СИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ И ДРУГИХ ПРОДУКТОВ С КАПСУЛОЙ, СОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДСТВО УПЛОТНЕНИЯ
SYSTEM FOR PREPARATION OF DRINKS AND OTHER PRODUCTS WITH CAPSULE THAT COMPRISES SEALING FACILITY

Настоящее изобретение в основном относится к системе для приготовления напитка, применяемой с использованием капсул, а также к способу изготовления напитков из ингредиентов, содержащихся в такой капсуле.
Предпосылками настоящего изобретения является область техники создания герметичных капсул, в которых содержатся ингредиенты напитка или другие компоненты пищевого продукта (например, супа). Посредством взаимодействия этих ингредиентов с впрыскиваемой жидкостью могут производиться напитки или другие пищевые продукты, например супы. Взаимодействие может происходить, например, в процессе экстракции, сбраживания, растворения и т.д. Такая капсула является, по существу, приспособленной хранить молотый кофе для приготовления кофейного напитка посредством пропускания горячей воды под давлением через капсулу и сливания кофейного напитка из капсулы.
Капсула, как показано в патенте Франции FR 2160634, относится к устройству для приготовления кофейного напитка из контейнера, в котором устройство впрыскивания воды устанавливается герметически плотно к верхней части контейнера. Устройство впрыскивания воды включает в себя уплотняющий элемент, который устанавливается в верхней части контейнера.
В патенте Европейского патентного ведомства ЕР 0361569 А1 герметичная капсула не показана, но устройство для фильтрования кофе, которое не является герметичным при установке в кофеварку, а просто запрессовывается в корпус контейнера так, что вода может литься на фильтровальную бумагу, предусмотренную в открытой верхней части устройства для фильтрования кофе. Во избежание переливания воды наружу через верхний край устройства для фильтрования кофе периферийная часть фильтровальной бумаги зажимается между внешним краем стенки фильтровального устройства кофе и окружающей стенкой устройства. Такая конструкция представляет собой устройство, которое фильтрует напиток при атмосферном давлении и которое не приспособлено выдерживать обычное давление впрыска воды, например более чем 3 бар или даже более высокое давление, которое преобладает в капсуле во время, например, когда происходит приготовление кофе экспресс-способом.
В патенте Франции FR 2617389 описывается кофеварка на основе использования капсулы для экстрагирования, которая устанавливается в держатель капсулы. Держатель капсулы затем поворачивается, как штык, причем конечное положение при поворачивании зависит от усилия, которое пользователь прилагает к ручке для поворачивания держателя капсулы. Сама кофеварка вследствие этого не имеет заданного местоположения закрытия, поскольку конечное местоположение закрытия зависит от величины усилия, которое прилагает пользователь. Уплотнение между капсулой и кофеварочным устройством, следовательно, не определяется конструкцией кофеварки, а условно зависит от обращения пользователя с кофеварочным устройством. Типично, что чем выше будет точка приложения усилия поворачивания, тем больше будет компенсирован зазор. Однако такое устройство имеет несколько недостатков. Прежде всего, необходимо, чтобы закрывающее устройство продолжало оставаться зажимаемым только вручную, а не так, чтобы требовалось механическое, электрическое или гидравлическое дополнительное усилие. От пользователя требуется вследствие этого определенная сила, чтобы навинтить держатель капсулы на кофеварку и у пользователя могут быть трудности, чтобы отвинтить впоследствии держатель капсулы. Более того, герметичность трудно контролировать, и может быть, что держатель капсулы поджат не достаточно, так что может произойти просачивание.
В отличие от закрывания по типу поворачивающегося штыка в соответствии с патентом Франции 2617389 настоящее изобретение относится к устройствам, в которых закрытие частей кофеварки, которые окружают капсулу, и таким же образом герметизация, не есть произвольная функция приложения силы пользователя, а является заданным положением, которое зависит от установки капсулы в кофеварке.
Это, например, происходит в кофеварках, в которых конечная фаза движения закрытия является, по сути, в осевом направлении (т.е. прямолинейно или криволинейно), но не движением по кругу.
Предшествующие технические системы и способы получения жидких пищевых продуктов из компонентов, содержащихся в капсулах, известны, например, по патенту Европейского патентного ведомства ЕР-А-512470 (аналог патента США 5402 707). В устройстве по патенту ЕР-А-512470 за образец берется запирающее устройство байонетного (штыкового) типа.
Капсула 101, как показано на фиг.1, имеет чашу 102 с формой усеченного конуса, которая может быть заполненной, например, жареным молотым кофе 103 и которая закрывается разрываемой торцевой крышкой 104 из материала пленочного типа, с пропаянным швом и/или зафальцованного с фланцевым краем, который выступает в сторону боковой стенки чашки 102. Держатель 111 капсулы содержит решетку 112 стока с плоскими разгрузочными элементами 113.
Держатель 111 капсулы размещается на его опоре 115, у которой есть боковая стенка 124 и отверстие 127 для пропускания экстрагированного кофейного напитка.
