CN107848700B - 胶囊、由这种胶囊制备饮用饮料的系统以及这种胶囊在饮料制备装置中的用途 - Google Patents

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Abstract

一种容纳用于制备饮料的物质的胶囊，该饮料通过将压力下的流体供应至胶囊中来制备。胶囊具有带有向外延伸的凸缘的铝胶囊主体和附接至凸缘且密封地封闭胶囊的盖板。凸缘的可变形的密封环部分从与所述盖附接的凸缘的基部部分轴向地突出。可变形的密封环部分具有：内壁部分，从凸缘的内基部部分延伸并与其连续；外壁部分，从所述凸缘的外基部部分延伸并与其连续；以及桥接部分，使内壁部分和外壁部分互连。桥接部分定位成与凸缘的基部部分轴向隔开。支撑构件布置在内壁部分与外壁部分之间。

Description

胶囊、由这种胶囊制备饮用饮料的系统以及这种胶囊在饮料 制备装置中的用途
技术领域
本发明涉及一种胶囊，该胶囊容纳用于制备饮用饮料的物质，饮用饮料通过将压力下的流体供应至胶囊中而提取和/或溶解物质来制备，胶囊包括：铝胶囊主体，具有中央胶囊主体轴线，铝胶囊主体包括底部、侧壁、向外延伸的凸缘和在凸缘处的密封结构；以及盖板，附接至凸缘并密封地封闭胶囊；其中，密封结构是能变形的，以用于如果胶囊定位在饮料制备装置的封装构件中且封装构件通过饮料制备装置的封闭构件封闭，封闭构件诸如为饮料制备装置的提取板，则提供与封装构件的环形端面的流体密封接触，凸缘和密封结构的至少一部分被夹持在环形端面与封闭构件之间，环形端面可选地设置有多个径向延伸的开口槽。
本发明还涉及一种用于制备饮用饮料的系统以及这种胶囊的用途。该系统包括：饮料制备装置，包括用于接收胶囊的封装构件，其中，封装构件包括用于将压力下的流体供应至胶囊中的流体注入装置，其中，饮料制备装置还包括封闭构件，诸如，提取板，以用于封闭饮料制备装置的封装构件，其中，封装构件具有环形端部，环形端部具有环形端面，环形端面可选地设置有多个径向延伸的开口槽；胶囊，容纳用于制备饮用饮料的物质，饮用饮料通过将压力下的流体供应至胶囊中而提取和/或溶解物质来制备，胶囊包括：铝胶囊主体，具有中央胶囊主体轴线，铝胶囊主体包括底部、侧壁、向外延伸的凸缘和在凸缘处的密封结构；以及盖板，附接至凸缘并密封地封闭胶囊；其中，密封结构是能变形的，并且如果胶囊定位在封装构件中且封装构件通过封闭构件封闭，则密封结构与环形端面进行流体密封接触，凸缘和密封结构的至少一部分被夹持在环形端面与封闭构件之间。
背景技术
从EP-B-1 700 548中已知这种胶囊，这种系统和这种用途，其公开了一种胶囊，该胶囊设置有具有阶梯形状的密封结构，即，胶囊的侧壁的直径突然增大，并且该已知系统的封装构件具有作用在密封结构上的密封表面，以提供密封结构的挠曲，密封表面倾斜使得密封结构的挠曲是该阶梯的向内和向下变形。而且，在已知的系统中，封装构件包括胶囊保持器以及用于封装构件和胶囊保持器的相对移位的手动操作或自动机构。当封装构件在胶囊保持器上封闭时，手动操作或自动机构对胶囊的密封结构施加力。这个力应该确保封装构件与胶囊之间的液密密封。由于手动操作或自动机构设置为相对于基部移动，所以系统的密封能力可以取决于由流体注入装置注入的流体的压力。如果流体的压力增加，则胶囊的密封结构与封装构件的环形端面之间的力也增加，从而胶囊的密封结构与封装构件的环形端面之间的力也增加。进一步描述这种系统。胶囊的密封结构必须设置成使得在达到封装构件中的最大流体压力时，密封结构仍然应该在封装构件与胶囊之间提供流体密封接触。然而，密封结构也必须被设置成使得在胶囊外面的封装构件中的流体的压力相对较低时冲泡之前或开始冲泡时，密封结构还在封装构件与胶囊之间提供密封接触。如果在冲泡开始时，胶囊与封装构件之间不存在密封接触，则会发生泄漏。然而，如果发生泄漏，则真正有可能的是，如果手动操作或自动机构使封装构件朝向胶囊保持器移动，则封装构件内的和胶囊外部的压力不会充分地增加，以用于通过封装构件的环形端面增加密封结构上的力。只有在具有足够的初始密封时，封装构件中的压力将增加，由此封装构件的环形端面作用于胶囊的密封结构上的力也将增大，以用于在增加的流体压力下提供充分的密封接触。而且，胶囊外部的这种增加的流体压力也提供了胶囊内部的增加的流体压力，如果胶囊设置有盖，则该增加的流体压力是必不可少的，该盖被设置成在胶囊中的流体压力的影响下在饮料制备装置的胶囊保持器(也称为提取板)的释放构件上撕开。
由此可见，密封结构是在设计上非常关键的构件。如果通过封装构件的环形端面仅将相对较小的力施加在密封结构上，则应该能够在相对较低的流体压力下在封装构件与胶囊之间提供密封接触，但是如果通过封装构件的环形端面将相对较高的力施加到胶囊的密封结构，则也应该在胶囊外部的封装构件中在高得多的流体压力下提供密封接触。特别是当封闭构件的环形端面设置有径向延伸的开口槽(一旦封闭构件与胶囊保持器之间的力被释放使得用户更容易取出胶囊，该开口槽也用作空气入口通道)时，密封结构也必须能够“封闭”径向延伸的开口槽，以提供有效的密封。
发明内容
本发明的目的是提供一种胶囊，如果所述胶囊定位在饮料制备装置的封装构件中且封装构件通过饮料制备装置的封闭构件(例如，饮料制备装置的提取板)封闭，则该胶囊可靠地对饮料制备装置的封闭构件的环形端面进行密封，胶囊的向外延伸的凸缘和胶囊的密封结构的一部分被夹持在封装构件的环形端面与饮料制备装置的封闭构件之间，甚至在该封闭构件的环形端面设置有径向延伸的开口槽且该封闭构件仍然可以以低成本制造的情况下。
