CN101454227B - 具有可变形密封元件的咖啡胶囊 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于接纳物质以生产饮料的份包装，包括弯曲基部(11)，在此基部(11)上一体地形成的过渡区(12)，在此过渡区(12)上一体地形成的并且成圆锥形地延伸的侧壁(13)，和在此侧壁(13)上一体地形成并且向外突出的边缘(14)。该基部(11)、过渡区(12)和侧壁(13)形成用于接纳物质的凹腔(15)。该凹腔(15)具有开口，该开口可用薄膜(5)封闭。可变形密封元件(3)设置在该份包装上。

Description

具有可变形密封元件的咖啡胶囊
技术领域
本发明涉及一种具有可变形密封元件的份包装。
背景技术
现有技术公开了用于饮料的萃取的多种这样的份包装和设备。例如，EP 0512470公开了一种利用相应的设备生产饮料的份包装。
但是，许多份包装及它们的关联设备具有以下缺陷，即份包装与设备之间的密封性不是总能得到保证。这会对待制备的饮料的品质造成不利的影响。
FR 2617389涉及一种用于制备饮料的过滤器筒，该过滤器筒包括过滤底部和带有厚边缘的杯形塑料主体，该厚边缘被饮料设备的底座包裹。
EP1654966A1涉及一种具有平的或空心的密封件的胶囊，该密封件在饮料生产设备的包封件的压力下可变形。
发明内容
本发明的一个目标是设计一种份包装和一种设备，用于以可在该份包装和设备之间产生高度不透水性的方式产生饮料，并且该份包装可与现有技术的设备一起使用。
本发明的另一个目标是在根据本发明的设备中，只能够使用根据本发明设计的份包装，而不能使用现有技术的份包装。
此目标通过一种用于接纳物质以生产饮料的份包装实现，该份包装包括用于接纳物质的凹腔、侧壁和在此侧壁上一体地形成并且向外突出的边缘，其中，该凹腔具有开口，该开口用薄膜封闭，在该份包装上设置有可变形密封元件，其特征在于，该密封元件设计成翻卷边缘，该翻卷边缘基本上具有椭圆形或卵形横截面形状，并且该翻卷边缘的高度大于其宽度。本文还公开了本发明的有利限定。
一种用于接纳物质的份包装通常包括弯曲基部和在此基部上一体地形成的过渡区，在此过渡区上一体地形成并且成圆锥形地延伸的侧壁，以及在此侧壁上一体地形成且向外突出的边缘，该边缘还可称为凸缘。该基部、过渡区和侧壁形成用于接纳物质、尤其是咖啡的凹腔。该凹腔具有开口，该开口可用薄膜封闭并且用于灌装物质例如咖啡粉末。根据本发明，可变形密封元件在该份包装上一体地形成。
该可变形密封元件可在萃取操作之前和/或萃取操作期间借助于相应萃取设备的压紧设备和/或配对部/对应部而变形。该变形使得可在压紧设备、配对部和密封元件之间产生不透水的接触。
该不透水接触允许在高压下从物质萃取饮料。这在例如将从研磨咖啡萃取咖啡饮料的情况下尤其是有利的。
该密封元件的变形或挤压优于不同类型的变形(例如一密封元件的弹性变形)之处在于，可在胶囊和压紧设备之间实现更高的紧密性。
当压紧设备闭合时，在压紧设备的下缘和份包装的突出边缘之间存在一定间隔。该间隔优选地具有0.05mm至0.5mm的高度。该高度从该突出边缘的表面一直延伸到该压紧设备的下缘。
这种类型间隔的优点在于在萃取期间升高的压力可扩散到密封部位。
密封元件优选地基本设置在突出边缘的外边界上，并且表现为翻卷边缘的形式。
这种设置和构造使得可以尤其简单并因此节省成本的方式生产根据本发明的份包装。
翻卷边缘基本上具有椭圆形或卵形横截面形状。翻卷边缘通过第一区域在突出边缘的外边界上一体地形成。该第一区域具有圆形形状并且向下突出，即沿配对部的方向突出。第二区域在第一区域上一体地形成，从而第二区域设置成基本与突出边缘的表面成直角。第三区域在第二区域上一体地形成，该第三区域具有圆形形状。第四区域在第三区域上一体地形成，并且基本平行于第二区域延伸。第四区域在此情况下可连接到突出边缘的外边界，或者可以是自立式的(free-standing)，或者可向内翻卷，自由端然后被这四个区域围绕。
可选择地，第一区域还可向上突出，即远离配对部地突出。第二区域、第三区域和第四区域的构造以与上述方式相同的方式设计。
