КАПСУЛА С ЗОНОЙ НАЧАЛА РАЗРЫВА
CAPSULE WITH GAP START ZONE

Настоящее изобретение касается капсулы для экстрагирования напитка под давлением, содержащей корпус в виде чашки и заглушку, ограничивающие совместно камеру, содержащую вещество для приготовления напитка, при этом корпус содержит наружную боковую стенку в форме усеченного конуса и дно, выполненное заодно с боковой стенкой и закрывающее наружную боковую стенку на заднем конце корпуса, при этом заглушка закрывает наружную боковую стенку на переднем конце корпуса, при этом капсула выполнена с возможностью размещения в устройстве экстрагирования таким образом, чтобы экстрагирующая жидкость под давлением проникала в капсулу через дно и выходила из нее через заглушку.
В документе FR 2373999 описана такая капсула, предназначенная для использования в устройстве экстрагирования напитков с целью приготовления напитка, такого как кофе.
Существует риск оседания такой капсулы во время закрывания устройства экстрагирования напитка и/или во время нагнетания жидкости под давлением.
Кроме того, такие капсулы являются дорогостоящими в изготовлении, в частности, при их серийном производстве.
Наконец, когда такую капсулу используют в устройстве экстрагирования, содержащем дно для размещения капсулы и опору, на которую укладывают капсулу, заглушка прижимается к опоре, что мешает нормальному прохождению жидкости через капсулу.
Задачей изобретения является разработка капсулы, позволяющей ограничить риск оседания и одновременно обеспечивающей экстрагирование напитка. Еще одной задачей является создание капсулы, которую можно легко калибровать для регулирования уровня давления, при котором экстрагирующая жидкость проникает в капсулу. Еще одной задачей является создание капсулы меньшей стоимости и совместимой с многочисленными устройствами экстрагирования напитка.
В связи с этим первым объектом изобретения является капсула вышеуказанного типа, в которой дно образовано периферической областью, ограничивающей задний конец корпуса, и центральной областью, утопленной внутрь капсулы относительно заднего конца и образующей полость снаружи корпуса, при этом центральная область содержит, по меньшей мере, одну зону меньшего сопротивления, выполненную с возможностью, по меньшей мере, частичного разрыва под давлением нагнетаемой жидкости.
Согласно другим вариантам выполнения упомянутая капсула имеет один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых по отдельности или в любой(ых) технически возможной(ых) комбинации(ях):
- центральная область содержит участок дна и центральную площадку, выступающую от участка дна наружу;
- центральная область содержит кольцевую нервюру, выступающую внутрь корпуса, при этом полость имеет форму кольцевой выемки снаружи корпуса;
- центральная область содержит плоский участок дна, закрывающий выемку в осевом направлении;
- область или каждая область меньшего сопротивления выполнена на участке дна;
- дно содержит, по меньшей мере, одну нервюру усиления центральной области;
- корпус содержит, по меньшей мере, одну радиальную нервюру повышения жесткости периферической области;
- перед разрывом зоны или каждой зоны меньшего сопротивления дно и наружная боковая стенка корпуса являются непроницаемыми для воздуха и для жидкостей;
- центральная площадка имеет форму усеченного конуса;
- центральная площадка имеет форму полусферы;
- заглушка содержит фильтр и мембрану;
- фильтр расположен с отступом от переднего конца корпуса в сторону камеры, при этом мембрана расположена вдоль переднего конца;
- пространство между фильтром и мембраной заполнено азотом;
- мембрана выполнена с возможностью отслоения;
- наружная боковая стенка и дно выполнены из первого пластического материала, и корпус содержит кольцевой буртик, выполненный радиально наружу от наружной боковой стенки и ограничивающий передний конец корпуса, при этом упомянутый кольцевой буртик выполнен из второго пластического материала, отличного от первого пластического материала;
- центральная область содержит трубчатый наружный участок, выполненный в осевом направлении внутрь камеры от периферической области, при этом зона или каждая зона меньшего сопротивления выполнена на соединении между участком дна и наружным участком;
- зона или каждая зона меньшего сопротивления выполнена с возможностью разрыва под действием жидкости, нагнетаемой под давлением от 1 до 3 бар.
Вторым объектом изобретения является капсула для экстрагирования напитка под давлением, содержащая корпус в виде чашки и заглушку, ограничивающие камеру, содержащую вещество для приготовления напитка, при этом корпус содержит боковую стенку в форме усеченного конуса и дно, выполненное заодно с боковой стенкой и закрывающее боковую стенку на одном конце, при этом заглушка закрывает другой конец боковой стенки, при этом капсула выполнена с возможностью размещения в устройстве экстрагирования таким образом, чтобы экстрагирующая жидкость под давлением проникала в капсулу через дно и выходила из нее через заглушку, отличающаяся тем, что дно содержит центральную область, содержащую кольцевую нервюру усиления дна, выступающую внутрь корпуса и ограничивающую кольцевую выемку снаружи корпуса.
Согласно другим вариантам выполнения упомянутая капсула имеет один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых отдельно или в любой(ых) технически возможной(ых) комбинации(ях):
- центральная область содержит, по меньшей мере, одну зону меньшего сопротивления, выполненную с возможностью, по меньшей мере, частичного разрыва под действием давления нагнетаемой жидкости;
- кольцевая нервюра имеет U-образное сечение, образованное двумя боковыми участками, соединенными основанием, при этом в основании выполнена, по меньшей мере, одна ослабленная зона;
- кольцевая нервюра образует центральную площадку, окруженную кольцевой выемкой, при этом центральная площадка содержит, по меньшей мере, одну зону меньшего сопротивления;
- дно содержит закругленную периферическую область с вогнутостью, обращенной внутрь корпуса;
- дно и боковая стенка являются непроницаемыми по отношению к воздуху и к воде;
- корпус одержит кольцевой буртик, выполненный радиально наружу от боковой стенки, при этом буртик образует конец капсулы противоположно дну;
- заглушка содержит фильтр;
- заглушка содержит мембрану, герметичную по отношению к воздуху и к воде; и
- мембрана оснащена линиями ослабления для открывания мембраны только под действием давления текучей среды под давлением.