通过提供一种胶囊，来实现该目的。该胶囊容纳用于制备饮用饮料的物质，所述饮用饮料通过将压力下的流体供应至所述胶囊中而提取和/或溶解所述物质来制备，所述胶囊包括：铝胶囊主体，具有中央胶囊主体轴线，所述铝胶囊主体包括底部、侧壁、向外延伸的凸缘和在所述凸缘处的密封结构；以及盖板，附接至所述凸缘并密封地封闭所述胶囊；其中，所述密封结构是能变形的，以用于如果所述胶囊定位在饮料制备装置的封装构件中且所述封装构件通过所述饮料制备装置的封闭构件封闭，所述封闭构件诸如为所述饮料制备装置的提取板，则提供与所述封装构件的环形端面的流体密封接触，所述凸缘和所述密封结构的至少一部分被夹持在所述环形端面与所述封闭构件之间，所述环形端面可选地设置有多个径向延伸的开口槽；其中，所述密封结构包括所述凸缘的能变形的密封环部分，所述密封环部分在与所述盖附接的所述凸缘的基部部分的与所述盖相反的一侧上从所述基部部分轴向突出，能变形的所述密封环部分包括：内壁部分，从所述凸缘的内基部部分延伸并与所述内基部部分连续；外壁部分，从所述凸缘的外基部部分延伸并与所述外基部部分连续，所述外壁位于所述内壁部分的外侧并与所述内壁部分隔开；桥接部分，使所述内壁部分和所述外壁部分互连，所述桥接部分定位成与所述凸缘的所述基部部分轴向隔开；以及至少一个支撑构件，位于所述内壁部分与所述外壁部分之间。
因为密封结构包括凸缘的可变形密封环部分，该密封环部分在与盖附接的凸缘的基部的与盖相反的一侧上从基部部分轴向突出，所以密封结构一体形成在胶囊的凸缘中，因此胶囊可以以低成本快速制造。
因为凸缘的可变形的密封环部分在内壁部分与外壁部分之间具有至少一个支撑构架，所以当夹持在封装构件的环形端面与封闭构件之间时，桥接部分可以具有相对容易可变形的设计，其允许已在低夹紧压力下的桥接部分的铝板材料的局部变形，以适应封闭构件的环形端面的形状，同时支撑构件确保在较高的加紧压力下施加足够的反压，以在密封件上对较高压降进行可靠地密封。甚至在封闭构件的环形端面设置有径向延伸的开口槽的情况下，密封结构也可以适应由封装构件的环形端面形成的在周向方向上的一系列凸起和凹陷。因此，在当封装构件和封闭构件彼此挤压的夹紧压力相对较低且密封件上的压降较低时的封装构件的封闭的早期阶段期间，以及在当封装构件和封闭构件彼此挤压的夹紧压力相对较高且密封件上的压降较高时的封装构件的封闭的最终阶段期间，密封结构也对环形端面的凹陷表面部分进行有效的密封。在本上下文中，“铝”的含义被理解为也包括铝合金。
要注意的是，为了使在封闭构件的环形端面与凸缘的密封环部分之间的密封有效地确保胶囊中的物质上的压降足以用于期望的饮料制备过程，在任何情况下都不必密封地流体密封。在通过胶囊泵送的液体体积的高达4％(优选不超过2.5％)的液体泄漏下，该密封对于允许饮料制备装置在物质上产生期望的压降仍然是有效的。因此，允许这种泄漏的密封构成有效的密封。
本发明还可以在用于使用在压力下供应至胶囊中的流体从所述胶囊制备饮用饮料的系统中和在胶囊在饮料制备装置中的用途中体现。该系统包括包括：饮料制备装置，包括用于接收所述胶囊的封装构件，其中，所述封装构件包括用于将压力下的流体供应至所述胶囊中的流体注入装置，其中，所述饮料制备装置还包括封闭构件，诸如，提取板，以用于封闭所述饮料制备装置的所述封装构件，其中，所述封装构件具有环形端部，所述环形端部具有环形端面，所述环形端面可选地设置有多个径向延伸的开口槽；胶囊，容纳用于制备饮用饮料的物质，所述饮用饮料通过将压力下的流体供应至胶囊中而提取和/或溶解所述物质来制备，所述胶囊包括：铝胶囊主体，具有中央胶囊主体轴线，所述铝胶囊主体包括底部、侧壁、向外延伸的凸缘和在所述凸缘处的密封结构；以及盖板，附接至所述凸缘并密封地封闭所述胶囊；其中，所述密封结构是能变形的，并且如果所述胶囊定位在所述封装构件中且所述封装构件通过所述封闭构件封闭，则所述密封结构与所述环形端面进行流体密封接触，所述凸缘和所述密封结构的至少一部分被夹持在所述环形端面与所述封闭构件之间；其中，所述密封结构包括所述凸缘的能变形的密封环部分，当所述胶囊处于所述封装构件中时，所述密封环部分在与所述盖附接的所述凸缘的基部部分的面向所述封装构件的一侧上从所述基部部分轴向突出，能变形的所述密封环部分包括：内壁部分，从所述凸缘的内基部部分延伸并与所述内基部部分连续；外壁部分，从所述凸缘的外基部部分延伸并与所述外基部部分连续，所述外壁位于所述内壁部分的外侧并与所述内壁部分隔开；桥接部分，使所述内壁部分和所述外壁部分互连，所述桥接部分定位成与所述凸缘的所述基部部分轴向隔开；以及至少一个支撑构件，位于所述内壁部分与所述外壁部分之间。在该用途中，所述饮料制备装置包括用于接收所述胶囊的封装构件，其中，所述封装构件包括用于将压力下的流体供应至所述胶囊中的流体注入装置，其中，所述饮料制备装置还包括封闭构件，诸如，提取板，所述封闭构件封闭所述饮料制备装置的所述封装构件，其中，所述封装构件具有环形端部，所述环形端部具有环形端面，所述环形端面可选地设置有多个径向延伸的开口槽，其中，所述胶囊定位在所述饮料制备装置的所述封装构件中，所述封装构件通过所述饮料制备装置的所述封闭构件封闭，并且所述密封结构的至少一部分被夹持在所述饮料制备装置的所述封装构件与所述封闭构件之间，使得所述密封结构与所述环形端面密封接触。在这种系统的操作中以及在这种用途中，当夹持在封装构件的环形端面与封闭构件之间时，桥接部分容易局部地变形，从而适应封装构件的环形端面的形状。更具体地，密封结构适应于由封装构件的环形端面形成的周向方向上的一系列凸起和凹陷，并且在当封装构件和封闭构件彼此挤压的夹紧压力相对较低且密封件上的压降较低时的封装构件的封闭的早期阶段，以及在在当封装构件和封闭构件彼此挤压的夹紧压力相对较高且密封件上的压降较高时的封装构件的封闭的最终阶段期间，也对环形端面的凹陷表面部分进行有效的密封。