Как можно видеть по фиг.1, система экстракции содержит, кроме того, также инжектор 107 воды, у которого есть впускной канал 120 воды и обойма 108 капсулы с внутренней выемкой, конфигурация которой, по существу, совпадает с внешней конфигурацией капсулы. Обойма 108 капсулы на своей наружной стороне содержит пружину 122, удерживающую кольцо 123 для освобождения капсулы после завершения экстракции.
Капсула 101 при использовании устанавливается на место в держателе 111 капсулы. Инжектор 107 воды перфорирует верхнюю торцевую сторону чашки 102. Нижняя разрываемая торцевая сторона 104 капсулы опирается на радиально расположенные элементы 113 держателя 111 капсулы.
Вода нагнетается по каналу 120 инжектора 107 воды и ударяет струей в слой 103 кофе. Давление в капсуле 101 возрастает, и разрываемая торцевая сторона 104 все больше и больше принимает форму отверстия с радиальным расположением разгрузочных элементов 113. Такие радиально расположенные разгрузочные элементы могут заменяться выступами пирамидальной формы или выступами других форм. Когда у входящего в состав материала разрываемой торцевой стороны достигается предел прочности на разрыв, то разрываемая торцевая сторона рвется вдоль разгрузочных элементов. Экстрагированный кофе течет через отверстия решетки 112 стока и собирается в контейнер (не показан) ниже отверстия 127.
Принципы этого процесса экстракции, пока он может осуществляться в соответствии с настоящим изобретением, можно обобщить, как следующие:
- капсула первоначально в герметичном состоянии вставляется в удерживающее устройство капсулы;
- удерживающее устройство капсулы затем присоединяется к устройству для впрыскивания воды в кофеварку так, что обойма капсулы (108 на фиг.4) перекрывает герметичную капсулу;
- в первой стенке капсулы проделывается, по меньшей мере, одно отверстие для подачи воды под давлением;
- вода, нагнетаемая в капсулу через отверстие в первой стенке, вступает во взаимодействие с содержащимися в капсуле ингредиентами во время прохождения внутри капсулы и затем вытесняется из капсулы, по меньшей мере, через одно отверстие/перфорацию, проделанное во второй стенке.
Ингредиенты в капсуле создают «узкое» место на пути потока воды и вследствие этого приводят к перепаду давления потока жидкости до и после капсулы, этот перепад давления даже возрастет в период вступления во взаимодействие жидкости и ингредиентов, например, в результате разбухания ингредиентов. Соответственно, должно быть гарантировано, что только один поток воды в действительности проходит через внутреннее пространство капсулы (стрелка А1) и что вода вообще не может течь из инжектора воды в зазор между обоймой 108 капсулы и внешней стороной капсулы 101 и затем к сливному отверстию 127 устройства. Стрелкой А2 обозначен этот нежелательный путь водного потока. Другими словами, любой водный поток с внешней стороны капсулы 101 должен быть остановлен посредством контакта уплотнения, размещаемого с местоположением в зазоре между обоймой 108 капсулы и капсулой 101 и на пути потока между инжектором подачи воды и отверстием слива напитка. В варианте осуществления, как показано на фиг.1, такой контакт уплотнения может быть обеспечен, по меньшей мере, в определенной степени посредством сдавливающего действия между обоймой 108 капсулы, фланцевым краем боковой стенки капсулы 101 и держателем капсулы 111, 115.
В случае, когда уплотнение не работает должным образом и вода течет из капсулы наружу, внутри капсулы не будет создаваться давление, достаточное, чтобы вызвать образование разрыва торцевой разрываемой стороны, или же в противном случае давление будет приводить к неполному разрыву торцевой разрываемой стороны и, следовательно, к неполной экстракции вещества. При таком развитии процесса вода будет выходить из устройства для приготовления напитка без вступления во взаимодействие или без полного осуществления взаимодействия с содержащимися в капсуле ингредиентами из-за требуемых условий относительно давления.
В продаже на рынке имеются новые кофеварки, в основе которых положено движение закрытия в осевом направлении, а не закрытия поворачиванием по типу байонетного (штыкового) соединения. Эти кофеварки предоставляют пользователю больше удобства, они могут быть с механическим, электрическим или гидравлическим приводом для более легкого закрывания и могут изготавливаться из менее дорогих материалов (таких как пластмасса). Например, в нескольких патентах описываются различные принципы закрывания, такие как в патентах Европейского патентного ведомства ЕР 0604615, ЕР 1090574; ЕР 1327407; патентах Всемирной организации интеллектуальной собственности WO 2004/071259 или WO 2005/004683.
