КАПСУЛА И СИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ИЗ ТАКОЙ КАПСУЛЫ С УПЛОТНИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ
CAPSULE AND SYSTEM FOR MAKING BEVERAGE OF SUCH A CAPSULE WITH SEALING ELEMENT

Изобретение относится к капсуле, содержащей вещество для приготовления напитка путем экстракции вещества путем подачи воды под давлением в капсулу.
Изобретение также относится к системе для приготовления напитка из капсулы с применением воды, подаваемой под давлением в капсулу, причем система включает в себя устройство для приготовления напитка, включающее охватывающий элемент для приема капсулы, и капсулу.
Такие капсула, система известны из EP1654966B1, EP2151313B1 и EP2318199B1.
В известной системе капсула обеспечена уплотнительным элементом с подобным резине эластичным приспособлением на переходном участке между боковой стенкой участка корпуса и проходящим от него участком обода. Уплотнительный элемент образует непрерывный участок, который распределен по направлению вдоль окружности участка перехода от обода к боковой стенке капсулы. Наружная поверхность отвержденного уплотнительного приспособления имеет линейную или выпукло-вогнутую форму, если смотреть на вид в поперечном сечении, и толщина уплотнительного элемента непрерывно уменьшается по направлению к концу на боковой стенке основного участка корпуса и к концу на участке обода соответственно.
Кроме того, в известной системе устройство включает в себя охватывающий элемент (также называемый «каркасом капсулы») и закрывающий элемент (также называемый «держателем капсулы»), а также ручной или автоматический механизм для относительного смещения охватывающего элемента и закрывающего элемента. Ручной или автоматический механизм прикладывает усилие к уплотнительному элементу капсулы во время закрытия охватывающего элемента на закрывающем элементе. Это усилие должно обеспечивать непроницаемое для жидкости уплотнение между охватывающим элементом и капсулой таким образом, чтобы вода не обходила, а, по существу, полностью проходила через капсулу. Поскольку ручной или автоматический механизм расположен с возможностью перемещения относительно основания, возможности герметизации системы могут зависеть от давления воды, подаваемой устройством для впрыска воды. При увеличении давления воды также возрастает усилие между уплотнительным элементом капсулы и свободным концом охватывающего элемента, и, следовательно, также возрастает усилие между уплотнительным элементом капсулы и свободным концом охватывающего элемента. Следовательно, уплотнительный элемент капсулы должен быть расположен таким образом, чтобы при достижении максимального давления жидкости уплотнительный элемент по-прежнему обеспечивал непроницаемый для жидкости контакт между охватывающим элементом и капсулой.
Однако при этом уплотнительный элемент также должен быть расположен таким образом, чтобы перед варкой или в начале варки, когда давление воды во охватывающем элементе снаружи капсулы является относительно низким, уплотнительный элемент также обеспечивал непроницаемый для воды контакт между охватывающим элементом и капсулой. Если в начале варки не будет обеспечен непроницаемый для воды контакт между капсулой и охватывающим элементом, произойдет утечка. Однако в случае возникновения утечки давление во охватывающем элементе и снаружи капсулы может увеличиться недостаточным образом для увеличения усилия, оказываемого на уплотнительный элемент свободным концом охватывающего элемента, при перемещении охватывающего элемента по направлению к закрывающему элементу (держателю капсулы) с помощью ручного или автоматического механизма. Только в случае достаточной первоначальной герметизации давление во охватывающем элементе будет увеличиваться, тем самым способствуя также увеличению усилия, с которым свободный конец охватывающего элемента воздействует на уплотнительный элемент капсулы, настолько, чтобы обеспечивать достаточный непроницаемый для воды контакт. Более того, такое повышенное давление воды снаружи капсулы также обеспечивает увеличенное давление жидкости внутри капсулы, что крайне важно, если капсула снабжена крышкой, которая выполнена с возможностью разрыва рельефных элементов держателя капсулы (другое название — экстракционная пластина) устройства для приготовления напитка под воздействием давления воды в капсуле.
Таким образом, уплотнительный элемент является элементом, который имеет очень большое значение в конструкции. Он должен быть выполнен с возможностью обеспечения непроницаемого для воды контакта между охватывающим элементом и капсулой при относительно низком давлении жидкости, когда свободный конец охватывающего элемента воздействует на уплотнительный элемент с относительно небольшим усилием, но он также должен обеспечивать непроницаемый для воды контакт и при намного более высоком давлении жидкости во охватывающем элементе снаружи капсулы, когда свободный конец охватывающего элемента воздействует на уплотнительный элемент капсулы с большим усилием. В частности, когда свободный контактный конец охватывающего элемента снабжен радиально проходящими открытыми канавками, которые действуют в качестве каналов отверстий подачи воздуха, если усилие между охватывающим элементом и держателем капсулы ослаблено таким образом, чтобы пользователю было легче извлекать капсулу, уплотнительный элемент также должен быть выполнен с возможностью «закрытия» радиально проходящих открытых канавок для обеспечения эффективного уплотнения.