Третьим объектом изобретения является капсула для экстрагирования напитка под давлением, содержащая корпус в виде чашки и выходной фильтр, ограничивающие камеру, содержащую вещество для приготовления напитка, при этом капсула содержит герметичную выходную мембрану, корпус содержит дно, ограничивающее задний конец корпуса, и боковую стенку в форме усеченного конуса, выполненную от дна до открытого переднего конца корпуса, при этом мембрана закрывает передний конец, при этом капсула выполнена с возможностью размещения в устройстве экстрагирования таким образом, чтобы экстрагирующая жидкость под давлением проникала в капсулу через дно и выходила из нее через выходную мембрану, отличающаяся тем, что фильтр и мембрана расположены с отступом относительно переднего конца корпуса.
Согласно другим вариантам выполнения упомянутая капсула имеет один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых отдельно или в любой(ых) технически возможной(ых) комбинации(ях):
- боковая стенка содержит внутренний заплечик, выполненный с отступом относительно переднего конца корпуса, при этом фильтр и мембрана закреплены на внутреннем заплечике;
- расстояние отступа выходной мембраны относительно переднего конца превышает 1 мм;
- выходная мембрана является герметичной по отношению к воздуху и к воде;
- выходная мембрана выполнена с возможностью разрыва только под действием давления жидкости, чтобы обеспечить выход жидкости, проходящей через капсулу;
- выходная мембрана содержит, по меньшей мере, одну линию разрыва;
- выходной фильтр расположен между камерой и выходной мембраной;
- входные фильтр и мембрана прилегают друг к другу;
- выходной фильтр выполнен из тканого или перфорированного пластического материала; и
- мембрана выполнена в виде пленки из пластического материала или из металла, в частности, из алюминия.
Четвертым объектом изобретения является система, содержащая капсулу, являющуюся первым, вторым или третьим объектом изобретения, и устройство экстрагирования, содержащее гнездо, предназначенное для размещения капсулы, опору и канал подачи экстрагирующей жидкости.
Пятым объектом изобретения является система, содержащая устройство экстрагирования напитка и капсулу для экстрагирования напитка под давлением, при этом капсула содержит корпус в виде чашки и заглушку, ограничивающие камеру, содержащую вещество для приготовления напитка, при этом корпус содержит боковую стенку в форме усеченного конуса и дно, закрывающее боковую стенку на одном конце, при этом заглушка закрывает другой конец боковой стенки, при этом капсула выполнена с возможностью размещения в устройстве экстрагирования таким образом, чтобы экстрагирующая жидкость под давлением проникала в капсулу через дно и выходила из нее через заглушку, при этом устройство экстрагирования содержит приемный элемент для размещения капсулы, имеющий внутреннюю боковую сторону, отличающаяся тем, что капсула выполнена таким образом, чтобы дно входило в контакт с приемным элементом по замкнутой кольцевой контактной линии.
Согласно другим вариантам выполнения упомянутая система имеет один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых отдельно или в любой(ых) технически возможной(ых) комбинации(ях):
- капсула и приемный элемент выполнены таким образом, чтобы приемный элемент действовал силой сжатия на дно капсулы, при этом дно и/или боковая стенка капсулы выполнены с возможностью деформации под действием этой силы;
- боковая стенка и/или дно корпуса расширяются в радиальном направлении под действием силы, создаваемой приемным элементом устройства экстрагирования, таким образом, чтобы обеспечивать контакт между боковой стенкой корпуса капсулы и внутренней боковой стороной приемного элемента;
- дно корпуса капсулы содержит закругленную периферическую область с вогнутостью, обращенной внутрь корпуса;
- дно корпуса капсулы содержит кольцевую периферическую область и центральную область, содержащую кольцевую выемку, при этом контактная линия образована периферической областью;
- контактная линия образована наружным краем выемки на соединении между выемкой и периферической областью;
- наружный край выемки является остроугольным;
- корпус капсулы содержит кольцевой буртик на конце боковой стенки, противоположном дну, при этом кольцевой буртик, по меньшей мере, частично наклонен в переднем направлении капсулы со стороны, противоположной дну;
- буртик корпуса капсулы имеет форму усеченного конуса с расширением в переднем направлении; и
- буртик корпуса капсулы выгнут в переднем направлении.
Шестым объектом является капсула для экстрагирования напитка под давлением, содержащая корпус в виде чашки и заглушку, ограничивающие камеру, содержащую вещество для приготовления напитка, при этом корпус содержит боковую стенку в форме усеченного конуса и дно, закрывающее боковую стенку на первом конце, при этом заглушка закрывает второй конец боковой стенки, при этом капсула выполнена с возможностью размещения в устройстве экстрагирования таким образом, чтобы экстрагирующая жидкость под давлением проникала в капсулу через дно и выходила из нее через заглушку, отличающаяся тем, что капсула выполнена таким образом, чтобы дно входило в контакт с приемным элементом размещения капсулы устройства экстрагирования по замкнутой кольцевой контактной линии.