Следовательно, у пользователя нет возможности регулировать степень закрытия капсулы. До тех пор, пока закрытие в заданном положении устройств, действующих по принципу закрытия при осевом перемещении, действительно осуществляется должным образом, это приводит к удовлетворительным результатам. Если, однако, уплотнение было нарушено или его эффективность со временем снизилась по различным причинам (из-за износа, старения, засорения сухим остатком и т.д.) или также в случае несоосности положения закрытия (например, при горизонтальном смещении по отношению к идеальному положению закрытия из-за износа, усталости или производственных допусков), то существует опасность получить негерметичное уплотнение или даже возникновения зазора между элементом кожуха и капсулой.
В соответствии с предшествующим уровнем техники контакт уплотнения осуществляется посредством облицовки внутренней стенки и/или прижимной кромки обоймы капсулы каучукоподобной эластичной прокладкой. Другими словами, в соответствии с упомянутой технологией предшествующего уровня техники контакт уплотнения обеспечивается посредством неподвижной базовой корпусной детали, которая фиксируется или прикрепляется к устройству для изготовления напитка. Это имеет недостаток в том, что после интенсивного использования (т.е. свыше максимального количества циклов экстракции) может иметь место изнашивание неподвижного средства уплотнения, так что условия экстрагирования напитка могут ухудшиться и, соответственно, это окажет отрицательное воздействие на качество напитка.
Настоящее изобретение, соответственно, имеет задачу усовершенствовать систему, которая содержит:
- элемент кожуха устройства для изготовления напитка, который может вмещать капсулу и перемещаться из открытого положения к точно заданному закрытому положению,
- капсулу с конструкцией уплотнения, которое обеспечивает эффективное герметически закрытое жидкостное уплотнение каждый раз, когда капсула входит в зацепление с элементом кожуха, так что вода поступает в капсулу по каналу с регулируемым потоком жидкости через капсулу, когда элемент кожуха заперт в упомянутом заданном закрытом положении вокруг капсулы, и
- устройство для изготовления напитка, содержащее средство для впрыскивания воды под давлением внутрь капсулы.
Изобретение, в частности, имеет задачу улучшить компенсаторный контакт уплотнения между элементом кожуха и наружной поверхностью капсулы.
Следует отметить, что настоящее изобретение, таким образом, особенно имеет задачу усовершенствовать капсулы, так чтобы современные устройства для изготовления напитка со встроенными средствами уплотнения, например, как показанное в Европейском патенте ЕР-А-512 470, также могли использоваться в соединении с капсулой в соответствии с настоящим изобретением.
Эта задача может быть достигнута с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Зависимые пункты многозвенной формулы изобретения развивают дальше главную идею настоящего изобретения.
В соответствии с первой особенностью настоящего изобретения система содержит:
- устройство для приготовления кофе, причем устройство с капсулой в качестве его основного элемента, и
- капсулу, в которой содержатся ингредиенты напитка.
Устройство для изготовления напитка обеспечивается:
- средством для впрыскивания жидкости под давлением в капсулу,
- элементом кожуха, перемещаемым из открытого положения в заданное закрытое положение, в котором элемент кожуха закрывает наружную поверхность капсулы.
Уплотняющий элемент, присоединенный к капсуле; уплотняющий элемент, сжимаемый при контакте с элементом кожуха в закрытом положении, и при этом уплотняющий элемент является эффективным для компенсации зазора между элементом кожуха и капсулой, зазор между которыми будет существовать без уплотняющего элемента капсулы в то время, когда элемент кожуха находится на месте в его заданном закрытом положении.
Уплотняющий элемент может быть упругим при сжатии и входить в контакт с элементом кожуха в его закрытом положении.
Элемент кожуха может устанавливаться так, что на последнем этапе его движения перемещения из его открытого положения в закрытое положение, он выполняет относительное движение, по существу, в осевом направлении (например, по прямой линии или по кривой линии, но не по линии кругового движения) по отношению к капсуле без относительного поворота капсулы.
Элемент кожуха устанавливается по отношению к капсуле так, что во время движения перемещения из его открытого положения в его закрытое положение, капсула по существу остается на месте.
Уплотняющий элемент имеет достаточную толщину для того, чтобы компенсировать изменение зазора в определенном диапазоне. Предпочтительно, чтобы уплотняющий элемент имел толщину (исходную) при измерении в основном направлении усилий сжатия от 0,5 до 5 мм, предпочтительно от 1 до 3 мм.
Прижимная поверхность составляет прямолинейный и/или конический контур, когда рассматривается в радиальной проекции.
Прижимная поверхность может представлять не прямолинейный контур в боковой проекции.
Контур прижимной поверхности может предусматриваться с рифлениями.
Контакт уплотнения, таким образом, может быть рассчитан действовать только тогда, когда элементом кожуха прилагается минимальное усилие сжатия на капсулу, но автоматически прекращаться, как только усилие сжатия станет ниже упомянутого минимального усилия сжатия.
По окружности элемента кожуха могут быть выполнены канавки, причем эти канавки действуют как воздухоприемные каналы для подачи воздуха по этим канавкам и через разомкнутый контакт уплотнения между капсулой и элементом кожуха.
Уплотняющий элемент может быть изготовлен из каучукоподобного эластичного материала.