如果可变形的密封环部分和桥接部分被定位并且具有这样的宽度，则可以实现桥接部分的特别容易的变形，并因此实现与封装构件的环形端面的形状的高度符合性，该宽度使得：如果胶囊定位在封装构件中并且封装构件通过兼容的饮料制备装置的封闭构件封闭，则环形端部在内壁部分与外壁部分之间接触可变形的密封环部分，使得密封结构的至少部分结构被夹持在环形端面与封闭构件之间。
支撑构件或多个支撑构件可以具有弹性材料和/或塑性材料。在这样的材料中，相邻部分可以容易地变形至非常不同的程度，使得其可以容易地适应由封装构件的环形端面的连续的凸起和凹陷部分压靠可变形密封环部分所引起的变形程度的在周向方向上的变化。
为了允许相对较大的变形，支撑构件或多个支撑构件可以具有可压缩的泡沫材料。
替代地，支撑构件或多个支撑构件可以是弹簧构件或多个弹簧构件。因此，用较硬的材料(诸如，金属)可以获得高程度的弹性。这允许支撑元件例如具有铝，使得如果盖也具有铝，则在使用和处置胶囊主体和盖的同时可以将其回收。
如果多个支撑元件沿周向连续设置，每个支撑元件的长度等于或小于兼容的饮料制备装置的封装构件的环形端面中的连续的槽之间的节距，则连续的支撑构件能够基本上独立于彼此而变形，使得支撑元件不会妨碍凸缘的密封环部分的周向相邻部分在很大程度上变形。因此，可以实现特别高程度的符合性。
在截面图中，如果桥接部分的在轴向上与基部凸缘部分相距最远的顶部是平坦的或具有弯曲的中心平面，该中心平面的曲率半径大于桥接部分的顶部的壁厚的两倍，则可以实现与环形端面的形状的高程度的符合性，并因此可以实现已在低密封压力下的特别有效且可靠的密封。
为了与环形端面的形状的良好符合性，如果桥接部分的顶部的至少一部分具有比内壁部分和外壁部分的壁厚小的减小的壁厚，则这是进一步有利的。
如果胶囊主体在至少一侧具有涂层，则至少在桥接部分的顶部的具有减小的壁厚的部分中省去涂层降低了在当在制造期间壁厚减小时发生相对大的变形期间涂层被损坏或变得松脱的风险。例如，如果减小壁厚涉及去除壁材料，则在制造期间还可以去除涂层，同时减小壁厚。
如果桥接部分的未涂覆部分位于凸缘的与盖相反的一侧上并且具有纹理表面，则可以实现进一步增强的密封效果。当密封压力仍较低时，表面中的纹理可以进一步改进在夹紧的早期阶段期间的符合性，这是仅经由纹理的凸起部分传递夹紧力，使得在凸起部分处施加的接触压力比在整个光滑的接触表面上施加的接触压力更高。
如果纹理表面包括在凸缘的周向方向上延伸的脊部和谷部，则可以实现特别改进的密封效果，这是因为在主要在周向方向上延伸的大致环形区域或环形部分中实现了与环形端面的形状的早期符合性。
本发明还可以在用于制造这种胶囊的方法中体现。所述方法包括减小所述凸缘的一部分的壁厚，以用于形成所述桥接部分的所述顶部的具有比所述内壁部分和所述外壁部分的壁厚小的减小的壁厚的所述部分。在减小壁厚之前或在减小壁厚期间，从凸缘的壁厚待减小的部分中有效地去除涂层。
如果在用于去除壁材料以减小壁厚的材料去除步骤期间从凸缘的壁厚待减小的部分去除涂层，则可以实现特别有效的制造减小的壁厚。
如果当密封环部分被夹持在环形端面与兼容的饮料制备装置的封闭构件之间时，桥接部分的顶部定位成与环形端部首先接触，则可以实现特别简单地适应环形端面的形状。
桥接部分的顶部形成围绕胶囊的中心线周向延伸的圆形或平坦的峰部。通过规定由桥接部分的顶部形成的峰部的直径为29-33mm，更优选为30.0-31.4mm，且最优选为30.3-31.0mm，桥接部分的顶部相对于环形端面居中地定位，以用于当密封环部分被夹持在环形端面与广泛使用的市售可得的饮料制备装置(诸如，Citiz、Lattisima、U、Maestria、Pixie、Inissia以及Essenza)的封闭构件之间时与环形端面的中央部分首先接触。
当在胶囊的一个实施例中，胶囊填充有5-20克、优选5-10克、更优选5-7克的可提取产品(例如，焙炒磨碎的咖啡)时，本发明特别有利。
在根据本发明的特别容易制造的胶囊的实施例中，胶囊的向外延伸的凸缘的外径大于胶囊的底部的直径。优选地，向外延伸的凸缘的外径约为37.1mm，并且胶囊的底部的直径约为23.3mm。
当在胶囊的一个实施例中，铝胶囊主体的板材的厚度为20至200微米(优选100微米)时，本发明特别有利。
当在胶囊的一个实施例中，铝盖的厚度为15至65微米、优选30-45微米、且更优选39微米时，本发明特别有利。
在根据本发明的胶囊的实施例中，铝盖的厚度小于铝胶囊主体的厚度。
在根据本发明的胶囊的另一实施例中，铝盖设置成在胶囊中的流体压力的影响下在饮料制备装置的封闭构件(诸如，饮料制备装置的提取板)上撕开。
