КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА С ВЫПОЛНЕННЫМ КАК ЕДИНОЕ ЦЕЛОЕ УПЛОТНИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ
CAPSULE FOR PREPARING A BEVERAGE WITH A SEALING ELEMENT MADE AS A SINGLE PART

Область техники, к которой относится изобретения
Изобретение относится к капсуле, предназначенной для приготовления пищевого продукта, такого как напиток, с улучшенным уплотнительным средством. В частности, изобретение относится к капсуле, имеющей корпус с выполненным как единое целое уплотнительным элементом, изготовленным из металлического материала, такого как алюминий.
Уровень техники
На рынке широко известны капсулы для приготовления пищевого продукта, такого как напиток. Пример такой капсулы, предназначенной для применения с устройством для приготовления напитка, описан в EP 0 512 468 A1. Для приготовления напитка в специальном устройстве для приготовления напитка капсулу вставляют в устройство и ингредиенты, содержащиеся в капсуле, приводят в контакт с жидкостью, подаваемой в капсулу, для формирования желаемого напитка, который после этого выпускают из капсулы. Таким образом, капсула открывается под воздействием растущего давления внутри капсулы, что подталкивает выпускную сторону мембраны к средствам для открытия, таким как выступающие элементы, выполненные на несущей части устройства для приготовления напитка. Герметизация капсулы устройством для приготовления напитка в процессе приготовления напитка достигается за счет наружной части обода капсулы фланцевого типа, который приводят в контакт вдоль контактной линии окружности с имеющим подходящую форму элементом зацепления устройства для приготовления напитка.
Для улучшения герметизации между капсулой и элементом зацепления устройства для приготовления напитка были разработаны капсулы, на которые нанесен специальный уплотнительный элемент, причем уплотнительный элемент выполнен из другого материала, чем корпус капсулы. EP 1 654 966 A1, EP 1 849 715 A1 и EP 2 151 313 A1, например, относятся к такой капсуле, причем на капсулу нанесен уплотнительный элемент из эластичного каучукового материала. Уплотнительный элемент может быть нанесен на корпус капсулы посредством осаждения и отверждения жидкости, приклеивания или обжатия части корпуса капсулы и/или обода капсулы фланцевого типа на уплотнительном элементе.
Недостатком этих капсул является более сложный процесс изготовления, в ходе которого капсулу и уплотнительный элемент изготавливают на отдельных стадиях изготовления, а затем осуществляют сборку. Решение является более дорогостоящим для производства как с точки зрения стоимости материалов, так и с точки зрения производственных затрат, а также оказывает влияние на окружающую среду из-за применения двух различных материалов. Таким образом, требуется решение, которое позволяет упростить процесс изготовления и в то же время обеспечить улучшенные уплотнительные свойства обода капсулы фланцевого типа.
Кроме того, известны капсулы, которые содержат выполненный как единое целое уплотнительный элемент, т.е. уплотнительный элемент, изготовленный из того же материала, что и корпус капсулы, соответственно, обод капсулы фланцевого типа. EP 1 654 966 A1, EP 2 303 077 B1, EP 2 387 922 B1 и EP 2 814 328 B1, например, относятся к капсуле, содержащей уплотнительный элемент, образованный из множества концентрических кольцевых выступов, выполненных как единое целое с ободом фланцевого типа.
В EP 1 654 966 А1 в третьем варианте осуществления описан упругий характер уплотнительного элемента, выполненного по геометрической форме самой капсулы. В данном случае предлагается уплотнительный элемент в форме ступени, которая увеличивает диаметр боковой стенки капсулы. Когда капсула входит в зацепление с наклонной герметизирующей поверхностью устройства для приготовления напитка, на капсуле происходит отклонение уплотнительного элемента.
В WO2014/012783 A1, WO2014/184652 A1, WO2016/186489 A1, WO2016/186495 A1 и WO2016/186496 A1 также описаны капсулы для приготовления напитка, которые содержат часть обода фланцевого типа с выполненным как единое целое кольцевым уплотнительным элементом.
WO2016/186495 А1 относится к пластиковой капсуле, содержащей обод фланцевого типа с двумя разнесенными выступами, проходящими в осевом направлении от обода фланцевого типа, и плато между двумя выступами. Во время экстракции капсул конкретная часть устройства для приготовления напитка выполнена с возможностью зацепления выступов и плато для обеспечения герметичного сцепления.
Однако недостаток этих известных капсул заключается в том, что ввиду производственных допусков на размеры капсул и размеры внешнего элемента устройства для приготовления напитка две части не соответствуют друг другу и не обеспечивают зацепление надлежащим образом, что снижает герметичность между капсулой и элементом зацепления с риском утечек и разбавления напитка водой.
Более того, из-за размещенных по окружности выступов обода фланцевого типа в процессе изготовления могут возникать напряжения при формировании выступов, что, в свою очередь, приводит к дефектам уплотнительного элемента и/или обода фланцевого типа и что отрицательно влияет на уплотнительные свойства уплотнительного элемента.