Уплотняющий элемент может быть изготовлен из материала, составляющего материал капсулы, такого как полимерный материал.
Капсула может содержать первый элемент и второй элемент стенки, соединяемые друг с другом с возможностью воздухонепроницаемости на участке фланцевого края для того, чтобы создать герметизированную внутреннюю часть для ингредиентов.
Уплотняющий элемент может быть выполнен, по меньшей мере, на участке перехода фланцевого края и одного из элементов стенки.
Уплотняющий элемент может быть предусмотрен на стенке между фланцевым краем и местом на капсуле, где вводится инжектор воды.
Капсула может состоять из чашеобразного базового корпуса и элемента кожуха.
Уплотняющий элемент может находиться как на фланцевом крае, так и на части боковой стенки базового корпуса.
Уплотняющий элемент может быть неотъемлемой частью одного из элементов стенки.
Уплотняющий элемент может быть отдельным от элементов стенки.
Уплотняющий элемент может иметь форму 0-образного кольцевого уплотнения или кольца с L-образным в поперечном сечении профилем.
Уплотняющий элемент может быть прикрепленным к одному из элементов стенки с применением клея, или посредством сварки, или посредством обжима, или отбортовывания, или их сочетания.
Элемент кожуха может содержать дополнительное уплотняющее средство, приспособленное усиливать контакт уплотнения между элементом кожуха и капсулой.
Работающее на контакт уплотнения усилие герметизации имеет радиальную или осевую составляющую по отношению к центральной оси капсулы.
Другая особенность изобретения относится к способу изготовления напитка, при этом способ включает следующие операции:
- установка капсулы на место в устройстве для изготовления напитка, в то время как средства закрытия устройства для изготовления напитка находятся в открытом состоянии;
- капсула обеспечивается средством уплотнения на ее наружной поверхности, причем средство уплотнения является упругим при сжатии;
- перемещение средства закрытия из открытого в заданное закрытое положение, в то время как на конечном этапе движения перемещения средство закрытия входит в контакт и смещает средство уплотнения капсулы;
- подача жидкости под давлением для ввода в капсулу, по меньшей мере, через одно отверстие в первом элементе стенки и обеспечение возможности для жидкости выходить из капсулы, по меньшей мере, через одно отверстие во втором элементе стенки.
Уплотняющий элемент капсулы может компенсировать любой зазор между элементом кожуха и капсулой, когда элемент кожуха находится в его заданном закрытом положении, при этом зазор будет оставаться без компенсирующего воздействия уплотняющего элемента капсулы.
На конечном этапе движения перемещения средство закрытия может, по меньшей мере, частично сжимать средство уплотнения капсулы.
Контакт уплотнения между средством закрытия и средством уплотнения капсулы выдерживает внутреннее давление в пределах от 2 до 20 бар, предпочтительно от 4 до 15 бар.
Термин «сопрягаемая прижимная поверхность», как употребляется здесь, представляет типичную часть устройства для изготовления напитка. Это может быть поверхность элемента кожуха, который является типично одной из частей устройства, которой накрывают, по меньшей мере, одну сторону капсулы при закрывании устройства, чтобы охватить капсулу. Термин «внутреннее давление» имеет отношение к относительному давлению выше окружающего атмосферного давления, которое может быть измерено в трубопроводе для жидкости устройства впрыска жидкости непосредственно перед впускным отверстием для жидкости в капсуле (но после любого невозвратного клапана) во время экстракции.
Другие преимущества, признаки и задачи настоящего изобретения будут очевидными для специалиста в данной области техники при подробном описании вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых
Фиг.1 - капсула экстракции, известная по патенту ЕР-А-512470;
Фиг.2 - первый вариант настоящего изобретения, в котором капсула помещается в держателе капсулы, но она еще не достигла своего местоположения для закрытия в устройстве для изготовления напитка;
Фиг.3 - увеличенное изображение Фиг.2;
Фиг.4 - первый вариант в состоянии, в котором капсула заняла свое положение закрытия между колоколообразным (наподобие колокола) элементом и держателем капсулы;
Фиг.5 - вид капсулы в перспективе, колоколообразный элемент и капсула, в соответствии с первым вариантом осуществления в состоянии, когда капсула еще не заняла свое положение закрытия;
Фиг.6 - второй вариант настоящего изобретения;
Фиг.7 - увеличенное изображение детали фиг.6;
Фиг.8 - вид в перспективе второго варианта осуществления;
Фиг.9 - второй вариант осуществления в состоянии, когда капсула заняла свое местоположение закрытия;
Фиг.10 - третий вариант осуществления, при котором уплотняющий элемент капсулы является частью боковой стенки капсулы;
Фиг.11 - вид в деталях на фиг.10;
Фиг.12 - контакт уплотнения в соответствии с третьим вариантом осуществления;
Фиг.13 - четвертый вариант осуществления, в котором уплотняющий элемент является элементом верхней стенки капсулы, и
Фиг.14 - четвертый вариант осуществления в конечном состоянии.