在根据本发明的特别容易制造的胶囊的实施例中，铝胶囊主体的侧壁具有与底部相对的自由端，向外延伸的凸缘从侧壁的所述自由端沿与中央胶囊主体轴线至少基本上垂直的方向延伸。优选地，向外延伸的凸缘包括卷曲的外边缘，这有利于获得与设置有径向延伸的开口槽的环形端面的令人满意的密封。向外延伸的凸缘的卷曲的外边缘的内边缘的围绕中央胶囊主体轴线的半径优选地至少是32mm，使得确保与封装构件的环形端面的间隙。然后，优选地，密封结构定位在铝胶囊主体的侧壁的自由端与向外延伸的凸缘的卷曲的外边缘的内边缘之间，以获得更加令人满意的密封。
为了确保卷曲的外边缘不干扰各种市售的和将来的饮料制备装置的操作，向外延伸的凸缘具有约1.2毫米的最大径向截面尺寸。
本发明特别有益于胶囊，该胶囊的铝胶囊主体的侧壁的自由端的内径为约29.5mm。铝胶囊主体的侧壁的自由端与向外延伸的凸缘的最外边缘之间的距离可以是约3.8毫米。铝胶囊主体的优选高度约为28.4mm。
在根据本发明的在使用之后用户更容易从饮料制备装置中取出的胶囊的一个实施例中，该铝胶囊主体是截顶的，其中，优选地，铝胶囊主体的侧壁与垂直于所述中央胶囊主体轴线的线形成的角度为约97.5o。
在根据本发明的胶囊的有利实施例中，铝胶囊主体的底部具有约23.3mm的最大内径。优选地，所述铝胶囊主体的底部是截顶的，优选具有约4.0mm的底部高度，并且底部还具有与盖相对的大致平坦的中央部分，该中央部分具有约8.3mm的直径。
在实际上所有情况下，在根据本发明的胶囊的一个实施例中可以获得令人满意的密封，其中，密封结构的轴向高度为至少约0.1mm，更优选为至少0.2mm且最优选为至少0.8mm，并且为至多3mm，更优选为至多2mm且最优选为至多1.2mm。
本发明特别适用于根据本发明的系统，其中，在使用中，饮料制备装置的封装构件中的最大流体压力在6-20巴的范围内，优选在12巴至18巴之间。甚至在这种高压下，也可以在胶囊与饮料制备装置之间获得令人满意的密封。
优选地，该系统被设置为使得在使用中，在冲泡期间，饮料制备装置的封装构件的环形端面在胶囊的密封结构上施加力F2，以在胶囊的向外延伸的凸缘与饮料制备装置的封装构件之间提供密封接触，其中，当胶囊外部的饮料制备装置的封装构件中的流体压力P2在6-20巴的范围内，优选在12巴至18巴之间时，F2在500-1500N的范围内，优选地在750-1250N的范围内。特别地，该系统被设置为使得在使用中，在冲泡之前或在开始冲泡时，饮料制备装置的封装构件的环形端面在胶囊的密封结构上施加力F1，以在胶囊的向外延伸的凸缘与饮料制备装置的封装构件之间提供密封接触，其中，当胶囊外部的饮料制备装置的封装构件中的流体压力P1在0.1-4巴，优选0.1-1巴的范围内时，F1在30-150N的范围内，优选40-150N，更优选50-100N的范围内。
在根据本发明的系统的一个实施例中，其中，多个径向延伸的开口槽在饮料制备装置的环形端面的切向方向上相对于彼此均匀地隔开，使得用户更容易取出胶囊，同时在胶囊与饮料制备装置之间仍然可以提供令人满意的密封。
在根据本发明的系统的有利实施例中，每个槽的最长切向宽度(从顶部到顶部，即，等于槽到槽节距)为0.9-1.1mm，优选为0.95mm至1.05mm，更优选为0.98mm至1.02mm，其中，在饮料制备装置的封装构件的轴向方向上的每个槽的最大高度为0.01-0.09mm，优选为0.03mm至0.07mm，更优选为0.045mm至0.055mm，最优选为0.05mm，并且其中，槽的数量为90至110，优选为96。在槽的位置处的环形端面的径向宽度为0.05-0.9mm，优选为0.2-0.7mm，且更优选为0.3-0.55mm。
当应用于根据本发明的系统的实施例时，本发明尤其合适，其中，在使用期间，当饮料制备装置的封闭构件封闭饮料制备装置的封装构件时，饮料制备装置的封装构件可以在饮料制备装置的封装构件中的流体压力的朝向所述料制备装置的封闭构件的作用下相对于饮料制备装置的封闭构件移动，以用于在胶囊的凸缘与饮料制备装置的封装构件的环形端面之间施加最大力。
附图说明
现在将参考附图中所示的非限制性示例，进一步描述本发明的其他方面、效果和细节，附图中，：
图1示出了根据本发明的系统的实施例的示意图；
图2以立体图示出了根据本发明的系统的饮料制备装置的实施例，其示出了具有多个径向延伸的开口槽的饮料制备装置的封装构件的环形端面；
图3A以截面图示出了在使用之前的根据本发明的胶囊的实施例；
图3B示出了图3A的胶囊的放大细节，其示出了向外延伸的凸缘和密封结构；
图3C示出了在使用之后的图3A和图3B中的胶囊的向外延伸的凸缘的放大细节；
图4示出了沿着穿过根据本发明的胶囊的第一示例的凸缘区域的胶囊的中心线的平面的示意性截面图；
图5示出了图4的胶囊的凸缘区域的截面的沿着图4中的平面V-V的示意性截面图，该平面是圆柱形的并且与胶囊同轴；以及
图6示出了沿着穿过根据本发明的胶囊的第二示例的凸缘区域的胶囊的中心线的平面的示意性截面图。
具体实施方式
图1以截面图示出了用于使用在压力下供应到胶囊中的流体从胶囊制备饮用饮料的系统1的实施例的示意性表示。系统1包括：密封的胶囊2；以及饮料制备装置4。装置4包括用于保持胶囊2的封装构件6。装置4还包括封闭构件，诸如，提取板8，以用于支撑胶囊2。
在图1中，为了清楚起见，在胶囊2、封装构件6和提取板8之间产生间隙。可以理解的是，在使用中，胶囊2可以与封装构件6和提取板构件8接触。通常，封装构件6具有与胶囊2的形状互补的形状。装置4还包括流体注入装置10，以用于在6-20巴的范围内，优选在12-18巴之间的压力下向可更换的胶囊2供应一定量的流体，诸如水。