Это особенно относится к металлическим капсулам, например изготовленным из алюминия или алюминиевого сплава. Таким образом, в процессе глубокой вытяжки алюминия при формировании капсулы могут возникать такие дефекты, как стрессовое растрескивание, образование складок и другие дефекты поверхности.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание усовершенствованной капсулы, которая позволяет преодолеть недостатки решений предшествующего уровня техники. Эту цель достигают с помощью независимых пунктов формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения раскрыты дополнительные предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Раскрытие изобретения
Изобретение относится к капсуле, предназначенной для приготовления напитка при впрыскивании жидкости в капсулу посредством устройства для приготовления напитка.
Предлагаемая капсула имеет продольную ось и предусматривает чашеобразный корпус-основание, обеспеченный закрытым концом и боковыми стенками для удержания ингредиентов для приготовления напитка, и обод фланцевого типа, размещенный на открытом конце корпуса-основания и радиально заканчивающийся искривленным наружным краем.
Предлагаемая капсула находится в первом состоянии перед применением в устройстве для приготовления напитка, причем капсула дополнительно содержит уплотнительный элемент для обеспечения герметичного для текучей среды сцепления с уплотнительным профилем элемента зацепления капсулы устройства для приготовления напитка, при этом указанный уплотнительный профиль имеет по меньшей мере одну герметизирующую поверхность, причем корпус-основание, обод фланцевого типа и уплотнительный элемент выполнены как единый цельный элемент из металлического материала, такого как алюминий, при этом уплотнительный элемент содержит по меньшей мере одну специально предназначенную поверхность, размещенную в месте соединения боковых стенок корпуса-основания и обода фланцевого типа, причем указанная специально предназначенная поверхность имеет форму по меньшей мере одной ступени, выступающей над ободом фланцевого типа.
Предлагаемая капсула находится во втором состоянии после применения в устройстве для приготовления напитка.
В соответствии с изобретением во втором состоянии после зацепления между элементом зацепления капсулы и по меньшей мере одной ступенью специально предназначенной поверхности уплотнительного элемента по меньшей мере одна ступень деформируется пластически, и в месте расположения по меньшей мере одной ступени капсула содержит обод фланцевого типа, имеющий профиль, соответствующий форме уплотнительного профиля элемента зацепления капсулы, причем указанный профиль представляет собой по меньшей мере три прилегающие поверхности (S1, S2, S3), каждая из которых имеет отличающуюся ориентацию.
Во втором состоянии капсулы вновь созданный профиль, содержащий три поверхности, каждая из которых имеет отличающуюся ориентацию, создает осевые и радиальные усилия вокруг элемента зацепления с обеспечением эффективной герметизации между ободом фланцевого типа и уплотнительным элементом элемента зацепления.
Прилегающие поверхности, образованные в результате пластической деформации по меньшей мере одной ступени, имеют следующую ориентацию:
- первая поверхность, по существу, параллельна поверхности элемента зацепления, обращенной к боковым стенкам корпуса-основания капсулы;
- вторая поверхность, по существу, параллельна ободу фланцевого типа; и
- третья поверхность образует угол β с боковой стенкой корпуса-основания, причем указанный угол находится в диапазоне от 1 до 50°.
Капсула в соответствии с изобретением обеспечивает эффективную, надежную и допускающую погрешности уплотнительную структуру, изготовленную из одного цельного элемента и, таким образом, без какого-либо дополнительного материала, такого как каучук.
Дополнительно капсула может быть образована в рамках упрощенного процесса изготовления при меньших затратах, при этом можно получить улучшенный уплотнительный элемент без каких-либо дефектов материала, таких как трещины, складки и поверхностные дефекты, которые могут повлиять на качество и герметичность капсулы, а также процесс экстракции.
Обод фланцевого типа предпочтительно представляет собой, по существу, плоскую манжету, которая проходит от открытого конца чашеобразного корпуса-основания, по существу, перпендикулярно наружным боковым стенкам корпуса-основания и/или оси вращения капсулы.
Специально предназначенная поверхность размещена в месте соединения чашеобразного корпуса-основания и обода фланцевого типа и выступает на длину D, которая больше уплотнительного профиля элемента зацепления.
В частности, специально предназначенная поверхность выступает на длину D в диапазоне от 0,5 до 4 мм.
Специально предназначенная поверхность уплотнительного элемента, содержащая по меньшей мере одну ступень, предпочтительно выполнена как единое целое с, по существу, плоским в иных отношениях ободом фланцевого типа. Ступень, образованная в ободе фланцевого типа, предпочтительно имеет толщину материала, по существу, в соответствии с остальной части обода фланцевого типа.
Ступень (-и) в ободе фланцевого типа предпочтительно изготовлена (-ы) методом глубокой вытяжки. В предпочтительном варианте осуществления корпус капсулы, обод фланцевого типа и уплотнительный элемент изготовлены в рамках одного процесса глубокой вытяжки. Например, капсулу можно получить посредством глубокой вытяжки изначально плоского металлического листа.
Капсула предпочтительно изготовлена из одного листа металла, такого как алюминий.