Согласно другим вариантам выполнения упомянутая капсула имеет один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых отдельно или в любой(ых) технически возможной(ых) комбинации(ях):
- капсула выполнена таким образом, чтобы, когда на дно корпуса действует осевая сила, по меньшей мере, одна кольцевая зона боковой стенки и/или дна расширялась радиально наружу;
- дно корпуса капсулы содержит закругленную периферическую область с вогнутостью, обращенной внутрь корпуса;
- дно выполнено с возможностью деформации под действием силы, действующей на него в осевом направлении;
- дно корпуса капсулы содержит кольцевую периферическую область и центральную область, содержащую кольцевую выемку, при этом контактная линия образована периферической областью;
- контактная линия образована наружным краем выемки на соединении между выемкой и периферической областью;
- наружный край выемки является остроугольным;
- корпус капсулы содержит кольцевой буртик на конце боковой стенки, противоположном дну, при этом кольцевой буртик, по меньшей мере, частично наклонен в переднем направлении капсулы со стороны, противоположной дну;
- буртик корпуса капсулы имеет форму усеченного конуса с расширением в переднем направлении;
- буртик корпуса капсулы выгнут в переднем направлении; и
- корпус выполнен в виде единой детали из пластического материала или из его производного, или из металла.
Наконец, седьмым и последним объектом изобретения является способ экстрагирования при помощи системы, являющейся пятым объектом изобретения, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
- капсулу устанавливают в устройство экстрагирования напитка;
- при помощи приемного элемента устройства экстрагирования на дно капсулы действуют силой (F);
- дно и/или боковая стенка капсулы деформируются, при этом часть дна и/или боковой стенки входит в контакт по замкнутой линии с приемным элементом устройства экстрагирования; и
- жидкость для экстрагирования нагнетают в капсулу при помощи средства нагнетания жидкости устройства экстрагирования.
Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает вид в изометрии первого варианта выполнения капсулы согласно первому варианту осуществления изобретения.
Фиг.2 - вид в продольном разрезе капсулы, показанной на фиг.1.
Фиг.3 - вид спереди капсулы, показанной на фиг.1.
Фиг.4 и 5 - виды капсулы, показанной на фиг.1, установленной в устройстве экстрагирования соответственно в частично открытой и в закрытой конфигурациях.
Фиг.6 - вид в продольном разрезе второго варианта выполнения капсулы согласно первому варианту осуществления изобретения.
Фиг.7 - вид в продольном разрезе третьего варианта выполнения капсулы согласно первому варианту осуществления изобретения.
Фиг.8 - вид капсулы, показанной на фиг.6, установленной в устройстве экстрагирования в закрытой конфигурации.
Фиг.9 - вид в изометрии первого варианта выполнения капсулы согласно второму варианту осуществления изобретения.
Фиг.10 - вид в продольном разрезе капсулы, показанной на фиг.9.
Фиг.11 - вид сзади капсулы, показанной на фиг.9.
Фиг.12 - вид детали, обозначенной XII на фиг.10.
Фиг.13 - вид детали, обозначенной XIII на фиг.10.
Фиг.14 - вид капсулы, показанной на фиг.8, установленной в первом устройстве экстрагирования в закрытой конфигурации.
Фиг.15 - вид, аналогичный фиг.14, при этом капсула установлена во втором устройстве экстрагирования в закрытой конфигурации.
Фиг.16 - вид в продольном разрезе второго варианта выполнения капсулы согласно второму варианту осуществления изобретения.
Фиг.17 - вид детали, обозначенной XVII на фиг.16.
Фиг.18 - вид сзади третьего варианта выполнения капсулы согласно второму варианту осуществления изобретения.
Фиг.19 - вид сзади четвертого варианта выполнения капсулы согласно второму варианту осуществления изобретения.
Фиг.20 - вид сзади пятого варианта выполнения капсулы согласно второму варианту осуществления изобретения.
Фиг.21 - вид сзади шестого варианта выполнения капсулы согласно второму варианту осуществления изобретения.
Фиг.22 - вид сзади седьмого варианта выполнения капсулы согласно второму варианту осуществления изобретения.
Капсула 1 согласно первому варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1-3, содержит полый корпус 4 и выходную заглушку 6, совместно ограничивающие внутреннюю камеру 8, содержащую вещество (не показано) для приготовления напитка.
Корпус 4 имеет общую форму чашки и содержит боковую стенку 10, дно 12, закрывающее закрытый задний конец 20 корпуса 4, и кольцевой буртик 16, окружающий открытый передний конец 22 корпуса 4.
Корпус 4 выполнен в виде единой детали. Боковая стенка 10, дно 12 и кольцевой буртик 16 выполнены заодно. Корпус 4 выполнен из воздухо- и водонепроницаемого материала, например, из пластического материала или его производного, или из металла.
Боковая стенка 10 выполнена от дна 12 вдоль продольной оси Х до переднего конца 22 корпуса 4.
Боковая стенка 10 содержит внутренний заплечик 14. Заплечик 14 выполнен в радиальной плоскости и обращен вперед.
Боковая стенка 10 по существу имеет форму усеченного конуса вокруг продольной оси Х. Боковая стенка 10 содержит относительно мягкий задний участок 18, выполненный от дна 12, и относительно жесткий передний участок 19, продолжающий задний участок 18 в осевом направлении. Передний участок 19 имеет толщину, увеличивающуюся в осевом направлении и превышающую толщину заднего участка 18.
Дно 12 содержит периферическую область 23, проходящую радиально внутрь от боковой стенки 10, и центральную область 24.