在图1所示的示例中，可更换的胶囊2包括具有中央胶囊主体轴线12A的铝胶囊主体12，以及密封地密封胶囊主体12的开口侧的铝盖14。在该示例中，铝胶囊主体12包括侧壁16、在第一端处封闭侧壁16的底部18、以及在与底部18相对的第二端处从周壁16向外延伸的向外延伸凸缘20。侧壁16、底部18和盖14包围内部空间22，该内部空间包括通过提取和/或溶解物质来制备饮用饮料的物质。优选地，该物质是5-20克，优选地5-10克，更优选地5-7克的可提取产品，诸如，用于制备单一饮料的焙炒磨碎的咖啡。胶囊最初是密封的，即在使用之前密封地封闭。
图1的系统1包括底部刺穿装置24，用于刺穿胶囊2的底部18，以在底部18中产生至少一个入口25，以用于通过入口25将流体供应到可提取产品。
图1的系统1还包括盖刺穿装置26，其在此体现为封闭构件8的突起，用于刺穿胶囊2的盖14。盖刺穿装置26可以设置成，一旦内部空间22内的(流体)压力超过一阈值压力并以足够的力将盖14压向盖刺穿装置26，就撕开盖14。因此，铝盖14设置成在胶囊中的流体压力的影响下在饮料制备装置的封闭构件8上撕开。
胶囊2还包括密封结构28，该密封结构在图1、图3A和图3B中表示为一般的盒，但是参考图4至图6更详细地描述，该密封结构28设置在向外延伸的凸缘20处，以用于如果胶囊2位于封装构件6中并且封装构件6通过提取板8封闭，则提供与封装构件6的流体密封接触，使得胶囊2的向外延伸的凸缘20和封装构件6的至少一部分密封结构28密封地接合在封装构件6与提取板8之间。
如图2所示，饮料制备装置的封装构件6包括具有中央环形构件轴线41A和自由环形端面30的环形元件41。环形元件41的环形端面30设置有多个径向延伸的开口槽40。多个径向延伸的开口槽40在环形元件41的环形端面30的切向方向上相互均匀地间隔开。每个槽40的最长切向宽度为0.9-1.1mm，优选为0.95-1.05mm，更优选为0.98-1.02mm，其中，每个槽40在封装构件6的轴向上的最大高度为0.01-0.09mm，优选为0.03至0.07mm，更优选为0.045至0.055mm，最优选是0.05mm。槽40的数量在90至110的范围内，优选为96。在槽位置处的环形端面的径向宽度例如可以为0.05-0.9mm，优选为0.2-0.7mm，更优选为0.3-0.5mm。
在图3A和3B中更详细地示出了根据本发明的胶囊的一个实施例。在所示实施例中，向外延伸凸缘20的外径ODF大于胶囊2的底部18的直径DB。在所示实施例中，向外延伸凸缘20的外径ODF约为37.1mm，并且底部18的直径DB约为23.3mm。
在本示例中，铝胶囊主体12的壁厚为100微米。通常，取根据各种考虑，20至200微米的壁厚是优选的。
在所示实施例中，铝盖14的厚度为39微米，优选厚度在15-65微米的范围内，且更特别在30-45微米的范围内。优选地，铝盖14的厚度小于铝胶囊主体12的厚度。
铝胶囊主体12的侧壁16具有与底部18相对的自由端42。铝胶囊主体12的侧壁16的自由端42的内径IDF约为29.5mm。向外延伸的凸缘20从该自由端42沿至少基本上垂直于中央胶囊主体轴线12A的方向延伸。向外延伸的凸缘20包括卷曲的外边缘43，其有利于获得胶囊与封装构件之间的密封。在所示的实施例中，向外延伸的凸缘20的卷曲的外边缘43具有约1.2毫米的最大径向截面尺寸。铝胶囊主体12的侧壁16的自由端42与卷曲的外缘43的内缘43A之间的距离DIF约为2.7mm，而铝胶囊主体12的侧壁16的自由端42与向外延伸的凸缘20的最外边缘43B之间的距离DOF约为3.8毫米。
如图3A和3B所示，密封结构28位于铝胶囊主体12的侧壁16的自由端与向外延伸的凸缘的卷曲的外边缘42的内边缘43A之间。密封结构28表示为一般的盒，但将在下面更详细地描述。不管密封结构28的实施例如何，密封结构的高度优选为至少约0.1mm，更优选为至少0.2mm，并且最优选为至少0.8mm，并且至多3mm，更优选为至多2mm，并且最优选为至多1.2mm，以用于提供正确的密封。
从图3A中可以看出，铝胶囊主体12是截顶的。在所示的实施例中，铝胶囊主体12的侧壁16与垂直于中央胶囊主体轴线12A的线形成约97.5o的角度A。铝胶囊主体12的底部18具有约23.3mm的最大内径DB。铝胶囊主体12的底部18也是截顶的，并且在所示实施例中，具有约4.0mm的底部高度BH。底部18还具有与盖14相对的大致平坦的中央部分18A，该中央部分18A具有约8.3mm的直径DEE，并且在该中央部分18A中，可以形成入口25。也可以在中央部分18A与侧壁16之间的截头部分中形成入口。胶囊的铝胶囊主体12的总高度TH约为28.4mm。
图1所示的系统1如下操作，以用于制备一杯饮用饮料，在本实施例中，胶囊中的物质咖啡是焙炒磨碎的咖啡。
胶囊2放置在封装构件6中。使提取板8与胶囊2接触。底部刺穿装置24刺穿胶囊2的底部18，以用于形成入口25。流体(在此处是在压力下的热水)通过入口25供应到内部空间22中的可提取产品。水将浸湿磨碎的咖啡并提取期望的物质，以形成咖啡饮料。
在将处于压力下的水供应至内部空间22期间，胶囊2内的压力将升高。压力的升高将导致盖14变形并压靠在提取板的盖刺穿装置26上。一旦压力达到一定水平，将超过盖14的撕裂强度，并且盖14将相对于盖刺穿装置26破裂，从而产生出口。所制备的咖啡将通过提取板8的出口和排出口32(参见图1)从胶囊2中排出，并且可以供应至容器，诸如杯子(未示出)。