Уплотнительный элемент считается частью обода фланцевого типа и образует с ним непрерывную поверхность. Поверхность направлена к чашеобразному корпусу-основанию капсулы. На расположенной противоположно поверхности обода фланцевого типа к корпусу-основанию капсулы может быть прикреплена закрывающая мембрана.
Специально предназначенная поверхность предназначена для приема и зацепления с предпочтительно кольцевым уплотнительным профилем элемента зацепления капсулы устройства для приготовления напитка. Уплотнительный профиль элемента зацепления капсулы содержит по меньшей мере одну герметизирующую поверхность. Элемент зацепления предпочтительно представляет собой, по существу, колоколообразный элемент зацепления, соответственно, так называемую клетку для капсулы, выполненную с возможностью размещения чашеобразного корпуса-основания капсулы. Уплотнительный профиль элемента зацепления может представлять собой плоскую или закругленную торцевую поверхность элемента зацепления.
В предпочтительном варианте уплотнительный профиль элемента зацепления выполнен с возможностью зацепления по меньшей мере одной ступени уплотнительного элемента. Зацепление уплотнительного профиля элемента зацепления обеспечено таким образом, что деформация специально предназначенной поверхности уплотнительного элемента происходит при зацеплении уплотнительного профиля. Зацепление уплотнительного профиля элемента зацепления может быть таким, что оно оказывает на уплотнительный элемент по меньшей мере, по существу, ориентированные радиально и в осевом направлении герметизирующие усилия.
В первом варианте осуществления специально предназначенная поверхность содержит одну ступень, причем указанная одна ступень, по существу, параллельна ободу фланцевого типа. Она имеет длину d от 0,5 до 3 мм и высоту H от 1 до 3 мм.
Во втором варианте осуществления специально предназначенная поверхность содержит две ступени: первую ступень, смежную с остальной частью обода фланцевого типа и параллельную ободу фланцевого типа, и вторую ступень, размещенную между первой ступенью и боковыми стенками. Вторая ступень образует угол α с продольной осью капсулы и имеет высоту h в диапазоне от 0,2 до 2 мм.
Капсула предпочтительно дополнительно содержит закрывающую мембрану, соединенную с корпусом-основанием и/или ободом фланцевого типа капсулы. Закрывающая мембрана предпочтительно соединена с поверхностью обода фланцевого типа, противоположной поверхности, на которой размещена специально предназначенная поверхность уплотнительного элемента. Закрывающая мембрана может быть соединена с ободом фланцевого типа посредством адгезива и/или сварки. Закрывающая мембрана предпочтительно представляет собой закрытую мембрану, т.е. не имеет каких-либо перфораций. Однако закрывающая мембрана может также иметь предварительно выполненные в ней перфорации. Закрывающая мембрана предпочтительно представляет собой алюминиевую фольгу. Фольга предпочтительно герметично соединена с ободом фланцевого типа для образования уплотнения, герметичного для газа, с корпусом-основанием капсулы с сохранением свежести ингредиентов, содержащихся в картридже.
Толщина закрывающей мембраны предпочтительно составляет от 60 до 100 мкм (включая тисненую структуру и лак (-и) на поверхности).
В дополнительном аспекте изобретение относится к системе, содержащей описанную выше капсулу и устройство для приготовления напитка, предназначенное для подачи нагретой и/или находящейся под давлением жидкости в капсулу для приготовления напитка в результате взаимодействия жидкости с ингредиентами, содержащимися внутри капсулы.
Устройство для приготовления напитка предпочтительно содержит насос, нагреватель и/или охладитель, источник жидкости, такой как бак для воды, и/или варочную камеру для напитка для избирательного приема капсулы с приготовлением с ее помощью напитка.
Устройство для приготовления напитка предпочтительно содержит элемент зацепления капсулы, например, в составе варочной камеры, который выполнен с возможностью размещения капсулы и, в частности, корпуса-основания капсулы, когда капсулу вставляют в устройство. Элемент зацепления капсулы содержит кольцевой уплотнительный профиль, выполненный с возможностью взаимодействия с уплотнительным элементом капсулы для обеспечения эффективной герметизации капсулы в процессе приготовления напитка. Как упоминалось ранее, уплотнительный профиль элемента зацепления может быть выполнен с возможностью зацепления специально предназначенной поверхности, содержащей по меньшей мере одну ступень. Зацепление уплотнительного профиля элемента зацепления может быть таким, что при этом происходит деформация специально предназначенной поверхности. Зацепление уплотнительного профиля элемента зацепления может быть таким, что оно оказывает на специально предназначенную поверхность по меньшей мере, по существу, ориентированные радиально и в осевом направлении герметизирующие усилия.
Устройство для приготовления напитка предпочтительно дополнительно содержит средство перфорирования, такое как инжекционные лезвия или т.п., выполненные с возможностью перфорации впускной поверхности капсулы, которая, в частности, расположена на закрытом конце корпуса-основания капсулы, и для подачи жидкости во внутреннее пространство капсулы.
