CH707516A2 - Kapselteil für eine Kaffeekapsel und Kaffeekapsel. - Google Patents

Abstract

Eine Kaffeekapsel, die ein Kapselteil beinhaltet, ist zur Aufnahme von geröstetem und gemahlenem Kaffee ausgebildet und zur Zubereitung eines Espresso-Getränkes mit unter Druck stehendem Heisswasser in einer Espressomaschine geeignet. Das Kapselteil ist ein kegelstumpfförmiges Kunststoffteil mit einer konischen Seitenwand (4) und hat ein am kleinen Kegelstumpf-Durchmesser angeformtes Kopfteil und einen am grossen Kegelstumpf-Durchmesser angeformten nach aussen abstehenden umlaufenden Flansch. Der umlaufende Flansch hat eine kopfteilseitige Fläche (8) und eine der kopfteilseitigen Fläche gegenüberliegende Austrittsklemmfläche (9) sowie eine umlaufende aussenliegende Verdickung (10). Auf die Austrittsklemmfläche (9), die eine innenliegende umlaufende Schweissfläche (11) aufweist, ist eine zerstörbare Membran (12) aufschweissbar. Zwischen der Schweissfläche (11) und der umlaufenden aussenliegenden Verdickung (10) ist ein radial verlaufender Balg (13) vorhanden, der plastisch und/oder elastisch deformierbar ist und der eine Dichtwirkung mit radialem und axialem Toleranzausgleich für eine Brühkammer-Schliesseinrichtung der Espressomaschine hat.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kapselteil für eine Kaffeekapsel bestehend aus dem Kapselteil und einer darauf angebrachten Membran nach Patentanspruch 1, wobei die Kaffeekapsel zur Aufnahme von geröstetem und gemahlenem Kaffee ausgebildet und zur Zubereitung eines Espresso-Getränkes mit unter Druck stehendem Heisswasser in einer Espressomaschine geeignet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kaffeekapsel nach Patentanspruch 6 mit einem erfindungsgemässen Kapselteil.

[0002] Kaffeekapseln dieser Art sind grundsätzlich bekannt, insbesondere durch die Portionspackungen für Kaffeezubereitung der Firma Nestle SA für Espressomaschinen. Deren Kapseln wie auch kompatible Produkte beinhalten grundsätzlich ein Kapselteil, das ein im wesentlichen kegelstumpfförmiges Metall- oder Kunststoffteil ist, mit einer konischen Seitenwand, einem am kleinen Kegelstumpf-Durchmesser angeformten Kopfteil und einen am grossen Kegelstumpf-Durchmesser angeformten nach aussen abstehenden umlaufenden Flansch. Der umlaufende Flansch hat somit eine kopfteilseitige Fläche und eine der kopfteilseitigen Fläche gegenüberliegende Austrittsklemmfläche. Zudem hat der umlaufende Flansch eine umlaufende aussenliegende Verdickung als Zentrierungshilfe und an der Austrittsklemmfläche eine umlaufende Schweissfläche, auf die eine zerstörbare Membran aufschweissbar ist.

[0003] Im Betrieb, das heisst während der Zubereitung eines Kaffee-Getränkes in der Espressomaschine, befindet sich die Kaffeekapsel in einer sogenannten Brühkammer von ebenfalls kegelstumpfartiger Form, die von einer Gegendruckplatte zugehalten wird. Die Gegendruckplatte ist mit Durchstoss- oder Perforierungszähnen versehen, um nach dem Schliessen der Brühkammer die zerstörbare Membran der Kaffeekapsel unter Einfluss des in der Kapsel aufgebauten Druckes zu durchlöchern und um damit ein Austreten des gebrühten Kaffee-Getränkes zu ermöglichen. Zudem hat die Gegendruckplatte auch Austrittsöffnungen, durch die das Kaffee-Getränk in einen Getränkeausgabekanal gelangen kann. Im Brühzustand liegt der umlaufende Flansch der Kaffeekapsel eingeklemmt und zentriert zwischen der Brühkammer und der Gegendruckplatte. Diese Bauweise hat natürlich zur Folge, dass die Dichtigkeit an der Klemmstelle zwischen der Brühkammer, dem umlaufendem Flansch der Kaffeekapsel und der Gegendruckplatte im Betrieb gewährleistet bleiben muss, weil sonst an dieser Stelle unerwünschte Leckaustritte oder Bypassströme auftreten. Eine zumindest teilweise Dichtigkeit kann natürlich bereits durch einen genügend hohen Klemmdruck zwischen Brühkammer und Gegendruckplatte erreicht werden. Grundsätzlich können aber verschiedene weitere Massnahmen, entweder an der Kaffeekapsel oder an der Espressomaschine selbst, zur Erzielung der gewünschten Dichtigkeit vorgesehen sein.