系统1被设置成使得在冲泡之前或在开始冲泡时，封装构件6的环形端面30在胶囊2的密封结构28上施加力F1，以在胶囊2的向外延伸的凸缘20与饮料制备装置的封装构件6之间提供密封接触，其中，当胶囊外部的饮料制备装置的封装构件中的流体压力P1在0.1-4巴的范围内，优选为0.1-1巴的范围内时，力F1在30-150N的范围内，优选为40-150N的范围内，更优选为50-100N的范围内。在冲泡期间，封装构件6的环形端面30在胶囊2的密封结构28上施加力F2，以在胶囊2的向外延伸的凸缘20与封装构件6之间提供密封接触，其中，当胶囊2外部的饮料制备装置的封装构件6中的流体压力P2在6-20巴的范围内，优选为在12到18巴之间时，力F2在500-1500N的范围内，优选地在750-1250N的范围内。在所示的实施例中，封装构件6的部分6B可以在封装构件6中的流体的压力的作用下相对于提取板8朝向提取板8移动，以用于在向外延伸的凸缘20与封装构件6的环形端面30之间施加最大力。可以在使用期间(即，在冲泡开始时和在冲泡期间)发生该移动。封装构件6具有第一部分6A和第二部分6B，其中，第二部分包括环形端面30。第二部分6B可以相对于第一部分6A在第一位置与第二位置之间移动。第二部分6B可以在封装构件6中的流体压力的影响下，沿封闭构件8的方向从第一位置朝向第二位置移动。如果第二部分6B处于具有流体压力P1的第一位置，则可以达到如上所述的力F1。如果第二部分6B在封装构件6中的流体压力P2的影响下朝向第二位置移动，则可以达到如上所述的力F2。
由于所施加的力，根据本发明的胶囊的密封结构28经受塑性变形并与环形端面30的槽40紧密符合，并因此在冲泡开始期间以相对较低的流体压力在封装构件6与胶囊3之间提供密封接触，而且还在冲泡期间，在胶囊外部的封装构件中以高得多的流体压力提供密封接触。图3C中示出了封装构件的槽40的这种紧密符合性，其示出了在使用之后的本发明的胶囊2，并且清楚地表明向外延伸的凸缘20包括变形部40'，该变形部40'符合封装构件的槽40。
现在，将参考图4至图6更详细地描述根据本发明的在胶囊2的向外延伸的凸缘20处的密封结构28的示例性实施例。
图4和图5示出了根据本发明的胶囊2的第一示例的凸缘区域。还示出了侧壁16的下部部分、向外延伸的凸缘20和在凸缘20处的密封结构28以及盖板14的附接至凸缘20且密封地封闭胶囊2的一部分。胶囊2定位在兼容的饮料制备装置的具有环形端面30的封装构件6中。凸缘20和密封结构28的部分被夹持在环形端面30与封闭构件8之间。
密封结构28是可变形的，以用于如果胶囊2定位在封装构件6中且封装构件6通过封闭构件封闭，则提供与封装构件6(示出了其端部部分)的环形端面30的流体密封接触，并且凸缘20和密封结构28的至少部分被夹持在环形端面30与封闭构件8之间。
密封结构28包括凸缘的在基部部分44、45的与盖相反的一侧上从凸缘20的基部部分44、45(即，与盖粘附的部分)轴向突出的可变形的密封环部分。可变形密封环部分28具有：从凸缘20的内基部部分44延伸并与其连续的内壁部分46；从凸缘的外基部部分45延伸并与其连续的外壁部分47，外壁部分位于内壁部分46的外部并与内壁部分隔开；以及将内壁部分46和外壁部分47互连的桥接部分48。桥接部分48与凸缘20的基部部分44、45轴向隔开。
密封结构28还包括在内壁部分46与外壁部分47之间的支撑构件49。因为支撑构件49支撑桥接部分48，所以当夹持在环形端面30与封闭构件8之间时，桥接部分48可以具有相对容易变形的设计，其允许在低夹紧压力下局部变形，以适应封装构件6的环形端面30的形状。支撑构件49确保在较高的夹紧压力下施加足够的反压，以在密封件上对较高压降进行可靠地密封。
从图5中可以最佳地看到，甚至在环形端面30设置有径向延伸的开口槽50(每个开口槽位于凸起区域51之间)的封装构件6的情况下，槽50和凸起区域51在环形端面30的周向方向上交替，密封结构28可以适应环形端面30的周向方向上的一系列凸起51和凹陷50。因此，当封装构件6和封闭构件8彼此挤压的夹紧压力相对较低并且密封件上的压降较低时，在封装构件6的封闭早期阶段期间，密封结构28对环形端面30的凹陷表面部分50进行有效地密封。在封装构件6的封闭的最后阶段期间，当封装构件6和封闭构件8彼此挤压的夹紧压力相对较高并且密封件上的压降较高时，支撑构件使桥接部分48以额外的压力压靠在环形端面30上，使得压靠在环形端面30上的桥接部分48之间的密封可以抵抗当时在密封件上施加较高的压降。
在本示例中，因为可变形的密封环部分和桥接部分48被定位并具有使得环形端部30在内壁部分46与外壁部分47之间接触可变形密封环部分的宽度，所以实现了桥接部分48的容易的可变形性，并且因此实现了对环形端面30的形状的高度符合性。