Устройство для приготовления напитка предпочтительно дополнительно содержит опору для капсулы, выполненную с возможностью удержания обода фланцевого типа капсулы со стороны, противоположной стороне, на которой элемент зацепления устройства зацепляет уплотнительный элемент капсулы. Опора для капсулы предпочтительно содержит средство для открытия, такое как, например, элементы в форме усеченной пирамиды, в которые может упираться закрывающая мембрана капсулы во время роста давления внутри капсулы, например, для вскрытия закрывающего элемента, например, путем протыкания или разрыва.
Капсула в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно имеет вращательную симметрию, т.е. является симметричной по ее вертикальной оси.
Ингредиенты для приготовления напитка, расположенные в капсуле, предпочтительно выбраны из группы, состоящей из обжаренного молотого кофе, чая, растворимого кофе, смеси обжаренного молотого кофе и растворимого кофе, концентрата сиропа, концентрата фруктового экстракта, шоколадного продукта, продукта на основе молока или любого другого дегидрированного съедобного вещества, такого как дегидрированное сырье. Жидкость, используемая для приготовления напитка, предпочтительно является водой с любой температурой.
Изобретение дополнительно относится к чашеобразному корпусу-основанию капсулы для приготовления пищевого продукта с улучшенным уплотнительным элементом, выполненным как единое целое.
В соответствии с изобретением предлагается чашеобразный корпус-основание капсулы для удержания ингредиентов для приготовления напитка, а также обод фланцевого типа и уплотнительный элемент, содержащий специально предназначенную поверхность с по меньшей мере одной ступенью в месте соединения между чашеобразным корпусом-основанием и ободом фланцевого типа и выступающий над ободом фланцевого типа, причем по меньшей мере одна ступень обеспечивает зацепление с по меньшей мере одной герметизирующей поверхностью элемента зацепления капсулы в устройстве для приготовления напитка, при этом корпус-основание, обод фланцевого типа и уплотнительный элемент выполнены как единое целое из металлического материала, такого как алюминий.
Предлагаемый обод фланцевого типа находится в первом состоянии перед применением в устройстве для приготовления напитка; и он находится во втором состоянии после применения в устройстве для приготовления напитка.
Во втором состоянии обода фланцевого типа в месте расположения по меньшей мере одной ступени обод фланцевого типа деформируется пластически и образует профиль, соответствующий форме по меньшей мере одной из герметизирующих поверхностей, причем указанный профиль содержит по меньшей мере три прилегающие поверхности (S1, S2, S3), каждая из которых имеет отличающуюся ориентацию и создает осевые и радиальные усилия вокруг элемента зацепления, при этом обеспечивается эффективная герметизация между ободом фланцевого типа и уплотнительным элементом элемента зацепления.
Предлагаемое решение обеспечивает эффективную герметизацию между ободом фланцевого типа и уплотнительным элементом элемента зацепления, таким образом улучшается текущий уровень техники.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки, преимущества и цели настоящего изобретения будут понятны специалисту в данной области после прочтения приведенного ниже подробного описания вариантов осуществления настоящего изобретения при их рассмотрении вместе с фигурами на прилагаемых графических материалах.
В этих графических материалах представлены только некоторые варианты осуществления в соответствии с описанием, и, следовательно, их не следует рассматривать как ограничивающие его объем. В прилагаемых графических материалах будет представлена дополнительная специфичность и детальность описания. Таким образом, следует понимать, что изобретение в заявленном виде не будет каким-либо образом ограничено этими примерами.
На фиг. 1a представлен вид в перспективе сбоку первого варианта осуществления капсулы в соответствии с изобретением.
На фиг. 1b представлен вид сверху капсулы в соответствии с фиг. 1a.
На фиг. 1c представлен вид в поперечном сечении сбоку капсулы в соответствии с фиг. 1a.
На фиг. 2 представлен вид в разрезе сбоку капсулы, изображенной на фиг. 1a, совмещающей первый вариант осуществления уплотнительного элемента в соответствии с изобретением и элемент зацепления устройства для приготовления напитка перед зацеплением друг с другом.
На фиг. 3 представлен частичный увеличенный вид в разрезе сбоку первого варианта осуществления уплотнительного элемента в соответствии с изобретением и элемента зацепления устройства для приготовления напитка перед зацеплением друг с другом.
На фиг. 4 представлен частичный увеличенный вид в разрезе сбоку первого варианта осуществления уплотнительного элемента в соответствии с изобретением и элемента зацепления устройства для приготовления напитка, зацепленных друг с другом.
На фиг. 5a представлен вид в перспективе сбоку второго варианта осуществления капсулы в соответствии с изобретением.
На фиг. 5b представлен вид сверху капсулы в соответствии с фиг. 5a.
На фиг. 5c представлен вид в поперечном сечении сбоку капсулы в соответствии с фиг. 5a.
На фиг. 6 представлен вид в разрезе сбоку капсулы, представленной на фиг. 5a, в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения и элемента зацепления устройства для приготовления напитка перед зацеплением друг с другом.
