КАПСУЛА С УПЛОТНИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
CAPSULE WITH SEALING COMPONENT FOR PREPARATION OF DRINK

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к капсуле с уплотнительным элементом для приготовления напитков. В частности, изобретение относится к капсуле или картриджу одноразового использования, т.е. сменной капсуле или картриджу, для приготовления напитка, например кофе, из порции, состоящей из одного или нескольких продуктов и помещенной в капсулу, и к системе для приготовления напитков, содержащей устройство для приготовления напитков (варочное устройство), взаимодействующее с капсулой.
Уровень техники
Капсулы для приготовления напитка, в частности сменные капсулы для приготовления кофе, известны с 1980-х годов. Капсулы для приготовления напитков содержат участок контейнера, в который помещают порцию, по меньшей мере, одного экстрагируемого продукта, в общем, молотого кофе, а также травяного экстракта чая и подобных продуктов. Капсулы также содержат участок, который взаимодействует с варочным устройством для приготовления требуемого напитка. Типовое варочное устройство содержит кипятильник, вмещающий элемент или приемник, предназначенный для взаимодействия с капсулой и насосом или схожим устройством, так чтобы варочная жидкость, предпочтительно горячая вода, под давлением могла поступать в капсулу для экстракции напитка из порции содержащегося в ней продукта.
В известном способе приготовления напитков капсула подается в приемник варочного устройства, после в нее нагнетается варочная жидкость, как правило, горячая вода. Нагнетаемая горячая вода проходит через капсулу и экстрагирует напиток из ингредиента, помещенного в капсулу. Напиток выходит из капсулы и поступает в сборник напитка и далее в чашку или контейнер.
Приемник закрывает, по меньшей мере, часть капсулы и взаимодействует с ней, образуя герметичное соединение, так чтобы вода, поступающая в капсулу, экстрагировала напиток без утечки или с ограниченной утечкой. Утечка варочной жидкости может отрицательно влиять на процесс экстракции напитка, в результате чего не будут достигаться требуемые вкус и качество напитка.
Капсула известного типа имеет, по существу, корпус в форме усеченного конуса и участок фланца, продолжающийся от одного из двух оснований капсулы. Варочное устройство содержит средство для прижатия приемника к фланцу для создания требуемого уплотнения во время этапа варки. Недавно появились капсулы, которые имеют фланец, расположенный на соответствующей стороне капсулы, где расположен выпуск напитка; во время использования корпус таких капсул помещается в приемник варочного устройства, и сторона корпуса с противоположной стороны от того места, где расположен фланец, является стороной, куда нагнетается вода. Напиток выходит из капсулы у того основания, где расположен фланец. Между фланцем и приемником требуется обеспечить уплотнение во избежание утечки воды из приемника.
В известных варочных устройствах герметичное соединение между капсулой и приемником, в общем, обеспечивается посредством прикладывания давления к фланцу; другими словами, приемник, который имеет форму чашки для вмещения капсулы, прижимается к фланцевому ободку капсулы по ее периметру.
Существует проблема обеспечения герметичного соединения между капсулой и приемником варочного устройства в случае использования так называемых закрытых капсул, т.е. капсул, которые имеют закрытый выпуск для напитка, при этом выпуск открывается после того, как вода, поступающая в капсулу, достигает давления, достаточного для открывания или, по меньшей мере, частичного или полного разрушения тонких секций. Аналогично, капсулы с открытым впуском и закрытым или частично закрытым выпуском подвергаются утечке воды: здесь, как и выше, утечка варочной воды может оказывать значительное отрицательное влияние на качество и аромат приготавливаемого кофе.
В любом случае эта проблема существует для капсул всех типов, которые не запечатаны и имеют предварительно выполненные отверстия у впуска или выпуска или с обеих сторон. В известном варочном устройстве герметичное соединение между капсулой и приемником, в общем, обеспечивается посредством прикладывания давления к фланцевому ободку капсулы, другими словами, приемник, который имеет форму чашки для вмещения капсулы, прижимается к части капсулы для создания герметичной линии или участка. Предпочтительно, нижний край приемника, так называемый прижимной участок, входит в контакт с фланцевым ободком капсулы, т.е. ободком, продолжающимся от боковой поверхности капсулы по периметру.
В документе ЕР 1654966 описываются капсулы, снабженные упругим материалом, который действует в качестве прокладки или уплотнительного элемента и добавляется к фланцевому ободку для контакта с прижимным участком приемника и взаимодействия с приемником для получения требуемого герметичного соединения.
В документе WO 2009/115474 приводится описание варочного устройства, в котором прижимной участок приемника, т.е. край приемника, который приходит в контакт с капсулой, имеет неровности, выемки и/или зазоры. Согласно описанию WО''474 зазоры обеспечиваются на краю приемника для образования средств направления течения жидкости с целью регулирования утечки, если устройство используется без вставления капсулы. Проблема, связанная с этим устройством, состоит в том, что вода протекает из приемника в чашку, где собирается кофе, что отрицательно влияет на внешний вид и на вкус напитка, не говоря уже о возможном недостатке быстрого наполнения таким излишком воды контейнера на поддоне для сбора воды.
Фактически, утечка варочной жидкости наружу через капсулу может понизить давление внутри капсулы и, следовательно, уменьшить экстракцию ароматов кофе; кроме того, вода, подаваемая в чашку, будет непривлекательной на вид и будет растворять вкус напитка, экстрагируемого из капсулы при соответствующем изменении органолептических характеристик и качества приготавливаемого напитка.