Со ссылкой на фиг.2 раскрыт первый подробный вариант осуществления.
Следует иметь в виду, что в последующем будут делаться пояснения к изобретению со ссылкой на определенную конструкцию капсулы, т.е. конструкцию, в соответствии с которой капсула содержит чашеобразный базовый корпус и закрывающий элемент оболочки. Однако следует понимать, что другие конструкции также являются жизнеспособными, как, например, капсулы, имеющие чечевицеобразную форму с двумя, по существу, совпадающими и противоположными стенками (например, из фольги), герметично уплотненными, например, по кольцеобразным кромкам. В общем виде в соответствии с настоящим изобретением капсула содержит в себе, по меньшей мере, элементы двух противоположных стенок, которые соединены друг с другом по кромкам для образования участка с герметично уплотненным фланцевым краем, закрывая, таким образом, герметизированную внутреннюю полость.
Капсулы, оставаясь еще в герметизированном виде, вставляются в устройство изготовления напитка.
При сопоставлении с предшествующим уровнем техники в данном варианте осуществления изобретения также представлен держатель 13 капсулы, содержащий разгрузочные элементы 12, которые предназначены разрывать и перфорировать элемент 5 оболочки, закрывающий чашеобразный базовый корпус 4 капсулы 1. Ниже описаны другие разрывающие элементы, отличные от разгрузочных элементов.
Такое образование разрыва в элементе оболочки может, например, произойти, как только давление внутри капсулы превысит пороговое значение. Следует отметить, что разгрузочные элементы могут иметь любую выступающую форму, способную стать причиной (частичного) разрывания элемента оболочки. В качестве только примера ссылаются на пирамиды, иголки, выступы, цилиндры, удлиненные грани.
В качестве альтернативы элемент 5 оболочки мог бы заменяться стенкой, отверстие в которой может пробиваться, по меньшей мере, одним разгрузочным элементом прежде, чем вода впрыснута в капсулу, например, в результате закрытия кофеварки относительно капсулы.
Внутри капсулы 1 помещаются ингредиенты 3, причем ингредиенты 3 выбираются такие, из которых можно изготовить напиток тогда, когда имеющаяся жидкость поступит в капсулу в зоне верхней стенки 17 капсулы 1 и затем вступит во взаимодействие с этими ингредиентами 3. Предпочтительными ингредиентами являются, например, молотый кофе, чай или любые другие ингредиенты, из которых можно приготовить напиток или другую жидкость, или вязкий пищевой продукт (например, суп).
Фиг.2 демонстрирует состояние, в которое такая капсула помещена (оставаясь еще герметичной) в держатель 13 капсулы, при этом элемент 5 оболочки опирается на поверхность разгрузочного элемента 12 держателя 13 капсулы, а чашеобразный базовый корпус 4 капсулы 1 уже частично окружен круговой стенкой 25 элемента 9 кожуха устройства для изготовления напитка. Изображенный элемент кожуха имеет конфигурацию колокола. Другие конфигурации жизнеспособны там, где дизайн внутренних контуров (выемки) элемента кожуха является в целом приспособленным для существенного совпадения с контурами капсулы 1.
Следует отметить, что элемент 5 оболочки, как это показано, не является в точности плоским благодаря заданному повышенному давлению внутри капсулы, причем повышенное давление в которой создается путем ввода, например, защитного газа при изготовлении капсулы с заполнением.
Элемент 9 (колоколообразного) кожуха, кроме того, содержит кольцевую опорную юбку 18, назначение которой будет раскрыто ниже, внешнюю резьбу 19 для установки колоколообразного элемента в устройство для изготовления напитка и водоприемное отверстие 20 для подачи жидкости, такой как, например, горячая вода, под давлением в инжектор 14 воды, который является съемным (свинчиваемым с резьбовым соединением) и устанавливается на колоколообразный элемент 9.
Следует отметить, что резьба 19 является только примером средства соединения, которое может быть разъемным или неразъемным средством соединения.
Другие компоненты устройства для изготовления напитка, например, такие, как устройство для перемещения колоколообразного элемента и, в конечном счете, также и держатель капсулы, известны из предшествующего уровня техники экспресс-кофеварок на основе использования капсул.
Инжектор воды содержит, по меньшей мере, один перфорирующий элемент (резец, штифт и т.д.) 24, предназначенный для проделывания, по меньшей мере, одного отверстия в верхней стенке 17 капсулы 1, когда держатель 13 капсулы и колоколообразный элемент 9 сдвигаются вместе вручную или посредством автоматического привода. Канал (на чертежах не показан) проходит по перфорирующему элементу 14 таким образом, что вода может подаваться во внутреннюю часть капсулы 1, как только перфорирующий элемент 14 проникнет внутрь капсулы 1 (см. фиг.4).