Целью изобретения является обеспечение альтернативной капсулы с уплотнительным элементом, который обеспечивает удовлетворительное непроницаемое для жидкости уплотнение как при относительно низком давлении воды, когда на уплотнительный элемент оказывается относительно небольшое усилие посредством свободного конца охватывающего элемента (иногда также называется первоначальным уплотнением), так и при гораздо более высоком давлении воды, когда на уплотнительный элемент капсулы оказывается большее усилие (например, во время варки) посредством свободного конца охватывающего элемента, даже если охватывающий элемент, на котором имеется свободный контактный конец, обеспечен радиально проходящими открытыми канавками. Также целью является обеспечение более экономичного решения по сравнению с одним из EP2151313B1 и EP2318199B1 при сохранении достаточной поверхности, необходимой для прикрепления крышки капсулы к корпусу.
Раскрытие изобретения
В соответствии с изобретением в первом аспекте предложена капсула, содержащая вещество для приготовления напитка путем экстракции вещества путем подачи воды под давлением в капсулу в устройстве для приготовления напитка, причем капсула включает в себя:
- алюминиевый корпус капсулы, имеющий центральную ось корпуса капсулы, причем корпус капсулы обеспечен нижней частью, боковой стенкой и выступающей наружу кромкой, и
- крышку, прикрепленную к выступающей наружу кромке, причем крышка закрывает капсулу,
причем капсула включает в себя уплотнительный элемент на выступающей наружу кромке для обеспечения непроницаемого для воды контакта с охватывающим элементом устройства для приготовления напитка, когда капсула расположена во охватывающем элементе устройства для приготовления напитка, а охватывающий элемент закрыт с помощью закрывающего элемента устройства для приготовления напитка, такого как экстракционная пластина устройства, таким образом, что выступающая наружу кромка капсулы и по меньшей мере часть уплотнительного элемента капсулы герметично зацеплены с охватывающим элементом и закрывающим элементом устройства, причем охватывающий элемент устройства для приготовления напитка включает в себя кольцевой элемент, имеющий ось кольцевого элемента со свободным контактным концом,
причем уплотнительный элемент включает в себя кольцевой слой полимерного материала, расположенный на выступающей наружу кромке, причем при применении после закрывания охватывающего элемента уплотнительный элемент сжимается посредством свободного контактного конца кольцевого элемента, который перемещается в направлении к закрывающему элементу,
причем выступающая наружу кромка включает в себя кольцевую наружную стенку, необязательно искривленный наружный край, проходящий от кольцевой наружной стенки, и кольцевое углубление между кольцевой наружной стенкой и боковой стенкой; причем указанное кольцевое углубление включает в себя кольцевую нижнюю стенку, выступающую вовнутрь стенку и выступающую наружу стенку, причем обе выступающие стенки проходят в направлении к нижней части корпуса капсулы,
и при этом кольцевой слой полимерного материала содержится в кольцевом углублении и не обеспечен на кольцевой наружной стенке.
Кольцевая наружная стенка предпочтительно выступает наружу в направлении, по существу, поперечном относительно оси корпуса капсулы. Выступающая вовнутрь стенка и выступающая наружу стенка кольцевого углубления проходят в направлении, более близком (менее наклонном) к направлению, параллельному оси корпуса, чем к направлению, в котором проходит кольцевая наружная стенка. В результате, кольцевая наружная стенка образует собственную поверхность для герметизации крышки, тогда как выступающие вовнутрь стенки образуют собственные поверхности для ограничения уплотнительного элемента и уменьшения количества полимерного материала.
Таким образом, положение полимерного материала лучше контролируется, чтобы обеспечить непроницаемость для воды именно там, где это необходимо. Благодаря контролю деформации полимерного материала в кольцевом углублении можно добиться непроницаемости для воды даже при относительно низком давлении воды. Необходимое количество полимерного материала также уменьшается, тогда как поверхность для прикрепления крышки капсулы к выступающей наружу кромке остается достаточной. Предпочтительно, чтобы расстояние между выступающей вовнутрь стенкой и выступающей наружу стенкой было таким, чтобы свободный контактный конец кольцевого элемента располагался между двумя стенками.
Таким образом, преимущественно предотвращается деформация при сжатии выступающих стенок, и деформация при сжатии применяется только к уплотнительному элементу в кольцевом углублении. Таким образом, выступ препятствует деформации уплотнительного элемента наружу и поддерживает его с достаточной жесткостью. В результате, обеспечивается контроль деформации уплотнительного элемента, а также достигается удовлетворительное уплотнение с применением очень малого количества уплотнительного полимерного материала.
Предпочтительно капсула включает в себя наружный выступ, проходящий к нижней части корпуса от выступающей наружу кромки и включающий выступающую наружу стенку. Кроме того, наружный выступ имеет кольцевую полость, проходящую со стороны выступающей наружу кромки, направленной к крышке, таким образом, включающую выступающую наружу стенку углубления, верхнюю стенку или линию и вторую выступающую наружу стенку, направленную к нижней части корпуса.
