформировать пленку, которая закрывает полость 15. Кроме того, имеются механические элементы, которые протыкают кофейную капсулу в области основания так, чтобы жидкость для экстракции могла проникнуть в капсулу. Эти операции известны специалистам в данной области техники и, таким образом, описание этого является излишним.
На фиг.3 показано прижимное устройство 2 в его крайнем положении. Если прижимное устройство 2 находится в этом положении, напиток может быть экстрагирован, в данном случае, из порошка кофе. На этом чертеже можно ясно увидеть, что неприсоединенная четвертая область 34 завернутой кромки переместилась вдоль внутреннего контура первой области 31. Эта деформация завернутой кромки обеспечивает непроницаемый для жидкости контакт между прижимным устройством 2 и ответной деталью 4. Это создает пространство 8, которое закрыто и непроницаемо для жидкости относительно окружающей среды.
На фиг.3 можно также увидеть, что имеется зазор 7 между выступающим краем 14 кофейной капсулы 1 и нижним краем 22 прижимного устройства. Отсутствует контакт между нижним краем 22 прижимного устройства 2 и выступающим краем 14 кофейной капсулы 1. Зазор 7, предпочтительно, имеет высоту от 0,05 мм до 0,5 мм. Высота от 0,1 мм до 0,3 мм является особенно предпочтительной. Зазор по высоте пролегает от поверхности выступающего края 14 до нижнего края прижимного устройства 2.
При нагнетании давления в пространство во время экстракции напитка повышенное давление в пространстве 8 может распространиться через зазор 7 до уплотняющей завернутой кромки. В процессе этого давление может возникнуть во внутреннем пространстве 35 уплотняющей завернутой кромки, и отдельные области далее деформируются наружу. Эта деформация ограничивается прижимным устройством 2, ответной деталью 4 и механическим внешним элементом (не показан), который соприкасается со второй областью 32 завернутой кромки. Эта деформация обеспечивает особенно эффективное уплотнение.
Прижимное устройство 2 может быть выполнено подвижным с использованием механических средств и/или гидравлических средств. В предпочтительном примере прижимное устройство сначала перемещается посредством механического активатора, т.е. кулачка, коленчатого соединения или другого рычажного механизма с последующей окончательной гидравлической герметизацией. Окончательная гидравлическая герметизация достигается посредством прижимного устройства 2, выполненного в виде подвижного поршня, формирующего, по меньшей мере, уплотняющую область 21 и нижний край 22 устройства, и смонтированного на жесткой опоре.