Известные капсулы, снабженные упругим материалом, действующим в качестве уплотнительного элемента, не пригодных для устранения вышеуказанной проблемы, и были предложены другие решения для обеспечения удовлетворительного герметичного соединения между капсулой и приемником, имеющим неровности. Уплотнительный участок должен обеспечивать, чтобы прижимной участок приемника не прилипал к уплотнительному участку в конце этапа варки, когда использованная капсула должна быть удалена из приемника (как часто случается с уплотнительными элементами из резины).
Уже известны капсулы, имеющие один или несколько выступающих элементов, которые изготавливаются из того же материала, что и капсула, и продолжаются от наружной поверхности и, в частности, образуют фланцевый ободок для обеспечения герметичного соединения с приемником. В документе WО 2010/084475 от имени Ethical Coffee Company приводится описание нескольких вариантов выполнения капсулы, имеющей выступающие элементы на наружной поверхности и, в частности, на верхней поверхности фланцевого ободка.
В документе WО 2010/137946 от имени Sara Lee приводится описание капсулы, имеющей, по меньшей мере, один выступ для герметичного соединения с приемником.
Вышеуказанные выступающие элементы изготавливаются как одно целое с капсулой без необходимости добавления к капсуле другого материала во время изготовления, однако, требуемое герметичное соединение выступающего элемента с приемником не может быть получено надежным и стабильным способом.
С учетом вышеизложенного во избежание или для уменьшения утечки варочной жидкости и обеспечения герметичного соединения капсулы с приемником варочного узла существует необходимость в уплотнительном элементе или выступе, предназначенном для взаимодействия с прижимным краем приемника. В то же время капсула должна занимать правильное положение внутри приемника во избежание препятствования извлечению капсулы из приемника в конце процесса варки.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы решить вышеуказанные проблемы и предложить капсулу, которая обеспечивает высокую точность получения герметичного соединения с приемником для адаптации уплотнения к различным формам и профилям прижимного участка приемника без возникновения проблемы вставления капсулы в приемник или ее извлечения из приемника.
Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить капсулу, которая изготавливается с помощью несложного способа и в которой уплотнительный элемент выполняется за одно целое с корпусом капсулы без необходимости добавления герметичного уплотнительного материала на наружную поверхность для получения уплотнения с целью компенсации неровностей, имеющихся на приемнике.
Раскрытие изобретения
Эти и другие задачи решаются с помощью капсулы по настоящему изобретению, которая является сменной капсулой для приготовления напитка из порции продукта по п. 1 формулы изобретения. Капсула вставляется в устройство для приготовления напитков (также именуемое как варочное устройство), содержащее приемник для вмещения, по меньшей мере, части капсулы, которая имеет боковую стенку, верхнюю стенку и нижнюю стенку, образующие полый корпус, в который помещен вышеуказанный продукт. Капсула также содержит фланцевый ободок, продолжающийся сбоку от капсулы, и, по меньшей мере, один уплотнительный элемент в форме выступа от фланцевого ободка для получения герметичного соединения с прижимным участком приемника устройства для приготовления напитков во время использования, т.е. когда приемник прижимается к фланцу капсулы. Выступающий участок продолжается от фланцевого ободка к приемнику.
По изобретению уплотнительный элемент содержит участок, имеющий, по существу, треугольное сечение с двумя сторонами, образующими угол α; в общем, две вышеуказанные стороны лежат на двух прямых линиях, которые выступают от фланцевого ободка капсулы и пересекаются друг с другом в одной точке, образуя угол α, составляющий 45-120°. Кроме того, высота Н треугольного участка, т.е. вертикальное расстояние точки пересечения вышеуказанных прямых линий, на которых лежат две стороны треугольного уплотнительного выступа, превышает 0,5 мм и, предпочтительно, составляет 0,6-3, 0 мм, наиболее предпочтительно 0,6-2,6 мм. Предпочтительно, высота измеряется от верхней поверхности фланцевого ободка.
По другому аспекту настоящего изобретения отношение между основанием треугольного участка уплотнительного элемента и шириной нижнего края приемника, измеренное на верхней поверхности фланцевого ободка, составляет 0,8-3,0 и, предпочтительно, более 1,0. Основание треугольного участка может быть определено как расстояние между пересечениями двух боковых линий треугольника с верхней поверхностью фланцевого ободка, где верхняя поверхность является поверхностью, обращенной к приемнику во время использования капсулы, и эта поверхность содержит участок поверхности фланца, который закрыт боковой стенкой капсулы. В настоящем изобретении термин «верхняя поверхность» означает плоскость поверхности фланца, обращенную к приемнику при использовании капсулы и продолжающуюся к внутренней стороне боковой стенки.
Другим объектом изобретения является система для приготовления напитков по п. 12 формулы изобретения. Другим объектом изобретения является способ приготовления напитков по п. 18 формулы изобретения.
По меньшей мере, часть приемника входит в контакт, по меньшей мере, с частью вышеуказанных, по меньшей мере, двух сторон для получения герметичного соединения с капсулой и за счет вышеуказанных размеров уплотнительный элемент настоящей капсулы подвергается упругой и/или пластической деформации, когда приемник приводится в контакт с капсулой для прикладывания сжимающего усилия, что позволяет обеспечить герметичное соединение капсулы с приемником.
Стороны, лежащие на двух прямых линиях, которые пересекаются в одной точке, образуют, по существу, герметичное уплотнение треугольной формы, продолжающееся, т.е. выступающее, от верхней поверхности фланцевого ободка.