Периферическая область 23 является закругленной. Она проходит радиально внутрь и в осевом направлении назад от боковой стенки 10 и имеет вогнутость, обращенную внутрь корпуса 4.
Центральная область 24 содержит кольцевую нервюру 26, выступающую в осевом направлении внутрь корпуса 4 от периферической области 23. Кольцевая нервюра 26 образует кольцевую выемку 28, открытую наружу корпуса 4 в заднем направлении. Кольцевая нервюра 26 образует полую центральную площадку 30, выступающую в осевом направлении от дна кольцевой выемки 28, образуя полость внутри корпуса 4.
Центральная область 24 содержит, по меньшей мере, одну зону 32 меньшего сопротивления, выполненную с возможностью разрыва под действием текучей среды под давлением. Зоны 32 меньшего сопротивления выполнены, например, в виде зон меньшей толщины центральной области 24, образованных, например, углублениями в центральной области 24.
Зоны 32 меньшего сопротивления предусмотрены в стенках кольцевой нервюры 26 и/или на центральной площадке 30.
В представленном примере кольцевая нервюра 26 содержит трубчатый наружный участок 36, проходящий в осевом направлении внутрь от периферической области 23, трубчатый внутренний участок 34, ограничивающий боковую сторону центральной площадки 30, и участок 38 дна, проходящий в радиальном направлении между наружным участком 36 и внутренним участком 34, придавая кольцевой нервюре 26 поперечное сечение по существу в виде “U”.
Как показано на фиг.2, зоны 32 меньшего сопротивления предусмотрены в участке 38 дна и в центральной площадке 30 в виде зон меньшей толщины.
В варианте выполнения центральная область 24 не имеет зоны 32 меньшего сопротивления в центральной площадке 30. В варианте выполнения или факультативно кольцевая нервюра 26 имеет зоны 32 меньшего сопротивления в наружном участке 36 и/или во внутреннем участке 34.
В другом возможном варианте, отличающемся от варианта на фиг.2 формой кольцевой нервюры 26, наружный участок 36 и внутренний участок 34 сходятся, придавая кольцевой нервюре 26 поперечное сечение по существу в виде “V”. В этом случае зоны 32 меньшего сопротивления можно предусмотреть в наружном участке 36, во внутреннем участке 34 и/или в центральной площадке 30.
Как показано на фиг.2, кольцевая выемка 28 имеет остроугольный наружный край 44, предпочтительно со скошенной кромкой, на соединении между кольцевой нервюрой 26 и периферической областью 23. Наружный край 44 ограничивает задний конец 20 капсулы 1. Центральная площадка 30 выполнена с отступом в осевом направлении внутрь корпуса 4 по отношению к наружному краю 44.
Предпочтительно периферическая область 23 имеет утолщение вдоль наружного края 44, предназначенное для усиления наружного края 44. Например, периферическая область 23 имеет толщину, увеличивающуюся от боковой стенки 10 к наружному краю 44.
Внутренний заплечик 14 выполнен кольцевым и выступает в радиальном направлении от боковой стенки 10 внутрь корпуса 4. Он выполнен с отступом в осевом направлении внутрь корпуса 4 по отношению к переднему концу 22 корпуса 4 и к кольцевому буртику 16.
Заглушка 6 своей периферией закреплена на внутреннем заплечике 14 таким образом, что заглушка 6 расположена с отступом в осевом направлении внутрь корпуса 4 по отношению к переднему концу 22 корпуса 4. Предпочтительно расстояние отступа заглушки 6 по отношению к переднему концу 22 корпуса 4 превышает 1 мм.
Заглушка 6 закрывает передний конец 22 корпуса 4.
Заглушка 6 содержит выходной фильтр 49, выполненный с возможностью пропускания текучей среды под давлением и задержания вещества, содержащегося в камере 8. Фильтр 49 выполнен из пористой фильтрующей бумаги, из тканого пластического материала или в виде перфорированной пластиковой пленки.
Заглушка 6 дополнительно содержит воздухо- и водонепроницаемую мембрану 50, дублирующую фильтр 49. Мембрана 50 имеет линии 52 ослабления, поэтому мембрана 50 способна разрываться только под действием давления жидкости. В примере, представленном на фиг.1 и 3, линии 52 ослабления образуют крест. В варианте выполнения они могут образовать окружность или могут иметь любую другую форму, предназначенную для оптимального разрыва мембраны 50.
Фильтр 49 расположен между камерой 8 и мембраной 50. Фильтр 49 и мембрана 50 прилегают друг к другу. Например, фильтр 49 и мембрана 50 выполнены в виде комплексной двухслойной пленки.
Кольцевой буртик 16 выполнен в радиальном направлении наружу от боковой стенки 10. Кольцевой буртик 16 образует передний конец 22 корпуса 4. Буртик 16 имеет свободную крайнюю область 54. Он не поддерживает никакого присоединяемого уплотнительного элемента или деформирующегося уплотнительного выступа. Как показано на фиг.1-3, кольцевой буртик 16 по существу является плоским.
Капсула 1 предназначена для размещения в устройстве 350 экстрагирования, показанном на фиг.4 и 5.
Устройство 350 экстрагирования содержит полый приемный элемент 352, ограничивающий приемное гнездо 353 для размещения капсулы 1, и опору 354. Оно выполнено с возможностью манипулирования между открытым положением, в котором приемный элемент 352 и опору 354 отводят друг от друга для введения капсулы 1 в приемный элемент 352, и закрытым положением, показанным на фиг.5, в котором приемный элемент 352 и опору 354 сдвигают для нагнетания экстрагирующей жидкости в капсулу 1. На фиг.4 устройство 350 показано в промежуточной конфигурации, в которой оно частично открыто, но не в достаточной степени, чтобы можно было ввести капсулу 1.