При такой полой структуре выступ является достаточно жестким, чтобы контролировать деформацию уплотнительного элемента в кольцевом углублении как при относительно низком давлении текучей среды во время закрытия закрывающего элемента, так и при высоком давлении во время варки. Выступ также преимущественно может быть образован в алюминиевом корпусе капсулы.
В одном варианте выступающая вовнутрь стенка кольцевого углубления выполнена в виде части боковой стенки корпуса. Это обеспечивает преимущественно упрощенную конструкцию корпуса капсулы.
В другом варианте капсула включает в себя второй выступ, проходящий к нижней части корпуса от выступающей наружу кромки. Кроме того, второй выступ имеет кольцевую полость, проходящую со стороны выступающей наружу кромки, направленной к крышке, таким образом, включающую выступающую вовнутрь стенку углубления, верхнюю стенку или линию и вторую выступающую вовнутрь стенку, направленную к нижней части корпуса.
Предпочтительно, чтобы наибольшая ширина кольцевого углубления была по меньшей мере в два раза меньше ширины (D) выступающей наружу кромки. В частности, наибольшая ширина кольцевого углубления предпочтительно составляет менее 1,9 мм, более предпочтительно составляет от 1,0 до 1,5 мм. Максимальное количество полимерного материала также предпочтительно составляет менее 40 мг, более предпочтительно составляет от 20 до 35 мг, наиболее предпочтительно 22–28 мг.
Кроме того, первый и/или второй выступы предпочтительно имеют высоту от 0,1 до 1,5 мм, предпочтительно от 0,5 до 1,0 мм относительно кольцевой нижней стенки кольцевого углубления. Важно адаптировать высоту выступов к толщине слоя полимерного материала таким образом, чтобы весь материал содержался в кольцевом углублении и не выходил за пределы или не переливался через край.
Первый и/или второй выступы предпочтительно получают путем тиснения или глубокой вытяжки. Выступающая наружу стенка, ограничивающая кольцевое углубление снаружи, предпочтительно имеет диаметр в своем основании более 31,7 мм, более предпочтительно от 31,8 мм до 32,0 мм. Выступающая вовнутрь стенка, ограничивающая кольцевое углубление внутри, предпочтительно имеет диаметр в своем основании менее 29,9 мм, более предпочтительно от 29,85 мм до 29,70 мм.
В соответствии с одним аспектом крышка прикреплена к выступающей наружу стенке и/или к кольцевой нижней стенке кольцевого углубления.
Таким образом, поверхность прикрепления крышки к корпусу капсулы остается достаточной для создания прочного соединения, которое выдерживает внутреннее давление в капсуле.
В одном аспекте выступающая вовнутрь стенка и/или выступающая наружу стенка кольцевого углубления расположены таким образом, что при применении после закрытия охватывающего элемента происходит сжатие уплотнительного элемента свободным контактным концом кольцевого элемента, а полимерный материал уплотнительного элемента расплывается между выступающими вовнутрь и/или наружу стенками под действием сжимающих усилий свободного контактного конца так, чтобы обеспечивалось осевое и радиальное усилие на свободный контактный конец кольцевого элемента, когда капсула располагается во охватывающем элементе устройства для приготовления напитка, а охватывающий элемент закрыт с помощью закрывающего элемента устройства для приготовления напитка.
Таким образом, после закрытия уже как осевое усилие, так и радиальное усилие уплотнительного элемента воздействуют на кольцевой элемент, обеспечивая таким образом эффективное уплотнение, которое может закрыть радиально проходящие открытые канавки кольцевого элемента.
В возможном аспекте выступающая вовнутрь стенка и/или выступающая наружу стенка кольцевого углубления наклонена относительно кольцевой нижней стенки кольцевого углубления под углом от 45 до 85 градусов.
Такая наклонная конфигурация может улучшить распределение уплотнительного материала в углублении, а также уменьшить общее количество, необходимое для эквивалентного уплотнительного эффекта.
Полимерный материал уплотнительного элемента может представлять собой сжимаемый полимерный материал. Он может быть нанесен в вязкой или жидкой форме и может быть отвержден после нанесения в углублении. Полимерный материал представляет собой пищевую резину, термопластичный эластомер (ТПЭ) или предпочтительно мягкий полимер или сополимер. По существу твердость мягких полимеров или сополимеров при комнатной температуре (20°C) ниже или равна 50 единиц по шкале Шора А. В частности, полимерный материал может быть выбран из группы, состоящей из силиконового каучука, этилен-пропиленового каучука (EPDM), полиуретана, стирольного ТПЭ (например, стирольного блок-сополимера), полиэфирного ТПЭ (например, блок-сополимера простого и сложного эфиров), полиамидного ТПЭ (например, блок-сополимера простого эфира и амида), полиолефина (например, полиэтилена, полипропилена) и их комбинаций.