Термин «треугольное сечение» означает, что уплотнительный выступ капсулы, разрезаемый плоскостью сечения, снабжен, по меньшей мере, участком, который имеет, по существу, треугольную форму, имеющую две стороны, лежащие на двух пересекающихся прямых линиях. Этот основной участок может выступать непосредственно от верхней стороны фланцевого ободка или может быть соединен с вышеуказанным фланцевым ободком соединительным элементом, имеющим другую форму, например прямоугольную. Две вышеуказанные пересекающиеся прямые линии пересекают фланец 6; они могут пересекать только верхнюю поверхность или плоскость верхней поверхности (как определено выше) или они могут пересекать нижнюю поверхность фланца, или они могут пересекать верхнюю и нижнюю поверхности.
Предпочтительно, капсула имеет, по существу, форму усеченной трапеции с центральной осью, и уплотнительный выступ имеет треугольную форму на виде в разрезе плоскостью, проходящей через вертикальную центральную ось, т.е. на виде в радиальном разрезе. В приведенном ниже описании будет дана ссылка на «уплотнительный выступ», обозначающая, что уплотнительный элемент по изобретению выступает от фланцевого ободка; термины «уплотнительный элемент» и «уплотнительный выступ» являются взаимозаменяемыми.
Упругая и/или пластическая деформация уплотнительного элемента и, в частности, верхнего участка, по существу, уплотнительного выступа треугольной формы позволяет получить требуемое герметичное соединение посредством компенсации неровностей или зазоров, которые могут присутствовать на приемнике.
Другими словами, по существу, уплотнительный выступ треугольной формы подвергается сжатию и упругому и/или пластическому деформированию с помощью нижнего прижимного края приемника, так чтобы можно было компенсировать неровности приемника и уменьшить или исключить утечку варочной жидкости наружу капсулы.
Треугольная форма уплотнительного выступа, имеющая две наклонных стороны, которые образуют заявленный угол α, обеспечивает более легкое сжатие уплотнительного выступа под действием сжимающего усилия (давления), прикладываемого к прижимному участку приемника, который приходит в контакт с выступом.
В то же время, по существу, треугольная форма и значение выбранного угла α уменьшают величину усилия, прикладываемого пользователем варочного устройства для герметичного закрывания капсулы внутри приемника.
Точка пересечения прямых линий, на которых лежат две вышеуказанные стороны, т.е. вершина треугольника, образует окружность, центр которой принадлежит вертикальной центральной оси капсулы, и герметичный выступ, образованный сторонами треугольного уплотнительного выступа, является круглым выступом, который продолжается вокруг осевой стенки капсулы и имеет, по существу, треугольную форму на виде в радиальном сечении.
Предпочтительно, размер уплотнительного выступа, образованного сторонами, является одинаковым для каждого радиального участка вокруг центральной оси капсулы, другими словами, уплотнительный выступ не меняет свою форму по окружности капсулы.
Стороны треугольного уплотнительного выступа могут быть соединены друг с другом в точке пересечения прямых линий, на которых лежат стороны треугольного уплотнительного выступа и, таким образом, образованный уплотнительный выступ имеет треугольную форму с углом при вершине, имеющим такой же размер, как и угол пересечения прямых линий, на которых лежат стороны. Кроме того, по возможным различным вариантам выполнения стороны могут быть соединены друг с другом с помощью скругленной линии, и/или прямой линии, и/или двух или более наклонных сегментов. В этом отношении следует отметить, что термин «по существу, треугольный», используемый для определения формы уплотнительного выступа, указывает на то, что форма сечения уплотнительного выступа может рассматриваться как треугольная также и в случае, когда стороны соединены скругленной линией или одной или несколькими прямыми линиями или сегментами. Скругленная линия, в общем, предусматривается и необходима с учетом требований к изготовлению формы и требований к извлечению изделия.
По примерному варианту выполнения настоящего изобретения одна из двух сторон треугольника выступает от боковой стенки капсулы или выступает от точки контакта боковой стенки капсулы с верхней поверхностью вышеуказанного фланцевого ободка. То, что, по меньшей мере, одна сторона выступает от боковой стенки капсулы, обеспечивает улучшенное центрирование капсулы внутри приемника.
Таким образом, когда уплотнительный выступ входит в контакт с нижним краем приемника, т.е. прижимным участком, по меньшей мере, одна из сторон треугольного уплотнительного выступа будет находиться в контакте с нижним краем приемника, в результате чего исключается утечка варочной жидкости.
В примерном варианте выполнения, в котором одна сторона треугольного уплотнительного выступа выступает от боковой стенки капсулы, эта конструкция обеспечивает повышение жесткости уплотнительного выступа, так чтобы под действием сжимающего усилия боковая стенка не подвергалась радиальному перемещению или деформации, что могло бы отрицательно повлиять на герметичное соединение между уплотнительным выступом и приемником.
Угол, образованный между, по меньшей мере, одной стороной, выступающей от боковой стенки капсулы, и боковой стенкой капсулы, предпочтительно, является острым углом.
Как указано выше, высота точки пересечения прямых линий, на которых лежат две стороны прямых линий треугольного уплотнительного выступа, измеренная на виде в радиальном сечении от верхней поверхности фланцевого ободка, превышает 0,5 мм, в общем, составляет 0,5-3,0 мм и, предпочтительно, составляет 0,6-2,6 мм. По предпочтительным вариантам выполнения высота составляет 0,6-2,0 мм и наиболее предпочтительно 0,8-1.5 мм.
Угол α при вершине треугольного участка, т.е. угол в точке пересечения прямых линий, на которых лежат две стороны треугольного уплотнительного выступа, предпочтительно составляет 53-80°, предпочтительно 55-65° и наиболее предпочтительно угол равен 60°, что соответствует равносторонней треугольной форме уплотнительного выступа.