支撑构件或多个支撑构件可以具有弹性材料和/或塑性材料，优选地，完全填充内壁部分46与外壁部分47之间的桥接部分48下方的空间。在这种材料中，相邻部分可以容易地变形至高度不同的程度，使得其容易适应由环形端面30的相继的凸起和凹陷部分51、50压靠可变形的密封环部分所引起的变形程度的在周向方向上的变化。即使支撑构件的材料相对较软，例如，10-100硬度计(ASTM D2240A型标尺)，且更优选20-75硬度计(ASTM D2240A型标尺)，固体支撑构件49可以产生对桥接器48(特别地，对凹陷区域50)的大支撑压力，因为支撑构件49(其体积基本恒定，不管所施加的压力如何)完全填充内壁部分46与外壁部分47之间的桥接部分48下方的空间，因此在一个位置处的局部压缩需要在另一位置处膨胀。因此，如在液压成形中那样，由于在较多变形区域中的压缩而在较少变形的区域中施加额外的反压。然而，为了允许相对较大的变形，支撑构件49可以具有可压缩的泡沫材料。在这种材料中，在其中的空隙压缩出基本上所有的体积之后，也可以实现上述效果。
为了高度符合环形端面30的形状，有利的是，如在本示例中那样，桥接部分48的在轴向上与基部凸缘部分44、45相距最远的顶部是平坦的。然而，为了高度符合环形端面30的形状，有利的是，在图6所示的截面图中，桥接部分148的顶部152具有弯曲的中心平面，其曲率半径大于桥接部分148的顶部152的壁厚的两倍(参见图6)。
还如图6所示的示例所示，支撑构件149也可以是弹簧构件。因此，用相对较硬的材料(诸如，金属)可以获得高度的弹性。这允许支撑构件例如具有铝，使得如果盖也具有铝，则在使用和处置胶囊主体和盖之后，可以将其回收。
为了与环形端面30的形状的良好的符合性，进一步有利的是，桥接部分148的顶部152的至少一部分具有比内壁部分146和外壁部分147的壁厚小的减小的壁厚。
如果胶囊主体具有在至少一侧上的涂层，则至少在桥接部分148的顶部152的具有减小的壁厚的部分中省略涂层降低了涂层被损坏或变得松脱的风险，或者可能通过去除壁材料导致减小壁厚。
如果桥接部分152的未涂覆部分位于凸缘120的与盖114相对的一侧，则如果桥接部分152的未涂覆部分具有纹理表面，则可以实现进一步改进的密封效果，这是因为夹紧力至少最初仅经由纹理的凸起部分传递，使得在凸起部分处施加的接触压力比在整个光滑接触表面上施加的接触压力更高。
如图6所示，桥接部分148的顶部152首先与环形端部部分30接触。这对于特别容易适应环形端部表面30的形状也是有利的。
通过规定桥接部分148的顶部152(围绕胶囊轴线周向地延伸)具有29-33mm，更优选地30.0-31.4mm且最优选地30.3-31.0mm的直径，桥接部分152的顶部148相对于环形端面30居中地定位，以用于当密封环部分被夹持在环形端面与广泛使用和市场上可买到的饮料制备装置(诸如，Citiz、Lattisima、U、Maestria、Pixie、Inissia以及Essenza)的封闭构件之间时，首先与环形端面30的中心部分接触。
在前面的说明书中，已经参照本发明的具体实施例描述了本发明。然而，显而易见的是，在不背离所附权利要求书中阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种修改和改变。

Claims (22)

1.一种胶囊，容纳用于制备饮用饮料的物质，所述饮用饮料通过将压力下的流体供应至所述胶囊中而提取和/或溶解所述物质来制备，所述胶囊包括：
铝胶囊主体，具有中央胶囊主体轴线，所述铝胶囊主体包括底部、侧壁、向外延伸的凸缘和在所述凸缘处的密封结构；以及
盖板，附接至所述凸缘并密封地封闭所述胶囊；
其中，所述密封结构是能变形的，以用于如果所述胶囊定位在饮料制备装置的封装构件中且所述封装构件通过所述饮料制备装置的封闭构件封闭，则提供与所述封装构件的环形端面的流体密封接触，所述凸缘和所述密封结构的至少一部分被夹持在所述环形端面与所述封闭构件之间；
其中，所述密封结构包括所述凸缘的能变形的密封环部分，所述密封环部分在与所述盖板附接的所述凸缘的基部部分的与所述盖板相反的一侧上从所述基部部分轴向突出，能变形的所述密封环部分包括：
内壁部分，从所述凸缘的内基部部分延伸并与所述内基部部分连续；
外壁部分，从所述凸缘的外基部部分延伸并与所述外基部部分连续，所述外壁部分位于所述内壁部分的外侧并与所述内壁部分隔开；以及
桥接部分，使所述内壁部分和所述外壁部分互连，所述桥接部分定位成与所述凸缘的所述基部部分轴向隔开；
其特征在于，至少一个支撑构件位于所述内壁部分与所述外壁部分之间，其中所述支撑构件支撑所述桥接部分。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其中，能变形的所述密封环部分和所述桥接部分被定位并具有一宽度：如果所述胶囊定位在所述封装构件中且所述封装构件通过兼容的所述饮料制备装置的所述封闭构件封闭，所述宽度则使得所述环形端面在所述内壁部分与所述外壁部分之间接触能变形的所述密封环部分，所述密封结构的至少部分被夹持在所述环形端面与所述封闭构件之间。
3.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中，至少一个所述支撑构件具有弹性材料和/或塑性材料。
4.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中，至少一个所述支撑构件具有能压缩的泡沫材料。
5.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中，所述支撑构件是弹簧构件。
6.根据权利要求1或2所述的胶囊，所述环形端面设置有多个径向延伸的开口槽，并且所述胶囊包括布置成周向连续的多个所述支撑构件，每个所述支撑构件的长度等于或小于兼容的所述饮料制备装置的所述封装构件的所述环形端面中的连续的所述槽之间的节距。