Изобретение, в частности, подходит для применения с вариантом осуществления системы для приготовления напитка в соответствии с изобретением. Таким образом, изобретение может представлять собой систему для приготовления напитка из капсулы с применением воды, подаваемой под давлением в капсулу, включающую:
устройство для приготовления напитка, содержащее охватывающий элемент для приема капсулы, причем охватывающий элемент содержит устройство для впрыска воды для подачи воды под давлением в капсулу, закрывающий элемент, такой как экстракционная пластина, для закрытия охватывающего элемента устройства для приготовления напитка, причем охватывающий элемент устройства для приготовления напитка дополнительно содержит кольцевой элемент, имеющий центральную ось кольцевого элемента и свободный контактный конец, при этом указанный свободный контактный конец кольцевого элемента необязательно снабжен множеством радиально проходящих открытых канавок;
и капсулу в соответствии с приведенным выше описанием, и
причем свободный контактный конец кольцевого элемента размещен с возможностью сжатия слоя полимерного материала в кольцевом углублении, когда охватывающий элемент закрыт с помощью закрывающего элемента.
В системе настоящего изобретения капсула расположена таким образом, что расстояние между выступающими вовнутрь и наружу стенками кольцевого углубления является таким, что свободный контактный конец кольцевого элемента входит в кольцевое углубление между выступающими вовнутрь и наружу стенками. Кроме того, свободный контактный конец кольцевого элемента входит в кольцевое углубление так, что полимерный материал расплывается между выступающими вовнутрь и/или наружу стенками под действием сжимающих усилий свободного контактного конца таким образом, чтобы обеспечивалось осевое и радиальное усилие к свободному контактному концу кольцевого элемента, когда капсула расположена во охватывающем элементе устройства для приготовления напитка, а охватывающий элемент закрыт с помощью закрывающего элемента устройства для приготовления напитка.
Можно резюмировать, что изобретение представляет собой капсулу для приготовления напитка путем экстракции вещества в устройстве для приготовления напитка, включающую:
- алюминиевый корпус капсулы с нижней частью, боковой стенкой и выступающей наружу кромкой,
- крышку, прикрепленную к выступающей наружу кромке, и
- уплотнительный элемент на выступающей наружу кромке для обеспечения непроницаемого для воды контакта с охватывающим элементом устройства для приготовления напитка; причем уплотнительный элемент включает в себя по меньшей мере один кольцевой слой полимерного материала, расположенный на выступающей наружу кромке, причем при применении в устройстве уплотнительный элемент сжимается, и при этом выступающая наружу кромка включает в себя кольцевое углубление с кольцевой нижней стенкой, выступающей вовнутрь стенкой и выступающей наружу стенкой, причем обе выступающие стенки проходят в направлении к нижней части корпуса капсулы, и при этом кольцевой слой полимерного материала полностью помещается в кольцевом углублении, а наибольшая ширина кольцевого углубления по меньшей мере в два раза меньше ширины (D) выступающей наружу кромки.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже с помощью не имеющих ограничительного характера примеров и со ссылками на чертежи, причем:
на фиг. 1 показано схематическое изображение варианта осуществления системы в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 представлен вид в перспективе варианта осуществления устройства для приготовления напитка системы в соответствии с изобретением, на котором показан свободный контактный конец охватывающего элемента устройства для приготовления напитка с множеством радиально проходящих открытых канавок;
на фиг. 3 представлен увеличенный фрагмент капсулы предшествующего уровня техники в поперечном сечении, причем показана выступающая наружу кромка и уплотнительный элемент;
на фиг. 4 показан увеличенный фрагмент выступающей наружу кромки капсулы предшествующего уровня техники в зацеплении с кольцевым элементом устройства для приготовления напитка;
на фиг. 5 представлен увеличенный фрагмент капсулы изобретения в поперечном сечении в соответствии с первым вариантом, причем показана выступающая наружу кромка и уплотнительный элемент;
на фиг. 6 показан увеличенный фрагмент выступающей наружу кромки капсулы, представленной на фиг. 5, в зацеплении с кольцевым элементом устройства для приготовления напитка;
на фиг. 7 представлен увеличенный фрагмент капсулы изобретения в поперечном сечении в соответствии со вторым вариантом, причем показана выступающая наружу кромка и уплотнительный элемент;
на фиг. 8 показан увеличенный фрагмент выступающей наружу кромки капсулы, представленной на фиг. 7, в зацеплении с кольцевым элементом устройства для приготовления напитка;
на фиг. 9 показан увеличенный фрагмент выступающей наружу кромки капсулы в соответствии с другим вариантом осуществления в зацеплении с кольцевым элементом устройства для приготовления напитка.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 схематически представлен вид в поперечном сечении варианта осуществления системы для приготовления напитка из капсулы с использованием жидкости, подаваемой под давлением в капсулу. Система 1 содержит капсулу 2 и устройство 1 для приготовления напитка. Устройство 1 содержит охватывающий элемент 26, в который помещают капсулу 2. Устройство 1 дополнительно содержит закрывающий элемент 10, такой как экстракционная пластина, который удерживает капсулу 2.