На фиг. 7 представлен частичный увеличенный вид в разрезе сбоку второго варианта осуществления уплотнительного элемента в соответствии с изобретением и элемента зацепления устройства для приготовления напитка перед зацеплением друг с другом, и
На фиг. 8 представлен частичный увеличенный вид в разрезе сбоку второго варианта осуществления уплотнительного элемента в соответствии с изобретением и элемента зацепления устройства для приготовления напитка, зацепленных друг с другом.
Осуществление изобретения
В приведенном ниже подробном описании содержатся ссылки на соответствующие рисунки, которые являются частью настоящего документа.
В графических материалах аналогичные символы и ссылки, как правило, обозначают аналогичные компоненты, если иное не следует из контекста.
Предполагается, что иллюстративные варианты осуществления, описанные в подробном описании и графических материалах, не имеют ограничительного характера. Допускается использовать другие варианты осуществления и вносить другие изменения без отступления от объема заявленного объекта изобретения, представленного в настоящем документе. Следует понимать, что аспекты настоящего описания, в общем и в целом представленные в настоящем документе и проиллюстрированные на фигурах, можно перераспределять, заменять, комбинировать и конструировать в широком спектре различных конфигураций, все из которых явным образом предусмотрены настоящим описанием и являются его частью.
В данном описании слова «содержит», «содержащий» и аналогичные слова не следует интерпретировать в исключительном или исчерпывающем смысле. Иными словами, предполагается, что они означают «включая, без ограничений».
Любую ссылку на документы предшествующего уровня техники в данном описании не следует рассматривать как признание того, что такой предшествующий уровень техники является широко известным или составляет часть общеизвестных знаний в данной области.
Фиг. 1a–4 относятся к первому варианту осуществления капсулы 10 в соответствии с изобретением.
Как представлено на фигурах, причем на фиг. 1a представлен вид в перспективе сбоку первого варианта осуществления капсулы, на фиг. 1b представлен вид сверху указанной капсулы, на фиг. 1c представлен вид в поперечном сечении сбоку указанной капсулы, а на фиг. 2 представлен вид в разрезе сбоку указанной капсулы, капсула 10 содержит чашеобразный корпус-основание 1. Корпус-основание 1 имеет закрытый конец 1a (вся площадь верхней части капсулы, а не только центральная часть), боковые стенки 1b и открытый конец 1c. Закрытый конец 1a может служить в качестве поверхности для впрыска в процессе приготовления напитка, и его может вскрывать специальный впрыскивающий элемент устройства 20 для приготовления напитка.
В процессе экстракции элемент 21 зацепления специального устройства 20 для приготовления напитка, как показано на фиг. 3, зацепляется с капсулой 10. Элемент 21 зацепления предпочтительно содержит, по существу, полый колоколообразный элемент зацепления для размещения в нем корпуса-основания 1 капсулы. При размещении капсулы 10 в устройстве 20 для приготовления напитка элемент 21 зацепления опускается на капсулу 10 посредством специального запирающего усилия F.
Элемент 21 зацепления имеет уплотнительный профиль, представляющий собой несколько герметизирующих поверхностей 21a, 21b и 21c. Герметизирующие поверхности расположены на внутренней части элемента 21 зацепления, на части элемента 21 зацепления, которая входит в контакт с капсулой 10. Например, герметизирующие поверхности могут иметь форму кольцевой нижней поверхности с закругленными внутренними и наружными окружными краями, плоской поверхности, которая при применении параллельна боковым стенкам капсулы. Герметизирующая поверхность 21a, обращенная к периферийной части капсулы, имеет радиальную толщину, которая предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 0,6 мм, более предпочтительно от 0,2 до 0,5 мм.
Как показано на фиг. 1a, капсула 10 дополнительно содержит обод 2 фланцевого типа, который предпочтительно размещен на открытом конце 1c капсулы 10. Обод 2 фланцевого типа проходит радиально наружу от боковых стенок чашеобразного корпуса-основания 1. Обод 2 фланцевого типа предпочтительно размещается поперечно оси Y вращения капсулы 10 и имеет искривленный наружный край 2c на своем конце, противоположно корпусу-основанию 1.
В показанном варианте осуществления капсула предпочтительно изготовлена из алюминия.
Что касается размера, корпус-основание 1 имеет диаметр в диапазоне от 8 до 30 мм, высоту от приблизительно 24 до 30 мм, а толщина боковых стенок корпуса-основания составляет от 0,08 до 0,12 мм.
Обод 2 фланцевого типа, выступающий от корпуса-основания 1, имеет длину L, измеряемую от боковых стенок 1b корпуса-основания до искривленного наружного края 2 c, которая составляет от 2 до 4 мм.
На открытом конце 1c (показано на фиг. 1c) корпуса-основания 1 капсулы может быть размещена закрывающая мембрана 9. Закрывающая мембрана 9 предпочтительно соединена с ободом 2 фланцевого типа, как показано на фиг. 1c и на фиг. 2. Закрывающая мембрана 9 предпочтительно соединена с по меньшей мере одной нижней кольцевой поверхностью 2b обода 2 фланцевого типа, причем поверхность 2b направлена от корпуса-основания 1 капсулы.
В альтернативном варианте осуществления закрывающая мембрана 9 может быть соединена с корпусом-основанием 1 или как с корпусом-основанием 1, так и с ободом 2 фланцевого типа.