В показанном примерном варианте выполнения высота составляет 1 мм, и уплотнительный элемент является выступом, который имеет, по меньшей мере, участок с сечением, соответствующим равносторонней треугольной форме, т.е. угол, образованный пересечением прямых линий, на которых лежат стороны, составляет 60°.
Как указано выше, капсула по изобретению должна использоваться в системе, где во время этапа приготовления требуемого напитка капсула находится в приемнике; при этом условии ось капсулы и ось приемника до некоторой степени совпадают. Для сжатия уплотнительного выступа радиальное расстояние (т.е. радиус R) уплотнительного выступа от центральной оси капсулы, по существу, равно радиусу приемника от его центральной оси. По настоящему изобретению отношение между основанием треугольного участка уплотнительного элемента и шириной нижнего края вышеуказанного приемника, т.е. прижимного участка, измеренное на верхней поверхности фланцевого ободка, составляет 0,8-3,0, предпочтительно более 1,0-2,3 и более предпочтительно 1,2-1,8.
Эти значения отношения между размером основания треугольного уплотнительного выступа и шириной нижнего края приемника позволяют улучшить уплотнительное соединение между ними во время процесса приготовления напитка.
В частности, приемник может быть приведен, по существу, в постоянный контакт, по меньшей мере, с участком двух сторон, образующих треугольную форму, т.е. нижний край приемника, даже когда он имеет неровности, может контактировать, по меньшей мере, с одной из двух сторон, с левой стороны или с правой стороны, или с обеими сторонами относительно вершины треугольной формы (точка пересечения прямых линий, на которых лежат стороны), тем самым обеспечивая деформацию уплотнительного выступа и требуемое герметичное соединение.
Преимущественно, заявленное отношение обеспечивает улучшенное и, по существу, автоматически выполняемое центрирование капсулы на прижимном участке приемника за счет комбинации формы, угла и отношения.
По другому аспекту настоящего изобретения предлагается система для приготовления напитков такого типа, которая содержит капсулу описываемого типа и устройство для приготовления напитков, содержащее приемник для вмещения, по меньшей мере, части вышеуказанной капсулы, при этом приемник входит в контакт, по меньшей мере, с частью вышеуказанных, по меньшей мере, двух сторон треугольного уплотнительного выступа капсулы для получения герметичного соединения с капсулой. Как указано выше, по существу, треугольная форма на виде в сечении уплотнительного выступа обеспечивает надлежащее взаимодействие с приемником варочного устройства и, в частности, с его нижним прижимным краем, даже если последний имеет некоторые неровности, предусмотренные конструкцией или вызванные износом.
Капсула, снабженная уплотнительным элементом по настоящему изобретению, может изготавливаться известным способом, т.е. литьем под давлением или термоформованием. Изобретение также имеет преимущество, состоящее в том, что заявленные капсула и уплотнительный элемент пригодны для термоформования.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и отличительные характеристики настоящего изобретения станут более понятными из приведенного ниже описания со ссылкой на приложенные чертежи неограниченного примера, на которых:
На фиг. 1 показана капсула по настоящему изобретению, вид в перспективе;
На фиг. 2 - то же, вид в радиальном разрезе плоскостью, проходящей через центральную ось капсулы по настоящему изобретению;
На фиг. 3 - уплотнительный выступ капсулы по настоящему изобретению, вид в разрезе участка К на фиг. 2 в увеличенном масштабе;
На фиг. 3а - то же, в увеличенном масштабе;
На фиг. 4 - средство выпуска капсулы по настоящему изобретению, вид в разрезе участка J на фиг. 2 в увеличенном масштабе;
На фиг. 5 - корпус другой капсулы по настоящему изобретению, пригодной для процесса термоформования, вид в разрезе;
На фиг. 6 - уплотнительный элемент капсулы, изображенной на фиг. 5, вид в увеличенном масштабе.
Осуществление изобретения
На фиг. 1-4 показан вариант выполнения капсулы 1 по примерному варианту выполнения настоящего изобретения для приготовления напитка, например кофе, чая, горячих и холодных напитков или каких-либо других пищевых жидкостей из порции экстрагируемого продукта, жидкого или твердого, содержащегося внутри капсулы. Предпочтительно, порция продукта содержит порошкообразный продукт, например порошкообразный кофе, который варится посредством варочной жидкости, предпочтительно горячей воды под давлением, которая нагнетается в капсулу для получения требуемого напитка.
Капсула по изобретению является частью системы и используется в устройстве для приготовления напитков (например, варочном устройстве), которое снабжено закрывающим элементом или приемником 50 (фиг. 2), предназначенным для размещения, по меньшей мере, части капсулы во время процесса приготовления напитка. Другими словами, капсула 1 вставляется, по меньшей мере, частично в приемник 50, который имеет соответствующую форму применительно к капсуле с целью вставления капсулы в приемник и ее извлечения из приемника соответственно в начале и в конце процесса приготовления напитка. Приемник 50 взаимодействует с опорным элементом 51, который поддерживает капсулу с другой стороны фланцевого ободка 6, когда капсула вставляется в приемник. Опорный элемент 51 является неподвижным элементом, в то время как приемник 50 является подвижным элементом. Во время использования приемник 50 перемещается к опоре 51, и фланцевый ободок сжимается между приемником 50 и опорой 51. Варочное устройство также снабжено средством (не показано) для подачи варочной жидкости, предпочтительно горячей воды, под давлением, внутрь капсулы.