На фиг. 1 для наглядности между капсулой 2, охватывающим элементом 26 и экстракционной пластиной 10 изображен зазор. Следует понимать, что при использовании капсула 2 может контактировать с охватывающим элементом 26 и элементом 10 экстракционной пластины. Как правило, охватывающий элемент 26 имеет форму, дополняющую форму капсулы 2. Устройство дополнительно содержит устройство 27 для впрыска воды для подачи некоторого количества воды под давлением в диапазоне 6–20 бар, предпочтительно 10–18 бар, к сменной капсуле 2.
В примере, показанном на фиг. 1, сменная капсула 2 содержит алюминиевый корпус 3 капсулы, имеющий центральную ось 4 корпуса капсулы и алюминиевую крышку 8. В контексте настоящего изобретения термин «алюминий» или «алюминиевый» также подразумевает алюминиевый сплав. В этом примере алюминиевый корпус 3 капсулы содержит боковую стенку 6, нижнюю часть 5, закрывающую боковую стенку с первой стороны, и выступающую наружу кромку 7, выступающую наружу за боковую стенку 6 со второй стороны, противоположно нижней части 5. Боковая стенка 6, нижняя часть 5 и крышка 8 образуют внутреннее пространство 28, в котором содержится вещество для приготовления напитка путем экстракции и/или растворения вещества. Предпочтительно вещество составляет 5–20 грамм, предпочтительно 5–10 грамм, более предпочтительно 5–7 грамм обжаренного и молотого кофе для приготовления одной порции напитка. В исходном состоянии перед использованием капсула герметизирована, т. е. является герметично закрытой.
Система 1 по фиг. 1 включает в себя нижние прокалывающие элементы 30 для прокалывания или разрыва нижней части 5 капсулы 2 для создания по меньшей мере одного входного отверстия 31 в нижней части для подачи воды к экстрагируемому продукту через входное (-ые) отверстие (-я). Система 1 по фиг. 1 дополнительно включает в себя прокалывающее элементы 32, в данном случае выполненные в виде пирамидальных выступов закрывающего элемента 10, для прокалывания крышки 8 капсулы 2. Прокалывающее крышку устройство 32 может быть расположено с возможностью разрыва крышки после превышения давлением (жидкости) во внутреннем пространстве 28 некоторого порогового значения давления и прижатия крышки к прокалывающему крышку устройству с достаточным усилием. Крышка может быть алюминиевой и/или полимерной и может быть выполнена с возможностью отрыва на закрывающем элементе 10 устройства для приготовления напитка под воздействием давления текучей среды (например, создается под давлением комбинации воды, газа и твердых веществ) в капсуле.
Капсула 2 дополнительно включает в себя уплотнительный элемент 9, который расположен на выступающей наружу кромке 7 для обеспечения непроницаемого для жидкости контакта с охватывающим элементом 26, когда капсула расположена во охватывающем элементе, а охватывающий элемент закрыт с помощью экстракционной пластины или закрывающего элемента 10, так что выступающая наружу кромка капсулы и по меньшей мере часть уплотнительного элемента герметично зацеплены между охватывающим элементом и экстракционной пластиной. Это означает создание непроницаемого для жидкости контакта между уплотнительным элементом и свободным контактным концом.
Как показано на фиг. 2, охватывающий элемент 26 устройства для приготовления напитка содержит кольцевой элемент 11, имеющий центральную ось кольцевого элемента 12 и свободный контактный конец 13. Охватывающий элемент 26 может быть образован из нескольких частей, включая отдельный кольцевой элемент 11, соединенный с базовым элементом 41, как показано на фиг. 2. В альтернативном варианте осуществления охватывающий элемент 26 может быть образован из одной части, включающей кольцевой элемент 11, выполненный за одно целое с остальной частью элемента, как показано на фиг. 1. Свободный контактный конец 13 кольцевого элемента может быть снабжен множеством радиально проходящих открытых канавок 40. Множество радиально проходящих открытых канавок 40 расположены равномерно на расстоянии друг от друга в касательном направлении относительно свободного контактного конца кольцевого элемента 11. Самый длинный участок с тангенциальной шириной каждой канавки составляет 0,9–1,1 мм, предпочтительно от 0,95 до 1,05 мм, причем максимальная высота каждой канавки в осевом направлении охватывающего элемента 26 составляет 0,01–0,09 мм, предпочтительно от 0,03 до 0,07 мм. Число канавок 40 находится в диапазоне от 90 до 110.
Обычно радиальная ширина свободного конца в месте расположения канавок 40 составляет 0,05–0,9 мм, более конкретно 0,2–0,7 мм, более конкретно 0,3–0,55 мм.
Вариант осуществления капсулы в соответствии с изобретением более подробно показан на фиг. 5 и 6. В представленном варианте осуществления наружный диаметр выступающей наружу кромки больше диаметра нижней части 5 капсулы. В показанном варианте осуществления наружный диаметр выступающей наружу кромки 7 составляет приблизительно 37,1 мм, а диаметр нижней части 5 составляет приблизительно 23,3 мм. Толщина алюминиевого корпуса 3 капсулы может составлять от 20 до 200 микрометров.