Гнездо 353 содержит внутреннюю боковую сторону 360, дно 370 гнезда и канал 372 подачи экстрагирующей жидкости, выходящий в дно 370 гнезда по существу в центре, и отверстие 376 для введения капсулы 1.
Внутренняя боковая стенка 360 выполнена в виде тела вращения вокруг продольной оси Y. В представленном примере она имеет по существу форму усеченного конуса. Когда капсулу 1 устанавливают в устройство 350 экстрагирования, продольные оси Х капсулы 1 и Y гнезда 353 по существу совпадают.
Приемный элемент 352 содержит кольцевой край 380, окружающий отверстие 376.
Капсула 1 имеет достаточную осевую длину, чтобы в закрытой конфигурации устройства 350 экстрагирования капсула 1 опиралась своим кольцевым буртиком 16 на опору 354 и своим дном 12 на дно 370 гнезда по замкнутой кольцевой контактной линии 122, предпочтительно находящейся на периферической области вдоль наружного края 44 кольцевой выемки 28.
Предпочтительно капсула 1 выполнена с возможностью упругой деформации под действием осевой силы F сжатия для обеспечения достаточного контакта между дном 12 и дном 370 гнезда.
Факультативно, капсулу 1 можно выполнить таким образом, чтобы под действием осевой силы F сжатия, по меньшей мере, одна кольцевая зона 130 дна 12 и/или боковой стенки 10 капсулы 1 расширялась в радиальном направлении наружу, обеспечивая дополнительный контакт 128 с боковой стороной 360 гнезда 353 по замкнутой кольцевой контактной линии.
Далее приводится описание способа экстрагирования из капсулы 1 при помощи устройства 350 экстрагирования.
Вначале капсулу 1 устанавливают в устройство 350, находящееся в открытом положении, затем устройство 350 переводят в закрытую конфигурацию.
Во время этого перемещения в закрытое положение капсула 1 приходит в положение опоры своим кольцевым буртиком 16 на опору 354, затем приемный элемент 352 опирается в осевом направлении на дно 12 капсулы 1, в результате чего возникает контакт 122, и корпус 4 деформируется в целом, создавая контакт 128 с приемным элементом 352 устройства 350.
Как только устройство 350 оказывается в закрытом положении, через канал 372 нагнетают текучую среду для экстрагирования. Под действием давления экстрагирующей текучей среды зоны 32 меньшего сопротивления центральной области 24 дна 12 разрываются, и экстрагирующая текучая среда поступает в капсулу 1.
При этом давление жидкости в капсуле 1 повышается, и под действием этого давления разрывается выходная мембрана 50. Текучая среда проходит за пределы капсулы 1 через заглушку 6 и фильтруется фильтром 49.
Благодаря изобретению дно усилено кольцевой нервюрой, что позволяет выполнить корпус капсулы из относительно мягкого деформирующегося материала и одновременно избежать оседания дна внутрь капсулы под действием давления текучей среды. Выпуклость дна позволяет получить прочное и упруго деформирующееся дно с большим объемом камеры, позволяющим загрузить большее количество вещества в капсулу. Нервюра, ограничивающая в наружной стороне кольцевую выемку, позволяет улучшить нагнетание экстрагирующей жидкости в капсулу. Наличие кольцевого буртика позволяет повысить устойчивость капсулы на опоре устройства экстрагирования.
Капсула имеет корпус в виде чашки, дно которого герметично по отношению к воздуху и к воде, при этом корпус закрыт воздухо- и водонепроницаемой заглушкой. Герметичность капсулы позволяет сохранять вещество защищенным от воздуха и влаги. Заглушка содержит мембрану, разрывающуюся под действием текучей среды под давлением, что обеспечивает надлежащее открывание заглушки при определенном уровне давления с эффектом задержки, способствующим качественному экстрагированию. Расположение заглушки с отступом в осевом направлении внутрь корпуса позволяет избежать любого контакта с опорой устройства экстрагирования до открывания мембраны и обеспечивает, таким образом, контролируемое открывание капсулы. Мембрана в сочетании с фильтром обеспечивает экстрагирование вещества в нормальных условиях давления с эффективным удержанием вещества внутри капсулы. Заглушка, изготовленная в виде комплексной пленки, облегчает изготовление капсулы с низкой себестоимостью.
Варианты выполнения капсулы, показанные на фиг.6 и 7, отличаются от варианта, показанного на фиг.1-3, тем, что крайняя область 54 кольцевого буртика 16 имеет наклон в переднем направлении капсулы 1. Как показано на фиг.7, кольцевой буртик 16 имеет форму усеченного конуса, расширяющегося в переднем направлении.
Как показано на фиг.8 и 9, во время закрывания устройства 350 экстрагирования под действием опорного усилия, создаваемого опорой 354, кольцевой буртик 16 деформируется, становясь плоским.
Такой буртик 16 позволяет гарантировать и усиливать контакт 122 между дном 12 капсулы 1 и дном 370 гнезда при закрывании устройства 350, сохраняя при этом способность к деформации для обеспечения закрывания устройства 350 экстрагирования.
Капсула 1000 согласно второму варианту осуществления изобретения, представленному на фиг.9-21, содержит, как показано на фиг.9 и 10, полый корпус 1004 и выходную заглушку 1006, ограничивающие вместе внутреннюю камеру 1008, содержащую вещество (не показано) для приготовления напитка.