Во время приготовления напитка капсула 1 по примерному варианту выполнения располагается между приемником 50 и опорным элементом устройства для приготовления напитка, которое также содержит известное средство для регулирования относительного перемещения приемника 50 и опорного элемента 51 и закрывания капсулы между ними. Приемник 50 прикладывает давление, по меньшей мере, к части капсулы и, предпочтительно, к фланцевому ободку для получения герметичного соединения.
Как показано на фиг. 1-3, 3а, капсула 1 по изобретению содержит боковую стенку 2, верхнюю стенку 3 и нижнюю стенку 4, образующие полый корпус 5, в котором содержится порция продукта.
Капсула имеет, по существу, форму чашки или форму усеченного конуса с центральной осью (А), другими словами, боковая стенка 2 не параллельна центральной оси (А), и полый корпус 5 закрыт нижней стенкой 4, которая, по существу, является плоской, и верхней стенкой 3. В показанном варианте выполнения радиус (R) (см. фиг. 2) корпуса 5 капсулы, измеряемый между центральной осью А и наружной поверхностью боковой стенки 2, равен 15 мм.
В примерном варианте выполнения, показанном на чертежах, нижняя стенка 4 является отдельным элементом, подобным крышке, который соединен с нижним участком корпуса 5 капсулы для закрывания капсулы и содержащегося в ней ингредиента. Нижняя стенка 4 имеет выступающий участок 4а (см. фиг. 3), который вставляется внутрь капсулы и снабжен ограничительным средством, которое имеет форму кольцевого ребра 7, предусмотренного на наружной поверхности выступающего участка 4а, и взаимодействует с соответствующим ограничительным средством в форме кольцевого ребра 7а, предусмотренного на внутренней поверхности боковой стенки 2 капсулы для крепления нижней стенки 4 к капсуле.
В корпусе 5 капсулы может использоваться любое другое пригодное ограничительное средство нижней стенки 4, и в других возможных вариантах выполнения нижняя стенка 4 может быть выполнена за одно целое с капсулой.
Кроме того, нижняя стенка может быть изготовлена из другого материала по сравнению с материалом капсулы, например, нижняя стенка 4 может быть фольгой или пористой или непористой мембраной, что известно из изготовления других капсул для приготовления напитка, и эта фольга или мембрана будут прокалываться при использовании капсулы.
Капсула 1 по настоящему изобретению снабжена фланцевым ободком 6, который продолжается сбоку от капсулы, в частности, фланцевый ободок продолжается в окружном направлении от нижнего участка боковой стенки 2 капсулы, образуя выступ по периметру капсулы. Фланец 6 имеет толщину Т, и стенка или крышка 4 имеет толщину Т1. Предпочтительно, фланцевый ободок 6 является, по существу, плоским, т.е. верхняя и нижняя поверхности 6а и 6b являются плоскими. Другими словами, фланцевый ободок 6 лежит на плоскости, которая перпендикулярна относительно центральной оси А капсулы.
В показанном варианте выполнения верхняя стенка 3 капсулы снабжена центральным углублением 3а для облегчения нагнетания варочной жидкости внутрь капсулы. Кроме того, на внутренней и/или наружной поверхности верхней стенки 3 предусмотрено несколько выступающих элементов 8, расположенных, по существу, вертикально, т.е. вдоль плоскостей, проходящих через центральную ось (А) капсулы, для увеличения жесткости верхнего участка капсулы и предотвращения его деформирования, когда капсула прокалывается прокалывающими средствами варочного узла, расположенными внутри приемника 50 (не показаны на приложенных чертежах).
Капсула предпочтительно изготавливается из пластика, утвержденного для использования с пищевыми продуктами, например из полипропилена, полиэтилена, PLA (полиактидной кислоты) и полистирола (например, из ударопрочного полистирола), который также устойчив к воздействию высокой температуры и давления варочной жидкости, нагнетаемой внутрь капсулы во время процесса приготовления напитка. Пластик выбирается согласно способу изготовления капсулы, например литью под давлением и термоформованию.
Капсула также снабжена средствами, которые, в конечном счете, обеспечивают нагнетание и экстракцию варочной жидкости. По известным вариантам выполнения вышеуказанные средства впуска и выпуска могут содержать одно или несколько отверстий на поверхности капсулы, самоперфорирующиеся элементы, которые разрушаются под действием механической силы и/или силы давления, прикладываемой к капсуле, или одно или несколько отверстий, которые образуются прокалывающими элементами варочного узла во время использования капсулы. В показанном варианте выполнения капсула снабжена средствами выпуска в виде нескольких самоперфорирующихся элементов 9 на нижней стенке 4.
Самоперфорирующиеся элементы 9 содержат несколько элементов, которые выступают, по меньшей мере, частично от нижней поверхности 4b нижней стенки 4 и которые разрушаются под действием механического усилия, прикладываемого варочным устройством, и/или усилия, прикладываемого водой, подаваемой в капсулу. В частности, как показано на увеличенном виде на фиг. 4, элементы 9 ограничиваются участком уменьшенной толщины 9а нижней стенки 4, который может разрушаться, когда часть элемента, которая выступает от нижней поверхности 4b нижней стенки 4, прижимается к опорному участку 51 варочного устройства. Петля обеспечивает, что элементы 9 могут колебаться и открываться без полного отделения от стенки 4.
Самоперфорирующийся элемент этого типа подробно описан в патентном документе WО 2007/063411 от имени заявителя.
Средство выпуска другого типа имеет несколько соответствующих элементов, но периферия элемента уменьшенной толщины заменена канавкой, где отсутствует стенка 4b, т.е. участком с вырезом, при этом петлевой участок сохраняется, и в этом варианте выполнения элементы могут выступать как наружу, так и внутрь относительно стенки 4.