В показанном варианте осуществления толщина стенки крышки 8, если она изготовлена из алюминия, составляет приблизительно 40 микрометров. Толщина стенки алюминиевой крышки предпочтительно меньше толщины алюминиевого корпуса 3 капсулы.
В боковой стенке 6 корпуса 4 капсулы обеспечен свободный конец 33 со стороны, противоположной нижней части. Внутренний диаметр свободного конца 33 боковой стенки алюминиевого корпуса капсулы составляет приблизительно 29,5 мм. Выступающая наружу кромка 7 проходит от этого свободного конца 33 в направлении, по меньшей мере, по существу, поперечном направлению центральной оси 4 корпуса капсулы. Выступающая наружу кромка 7 может включать в себя искривленный наружный край 15. В представленном варианте осуществления искривленный наружный край 15 выступающей наружу кромки имеет наибольший размер приблизительно 1,2 миллиметра. Расстояние d между свободным концом 33 боковой стенки 6 алюминиевого корпуса 3 капсулы и внутренним краем искривленного наружного края 15 составляет приблизительно 2,7 мм, при этом расстояние D между свободным концом 33 боковой стенки алюминиевого корпуса капсулы и наиболее удаленной наружу точкой выступающей наружу кромки составляет приблизительно 3,9 миллиметра. Наибольшая ширина (радиальное расстояние) кольцевого углубления 16 предпочтительно меньше, чем удвоенное расстояние D. Таким образом, наибольшая ширина кольцевого углубления может быть менее 1,9 мм, предпочтительно от 1 до 1,5 мм. Диаметр вокруг центральной оси корпуса капсулы внутреннего края изогнутого наружного края 15 предпочтительно составляет по меньшей мере 34,7 мм.
Капсула предшествующего уровня техники представлена на фиг. 3 и 4 и описана, например, в EP2151313B1 и EP2318199B1. Такая капсула может размещена в устройстве для приготовления напитка, как показано на фиг. 1, с обеспечением непроницаемости для жидкости. Капсула включает в себя корпус 3 с нижней частью 5, боковой стенкой 6 и выступающей наружу кромкой 7. Капсула включает в себя крышку 8, которая прикреплена к выступающей наружу кромке 7 в направлении, противоположном нижней части корпуса. Кольцевая поверхность прикрепления, обеспеченная, по существу, плоской выступающей наружу кромкой, является относительно большой, таким образом обеспечивается прочное соединение с низким риском расслаивания, например, благодаря давлению газа (например, углерода и/или азота), когда капсула закрыта перед прокалыванием, или благодаря давлению текучей среды во время варки. Прикрепление, как правило, достигается путем сварки с применением соответствующего (-их) герметизирующего (-их) слоя (-ев) между выступающей наружу кромкой 7 и крышкой 8.
Для обеспечения непроницаемого для жидкости герметичного сцепления с устройством после закрытия капсула включает в себя уплотнительный элемент 9 на выступающей наружу кромке 7 для обеспечения непроницаемого для воды герметичного контакта с охватывающим элементом 26 устройства для приготовления напитка, когда капсула расположена во охватывающем элементе устройства, а охватывающий элемент закрыт с помощью закрывающего элемента 10, такого как экстракционная пластина. В такой конфигурации, показанной на фиг. 4, выступающая наружу кромка 7 и часть уплотнительного элемента 9 герметично сцеплены между охватывающим элементом 26 и закрывающим элементом 10 устройства (закрывающий элемент 10 показан пунктиром). В частности, свободный контактный конец 13 кольцевого элемента 11 сжимает уплотнительный элемент, особенно вблизи свободного конца боковой стенки, где уплотнительный элемент имеет большую толщину. Уплотнительный элемент является упругим и образует непрерывный участок, который распределен по направлению вдоль окружности участка перехода от кромки к боковой стенке капсулы. Наружная поверхность уплотнительного приспособления имеет линейную (наклонную) или вогнуто-выпуклую форму, если смотреть в поперечном сечении. Толщина уплотнительного элемента непрерывно уменьшается в направлении к концу на боковой стенке 6 от свободного конца 33. Толщина также уменьшается в направлении искривленного наружного конца 15 на выступающей наружу кромке 7. Уплотнительный элемент, по существу, наносят в вязком и жидком состоянии на выступающую наружу кромку 7 с нагреванием, таким образом вызывая миграцию уплотнительного элемента по поверхности кромки и боковой стенки, после чего происходит его отверждение. При такой конфигурации уплотнительного элемента значительное количество уплотнительного материала не участвует в герметичном сцеплении уплотнительного элемента с охватывающим элементом 26. В действительности плотный контакт между свободным контактным концом 13 и уплотнительным элементом 9 сосредоточен в меньшей части выступающей наружу кромки 7 и в переходной области вместе с боковой стенкой на свободном конце 33 боковой стенки.