Корпус 1004 имеет общую форму чашки и является герметичным по отношению к воздуху и к воде. Он содержит наружную боковую стенку 1010, дно 1012, закрывающее задний конец 1020 корпуса 1004, и кольцевой буртик 1016, окружающий открытый передний конец 1022 корпуса 1004.
Наружная боковая стенка 1010 и дно 1012 выполнены заодно из первого воздухо- и водонепроницаемого пластического материала. Первый материал выбирают таким образом, чтобы он был инертным по отношению к веществу, содержащемуся в капсуле 1000. Предпочтительно упомянутый первый материал является просвечивающимся и не окрашен в своей массе, чтобы избежать диффузии красителя в вещество. Как правило, второй пластический материал является полиамидом. Полиамид не реагирует с пищевыми продуктами и образует очень эффективный барьер для воздуха и воды.
Предпочтительно кольцевой буртик 1016 выполнен из второго пластического материала, отличного от первого пластического материала. Второй пластический материал предпочтительно выбирают по его стоимости. Поскольку он не входит в контакт с веществом, его свойства относительно вещества не играют роли в выборе второго материала. Как правило, второй пластический материал является полиуретаном, который отличается невысокой стоимостью.
Предпочтительно первый и второй пластические материалы являются совместимыми материалами, то есть материалами, которые могут полимеризоваться друг с другом.
Таким образом, можно производить недорогие капсулы 1000. Эти капсулы предназначены для широкого серийного производства, что позволяет получать большую экономию.
Предпочтительно второй материал является окрашенным в своей массе. Так, можно окрашивать в разный цвет кольцевые буртики 1016 капсул 1000, содержащих разные вещества, чтобы легко отличать капсулу 1000, содержащую первое вещество, от другой капсулы 1000, содержащей второе вещество, отличное от первого.
Наружная боковая стенка 1010 выполнена от дна 1012 вдоль продольной оси Х до переднего конца 1022 корпуса 1004.
Наружная боковая стенка 1010 по существу имеет форму усеченного конуса вокруг продольной оси Х. Она является жесткой. Она имеет внутреннюю поверхность 1010а, обращенную к камере 1008, и наружную поверхность 1010b, противоположную внутренней поверхности 1010а.
Дно 1012 содержит периферическую область 1023 и центральную область 1024.
Периферическая область 1023 является жесткой. Она выполнена закругленной и проходит радиально внутрь и в осевом направлении назад от наружной боковой стенки 1010, и имеет вогнутость, обращенную внутрь корпуса 1004. Таким образом, она проходит от наружной боковой стенки 1010 до заднего конца 1020 корпуса 1004. Как правило, задний конец 1020 представляет собой замкнутую линию, например, окружность.
Центральная область 1024 заходит в осевом направлении внутрь камеры 1008, начиная от периферической области. Центральная область 1024 образует, таким образом, в дне 1012 полость 1028 снаружи корпуса 1004.
Центральная область 1024 содержит трубчатый наружный участок 1036, проходящий в осевом направлении внутрь камеры 1008 от периферической области 1023, участок 1038 дна, проходящий радиально внутрь от внутреннего конца наружного участка 1036 и закрывающий полость 1028, и центральный внутренний участок 1034, выступающий наружу от участка 1038 дна.
Внутренний участок 1034 образует полую центральную площадку 1030 в полости 1028. Таким образом, эта полость имеет кольцевую форму. Наружный участок 1036, участок 1038 дна и внутренний участок 1034 образуют кольцевую нервюру 1026 в центральной области 1024.
Участок 1038 дна содержит, по меньшей мере, одну зону 1032 меньшего сопротивления, выполненную с возможностью разрыва под действием текучей среды под давлением. Предпочтительно зона или каждая зона меньшего сопротивления выполнена с возможностью разрыва под действием давления жидкости, составляющего от 1 до 3 бар.
Например, зона или каждая зона 1032 меньшего сопротивления выполнена в виде зоны меньшей толщины, как показано на фиг.12. Пока зона или каждая зона 1032 меньшего сопротивления не разорвалась, дно 1012 и, следовательно, весь корпус 1004 остаются непроницаемыми для воздуха и для жидкостей.
В примере, показанном на фиг.11, зона меньшего сопротивления выполнена на периферии участка 1038 дна на соединении между участком 1038 дна и наружным участком 1036. Зона меньшего сопротивления имеет форму дуги окружности. Предпочтительно дуга окружности простирается, по меньшей мере, на 270°.
Форма внутреннего участка 1034 обуславливает осевое усилие сдвига, создаваемое жидкостью под давлением, присутствующей в полости 1028.
В варианте выполнения, показанном на фиг.9-15, внутренний участок 1034 имеет форму усеченного конуса, расширяющегося в направлении от задней части капсулы 1000 вперед и выступающего наружу.
В варианте выполнения внутренний участок 1034 расположен в радиальной плоскости. При определенном давлении текучей среды, присутствующей в полости 1028, плоский внутренний участок 1034 способствует созданию более значительного усилия сдвига, чем внутренний участок, выступающий наружу.
Корпус 1004 содержит также продольные нервюры 1042 для повышения жесткости наружной боковой стенки 1010 и радиальные нервюры 1044 для повышения жесткости дна 1012.
Каждая продольная нервюра 1042 проходит в продольном направлении вдоль наружной боковой стенки 1010, предпочтительно вдоль внутренней поверхности 1010а. Таким образом, продольные нервюры способствуют образованию эмульсии между текучей средой под давлением и веществом, содержащимся в камере 1008. В варианте выполнения каждая продольная нервюра 1042 проходит вдоль наружной поверхности 1010b.