Вышеуказанные выпускные элементы могут открываться под действием механического усилия, возникающего в результате сжатия капсулы приемником 50 у опорного элемента 51, или под действием давления, создаваемого варочной жидкостью, или в результате совместного действия давления варочной жидкости и механического усилия, прикладываемого приемником.
Могут быть предусмотрены средства выпуска других типов, т.е. может обеспечиваться экстракция напитка из капсулы, например, за счет перфорирования капсулы пригодными перфорирующими средствами варочного устройства; в другом варианте выполнения средством выпуска является водорастворимая мембрана.
Средства впуска капсулы по примерному варианту выполнения содержат одно или несколько отверстий, которые образуются перфорирующими средствами варочного устройства, другими словами, когда капсула находится внутри приемника 50, перфорирующие средства, выступающие внутрь приемника, образуют одно или несколько отверстий в поверхности капсулы для обеспечения нагнетания варочной жидкости.
В этом случае также следует отметить, что могут использоваться любые пригодные средства впуска воды без отклонения от объема защиты настоящего изобретения. Например, может использоваться комбинация фольги и перфорирующих средств, прикрепленных к капсуле, как описано в РСТ/IТ2004/000503. Капсула 1 также содержит, по меньшей мере, один уплотнительный выступ 10 для обеспечения требуемого герметичного соединения, по меньшей мере, с участком приемника 50 варочного устройства.
В показанном примерном варианте выполнения уплотнительный выступ 10 предусмотрен на фланцевом ободке 6 капсулы, т.е. на участке капсулы, который приводится в контакт с приемником 50 и, в частности, с нижним краем 50а приемника, т.е. нажимным участком приемника, для получения герметичного соединения.
Как показано на виде в разрезе на фиг. 2, 3 и 3а, приемник 50 варочного устройства имеет, по существу, форму чашки для обеспечения вставления капсулы в приемник и ее извлечения из капсулы и снабжен, по существу, круглым нижним краем 50а, предназначенным для взаимодействия с капсулой в качестве нажимного участка, и в частности, с уплотнительным выступом 10, расположенным на фланцевом участке 6 для получения герметичного участка.
По меньшей мере, один уплотнительный выступ 10 содержит участок, имеющий, по существу, треугольное сечение с двумя сторонами 11, 12, которые лежат на двух прямых линиях 13 и 14, т.е. образованы этими линиями (показаны на фиг. 3 и 3а пунктирными прямыми линиями, на которых лежат стороны 11 и 12) и пересекаются друг с другом в одной точке В.
В частности, в сечении уплотнительный выступ капсулы образован двумя сторонами 11, 12, которые лежат на двух прямых линиях, пересекающихся в точке В, образуя, по существу, герметизирующий выступ треугольной формы, который продолжается от верхней поверхности 6а фланцевого ободка 6. В показанном варианте выполнения вид показан в радиальной плоскости, проходящей через центральную ось А (см. фиг. 2, 3 и 3а). Как показано на чертежах, прямые линии, образующие стороны 11 и 12 уплотнительного треугольника, пересекают фланец 6, т.е. они пересекают верхнюю поверхность 6а фланца 6. Как указано выше, выражение «верхняя поверхность» фланцевого ободка 6 определяет плоскость поверхности фланца (обращенную к приемнику при использовании капсулы), которая продолжается к внутренней стороне 20 боковой стенки корпуса капсулы и к наружному концу 21 фланца. Предпочтительно, линии, которые образуют стороны 11 12, также пересекают нижнюю поверхность 6b фланца (фиг. 3а), т.е. треугольник расположен на фланце и имеет такую форму, что линии, образующие стороны 11 и 12 треугольника, пересекают, по меньшей мере, плоскость верхней поверхности 6а и предпочтительно также нижнюю поверхность 6b фланца 6.
Радиальное расстояние (т.е. радиус R) уплотнительного выступа от центральной оси капсулы, по существу, равно радиусу приемника от центральной оси для обеспечения прижатия приемника 50 к уплотнительному треугольному выступу 10 при использовании капсулы. Угол пересечения α, образованный линиями 13 и 14, на которых лежат стороны 11, 12, является углом верхней вершины треугольника, образованного сторонами 11 и 12 и поверхностью 6b; угол α составляет 45-120°. Следует отметить, что угол α, по существу, соответствует углу верхней вершины выступа, по существу, треугольной формы, образованного двумя сторонами 11, 12.
Предпочтительно, угол α составляет 53-80°, более предпочтительно 55-65° и наиболее предпочтительно 60°. В показанном примерном варианте выполнения угол α равен 60°, тем самым образуя уплотнительный выступ 10, имеющий, по существу, равностороннее треугольное сечение.
Другими словами, две стороны 11, 12 образуют уплотнительный выступ, продолжающийся от верхней поверхности 6а фланцевого ободка 6 и имеющий, по существу, треугольную форму, если смотреть на сечение. Как упомянуто выше, сечение выполнено по плоскости, проходящей через центральную ось А капсулы, и является видом в радиальном сечении.
Фактически, точка В пересечения линий 13 и 14 образует окружность, центр которой принадлежит вышеуказанной центрально оси А капсулы, поэтому уплотнительный выступ, образованный сторонами 11, 12, является круглым выступом, продолжающимся вокруг боковой стенки капсулы.
Предпочтительно, размер уплотнительного выступа, образованного сторонами 11, 12, является одинаковым для каждого радиального сечения вокруг центральной оси А капсулы, другими словами, уплотнительный выступ 10 не меняет форму по окружности капсулы.