7.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中，在径向截面图中，所述桥接部分的在轴向上与所述凸缘的所述基部部分相距最远的顶部是平坦的或者具有弯曲的中心平面，所述中心平面的曲率半径大于所述桥接部分的所述顶部的壁厚的两倍。
8.根据权利要求7所述的胶囊，其中，所述桥接部分的所述顶部的至少一部分具有比所述内壁部分和所述外壁部分的壁厚小的减小的壁厚。
9.根据权利要求8所述的胶囊，还包括在所述胶囊主体的至少一侧上的涂层，至少在所述桥接部分的所述顶部的具有减小的壁厚的所述部分中不存在所述涂层。
10.根据权利要求9所述的胶囊，其中，所述桥接部分的未涂覆部分位于所述凸缘的与所述盖板相反的一侧上并且具有纹理表面。
11.根据权利要求10所述的胶囊，其中，所述纹理表面包括在所述凸缘的周向方向上延伸的脊部和谷部。
12.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中，当所述密封环部分被夹持在所述环形端面与兼容的所述饮料制备装置的所述封闭构件之间时，所述桥接部分定位成与所述环形端面首先接触。
13.根据权利要求12所述的胶囊，其中，所述桥接部分的顶部形成围绕所述胶囊的中心线周向延伸的峰部，所述峰部的直径为29mm至33mm。
14.根据权利要求13所述的胶囊，其中，所述峰部的直径为30.0mm至31.4mm。
15.根据权利要求14所述的胶囊，其中，所述峰部的直径为30.3mm至31.0mm。
16.一种用于使用在压力下供应至胶囊中的流体从所述胶囊制备饮用饮料的系统，包括：
饮料制备装置，包括用于接收所述胶囊的封装构件，其中，所述封装构件包括用于将压力下的流体供应至所述胶囊中的流体注入装置，其中，所述饮料制备装置还包括封闭构件，以用于封闭所述饮料制备装置的所述封装构件，其中，所述封装构件具有环形端部，所述环形端部具有环形端面；
胶囊，容纳用于制备饮用饮料的物质，所述饮用饮料通过将压力下的流体供应至胶囊中而提取和/或溶解所述物质来制备，所述胶囊包括：
铝胶囊主体，具有中央胶囊主体轴线，所述铝胶囊主体包括底部、侧壁、向外延伸的凸缘和在所述凸缘处的密封结构；以及
盖板，附接至所述凸缘并密封地封闭所述胶囊；
其中，所述密封结构是能变形的，并且如果所述胶囊定位在所述封装构件中且所述封装构件通过所述封闭构件封闭，则所述密封结构与所述环形端面进行流体密封接触，所述凸缘和所述密封结构的至少一部分被夹持在所述环形端面与所述封闭构件之间；
其中，所述密封结构包括所述凸缘的能变形的密封环部分，当所述胶囊处于所述封装构件中时，所述密封环部分在与所述盖板附接的所述凸缘的基部部分的面向所述封装构件的一侧上从所述基部部分轴向突出，能变形的所述密封环部分包括：
内壁部分，从所述凸缘的内基部部分延伸并与所述内基部部分连续；
外壁部分，从所述凸缘的外基部部分延伸并与所述外基部部分连续，所述外壁部分位于所述内壁部分的外侧并与所述内壁部分隔开；以及
桥接部分，使所述内壁部分和所述外壁部分互连，所述桥接部分定位成与所述凸缘的所述基部部分轴向隔开；
其特征在于，至少一个支撑构件位于所述内壁部分与所述外壁部分之间，其中所述支撑构件支撑所述桥接部分。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，如果所述胶囊定位在所述封装构件中且所述封装构件通过所述封闭构件封闭，则所述环形端部在所述内壁部分与所述外壁部分之间接触能变形的所述密封环部分，所述密封结构的至少部分被夹持在所述环形端面与所述封闭构件之间。
18.根据权利要求16或17所述的系统，其中，所述环形端面设置有多个径向延伸的开口槽，并且其中，所述胶囊包括布置成周向连续的多个所述支撑构件，每个所述支撑构件的长度等于或小于所述封装构件的所述环形端面中的连续的所述槽之间的节距。
19.根据权利要求16或17所述的系统，其中，当所述密封环部分被夹持在所述环形端面与所述封闭构件之间时，所述环形端面首先接触所述桥接部分。
20.根据权利要求16或17所述的系统，其中，所述胶囊是根据权利要求2至15中任一项所述的胶囊。
21.根据权利要求1至15中任一项所述的胶囊在饮料制备装置中的用途，所述饮料制备装置包括用于接收所述胶囊的封装构件，其中，所述封装构件包括用于将压力下的流体供应至所述胶囊中的流体注入装置，其中，所述饮料制备装置还包括封闭构件，所述封闭构件封闭所述饮料制备装置的所述封装构件，其中，所述封装构件具有环形端部，所述环形端部具有环形端面，其中，所述胶囊定位在所述饮料制备装置的所述封装构件中，所述封装构件通过所述饮料制备装置的所述封闭构件封闭，并且所述密封结构的至少一部分被夹持在所述饮料制备装置的所述封装构件与所述封闭构件之间，使得所述密封结构与所述环形端面密封接触。
22.一种从半成品深拉杯构件开始制造根据权利要求9或10所述的胶囊的方法，所述方法包括减小所述凸缘的一部分的壁厚，以用于形成所述桥接部分的所述顶部的具有比所述内壁部分和所述外壁部分的壁厚小的减小的壁厚的所述部分，其中，在减小壁厚之前或在减小壁厚期间，从所述凸缘的壁厚待减小的所述部分去除所述涂层。
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