Каждая радиальная нервюра 1044 выполнена в радиальном направлении между наружным участком 1036 и периферической областью 1023. Радиальные нервюры 1044 повышают жесткость дна 12 и способствуют созданию усилий сдвига при давлении текучей среды под давлением, напрямую действующих на зону или каждую ослабленную зону 1032. В примере, представленном на фиг.10-15, каждая радиальная нервюра 1044 выполнена в продолжении продольной нервюры 1042.
Кольцевой буртик 1016 проходит радиально наружу от внутреннего кольцевого бортика 1046 до наружного кольцевого бортика 1048, начиная от наружной поверхности 1010b наружной боковой стенки 1010. Он образует передний конец 1022 корпуса 1004. Он не поддерживает никакого присоединенного уплотнительного элемента или деформируемого уплотнительного выступа. Предпочтительно он выполнен по существу плоским. Наружный кольцевой бортик 1048 является свободным.
Как более детально показано на фиг.13, наружная поверхность 1010b наружной боковой стенки 1010 образует вблизи переднего конца 1022 корпуса 1004 кольцевой уступ 1049, образующий заплечик 1050 и кольцевой паз 1052 соединения кольцевого буртика 1016 с наружной боковой стенкой 1010.
Заплечик 1050 выполнен с отступом назад по отношению к переднему концу 1022. Он проходит радиально и параллельно переднему концу 1022 между внутренним концом 1054 и наружным концом 1056.
Кольцевой паз 1052 выполнен в заплечике 1050 и выступает в продольном направлении назад от внутреннего конца 1054 заплечика 1050.
Кольцевой буртик 1016 содержит кольцевое утолщение 1058, выступающее в продольном направлении от внутреннего кольцевого бортика 1046 в кольцевой паз 1052. Утолщение 1058 взаимодействует с пазом 1052 для усиления соединения кольцевого буртика 1016 с наружной боковой стенкой 1010.
Таким образом, часть наружной боковой стенки 1010 расположена между кольцевым буртиком 1016 и камерой 1008, что позволяет избежать контакта вещества со вторым материалом.
Как показано на фиг.1, заглушка 1006 закреплена своей периферией на наружной боковой стенке 1010 и на кольцевом буртике 1016. Таким образом, заглушка 1006 закрывает передний конец 1022 корпуса 1004.
Заглушка 1006 содержит выходной фильтр 1060, выполненный с возможностью пропускания текучей среды под давлением и задержания вещества, содержащегося в камере 1008. Фильтр 1060 выполнен из пористой фильтрующей бумаги, из тканого пластического материала или из перфорированной пластиковой пленки. Предпочтительно, как показано на фигуре, фильтр 1060 расположен с отступом от переднего конца 1022 в сторону камеры 1008 и закреплен своей периферией на внутренней поверхности 1010а наружной боковой стенки 1010. Например, отступ фильтра 1060 относительно переднего конца 1022 составляет от 1 до 1,5 мм.
Заглушка 1006 дополнительно содержит воздухо- и водонепроницаемую мембрану 1062, дублирующую фильтр 1060. Предпочтительно мембрану 1062 крепят, например, сваркой на кольцевом буртике 1016. Мембрана 1062 расположена вдоль переднего конца 1022 корпуса 1004. Мембрана 1062 позволяет сохранять вещество в инертной атмосфере, чтобы избежать любого окисления вещества.
Мембрана 1062 выполнена с возможностью отслоения, то есть ее можно легко отделить от корпуса 1004. Для этого она содержит язычок 1064, выполненный радиально наружу от кольцевого буртика 1016, чтобы пользователь мог легко снять мембрану 1062 перед использованием капсулы 1000 в устройстве экстрагирования.
В факультативном варианте мембрана 1062 содержит линии ослабления (не показаны), чтобы мембрана 1062 могла разорваться только от действия давления жидкости. Таким образом, в случае, если пользователь забыл снять мембрану 1062 перед установкой капсулы 1000 в устройство экстрагирования, экстрагирование все равно можно произвести нормально без риска повреждения для устройства экстрагирования.
Фильтр 1060 расположен между камерой 1008 и мембраной 1062. Предпочтительно пространство между фильтром 1060 и мембраной 1062 заполнено инертным газом, как правило, азотом.
Капсула 1000 показана на фиг.14 в своем положении в устройстве 1100 экстрагирования напитка. Это устройство 1100 аналогично описанному выше устройству 350 экстрагирования. Аналогичные элементы обозначены при этом теми же цифровыми позициями. Следует отметить, что капсула 1000 выполнена таким образом, чтобы кольцевой край 380 входил в контакт с кольцевым буртиком 1016, когда устройство 1100 экстрагирования находится в закрытой конфигурации.
Вариант выполнения устройства 1100 экстрагирования показан на фиг.15. На этой фигуре видно, что канал 372 подачи экстрагирующей жидкости смещен в радиальном направлении относительно продольной оси Y. Таким образом, капсулу 1000 можно также использовать в устройствах экстрагирования напитка, в которых подача жидкости под давлением в приемное гнездо 353 происходит не через центр гнезда 353.
Вариант выполнения капсулы 1000 показан на фиг.16 и 17.
В этом варианте внутренний участок 1034 имеет полусферическую форму с вогнутостью, обращенной внутрь корпуса 1004. Эта форма обеспечивает разрыв ослабленной зоны 1032 при значениях давления, превышающих значения в случае, когда внутренний участок 1034 имеет форму усеченного конуса.