Треугольный участок уплотнительного выступа 10 имеет основание 24, которое лежит на верхней поверхности 6b фланцевого ободка 6 (см. фиг. 3а) и ограничено двумя точками пересечения линий 13 и 14 с поверхностью 6b; нижний край 50а приемника 50, т.е. прижимной край приемника 50, имеет ширину W, т.е. ширину участка приемника, который приходит в контакт с фланцем капсулы. По настоящему изобретению отношение основание/ширина между основанием 24 и шириной нижнего края 50а приемника 50, измеренное на вышеуказанной верхней поверхности 6а, составляет 0,8-3,0, предпочтительно больше 1,0. Более предпочтительно отношение основание/ширина составляет 1,0-2,3 и еще более предпочтительно 1,2-1,8.
Комбинация параметров применительно к высоте, углу α и форме (как определяется сторонами треугольника, пересекающими фланец 6) обеспечивает достижение вышеописанного саморегулирования уплотнительного элемента относительно нижнего края (или прижимной поверхности) 50а приемника 50; нижний край будет находиться в постоянном контакте с уплотнительным треугольником 10 в том месте, которое может быть внутренней стороной, или наружной стороной, или верхом треугольника. В общем, контакт должен происходить во всех вышеуказанных местах в различных частях уплотнительного треугольного выступа 10: неидеальное совпадение оси капсулы с осью приемника 50 компенсируется заявленными характеристиками уплотнения, что позволяет нижнему краю прижимать треугольный выступ для создания эффекта уплотнения.
Треугольный уплотнительный выступ предпочтительно выполняется за одно целое с капсулой 1 и, предпочтительно, изготавливается из такого же материала, как и капсула. В других возможных вариантах выполнения стороны 11, 12 уплотнительного выступа 10, по существу, треугольной формы могут быть выполнены из другого материала по сравнению с материалом капсулы посредством совместного формования или как отдельная часть, по существу, прикрепляемая к капсуле.
Кроме того, материал уплотнительного выступа может быть упругим и/или пластически деформируемым, когда он приходит в контакт с нижним краем 50а приемника 50 после того, как последний прижимается к капсуле и прикладывает давление, которое обеспечивает герметичное соединение.
Кроме того, следует отметить, что заявленный выступ обеспечивает получение надлежащего уплотнения за счет использования только одного выступа на верхней поверхности 6а фланца 6 в отличие от известных устройств, в которых используются несколько выступов.
Объему настоящего изобретения также соответствует вариант выполнения, в котором треугольный выступ расположен на нижней поверхности фланца 6 с противоположной стороны по отношению к поверхности 6а, т.е. на поверхности фланца, которая контактирует с опорой 51 во время использования. В варианте выполнения, показанном на фиг. 3 и 3а, эта часть является участком нижней стенки 4, обозначенным позицией 15, т.е. нижняя стенка 4 имеет участок 15, который находится в контакте и крепится к фланцевому участку, продолжающемуся от боковой стенки 2 для получения двухслойного фланца; нижний выступ 17, показанный пунктиром на фиг. 3, продолжается от участка 15 нижней стенки 4. Таким образом, в другом возможном варианте выполнения капсула имеет два треугольных выступа 10 и 17, продолжающиеся от противоположных сторон ободка капсулы, при этом два выступа могут иметь разные формы и высоты.
Понятно, что термин «по существу, треугольное сечение» означает, что треугольная форма, имеющая две стороны 11, 12, может быть неполной треугольной формой, как показано на виде в разрезе на фиг. 2 и 3.
Фактически, как показано на фигурах и, в частности, на увеличенном виде в разрезе на фиг. 3а, одна из сторон 11, 12 выступает от боковой стенки 2 капсулы, и другая сторона выступает от верхней поверхности 6а фланцевого ободка 6 капсулы.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 2, 3 и 3а, левая боковая сторона 11 выступает от боковой стенки 2 капсулы, правая сторона 12 выступает от фланцевого ободка 6, и угол α пересечения линий 13 и 14 и сторон 11 и 12 треугольного уплотнительного выступа составляет 60°.
Две стороны 11, 12 образуют с поверхностью 6а, по существу, равносторонний треугольник, который не виден полностью по той причине, что левая сторона 11 выступает от боковой стенки 2 капсулы. Кроме того, следует отметить, что на фиг. 3, 3а стороны 11, 12 соединены друг с другом закругленной линией (r).
В других возможных вариантах выполнения сторона 11 продолжается от участка 16 верхней поверхности 6а, например от точки контакта боковой стенки 2 капсулы с верхней поверхностью 6а или на удалении от стенки 2, как на фиг. 5 и 6, где на виде в радиальном разрезе можно видеть полную треугольную форму уплотнительного выступа, образованного сторонами 11, 12. Вариант выполнения, показанный на фиг. 5 и 6, является капсулой, которую предпочтительно изготавливать термоформованием. Одинаковые конструктивные элементы обозначены такими же ссылочными номерами, как и на фиг. 1-4. Вариант выполнения на фиг.5 снабжен усиливающими элементами 22 на впускной стенке 3; усиливающие элементы 22 образованы в форме углублений, выполненных на боковой стенке 2 и впускной стенке 3. Углубления позволяют получить несколько дополнительных «соединительных стенок» 23, которые наклонены относительно стенки 2 и стенки 3; усиливающие элементы этих типов для капсул подробно описаны в одновременно находящейся на рассмотрении патентного ведомства заявке ЕР 12005214.7, зарегистрированной заявителем 16.07.2012 г. Угол α по этому варианту выполнения на фиг. 5 и 6 составляет 45°.