На фиг. 5 и 6 показана капсула настоящего изобретения в соответствии с первым возможным вариантом. В этом случае уплотнительный элемент 9 содержится в кольцевом углублении 16 выступающей наружу кромки 7. Кольцевое углубление включает в себя кольцевую нижнюю стенку 17, выступающую наружу стенку 19 и выступающую вовнутрь стенку 18. Выступающая вовнутрь стенка 18 является частью боковой стенки 6 и проходит от свободного конца 33 боковой стенки. Выступающая наружу стенка 19 является частью наружного выступа 21. Наружный выступ 21 проходит к нижней части 5 корпуса капсулы от выступающей наружу кромки 7. Он дополнительно включает в себя верхнюю стенку 23 и вторую выступающую наружу стенку 24. Выступ имеет полость 22, проходящую со стороны выступающей наружу кромки 7 по направлению к крышке 8. Полость может быть полой, но может быть также заполненной или гладкой. Кольцевое углубление 16 образует только часть выступающей наружу кромки 7, которая дополнительно выступает наружу кольцевой наружной стенкой 14. Крышка 8 предпочтительно прикреплена к кольцевой наружной стенке 14, например, с помощью сварки. Крышка 8 также может быть преимущественно прикреплена к нижней стенке углубления, например, с помощью сварки. Таким образом, кольцевая наружная стенка предпочтительно является плоской, чтобы обеспечить надлежащую поверхность прикрепления для крышки. Термин «плоский» означает, что поверхность не является изогнутой (выпуклой или вогнутой) в поперечном направлении, но поверхность может быть структурирована, например, с помощью небольших полос или небольших недостатков поверхности. Выступающая наружу кромка 7 может включать в себя искривленный наружный край 15. Такой край, по существу, обеспечивает чистую (нережущую) кромку алюминиевого корпуса после операции глубокой вытяжки.
Углубление может быть относительно мелким, чтобы вмещать по меньшей мере один слой полимерного материала. Глубина углубления может определяться высотой наружного выступа 21. Высота может, например, составлять от 0,1 до 1,2 мм, предпочтительно от 0,2 до 0,8 мм. Нижняя стенка и/или выступающие стенки углубления могут необязательно быть гладкими и могут включать в себя небольшие полосы или волнообразную структуру. Кольцевое углубление может дополнительно включать в себя вставку, такую как сетка или небольшие куски, такие как микрокапли или наполнитель, внедренный в полимерный уплотнительный материал.
Масса полимерного материала для уплотнительного элемента составляет от 20 до 30 мг, предпочтительно приблизительно 25 мг. Это означает экономию приблизительно на 50% по сравнению с уплотнительным элементом предшествующего уровня техники EP2151313B1.
Как показано на фиг. 6, свободный контактный конец 13 кольцевого элемента 11 выполнен с возможностью сцепления со слоем полимерного материала в кольцевом углублении 16 путем сжатия. Выступающая вовнутрь стенка 18 и выступающая наружу стенка 19 расположены на расстоянии таким образом, что свободный контактный конец кольцевого элемента 6 расположен в углублении и между двумя выступающими стенками на предпочтительно смежном или очень коротком расстоянии. Материал уплотнительного элемента может, по существу, деформироваться, расплываясь вдоль выступающей вовнутрь стенки 18 и выступающей наружу стенки 19 так, что он покрывает криволинейную поверхность свободного контактного конца кольцевого элемента. На уплотнительный элемент воздействуют как осевые, так и радиальные составляющие уплотнительного усилия. Кроме того, как внутренняя, так и наружная стороны свободного контактного конца находятся в контакте с уплотнительным элементом, тем самым дополнительно улучшая герметичное сцепление с ограниченным количеством материала. Если полимерный уплотнительный материал представляет собой мягкую пену, уплотнительный элемент при сжатии также может просто уменьшаться в объеме, и в таком случае он может не расплываться существенно вверх вдоль выступающей стенки. В таком случае герметичное сцепление включает, по существу, осевое уплотнительное усилие.