Закрывающая мембрана 9 предпочтительно представляет собой алюминиевую фольгу, герметично соединенную с ободом 2 фланцевого типа.
Чашеобразный корпус-основание 1 предпочтительно вмещает ингредиенты напитка, подходящие для приготовления жидкого пищевого продукта при взаимодействии с жидкостью, впрыскиваемой в капсулу 10. Ингредиенты предпочтительно заключены в чашевидный корпус-основание 1 и закрывающую мембрану 9. Ингредиенты напитка могут представлять собой обжаренный молотый кофе или другие типы ингредиентов, как описано ранее.
Обод 2 фланцевого типа имеет выполненный как единое целое уплотнительный элемент 3, который размещен на верхней кольцевой поверхности 2a обода фланцевого типа. Кольцевая поверхность 2a размещена напротив поверхности 2b, к которой предпочтительно присоединена закрывающая мембрана 9. Таким образом, кольцевая поверхность 2a обращена от открытого конца 1c капсулы.
Уплотнительный элемент 3 расположен между корпусом-основанием 1 капсулы и ободом 2 фланцевого типа. Он содержит специально предназначенную поверхность 4, размещенную в месте соединения между боковыми стенками 1b корпуса-основания 1 и ободом 2 фланцевого типа.
Указанная специально предназначенная поверхность 4 выступает на длину D, которая больше внутренней части (где расположены герметизирующие поверхности) элемента 21 зацепления.
Более конкретно, специально предназначенная поверхность 4 выступает на длину D (измеряемую от боковых стенок 1b) в диапазоне от 0,5 до 4 мм.
В настоящем варианте осуществления длина D составляет приблизительно 2,5 мм.
Специально предназначенная поверхность 4 содержит ступень 4a с выступанием от боковых стенок 1b над ободом 2 фланцевого типа, причем ступень 4a, по существу, параллельна направлению обода фланцевого типа. Ступень 4a выполнена как единое целое с ободом 2 фланцевого типа и корпусом-основанием 1. Это означает, что она образована из того же материала, что и обод фланцевого типа, и корпус-основание, а также является частью самого обода фланцевого типа (но не является дополнительной частью), выступая на поверхности 2a.
Как видно на фиг. 1b, ступень 4a проходит непрерывно и кольцеобразно вокруг боковых стенок 1b и выполнена с возможностью зацепления с герметизирующей поверхностью 21a элемента 21 зацепления капсулы устройства 20 для приготовления напитка. Это видно на фиг. 2, где показана капсула 10, взаимодействующая с элементом зацепления устройства 20 для приготовления напитка.
Для обеспечения эффективного зацепления длину d ступени 4a (с выступанием от боковых стенок 1b) предпочтительно выбирают так, чтобы она надлежащим образом и полностью входила в герметичное сцепление со специально предназначенной герметизирующей поверхностью 21a элемента 21 зацепления.
Длина d ступени 4a предпочтительно составляет от 0,5 до 3 мм, более предпочтительно от 1 до 2,5 мм. Высота H ступени 4a предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 3 мм, более предпочтительно от 1,5 до 2,5 мм.
Затем ступень 4a выступает на длину d, которая больше внутренней части (где расположены герметизирующие поверхности) элемента 21 зацепления, а оставшаяся часть обода 2 фланцевого типа предпочтительно составляет от 0,5 до 1 мм.
Система, в которую встроены капсула и устройство для приготовления напитка, управляется следующим образом для приготовления чашки напитка, например кофе. Капсулу 10 помещают в устройство для приготовления напитка и элемент 21 зацепления капсулы приводят в контакт с капсулой 10 при закрытии устройства для приготовления напитка. Капсулу прокалывают с ее закрытого конца 1a прокалывающим устройством (не показано) для создания отверстия входа жидкости (горячей или холодной) под давлением в капсулу 10. Вода смачивает кофе, хранящийся внутри капсулы, и экстрагирует нужное вещество для получения кофейного напитка.
Во время подачи воды под давлением в капсулу повышение давления приводит к разрыву закрывающей мембраны 9 (например, посредством нажатия на закрывающую мембрану 9 на некоторых прокалывающих устройствах крышки), и кофейный напиток выпускается путем слива кофейного напитка из капсулы в чашку.
На фиг. 3 и 4 представлены частичные увеличенные виды в разрезе сбоку варианта осуществления уплотнительного элемента, показанного на фиг. 1a–2, и элемента зацепления устройства для приготовления напитка до и во время зацепления друг с другом.
В частности, когда элемент 21 зацепления опускается из положения, показанного на фиг. 3, на уплотнительный элемент 3 посредством запирающего усилия F, кольцевая герметизирующая поверхность 21a входит в зацепление со ступенью 4a.
В результате приложения усилия к уплотнительному элементу 3 в области перекрытия между элементом 21 зацепления и уплотнительным элементом 3 ступень 4a уплотнительного элемента 3 подвергается пластической деформации во время указанного зацепления. Действительно, ступень 4a выступает на длину d, которая больше внутренней части элемента 21 зацепления, где расположены герметизирующие поверхности.