Капсула 1 содержит упомянутую верхнюю стенку 17, боковую стенку 7 и фланцевый край 6, причем элемент 5 оболочки заделывается во фланцевый край 6 для герметичного закрывания чашеобразного базового корпуса 4 капсулы 1. Еще раз отметим, что другие конструкции капсулы являются возможными, если капсула может быть герметизирована и может вмещать упомянутые ингредиенты. Например, капсула может содержать один фильтр или более. Нижний фильтр может устанавливаться на место в контакте с внутренней поверхностью элемента 5 оболочки, и/или верхний фильтр может устанавливаться на место, по меньшей мере, частично в контакте с внутренней поверхностью корпуса 4.
В соответствии с настоящим изобретением наружная поверхность капсулы 1 представляет собой специально предназначенный уплотняющий элемент 8. Уплотняющий элемент 8 может быть упругим благодаря используемому материалу и/или благодаря геометрической форме уплотняющего элемента 8.
Кроме того, уплотняющий элемент 8 может быть выполнен за одно целое с капсулой 1 или в качестве отдельной детали. В последнем случае уплотняющий элемент может устанавливаться с возможностью отсоединения от базового корпуса 4 или быть там зафиксированным, например, посредством сварного соединения или с помощью клея.
В случае, когда уплотняющий элемент 8 является отдельной деталью, прикрепленной к капсуле 1, он может устанавливаться на капсулу в качестве неотъемлемой части. Альтернативно, он может применяться в жидкой или вязкой форме и затем может отверждаться (например, полимеризацией) при размещении на внешней поверхности капсулы, как, например, в случае применения силикона.
Если упругий материал используется для уплотняющего элемента 8, то предпочтительно использовать каучукоподобные эластичные материалы. Термин «каучукоподобный эластичный» относится к любому подходящему материалу, имеющему эластичность каучука, включающему, но не ограниченному эластомерами, кремнийорганическими материалами, пластмассами, каучуковым латексом, balata и другими материалами. Особенно подходящими материалами являются: этиленпропиленмонодиен (EPDM), акрилонитрильный каучук (NBR), термопластичный эластомер (TRE) или силиконовый каучук. Эти материалы обладают особо высокими характеристиками на изгиб, на сжатие и могут противостоять воздействию высоких температур без растрескивания.
В случае, когда материал уплотняющего элемента является тем же самым, что и используемый материал для капсулы (например, такой металл, как алюминий, или из пластмассы), предпочтительно, чтобы свойства гибкости уплотняющего материала обеспечивались геометрической формой уплотняющего материала.
В варианте осуществления в соответствии с фиг.2 уплотняющий элемент 8 является упруго изгибаемым благодаря форме в виде манжетного уплотнения. Он изготавливается из того же материала что и капсула, предпочтительно из пластмасс. Он может быть неотъемлемой частью базового корпуса 4 капсулы 1.
Гибкая свободная кромка 8 выступает от внешней кромки фланцевого края 6 и отклоняется наружу. В демонстрируемом варианте осуществления гибкая кромка является краем боковых стенок базового корпуса капсулы, кромка которого отклонена на угол более чем приблизительно 90 градусов, предпочтительно составляя угол между 95 и 175 градусов.
Следует отметить, что такой изгибаемый уплотняющий элемент 8 может быть установлен в любом местоположении на капсуле 1, если только это местоположение подходит для контакта уплотнения уплотняющего элемента 8 с внешней стороны и элемента 9 кожуха между инжектором 14 воды и перфорационными отверстиями в элементе 5 оболочки. Уплотняющий элемент 8 также может быть выполнен в зоне верхней стенки 17 капсулы 1, окружая инжектор 14 воды в то время, когда инжектор 14 воды находится в местоположении проникновения внутрь капсулы 1. Уплотняющий элемент 8 также может располагаться для того, чтобы закрывать различные части капсулы (нижней части, боковой стенки, фланцевого края) капсулы.
Как можно увидеть в деталях на фиг.3, колоколообразный элемент 9 в соответствии с этим вариантом осуществления не содержит какого-либо специально выделенного упругого уплотняющего элемента. Однако колоколообразный элемент необязательно может содержать (дополнительный) упругий уплотняющий элемент.
Наклонная отходящая уплотняющая поверхность 15 колоколообразного элемента 9 предназначена для взаимодействия с упруго изгибаемым уплотняющим элементом 8 капсулы 1. Наклон уплотняющей поверхности противоположен наклону свободной эластичной кромки, составляющей уплотняющий элемент.
В зависимости от формы и материала уплотняющего элемента 8 капсулы 1 взаимодействующая поверхность колоколообразного элемента 9 может иметь любые форму, местоположение и ориентацию, которые являются подходящими для вхождения в контакт уплотнения с уплотняющим элементом 8 капсулы 1.
Фиг.4 показывает состояние, при котором колоколообразный элемент 9 и держатель 13 капсулы введены в контакт закрытия с усилием и, благодаря поступлению воды внутрь капсулы и созданию там давления, пирамидальные разгрузочные элементы 12 держателя 13 капсулы уже проделали отверстия в элементе 5 оболочки капсулы 1.