Кольцевой буртик 1016 соединен не с наружной поверхностью 1010b наружной боковой стенки 1010, а с передней кольцевой стороной 1066 наружной боковой стенки 1010. Упомянутая передняя кольцевая сторона 1066 образует кольцевой паз 1068, который выступает в продольном направлении назад и с которым взаимодействует утолщение 1058 кольцевого буртика 1016 для усиления соединения кольцевого буртика 1016 с наружной боковой стенкой 1010.
Внутренняя поверхность 1010а наружной боковой стенки 1010 образует кольцевой внутренний заплечик 1070, расположенный в радиальной плоскости и обращенный вперед. Внутренний заплечик 1070 выполнен с отступом в осевом направлении внутрь корпуса 1004 по отношению к переднему концу 1022 корпуса 1004 и к кольцевому буртику 1016. Этот внутренний заплечик 1070 выполнен с возможностью опоры на него заглушки 1006.
Поскольку внутренний заплечик 1070 выполнен с отступом относительно передней кольцевой стороны 1066, вещество не входит в контакт со вторым материалом кольцевого буртика 1016.
Так же, как и в первом варианте выполнения, заглушка 1006 выполнена в виде двухслойной комплексной пленки, содержащей фильтр 1060 и мембрану 1062. Эта комплексная пленка закреплена своей периферией на внутреннем заплечике 1070 таким образом, чтобы заглушка 1006 располагалась с отступом в осевом направлении внутрь корпуса 1004 относительно переднего конца 1022 корпуса 1004. Предпочтительно расстояние отступа заглушки 1006 относительно переднего конца 1022 корпуса 1004 превышает 1 мм.
Другие варианты выполнения капсулы 1000 показаны на фиг.18-22.
В варианте, показанном на фиг.18, участок 1038 дна содержит множество зон 1032 меньшего сопротивления, каждая из которых образована двумя линиями ослабления, пересекающимися в виде креста. В представленном примере зоны 1032 меньшего сопротивления выполнены в количестве четырех. В качестве варианта число зон 1032 меньшего сопротивления может быть другим.
В варианте, показанном на фиг.18, участок 1038 дна содержит множество зон 1032 меньшего сопротивления, каждая из которых образована одной замкнутой круговой линией ослабления и каждая из которых ограничивает диск, не включающий в себя внутренний участок 1034. В представленном примере зоны 1032 меньшего сопротивления выполнены в количестве трех. В качестве варианта число зон 1032 меньшего сопротивления может быть другим.
В варианте, показанном на фиг.20, участок 1038 дна содержит две зоны 1032 меньшего сопротивления, каждая из которых имеет форму зубчатой полуокружности и проходит по периферии участка 1038 дна вдоль соединения с наружным участком 1036.
Дно 12 дополнительно содержит две нервюры 1080 усиления центральной области 1024. Каждая нервюра 1080 проходит в продольном направлении между трубчатым участком 1026 и периферическим бортиком 1030. Каждая нервюра 1080 выполнена между двумя зонами 1034 меньшего сопротивления. В представленном примере нервюры 1080 являются диаметрально противоположными друг другу.
Эти нервюры 1080 предназначены для концентрации усилий сдвига, связанных с силой, которой действует текучая среда под давлением на дно 1012 в устройстве 1100 экстрагирования, на зоны 1034 меньшего сопротивления.
В варианте, показанном на фиг.21, участок 1038 дна содержит три зоны 1032 меньшего сопротивления, каждая из которых образована замкнутой линией, ограничивающей полумесяц, большая сторона которого проходит вдоль наружного участка 1036.
Дно 1012 тоже содержит нервюры 1080 усиления центральной области 1024. В данном случае эти нервюры 1080 выполнены в количестве трех, и каждая из них расположена между двумя зонами 1032 меньшего сопротивления.
Наконец, в варианте, показанном на фиг.22, участок 1038 дна содержит единственную зону 1032 меньшего сопротивления, образованную замкнутой круговой линией, проходящей вдоль наружного участка 1036.
Далее со ссылками на фиг.10 следует краткое описание способа изготовления капсулы 1000.
На первом этапе первый пластиковый материал выливают, например, под давлением в форму для формования дна 1012 и наружной боковой стенки 1010. Затем на втором этапе в форму выливают второй пластический материал для формования кольцевого буртика 1016.
Поскольку первый и второй пластические материалы являются совместимыми, они химически соединяются между собой. В частности, часть молекул первого материала проходит во второй материал и наоборот. Таким образом, образуется тонкий слой, в котором оба материала смешиваются и оба материала оказываются тесно соединенными между собой.
Благодаря изобретению часть корпуса капсулы, входящая в контакт с веществом, выполнена из материала, инертного по отношению к веществу, что позволяет сохранять вещество в оптимальных условиях без риска ухудшения качества вещества по причине окисления или из-за токсических элементов, содержащихся в материале, входящем в контакт с веществом.
Кроме того, поскольку первый пластический материал не окрашен в своей массе, это позволяет уменьшить возможность попадания токсических элементов из капсулы в вещество.
Наконец, использование второго пластического материала для выполнения кольцевого буртика позволяет снизить стоимость изготовления капсулы, а также за счет окрашивания второго материала позволяет легко идентифицировать вещество, содержащееся в камере капсулы, без риска попадания пигментов в вещество, поскольку оно не контактирует со вторым материалом.
Следует отметить, что представленное выше описание не является ограничительным, и отличительные признаки различных версий и различных вариантов осуществления можно комбинировать, не выходя за рамки изобретения.