[0004] Dichtungsmittel an der Espressomaschine können beispielsweise darin bestehen, dass die Druckkammer und/oder die Gegendruckplatte mit Dichtungsringen oder ähnlich wirkenden Mitteln versehen werden. Nachteilig an diesen Lösungen ist, dass sie relativ schnell verschleissen oder wegen Verschmutzung undicht werden.

[0005] Dichtungsmittel an den Kaffeekapseln selbst werden deswegen zwar bevorzugt eingesetzt, haben aber den Nachteil, dass sie die Herstellung der Kapseln verteuern. Die bekannten und derzeit vermarkteten Nespresso-Kaffeekapseln aus Aluminium der Firma Nestle haben aber dennoch keine zusätzlichen bzw. separat und lokal aufgebrachten Dichtungselemente im Ansatzbereich des Flansches. Eine hinreichende Dichtigkeit wird hier mit anderen Mitteln erzeugt, auf die hier aber nicht näher eingegangen wird, weil die Lösung mit der vorliegenden Erfindung praktisch keine Gemeinsamkeiten hat (handelt es sich doch bei der erfindungsgemässen Kapsel um eine im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigte Kapsel und nicht um eine Kapsel aus Aluminium).

[0006] Im Bereich der kapseleigenen Dichtungsmittel wurden aber geeignete Lösungen vorgeschlagen. So zeigt beispielsweise die EP-1 654 966 eine Lösung, bei der z.B. gummi-elastische Dichtungen an der kopfteilseitigen Fläche des Flansches angebracht werden, um zumindest in diesem Teilbereich die gewünschte Dichtigkeit zu erreichen. Wie bereits erwähnt, werden derart hergestellte Kapseln dadurch natürlich verteuert, weil zusätzliche Materialen und Arbeitsgänge bei der Herstellung erforderlich sind.

[0007] Es hat sich aber klar gezeigt, dass das Problem der Dichtigkeit im Kapselbereich zunehmend an Bedeutung gewinnt. Dies hat einerseits damit zu tun, dass zunehmend Nespresso-kompatible Kaffeekapseln eingesetzt werden, bei denen die Kapseln und der Brühraum weder in der Grösse noch in der Form exakt formlich übereinstimmen. Das bedeutet, dass unerwünschte Bypass-Wege eher möglich sind und dass diese wegen der grundsätzlich zu erwartenden Druckdifferenz zwischen Kapselein- und Kapselausgang sogar eher problemverstärkend wirken. Weil Nespresso-kompatible Kaffeekapseln zunehmend auch aus Kunststoff gefertigt sind, verstärkt sich natürlich auch das Problem der Masshaltigkeit der Kapseln selbst, denn diese können sich, beispielsweise beim Aufschweissen oder Aufbringen der Membran noch zusätzlich verformen. Dazu kommen die ohnehin vorhandenen Fertigungstoleranzen der Brühkammer-Schliesseinrichtung sowie Verschleiss- und Verschmutzungserscheinungen im Dichtungsbereich, also zwischen der Brühkammer und der die Brühkammer verschliessenden Gegendruckplatte. All diese Toleranzen gilt es mit geeignetem Design der Kaffeekapsel aufzufangen, und zwar in einer Weise, dass selbst bei verschiedenartiger Ausgestaltung des kegelstumpfförmigen Teiles des Kapselteils eine möglichst gute Dichtigkeit im dargelegten Problembereich erzielt wird.

[0008] Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Ausgestaltung für ein Kapselteil einer Kaffeekapsel anzugeben, die eine möglichst hohe Dichtwirkung mit radialem und axialem Toleranzausgleich für eine Brühkammer-Schliesseinrichtung einer Espressomaschine hat.

[0009] Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0010] Die Lösung beinhaltet dass bei einer gattungsgemässen Kaffeekapsel beziehungsweise einem Kapselteil, den die Kaffeekapsel beinhaltet, zwischen dessen Schweissfläche, die innenliegend angeordnet ist und der umlaufenden aussenliegenden Verdickung ein radial verlaufender Balg vorhanden ist, der plastisch und/oder elastisch deformierbar ist und der eine Dichtwirkung mit radialem und axialem Toleranzausgleich für eine Brühkammer-Schliesseinrichtung der Espressomaschine hat.