В данном случае длина d ступени 4a больше радиальной выступающей части герметизирующей поверхности 21a.
Как описано выше, пластическая деформация обусловлена приложенным усилием:
- посредством зажимающей системы, когда кофемашина закрыта через элемент 21 зацепления; и
- в процессе экстракции под действием давления воды через элемент 21 зацепления на капсулу.
После этого ступень 4a близко соответствует по форме герметизирующим поверхностям 21a, 21b, 21c элемента 21 зацепления, так что в процессе экстракции поверхность обода 2 фланцевого типа соответствует форме уплотнительного профиля (с герметизирующими поверхностями 21a, 21b и 21c) на участке перекрытия.
На фиг. 4 показана такая плотная конфигурация между герметизирующими поверхностями 21a, 21b, 21c и ободом 2 фланцевого типа, полученная во время применения (и видимая после применения), где ступень 4a и обод 2 фланцевого типа деформируются, что приводит к формированию структуры, соответствующей канавкам уплотнительного элемента. Полученная структура представляет собой по меньшей мере три новые прилегающие (или смежные) поверхности S1, S2, S3, образованные во время пластической деформации, причем указанные поверхности повторяют форму герметизирующих поверхностей 21a, 21b, 21c элемента 21 зацепления капсулы.
Таким образом, новая форма обода 2 фланцевого типа представляет собой по меньшей мере три новые поверхности S1, S2; S3, имеющие отличающуюся ориентацию.
Как можно видеть на фиг. 4, первая поверхность S1 обода фланцевого типа деформированной капсулы, по существу, параллельна боковой стенке 1b корпуса-основания и герметизирующей поверхности 21b.
Вторая поверхность S2 обода фланцевого типа деформированной капсулы, по существу, параллельна ободу 2 фланцевого типа и герметизирующей поверхности 21a.
Третья поверхность S3 обода фланцевого типа деформированной капсулы образует угол β с боковой стенкой 1b корпуса-основания в диапазоне от 1 до 50°. В данном случае поверхность S3, по существу, параллельна герметизирующей поверхности 21c элемента 21 зацепления, а угол β составляет приблизительно 22°.
Эти три поверхности S1, S2 и S3, имеющие отличающуюся друг от друга ориентацию, позволяют идеально соответствовать по форме уплотнительному профилю элемента 21 зацепления капсулы, таким образом обеспечиваются осевые и радиальные усилия вокруг элемента зацепления, а также обеспечивается эффективная герметизация по текучей среде между капсулой 10 и устройством 20 для приготовления напитка.
Благодаря деформированному ободу фланцевого типа, по форме соответствующему герметизирующим поверхностям 21a, 21b, 21c, улучшается герметизация между ободом 2 фланцевого типа капсулы и элементом зацепления.
В предложенном варианте осуществления чашеобразный корпус-основание 1, обод 2 фланцевого типа и уплотнительный элемент 3 выполнены как единое целое, т.е. как один элемент из одного и того же материала. Соответственно, чашеобразный корпус-основание 1, обод 2 фланцевого типа и уплотнительный элемент 3 могут быть изготовлены из одного материала с помощью традиционного процесса формования. В частности, корпус-основание 1, обод 2 фланцевого типа и выполненный как единое целое уплотнительный элемент 3 могут быть сформированы в рамках процесса глубокой вытяжки. Процесс глубокой вытяжки может потребовать более одной стадии глубокой вытяжки для правильного формирования из плоского фрагмента материала, предпочтительно металлического листа, корпуса капсулы и уплотнительного элемента.
Корпус-основание 1, обод 2 фланцевого типа и уплотнительный элемент 3 сформированы из одного фрагмента металла, предпочтительно из алюминия, наиболее предпочтительно из алюминиевого сплава.
Фиг. 5a–8 относятся к второму варианту осуществления капсулы 10 в соответствии с изобретением.
На фигурах представлена капсула 10, причем на фиг. 5a представлен вид в перспективе сбоку первого варианта осуществления капсулы, на фиг. 5b представлен вид сверху указанной капсулы, на фиг. 5c представлен вид в поперечном сечении сбоку указанной капсулы, а на фиг. 6 представлен вид в разрезе сбоку указанной капсулы.
Как указано выше, одними и теми же символами и ссылками, как правило, обозначают подобные компоненты, если из контекста не следует иное, и подробно описаны будут только дополнительные элементы, т.е. ранее описанные элементы также применимы к данному второму варианту осуществления.
Во втором варианте осуществления специально предназначенная поверхность 4 уплотнительного элемента 3 содержит две ступени:
- первую ступень 4a, смежную с остальной частью обода 2 фланцевого типа и параллельную ободу фланцевого типа; указанная первая ступень имеет длину d в диапазоне от 0,5 до 3 мм; и
- вторую ступень 4b, расположенную между первой ступенью 4a и боковыми стенками 1b корпуса-основания 1. Вторая ступень 4b короче первой ступени 4a. Она образует угол α с продольной осью капсулы. Угол α находится в диапазоне от 10 до 80°. Вторая ступень 4b имеет высоту h в диапазоне от 0,2 до 2 мм.