На фиг. 7 и 8 показана капсула изобретения в соответствии со вторым возможным вариантом. В этом случае уплотнительный элемент 9 также содержится в кольцевом углублении 16 выступающей наружу кромки 7. Кольцевое углубление также включает в себя кольцевую нижнюю стенку 17, выступающую наружу стенку 19 и выступающую вовнутрь стенку 18. Выступающая наружу стенка 19 также является частью наружного выступа 21. Одно отличие от первого варианта заключается в том, что выступающая вовнутрь стенка 18 является частью внутреннего выступа 25, который незначительно выступает наружу от боковой стенки 6. Оба выступа 21 и 25 проходят к нижней части 5 корпуса капсулы от выступающей наружу кромки 7. Второй выступ 25 дополнительно включает в себя верхнюю стенку 34 и вторую выступающую вовнутрь стенку 35. Второй выступ 25 также имеет полость 36, проходящую со стороны выступающей наружу кромки 7 по направлению к крышке 8. Полость может быть полой, но может быть также заполненной или гладкой. Кольцевое углубление 37 образует только часть выступающей наружу кромки 7, которая дополнительно выступает наружу кольцевой наружной стенкой 14. Между внутренним выступом 25 и боковой стенкой 6 предусмотрено второе кольцевое углубление 37. Такое углубление может необязательно быть заполнено полимерным уплотнительным материалом, но предпочтительно может оставаться пустым. Внутреннее кольцевое углубление предпочтительно проходит к крышке посредством кольцевой нижней стенки 38. Кольцевые нижние стенки 17, 38 предпочтительно совмещены снаружи (т. е. без существенного изменения уровня) с кольцевой наружной стенкой 14. Крышка 8 предпочтительно прикреплена к кольцевой наружной стенке 14, например, с помощью сварки. Преимуществом является то, что крышка 8 может быть прикреплена, например, путем сварки, к кольцевой нижней стенке 17 кольцевого углубления 16 для уплотнительного элемента и/или к кольцевой нижней стенке 38 внутреннего углубления 37.
Предпочтительно, чтобы два выступа 21, 25 были получены путем тиснения во время процесса формовки корпуса.
Как и в предыдущем варианте, углубление может быть относительно мелким, чтобы вмещать по меньшей мере один слой полимерного материала. Глубина углубления может определяться высотой наружного выступа 21. Высота может, например, составлять от 0,1 до 1,2 мм, предпочтительно от 0,2 до 0,8 мм. Нижняя стенка 17 и/или выступающие стенки 19 углубления могут необязательно быть гладкими и могут включать в себя небольшие полосы или волнообразную структуру. Кольцевое углубление может дополнительно включать в себя вставку, такую как сетка или небольшие куски, такие как микрокапли или наполнитель, внедренный в полимерный уплотнительный материал.
Как показано на фиг. 8, свободный контактный конец 13 кольцевого элемента 11 выполнен с возможностью сцепления со слоем полимерного материала в кольцевом углублении 16 путем сжатия. Выступающая вовнутрь стенка 18 и выступающая наружу стенка 19 расположены на расстоянии таким образом, что свободный контактный конец 13 кольцевого элемента 11 расположен в углублении и между двумя выступающими стенками на предпочтительно смежном или очень коротком расстоянии. Материал уплотнительного элемента может, по существу, деформироваться, расплываясь вдоль выступающей вовнутрь стенки 18 и выступающей наружу стенки 19 так, что он покрывает криволинейную поверхность свободного контактного конца кольцевого элемента. На уплотнительный элемент воздействуют как осевые, так и радиальные составляющие уплотнительного усилия. Кроме того, как внутренняя, так и наружная стороны свободного контактного конца находятся в контакте с уплотнительным элементом, тем самым дополнительно улучшая герметичное сцепление с ограниченным количеством материала. Если полимерный уплотнительный материал представляет собой мягкую пену, уплотнительный элемент также может просто уменьшаться в объеме, и в таком случае он может не расплываться существенно вверх вдоль выступающей стенки. В таком случае герметичное сцепление включает, по существу, осевое уплотнительное усилие.
На фиг. 9 показан другой вариант осуществления капсулы изобретения. В этом варианте осуществления уплотнительный элемент 9 содержится в кольцевом углублении 16 выступающей наружу кромки 7. Кольцевое углубление включает в себя кольцевую нижнюю стенку 17, выступающую вовнутрь стенку 18 и выступающую наружу стенку 19. Выступающая вовнутрь стенка 18 является частью боковой стенки 6. Выступающая наружу стенка 19 является частью наружного выступа 21. Выступ 21 проходит к нижней части 5 корпуса капсулы. Он включает в себя верхнюю стенку 23, образующую плато. Плато может быть плоским. Такая верхняя стенка или плато 23 ограничено выступающей наружу стенкой 19, граничащей с углублением, и второй выступающей наружу стенкой 24 на наружном крае 15 выступающей наружу кромки. Наружный край может быть искривлен и может быть непосредственно соединен с выступающей наружу стенкой 24. Наружный выступ 21 имеет полость 22, проходящую со стороны выступающей наружу кромки 7 по направлению к крышке 8. В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 5 и 6, наружный выступ 21 занимает большую часть ширины кольцевой наружной стенки 14. Наружный выступ 21 больше кольцевого углубления 16.
Преимущество варианта осуществления капсулы по фиг. 9 состоит в том, что формирование углубления и выступающей наружу стенки 19 упрощено и в меньшей степени ведет к образованию дефектов, таких как загибы или трещины.
После формирования и заполнения углубления полимерным материалом можно деформировать выступающую наружную стенку, например, с помощью пресса. Выступающую наружу стенку могут плющить до, по существу, выравнивания в поперечном направлении выступающих наружу стенок 19, 24 с нижней стенкой 17 и с выступом 21 соответственно. Преимущество плющения наружного выступа 21 заключается в восстановлении относительно большой и плоской кольцевой алюминиевой поверхности для обеспечения герметизации на ней крышки.