Закрытое состояние, показанное в фиг.4, является, по существу, установленным состоянием, определенным собственно конструкцией кофеварки, а не результатом манипулирования пользователя.
Для того чтобы элемент 9 кожуха был перемещен из открытого состояния, показанного на фиг.2, в закрытое состояние, показанное на фиг.4, элемент кожуха должен подвергнуться относительно прямолинейному перемещению по отношению к капсуле 1. В настоящем варианте осуществления предполагается, что капсула 1 не подвергается какому-либо перемещению и остается на месте во время процесса закрытия. Однако альтернативно или дополнительно к перемещению элемента 9 кожуха капсула 1 также может осуществлять, по существу, прямолинейное перемещение.
В приведенном примере капсула 1 не поворачивается относительно элемента 9 кожуха.
После ввода капсулы режущий элемент 24 инжектора 14 воды проделывает отверстие 16 в верхней стенке 17 капсулы 1. Когда внутри капсулы создано достаточное давление жидкости, произведенный из содержавшихся в капсуле ингредиентов напиток может сливаться в небольшие щели между разгрузочными элементами 12 и окружающим элементом 5 оболочки.
В показанном на фиг.4 состоянии упругий изгибаемый уплотняющий элемент 8 капсулы 1, т.е. гибкая кромка, смещается к соответствующей наклонной уплотняющей поверхности 15 элемента 9 кожуха. Кольцевая опорная юбка 18 теперь закрывает конец фланцевого края 6 капсулы 1 для того, чтобы обеспечить, чтобы уплотняющий элемент 8 и капсула оставались как таковые на месте, когда на уплотняющую поверхность 15 колоколообразного элемента будет оказываться определенное усилие нажатия уплотняющего элемента 8.
В действительности уплотняющий элемент 8 в виде кромочного манжетного уплотнения представляет пример конструкции для обеспечения самоуплотнения контакта уплотнения. Поступающая из инжектора вода будет нагнетаться в промежуток между внешней поверхностью капсулы и элементом кожуха и в конечном итоге поступит к уплотняющему элементу в виде кромочного манжетного уплотнения. Уплотняющий элемент в виде кромочного манжетного уплотнения перекроет поток воды, когда он отклонится к уплотняющей поверхности кольцевого элемента. Это блокирующее действие приведет к повышению давления на стороне до уплотняющего элемента, что, в свою очередь, приведет к прижатию уплотняющего элемента еще сильнее к уплотняющей поверхности и, таким образом, к образованию контакта уплотнения, который тем плотнее, чем выше усилие в контакте уплотнения.
В варианте осуществления на фиг.5 по окружности держателя 13 капсулы выполнены канавки 22, при этом канавки 22 работают для удаления воды, которая может оставаться или накапливаться на верхней поверхности держателя 13 капсулы или вытекать по каплям из капсулы до того, как капсула будет удалена.
Таким образом, как видно в боковой проекции, например, на фиг.5, элемент 9 кожуха может иметь кольцевые рифления, причем канавки являются просто примером.
Уплотняющий элемент предназначен для компенсирования/заполнения таких рифлений в закрытом состоянии элемента 9 кожуха. Однако, например, из-за производственного допуска, несоосности, износа или усталости частей устройства для изготовления напитка, даже без выраженных возможных рифлений, всегда есть опасность существования зазора и/или недостаточной герметичности контакта уплотнения между капсулой 1 и элементом 9 кожуха. В соответствии с настоящим изобретением уплотняющий элемент сжимается в достаточной степени, чтобы компенсировать любой прогностический и/или непредвиденный зазор, который так или иначе мог бы существовать.
При рассмотрении в радиальном сечении, как, например, на фиг.4, контур края элемента 9 кожуха, например, прижимной поверхности не воспроизводит радиальные рифления. Радиальное сечение прижимной поверхности вернее представляет собой сечение по линии и/или сечение усеченного конуса или сочетание вследствие того. Таким образом, прижимная поверхность в соответствии с настоящим изобретением предназначена сжимать или незначительно деформировать уплотняющий элемент.
Фиг.6 показывает вариант осуществления, по существу, соответствующий разновидности первого варианта осуществления на фиг.2. Уплотняющий элемент 8 в соответствии с этим вариантом осуществления является сжимаемым и/или деформируемым (т.е. он может слабо «течь» или пластически деформироваться при сдавливании его элементом кожуха). Он закрывает как часть боковой стенки 7, так и участок между наружным концом фланцевого края 6 капсулы 1 и упомянутой боковой стенкой 7. (Уплотняющий элемент 8 может также закрывать только часть боковой стенки 7 базового корпуса 4 капсулы 1.) Уплотняющий элемент 8 в соответствии с этим вариантом осуществления имеет несимметричный, т.е. L-образный в поперечном сечении, профиль.
Альтернативно, уплотняющий элемент 8 может иметь другие формы, такие как, например, пленочное покрытие капсулы, О-образное кольцевое уплотнение и т.д.