На фиг. 7 и 8 представлены частичные увеличенные виды в разрезе сбоку варианта осуществления уплотнительного элемента, показанного на фиг. 5a–6, и элемента зацепления устройства для приготовления напитка до и во время зацепления друг с другом.
В частности, когда элемент 21 зацепления опускается из положения, показанного на фиг. 7, на уплотнительный элемент 3 посредством запирающего усилия F, кольцевой уплотнительный профиль элемента 21 зацепления сначала входит в зацепление со ступенью 4b. В данном случае край между герметизирующими поверхностями 21a и 21b зацепляет ступень 4b. В этой области перекрытия между герметизирующей поверхностью 21a, 21b и ступенью 4b начинается пластическая деформация ступени 4b.
При дальнейшем зацеплении герметизирующие поверхности 21a, 21b, 21c уплотнительного профиля дополнительно зацепляют уплотнительный элемент и входят в зацепление с первой ступенью 4a.
Первая ступень 4a в свою очередь подвергается пластической деформации во время указанного зацепления.
Две ступени 4b, 4a, одна за другой в точности соответствуют по форме по меньшей мере одной из герметизирующих поверхностей 21a, 21b, 21c элемента 21 зацепления.
В конце закрытия устройства и при завершении процесса экстракции, когда элемент зацепления и специально предназначенная поверхность полностью зацеплены, завершается пластическая деформация, при этом поверхность обода 2 фланцевого типа соответствует форме уплотнительного профиля (герметизирующие поверхности 21a, 21b, 21c) элемента зацепления на участке перекрытия.
На фиг. 8 показана такая плотная конфигурация между герметизирующей поверхностью 21a, 21b, 21c и ободом 2 фланцевого типа после применения капсулы. Ступени 4a и 4b деформированы, что приводит к тому, что структура обода 2 фланцевого типа соответствует по форме канавкам герметизирующей поверхности 21. Полученная структура представляет собой по меньшей мере три новые прилегающие (или смежные) поверхности S1, S2, S3, образованные во время деформации, причем указанные поверхности повторяют форму уплотнительного профиля элемента 21 зацепления капсулы.
Таким образом, новая форма обода 2 фланцевого типа представляет собой по меньшей мере три новые поверхности S1, S2; S3, имеющие отличающуюся ориентацию.
Аналогично первому варианту осуществления:
- первая поверхность S1 обода фланцевого типа в своем втором состоянии, по существу, параллельна поверхности (21b) элемента (21) зацепления капсулы;
- вторая поверхность S2 обода фланцевого типа в своем втором состоянии, по существу, параллельна ободу 2 фланцевого типа и герметизирующей поверхности 21a;
- третья поверхность S3 обода фланцевого типа в своем втором состоянии образует угол β с боковой стенкой 1b корпуса-основания в диапазоне от 1 до 50°. В данном случае поверхность S3, по существу, параллельна герметизирующей поверхности 21c элемента 21 зацепления, а угол β составляет приблизительно 22°.
Специально предназначенная поверхность 4 этого второго варианта осуществления вместе со ступенями 4a и 4b больше специально предназначенной поверхности 4 первого варианта осуществления. Это приводит к тому, что герметизирующая поверхность 21а больше, таким образом обеспечивается улучшенная герметичность по текучей среде между элементом зацепления и капсулой.
В этом втором варианте осуществления ступень 4b также способствует центрированию между капсулой и элементом зацепления. Действительно, ступень 4b выступает за пределы боковых стенок 1b корпуса-основания, а также создает определенный угол (угол α с продольной осью), обеспечивая самоцентрирование.
Таким образом, аналогично первому варианту осуществления при перемещении элемента 21 зацепления к ободу 2 фланцевого типа во время закрытия (прилагается механическое усилие) и/или экстракции (прилагается усилие давления) герметизирующие поверхности 21a, 21b, 21c уплотнительного профиля деформируют специально предназначенную поверхность (первую и вторую ступени), а обод 2 фланцевого типа соответствует по форме уплотнительному профилю элемента 21 зацепления.
Такая конфигурация обеспечивает увеличение площади контактной поверхности между элементом 21 зацепления и ободом 2 фланцевого типа капсулы и, следовательно, улучшает герметичность по текучей среде между капсулой 10 и устройством 20 для приготовления напитка.
В предложенных вариантах осуществления показан элемент 21 зацепления капсулы заданной геометрии, однако могут быть предусмотрены и другие геометрические формы элемента зацепления капсулы.
Благодаря предлагаемой структуре, содержащей по меньшей мере одну ступень, для предлагаемой капсулы характерна специфичность к адаптации к элементу зацепления капсулы.
В любом случае в процессе экстракции уплотнительный элемент 3, который содержит по меньшей мере одну ступень 4a, 4b, соответствует форме уплотнительного профиля элемента 21 зацепления капсулы по меньшей мере на трех поверхностях, имеющих отличающуюся ориентацию, что приводит к улучшению герметизации между капсулой и устройством для приготовления напитка.