[0011] Die Hauptvorteile einer solchen Gestaltung liegen natürlich darin, dass ein kapseleigenes Dichtungsmittel geschaffen wird, das keine zusätzlichen bzw. separat und lokal aufgebrachten Dichtungselemente im Ansatzbereich des Flansches benötigt und das wegen seiner Fähigkeit zu einem grossen radialem und axialem Toleranzausgleich für eine Vielzahl von verschiedenen Kapselausführungen aus Kunststoff geeignet ist. Wegen der einfachen Herstellbarkeit erreicht man so natürlich auch einen Kostenvorteil.

[0012] Ein radial verlaufender Balg hat bezüglich Dichtwirkung eine verbesserte Fähigkeit zu radialem und axialem Toleranzausgleich, weil sich nämlich an den Dichtkanten eine Anzahl von konzentrisch sich wiederholenden und sich deshalb in ihrer Wirkung verstärkenden Mehrfachdichtstellen ausbilden können, die den lokalen Gegebenheiten zwischen Brühkammer und Gegendruckplatte sehr viel besser Rechnung tragen als die bisher gängigen Flanschausgestaltungen, die einen sehr viel geringeren Spielraum für plastische und/oder elastische Deformierbarkeit haben.

[0013] Der radial verlaufende Balg selber kann natürlich ebenfalls bedarfsgerecht verschieden ausgestaltet sein. So kann er eine unterschiedliche Anzahl von Dichtkanten aufweisen und die Dichtkanten selbst können aus Querschnitten von beispielsweise zickzackförmiger oder wellenförmiger Gestalt oder auch von aus Mischformen gebildeter Gestalt entstehen.

[0014] Weiterhin kann der Balg gegenüber der Schweissfläche axial unterschiedlich versetzt angeordnet sein. Mit Kombinationen und Variationen dieser Mittel kann nach Bedarf die Kompatibilität und Dichtungsfähigkeit der Kaffeekapsel weiter verbessert werden.

[0015] Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt <tb>Fig. 1<SEP>eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Kapselteils mit Flansch, <tb>Fig. 2<SEP>einen Teilschnitt im Flanschbereich eines Kapselteils gemäss Fig. 1 in einer Anordnung zwischen einer Brühkammer und einer Gegendruckplatte, und <tb>Fig. 3<SEP>eine alternative versetzte Anordnung des Balges gegenüber der Schweissfläche.

[0016] Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Kapselteils 1 einer Kaffeekapsel 2 mit einem Flansch 3. Das Kapselteil 1 ist dabei ein im Wesentlichen kegelstumpfförmiges Kunststoffteil mit einer konischen Seitenwand 4. Das Kapselteil 1 hat ein am kleinen Kegelstumpf-Durchmesser angeformtes Kopfteil 5, währendem der nach aussen abstehende und umlaufende Flansch 3 am grossen Kegelstumpf-Durchmesser angeformt ist. Der mit einem Kreis markierte Teilbereich A ist in der Fig. 2 detaillierter dargestellt. Die vollständige Kaffeekapsel 2 besteht aus dem Kapselteil 1 und der darauf angebrachten Membran 12.

[0017] Die Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt im Flanschbereich eines Kapselteils 1 gemäss Fig. 1 . Dargestellt ist der in Fig. 1 markierte Teilbereich A. Die Darstellung zeigt die Anordnung der Kaffeekapsel 2 zwischen einer Brühkammer 6 und einer Gegendruckplatte 7 während eines Brühvorganges in einer Espressomaschine. Eine (nicht dargestellte) Brühkammer-Schliesseinrichtung der Espressomaschine sorgt dafür, dass die Brühkammer 6 und die Gegendruckplatte 7 während des Brühvorganges mit Druckkräften F gegenseitig zusammengepresst werden.

[0018] Ersichtlich ist hier, dass der umlaufende Flansch 3 eine kopfteilseitige Fläche 8 und eine der kopfteilseitigen Fläche 8 gegenüberliegende Austrittsklemmfläche 9 hat. Weiterhin hat der umlaufende Flansch 3 eine umlaufende aussenliegende Verdickung 10, die der Zentrierung der Kaffeekapsel 2 dient. Zudem hat die Austrittsklemmfläche 9 eine innenliegend angeordnete umlaufende Schweissfläche 11, auf die eine zerstörbare Membran 12 aufschweissbar ist.