具有椭圆形或圆形横截面的翻卷边缘优选地从突出侧缘向下、即沿配对部的方向延伸直到1/3处，以及向上、即沿远离配对部的方向延伸直到2/3处。当然，还可使用其他比率，特别地，可设想该比率为1∶1。但是，该比率还可为1/5到4/5。
翻卷边缘优选地具有0.5mm至2.5mm的高度。尤其优选地，该高度为1.0mm至1.8mm。该翻卷边缘的宽度优选地在0.3mm至0.8mm的范围内。尤其优选地，该宽度为0.5mm至0.7mm。
从侧壁直到翻卷边缘的距离优选地在1mm和5mm之间，该距离基本对应于突出边缘或凸缘的宽度。尤其优选地，该距离为1.5mm和3mm。
特别地，第二区域、第三区域和第四区域可通过压紧设备的对应密封区域变形。
此椭圆形或卵形横截面形状可尤其容易地变形，并且可实现良好的密封作用，这对于萃取操作具有积极的影响。
翻卷边缘的高度优选地大于翻卷边缘的宽度，其中该高度沿压紧设备的致动方向延伸。
在变形操作期间，第四区域可被导至第一区域的圆形形状的内部。这实现了尤其好的密封作用。在此过程中，翻卷边缘变形，即不可逆地变形或被挤压。在此情况下，在压紧设备被移开之后翻卷边缘完全恢复回其初始形态是不可能的。但是，翻卷边缘或密封元件的变形还可以仅仅是部分塑性变形。在此情况下，变形因此具有塑性成分，并且还具有弹性成分。因此，在压紧设备被移开之后，翻卷边缘的部分可恢复回它们的初始形态。
此外，在突出区域的外边界上一体地形成的翻卷边缘可仅具有一个区域。此区域基本上呈现圆形横截面形状。还可设想螺旋形横截面形状。
另外，密封元件可设置在侧壁上，并且可基本构造成卷边(bead)。
此外，密封元件可设置在突出侧缘上，并且可基本构造成卷边。
该份包装优选地用铝或铝合金制成。另外，份包装可在其内侧和/或外侧具有由塑料或其它材料构成的层。
一般来说，密封元件可由铝和/或塑料和/或橡胶弹性材料制成。在该情况下，份包装可部分或完全由塑料材料制成。例如，密封元件可由铝支承件和提高不透水性的橡胶弹性外衬制成。
份包装优选地具有0.05mm至0.12mm的平均壁厚度。尤其优选地，平均壁厚度为0.07mm至0.10mm。
尤其当份包装包含铝或铝合金时，份包装优选地通过深冲压工艺生产。这使得可高效且节省成本地生产份包装。
当用塑料制成时，份包装还可通过热成型或注射成型生产。
一种用于通过从份包装内容纳的物质萃取饮料来生产饮料的设备包括至少一个压紧设备和具有冲孔板的配对部，该份包装可插入该设备。该压紧设备和/或配对部配备有用于份包装的部件的密封变形的装置。一与密封元件互补的凹部设置在该压紧设备的下部区域，和/或一与密封元件互补的凹部设置在配对部内。但是，该凹部还可仅设置在这两个元件之一上，即设置在压紧设备上或配对部上。因此，可在不借助附加元件例如橡胶环等的情况下实现密封。
附图说明
下文将参照附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出在萃取操作之前的根据本发明的份包装和设备的元件的示例性实施例；
图2示出在萃取操作之前不久的图1的示例性实施例；以及
图3示出在萃取操作期间的图1的示例性实施例。
具体实施方式
图1中示出根据本发明的份包装的示例和根据本发明的设备的示例的元件。该份包装在此示出为咖啡胶囊1。
咖啡胶囊1用于接纳用来制备咖啡饮料的研磨咖啡。过渡区12在弯曲基部11上一体地形成。侧壁13在过渡区12上一体地形成。向外突出边缘14在侧壁13上一体地形成。向外突出边缘4构造成圆盘环的形状，并且具有平坦表面。向外突出边缘14还可称为凸缘。基部11、过渡区12和侧壁13形成具有开口的凹腔15。凹腔15用于接纳物质、在此为咖啡粉末，其可通过该开口被灌注。该开口可用薄膜封闭。此外，可变形密封元件3设置在该份包装上，在优选示例性实施例中，该密封元件3设置在突出边缘14之外。该份包装构造成相对于中心轴线A-A旋转地对称。
在本示例性实施例中，弯曲基部的弯曲部分延伸到凹腔15内。
在本示例性实施例中，密封元件3构造成翻卷边缘，其基本上具有椭圆形或卵形横截面形状。翻卷边缘通过第一区域31在突出边缘14的外边界上一体地形成。该第一区域31的横截面为圆形形状，其基本为半圆形。第一区域从该突出边缘14向下延伸。