Когда капсула 1 находится в показанном на фиг.4 местоположении, а затем, после завершения процесса изготовления напитка, держатель 13 открывается, то существует опасность, что капсула 1, вместо того чтобы опуститься вниз, останется присосанной к колоколообразному элементу 9 благодаря «вакуумному эффекту». Как показано на фиг.8, изобретением предлагается представить устройство, которое гарантирует, что модель контакта уплотнения между капсулой 1 и колоколообразным элементом 9 работает только тогда, когда колоколообразный элемент 9 вошел в зацепление с держателем 13 капсулы, но автоматически выходит из зацепления при возможном поступлении воздуха в пространство между верхней стенкой 17 и боковыми стенками 7 капсулы 1 и внутренней стенкой колоколообразного элемента 9 соответственно.
Как видно на фиг.8, особенно в случае, когда уплотняющий элемент 8 покрывает часть боковых стенок 7 капсулы 1, в кольцевой передней поверхности колоколообразного элемента 9 могут быть выполнены канавки 21, которые действуют как воздухоприемный канал для поступающего воздуха. Канавки предоставляют возможность поступления воздуха, как только ослабнет сила смещения между колоколообразным элементом 9 и держателем 13 капсулы. Таким образом, воздух теперь поступает в это пространство и пользователю будет легче вынуть капсулу 1. В конечном итоге капсула 1 будет даже автоматически опускаться вниз из колоколообразного элемента 9.
Фиг.9 показывает состояние во втором варианте осуществления, в котором передняя поверхность 23 колоколообразного элемента 9 находится в контакте уплотнения с уплотняющем элементом 8 капсулы 1.
Фиг.10 и 12 показывают третий вариант осуществления настоящего изобретения, в котором свойство упругости уплотняющего элемента обязано геометрической форме самой капсулы. В изображенном варианте осуществления уплотняющий элемент имеет форму уступа 26, т.е. резкого увеличения диаметра боковой стенки 7 капсулы 1. Следует отметить, что геометрическая форма не ограничивается показанным уступом, другие формы также имеют право на существование, если только они обеспечивают уплотняющему элементу свойство упругости или, по меньшей мере, свойство деформироваться.
Ступенчатый уплотняющий элемент 26 в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения является только одним примером полого уплотняющего элемента (в отличие, например, от «наполненного» уплотняющего элемента 8 в соответствии со вторым вариантом осуществления, фиг.6-9). Когда упругость уплотняющего элемента обеспечивается геометрической формой, обычно происходит изгиб уплотняющего элемента (здесь - деформация уступа в направлении внутрь и вниз). С другой стороны, когда свойство упругости обязано используемому материалу и применяется «наполненный» уплотняющий элемент, обычно происходит сжатие и/или деформация материала.
Уплотняющая поверхность 15 является наклонной в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения. Таким образом, сила, приложенная для обеспечения уплотнения, имеет первую составляющую, которая направлена радиально внутрь, и вторую составляющую, направленную в осевом направлении (вниз на фиг.12).
Как можно видеть, особенно на фиг.12, элемент 5 оболочки может быть закатан (см. ссылку 27) за край капсулы.
Фиг.13 и фиг.14 показывают четвертый вариант осуществления, в котором уплотняющий элемент представляет О-образное кольцевое уплотнение 11. О-образное кольцевое уплотнение геометрически расположено и предпочтительно зафиксировано на верхней стенке 17 капсулы 1. Это как раз является примером обеспечения капсулы 1 уплотняющим элементом с наружной стороны, которая обращена к инжектору воды и которая будет перфорирована для создания отверстий для подачи воды в капсулу 1.
О-образное кольцевое уплотнение 11 устанавливается на место, чтобы окружить по кольцу участок, в котором инжектор 14 воды перфорирует верхнюю стенку 17 капсулы 1. Уплотняющий элемент 11, таким образом, поджимается нижней частью 28 элемента 9 кожуха и (смотри фиг.14) жестко устанавливается на место посредством верхнего торца круговой боковой стенки 25 элемента 9 кожуха.
Следует отметить, что нижняя часть 28 может быть, по существу, плоской или наклонной для обеспечения достаточно водонепроницаемого контакта с уплотняющим элементом 11 тогда, когда капсула является полностью вошедшей в контакт с элементом 9 кожуха при закрытии устройства.
В качестве альтернативы О-образному кольцевому уплотнению 11 изгибающийся уплотняющий элемент в виде манжеты (например, сравниваемый с кромкой 8 в соответствии с первым вариантом осуществления, см. фиг.2) также может быть установлен на место, выступая из верхней стенки 17 капсулы 1, т.е. стенки, обращенной к инжектору 14 воды.
В любом случае нижняя часть 28 будет оказывать осевое сжимающее усилие на уплотняющий элемент 11.
В случае, например, когда О-образное кольцевое уплотнение устанавливается на место на боковой стенке 7 капсулы 1, радиальная составляющая сжимающего усилия будет преобладать.