На фиг. 5 также показана капсула, которая имеет постоянную толщину корпуса капсулы, при этом объем заявки также включает в себя корпусы капсулы, в которых толщина стенки не является постоянной, в частности в случае, когда капсула изготавливается термоформованием.
Стороны 11, 12 могут соединяться друг с другом в точке В пересечения прямых линий, на которых лежат стороны 11, 12, и, таким образом, образованный уплотнительный выступ имеет треугольную форму с углом при вершине, имеющим такой же размер и форму угла α пересечения прямых линий, на которых лежат стороны 11, 12.
В других возможных вариантах выполнения, как показано на приложенных фигурах, стороны 11,12 соединены друг с другом закругленной линией, имеющей радиус r, равный 0,1, и треугольная форма имеет закругленную вершину на верхнем участке.
В других возможных вариантах выполнения, которые не показаны на фигурах, стороны 11, 12 могут быть соединены друг с другом прямой линией и/или двумя или более наклонными сегментами. В этом случае верхний участок образованного уплотнительного выступа имеет усеченную вершину. Понятно, что в настоящем описании термин «по существу, треугольное сечение» уплотнительного выступа используется применительно к вариантам выполнения, в которых верхние участки сторон соединены одной или несколькими прямыми линиями или сегментами, образуя, например, трапециевидную форму в случае, когда две стороны 11 и 12 соединены прямой линией, параллельной верхней поверхности 6а фланцевого ободка 6.
На виде в разрезе, показанном на фиг. 2, 3 и 3а, высота Н точки В пересечения прямых линий, на которых лежат две стороны 11, 12, измеренная от верхней поверхности 6а фланцевого ободка 6, превышает 0,5 мм и, предпочтительно составляет 0,6-2,6 мм. Более предпочтительно, высота Н составляет 0,6-2,0 мм и, предпочтительно 0,8-1,5 мм.
В показанном варианте выполнения на приложенных фигурах высота Н составляет 1 мм.
Кроме того, точка В пересечения прямых линий, на которых лежат стороны 11, 12, на виде в радиальном разрезе относительно вышеуказанной центральной оси А находится в пределах проекции ширины W нижнего края 50а вышеуказанного приемника 50 (см. фиг. 3 и 3а).
Следует отметить, что в капсуле, показанной на фигурах, высота Н точки В пересечения прямых линий 13 и 14, на которых лежат стороны 11, 12, соответствует средней линии (биссектрисе) угла α. По другим возможным вариантам выполнения, которые не показаны на фигурах, высота Н делит угол на два разных угла, т.е. стороны 11, 12 наклонены под разными углами относительно верхней поверхности ба фланцевого ободка 6.
Настоящее изобретение также относится к системе для приготовления напитков такого типа, которая содержит капсулу 1 такого типа, которая описана выше, и устройство для приготовления напитков, содержащее приемник 50 для вмещения, по меньшей мере, части вышеуказанной капсулы, при этом вышеуказанная капсула 50 входит в контакт, по меньшей мере, с частью вышеуказанных, по меньшей мере, двух сторон 11, 12 для получения герметичного соединения с капсулой.
Во время использования капсула 1 вставляется в приемник 50, который, по существу, имеет форму чашки и снабжен нижним краем 50а, действующим как прижимной участок приемника и предназначенным для приведения в контакт с фланцевым ободком 6 капсулы и, в частности, с уплотнительным выступом 10.
Приемник 50 взаимодействует с нижней опорной поверхностью 51, и варочное устройство снабжено известным средством, обеспечивающим перемещение приемника для закрывания капсулы 1 между приемником 50 и нижним опорным элементом 51.
Нижний край 50а приемника прижимается к фланцевому ободку 6 и, по меньшей мере, часть сторон 11, 12 входит в контакт с этим нижним краем для получения требуемого герметичного соединения.
Уплотнительный участок 10, образованный сторонами 11, 12, частично деформируется, упруго и/или пластично, для обеспечения требуемого герметичного уплотнения, исключая утечку варочной жидкости, нагнетаемой в капсулу.
Следует отметить, что, по существу, треугольная форма уплотнительного выступа облегчает деформирование под давлением, которое прикладывается приемником, без необходимости прикладывания большого усилия пользователем варочного устройства для перемещения приемника.
Кроме того, как указано выше то обстоятельство, что, по меньшей мере, одна сторона выступает от боковой стенки капсулы, позволяет улучшить центрирование капсулы внутри приемника. Центрирование обеспечивается в любом случае благодаря вышеописанному отношению основания выступа и ширины нижнего края 50а.
Таким образом, когда уплотнительный выступ входит в контакт с нижним краем 50а приемника 50, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одной из сторон 11, 12, соответственно, с правой стороны вершины В и с левой стороны вершины В находится в контакте с нижним краем приемника, исключая утечку варочной жидкости. Фактически, было установлено, что контакт может возникать частично на стороне 11 и в оставшейся части на стороне 12, обеспечивая, в любом случае, по существу, полный контакт нижнего края 50а с уплотнительным выступом 10. С учетом вышеизложенного понятно, что форма уплотнительного выступа капсулы по настоящему изобретению может компенсировать любые неровности на приемнике и, в частности, на его нижнем крае, который приходит в контакт с уплотнительным выступом.
Сжатие, по существу, треугольной формы уплотнительного выступа обеспечивает эффективное уплотнение неровностей нижнего края приемника, обеспечивая идеальное взаимодействие между ними для получения требуемого уплотнительного соединения.