[0019] Um eine einwandfreie Verschweissung der Membran 12 auch bei leichten Verformungen des Kapselteils 1 zu gewährleisten ist vorgesehen, dass die Breite der Schweissfläche 11 mindestens doppelt so gross wie die Wandstärke der konischen Seitenwände 4 des Kapselteils 1 sein soll.

[0020] Zwischen der Schweissfläche 11 und der umlaufenden aussenliegenden Verdickung 10 ist ein radial verlaufender Balg 13 vorhanden, der plastisch und/oder elastisch deformierbar ist und der eine Dichtwirkung mit radialem und axialem Toleranzausgleich für die Brühkammer-Schliesseinrichtung der Espressomaschine hat.

[0021] Der radial verlaufende Balg 13 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen zickzackförmigen Querschnitt. Andere prinzipiell wellenförmig verlaufende Querschnitte oder auch Mischformen verschiedenartiger Querschnitte sind natürlich ebenfalls möglich (beispielsweise Kombinationen von zickzackförmigen und wellenförmigen Verläufen).

[0022] Weiterhin ist aus der Fig. 2 ersichtlich, dass der Balg 13 sogenannte Dichtkanten 14 aufweist. Diese Dichtkanten 14 bilden während eines Brühvorganges die Kontaktstellen der kopfseitigen Fläche 8 und der Austrittsklemmfläche 9 des Flansches 3 zu der Brühkammer 6 und zu der Gegendruckplatte 7, und sie wirken so als Mehrfachdichtstellen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erhält man somit mindestens zwei sich abwechselnd gegenüberliegende konzentrisch verlaufende Dichtkanten 14.

[0023] Es wurde erwähnt, dass der Balg 13 beispielsweise auch einen wellenförmigen Querschnitt aufweisen kann. Obwohl man bei wellenförmigen Querschnitten nicht von eigentlichen Kanten sprechen kann, haben die Kontaktstellen an den Minima- und Maximalpunkten dieser Formen natürlich gleichwohl die Wirkung von Mehrfachdichtstellen und werden deswegen auch gleich bezeichnet, also ebenfalls als Dichtkanten.

[0024] Schliesslich soll der Vollständigkeit halber noch erwähnt sein, dass die Gegendruckplatte 7 mit Durchstoss- oder Perforierungszähnen 15 versehen ist. Unter Druck des in die Kapsel 2 einströmenden Wassers verformt sich die zerstörbare Membran 12 der Kaffeekapsel und wird auf Gegendruckplatte 7 gepresst. Dabei wird sie von den Perforierungszähnen 15 durchlöchert und so wird das Austreten des gebrühten Kaffee-Getränkes zu ermöglicht. Dazu hat die Gegendruckplatte 7 auch Austrittsöffnungen 16, durch die das Kaffee-Getränk in einen Getränkeausgabekanal (nicht dargestellt) gelangen kann.

[0025] Die Fig. 3 zeigt schliesslich noch eine alternative versetzte Anordnung des Balges 13 gegenüber der Schweissfläche 11. Betrachtet man beispielsweise die relative Lage einer fiktiven Mittellinie 17 des wellenförmigen Querschnitts des Balges 13 im Vergleich zur Lage der Schweissfläche 11, so ist aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, dass hier der Balg 13 gegenüber der Schweissfläche 11 axial unterschiedlich versetzt ist. In der Lösung gemäss Fig. 2 liegt die fiktive Mittellinie 17 des Balges 13 in einer Ebene oberhalb der Ebene in der die Schweissfläche 11 liegt, während in der Fig. 3 die fiktive Mittellinie bzw. Mittelebene in der Ebene der Schweissfläche 11 liegt.

[0026] Der Fachmann wird unschwer erkennen, dass man mit den offenbarten Gestaltungsmöglichkeiten, d.h. mit der Gestaltung des Balgquerschnittes und mit der Wahl des Versatzes, Parameter zur Verfügung hat mit deren Variation eine möglichst gute Dichtigkeit im dargelegten Problembereich erzielt werden kann.