第二区域32在第一区域31上一体地形成，该第二区域32基本与突出边缘14的表面成直角地延伸。另外，第二区域32在突出边缘14之上延伸。因此，翻卷边缘的一部分在突出边缘14之下延伸，而翻卷边缘的另一部分在突出边缘14之上延伸。
第三区域33在第二区域32上一体地形成。第三区域33的横截面为圆形形状，其基本为半圆形。
第四区域34在第三区域33上一体地形成。第四区域34基本平行于第二区域32。在本示例性实施例中，第四区域的端部是自立式的，即没有连接到突出侧缘14。
在优选示例性实施例中，翻卷边缘的高度大于翻卷边缘的宽度。
由四个区域31、32、33、34限定边界的凹腔35由上述的翻卷边缘的构型形成。
本发明的设备用于产生饮料例如咖啡。在此情况下，上述咖啡胶囊1可插入该设备。该设备包括至少一个压紧设备2和具有冲孔板5的配对部4，咖啡胶囊1被放置在配对部4上。
压紧设备2可相对于配对部4和放置在其上的咖啡胶囊1沿轴向移动。
在此示例性实施例中，压紧设备2为具有环形底面的中空圆柱形状，其具有外侧面23和内侧面24。下缘22形成压紧设备2的下端。密封区域21在外侧面23附近设置在下缘22上，并且延伸入该压紧设备2。密封区域21在此情况下具有基本与咖啡胶囊1的翻卷边缘密封件互补的形状，并且由于翻卷边缘的变形并借助于该密封区域的成形实现密封作用。密封区域21在中空圆柱形压紧设备2的整个圆周之上延伸。
配对部4具有支承表面42和凹部41。凹部41具有与咖啡胶囊1的翻卷边缘密封件互补的形状。配对部4的凹部41和压紧设备2的密封区域21彼此同心地对齐。
咖啡胶囊1然后被安置在支承表面42上，从而翻卷边缘位于凹部41内，并且由薄膜密封的开口搁置在支承表面42和冲孔板5上。咖啡胶囊1现在同样与凹部41和密封区域21同心。也就是说，咖啡胶囊的中心轴线、压紧设备的中心轴线和配对部的中心轴线彼此是同心的。
在胶囊被插入之后，压紧设备沿中心轴线A-A朝支承表面42移动。在此过程中，压紧设备的密封区域21触碰到胶囊的翻卷边缘。这可在图2中容易地看到。
冲孔板5尤其与压紧设备一起用于使封闭凹腔15的薄膜变形。此外，存在在基部区域中刺穿咖啡胶囊以便萃取流体可渗透过胶囊的机械元件。本领域技术人员已知这些操作，因而不再重复对这些操作的描述。
图3示出位于其最终位置的压紧设备2。如果压紧设备2处于此位置，则可萃取饮料，在此是从咖啡粉末萃取。在此图中可清楚地看到，翻卷边缘的自立式的第四区域34已沿第一区域31的内部轮廓移动。翻卷边缘的这一变形在压紧设备2和配对部4之间实现不透水的接触。这产生了空间8，该空间8相对于环境被以不透水的方式封闭。
同样在图3中可见，在咖啡胶囊1的突出边缘14和压紧设备的下缘22之间存在间隔7。压紧设备2的下缘22与咖啡胶囊1的突出边缘14之间没有接触。间隔7优选地具有0.05mm至0.5mm的高度。尤其优选为0.1mm到0.3mm的高度。该高度从突出边缘14的表面一直延伸到压紧设备2的下缘。
通过在萃取饮料期间对空间8加压，该空间8内增加的压力可通过间隔7一直扩散到翻卷边缘密封件。在该过程中，压力可进入翻卷边缘密封件的内部空间35，然后各个区域向外变形。此变形受到压紧设备2、配对部4和接触翻卷边缘的第二区域32的机械外部元件(未示出)的限制。此变形实现尤其有效的密封。
压紧设备2可制成为可使用机械装置和/或液压装置移动。在优选示例中，压紧设备首先经由机械致动器，即凸轮、弯头接合或其它杠杆机构移动，然后实现最终的液压封闭。此最终的液压封闭通过压紧设备2实现，该压紧设备包括活动活塞，该活塞至少形成设备的密封区域21和下缘22，并且安装在该设备的固定支承件上。
标号列表
1   咖啡胶囊
2   压紧设备
3   密封元件，胶囊的翻卷边缘，变形密封件
4   配对部
5   冲孔板
7   间隔
8   空间
11  基部
12  过渡区
13  侧壁
14  突出边缘
15  凹腔
21  密封区域
22  下缘
31  第一区域
32  第二区域