[0027] Es ist auch leicht einsehbar, dass ein erfindungsgemäss gestalteter radial verlaufender Balg, der plastisch und/oder elastisch deformierbar ist, eine gegenüber gängigen Kapseldesigns deutlich verbesserte Fähigkeit zu einem grossen radialem und axialem Toleranzausgleich für eine Vielzahl von verschiedenen Kapselausführungen hat, denn die dargelegte Ausbildung von Mehrfachdichtstellen wird selbst dann ihre Wirkung entfalten wenn die Auflage- bzw. Kontaktflächen an der Brühkammer und an der Gegendruckplatte bereits festsitzende Ablagerungen aufweisen.

Bezugszeichenliste:

[0028] <tb>1<SEP>Kapselteil <tb>2<SEP>Kaffeekapsel <tb>3<SEP>Flansch <tb>4<SEP>konische Seitenwand <tb>5<SEP>Kopfteil <tb>6<SEP>Brühkammer <tb>7<SEP>Gegendruckplatte <tb>8<SEP>kopfteilseitige Fläche (des Flansches) <tb>9<SEP>Austrittsklemmfläche (des Flansches) <tb>10<SEP>Verdickung <tb>11<SEP>Schweissfläche <tb>12<SEP>Membran <tb>13<SEP>Balg <tb>14<SEP>Dichtkante <tb>15<SEP>Durchstosszahne <tb>16<SEP>Austrittsöffnungen <tb>17<SEP>Mittellinie <tb>F<SEP>Druckkraft <tb>A<SEP>Teilbereich

Claims (9)

1. Kapselteil (1) für eine Kaffeekapsel (2) bestehend aus dem Kapselteil und einer darauf angebrachten Membran (12), wobei die Kaffeekapsel zur Aufnahme von geröstetem und gemahlenem Kaffee ausgebildet und zur Zubereitung eines Espresso-Getränkes mit unter Druck stehendem Heisswasser in einer Espressomaschine geeignet ist, wobei – das Kapselteil (1) eine kegelstumpfförmiges Kunststoffteil mit einer konischen Seitenwand (4) ist, das ein am kleinen Kegelstumpf-Durchmesser angeformtes Kopfteil (5) und einen am grossen Kegelstumpf-Durchmesser angeformten nach aussen abstehenden umlaufenden Flansch (3) aufweist, – der umlaufende Flansch (3) eine kopfteilseitige Fläche (8) sowie eine der kopfteilseitigen Fläche gegenüberliegende Austrittsklemmfläche (9) und eine umlaufende aussenliegende Verdickung (10) aufweist, und – die Austrittsklemmfläche (9) eine umlaufende Schweissfläche (11) aufweist, auf die die zerstörbare Membran (12) aufschweissbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schweissfläche (11), die innenliegend angeordnet ist, und der umlaufenden aussenliegenden Verdickung (10) ein radial verlaufender Balg (13) vorhanden ist, der plastisch und/oder elastisch deformierbar ist und der eine Dichtwirkung mit radialem und axialem Toleranzausgleich für eine Brühkammer-Schliesseinrichtung der Espressomaschine hat.

2. Kapselteil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (13) einen zickzackförmigen, einen wellenförmigen oder einen aus Mischformen gebildeten Querschnitt aufweist.

3. Kapselteil nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (13) an der kopfteilseitigen Fläche (8) und an der Austrittsklemmfläche (9) je mindestens zwei sich abwechselnd gegenüberliegende konzentrische Dichtkanten (14) aufweist, die Mehrfachdichtstellen bilden.

4. Kapselteil nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (13) gegenüber der Schweissfläche (11) axial versetzt angeordnet ist.

5. Kapselteil nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schweissfläche (11) mindestens doppelt so gross ist wie die Wandstärke des Kapselteils (1).

6. Kaffeekapsel (2) zur Zubereitung eines Espresso-Getränkes mit unter Druck stehendem Heisswasser in einer Espressomaschine, mit einem Kapselteil (1) nach Patentanspruch 1, einer Füllung aus geröstetem und gemahlenem Kaffee und einer die Kaffeekapsel (2) verschliessenden und auf der Schweissfläche (11) aufgebrachten zerstörbaren Membran (12).

7. Kaffeekapsel (2) nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das kegelstumpfförmige Kapselteil (1) und die Membran (12) aromabewahrende Eigenschaften haben.

8. Kaffeekapsel (2) nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtung mit aromabewahrenden Eigenschaften vorhanden ist.

9. Kaffeekapsel (2) nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung innen- oder aussenliegend aufgespritzt ist.