33  第三区域
34  第四区域

Claims (17)

1.一种用于接纳物质以生产饮料的份包装，包括用于接纳物质的凹腔、侧壁(13)和在此侧壁(13)上一体地形成并且向外突出的边缘(14)，其中，该凹腔(15)具有开口，该开口用薄膜(5)封闭，在该份包装上设置有可变形密封元件(3)，其特征在于，该密封元件(3)设计成翻卷边缘，该翻卷边缘基本上具有椭圆形或卵形横截面形状，并且该翻卷边缘的高度大于其宽度。
2.根据权利要求1的份包装，其特征在于，该可变形密封元件(3)可在萃取操作之前和/或萃取操作期间借助于相应萃取设备的压紧设备(2)和/或配对部(5)变形，其变形方式使得可在压紧设备(2)、配对部(5)和密封元件(3)之间产生不透水的接触。
3.根据权利要求1的份包装，其特征在于，当压紧设备(2)闭合时，在压紧设备(2)的下缘(22)和份包装的突出边缘(14)之间存在间隔(7)。
4.根据权利要求3的份包装，其特征在于，该间隔(7)具有一高度，并且该高度从突出边缘(14)的表面一直延伸到压紧设备(2)的下缘。
5.根据权利要求4的份包装，其特征在于，该高度为0.05mm至0.5mm。
6.根据权利要求1的份包装，其特征在于，该翻卷边缘通过第一区域(31)在突出边缘(14)的外边界上一体地形成，该第一区域(31)具有圆形形状并且向下突出；第二区域(32)在第一区域(31)上一体地形成，从而第二区域(32)设置成基本与突出边缘(14)的表面成直角；第三区域(33)在第二区域(32)上一体地形成，该第三区域(33)具有圆形形状；第四区域(34)在第三区域(33)上一体地形成，该第四区域(34)基本平行于第二区域(32)延伸；该第四区域(32)连接到突出边缘的外边界或者是自立式的。
7.根据权利要求1的份包装，其特征在于，该翻卷边缘通过第一区域(31)在突出边缘(14)的外边界上一体地形成，该第一区域(31)具有圆形形状并且向上突出；第二区域(32)在第一区域(31)上一体地形成，从而第二区域(32)设置成基本与突出边缘(14)的表面成直角；第三区域(33)在第二区域(32)上一体地形成，该第三区域(33)具有圆形形状；第四区域(34)在第三区域(33)上一体地形成，该第四区域(34)基本平行于第二区域(32)延伸；该第四区域(32)连接到突出边缘的外边界或者是自立式的。
8.根据权利要求6或7的份包装，其特征在于，第二区域(32)、第三区域(33)和第四区域(34)可通过压紧设备(2)的对应密封区域(21)而变形。
9.根据权利要求6或7的份包装，其特征在于，在变形操作期间，第四区域(34)被导入第一区域(31)的圆形形状内部。
10.根据权利要求1的份包装，其特征在于，该翻卷边缘在突出边缘(14)的外边界上一体地形成；该翻卷边缘具有一个区域(41)，所述一个区域(41)具有基本为圆形的横截面形状。
11.根据权利要求10的份包装，其特征在于，该翻卷边缘从该突出边缘向上和/或向下延伸。
12.根据权利要求1-7中任一项的份包装，其特征在于，该份包装用铝或铝合金制成。
13.根据权利要求12的份包装，其特征在于，该份包装在其内侧和/或外侧具有由塑料构成的层。
14.根据权利要求1-7中任一项的份包装，其特征在于，该份包装具有0.05mm至0.12mm的平均壁厚度。
15.一种生产根据前述权利要求中任一项的份包装的方法，其特征在于，该份包装通过深冲压工艺生产。
16.一种用于通过从份包装内容纳的物质萃取饮料来生产饮料的设备，该份包装可插入该设备，该设备包括至少一个压紧设备(2)和具有冲孔板(5)的配对部(4)，该压紧设备(2)和/或配对部(4)配备有用于使该份包装的密封元件变形的装置，其特征在于，与密封元件互补的凹部(21)设置在该压紧设备(2)的下部区域，和/或与密封元件互补的凹部(41)设置在配对部中，所述凹部实现该份包装的密封变形。
17.根据权利要求1的份包装在根据权利要求16的设备内的应用，以用于萃取饮料。
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