CN110753665B - 胶囊以及用于由具有密封构件的此类胶囊来制备饮料的系统 - Google Patents

胶囊以及用于由具有密封构件的此类胶囊来制备饮料的系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种胶囊(2)，该胶囊用于通过在饮料制备设备中提取物质来制备饮料，该胶囊包括：‑铝制胶囊主体(3)，该铝制胶囊主体具有底部、侧壁(6)和向外延伸的凸缘(7)，‑覆盖件(8)，该覆盖件附接到向外延伸的凸缘(7)，以及‑密封构件(9)，该密封构件位于向外延伸的凸缘(7)处，用于提供与饮料制备设备的封闭构件的水密封接触；其中密封构件(9)包括定位在向外延伸的凸缘上的至少一个环形聚合物材料层，其中在该设备中使用时密封构件被压缩，并且其中向外延伸的凸缘(7)包括环形凹部(16)，该环形凹部具有环形底壁(17)以及内突出壁(18)和外突出壁(19)，该突出壁(18,19)均在朝向胶囊主体底部的方向上延伸，并且其中环形聚合物材料层(20)整个容纳在环形凹部(16)中。

Description

胶囊以及用于由具有密封构件的此类胶囊来制备饮料的系统
本发明涉及一种胶囊，该胶囊包含用于制备饮料的物质，该饮料通过在压力下将水供应到胶囊中以提取该物质来制备。
本发明还涉及一种用于使用在压力下供应到胶囊中的水而由胶囊来制备饮料的系统，该系统包括：饮料制备设备，该饮料制备设备包括用于容纳胶囊的封闭构件；以及胶囊。
此类胶囊、系统在EP1654966B1、EP2151313B1和EP2318199B1中是已知的。
在已知系统中，胶囊具有密封构件，该密封构件在主体部分的侧壁与从中延伸出来的边缘部分之间的过渡处具有橡胶弹性装置。密封构件形成连续部分，该连续部分围绕从边缘向胶囊侧壁过渡的圆周分布。经固化的密封装置的外表面从剖视图中观察时呈线性或弯月形，并且密封构件的厚度分别朝向基座主体部分侧壁处的端部和边缘部分处的端部连续减小。
此外，在已知系统中，该设备包括封闭构件(也称为“胶囊笼”)和闭合构件(也称为“胶囊保持器”)以及使封闭构件和闭合构件发生相对位移的手动操作机构或自动机构。当封闭构件在闭合构件上闭合时，手动操作机构或自动机构对胶囊的密封构件施加力。此力应确保封闭构件与胶囊之间形成不透液体的密封，使得水无法绕过胶囊并且基本上所有水都穿过胶囊。因为手动操作机构或自动机构被布置成相对于基座移动，所以系统的密封能力可取决于注水装置所注入的水的压力。如果水的压力增大，则胶囊的密封构件与封闭构件的自由端之间的力也增大，由此胶囊的密封构件与封闭构件的自由端之间的力也增大。因此，胶囊的密封构件必须被布置成使得在达到最大水压之后，密封构件仍应在封闭构件与胶囊之间提供不透液体的密封接触。
然而，密封构件还必须被布置成使得在冲煮之前或冲煮开始时，当胶囊外的封闭构件中的水的压力相对较低时，密封构件还在封闭构件与胶囊之间提供水密封接触。如果在冲煮开始时，胶囊与封闭构件之间不存在水密封接触，则将发生渗漏。然而，在发生渗漏的情况下，如果手动操作机构或自动机构将封闭构件朝向闭合构件(胶囊保持器)移动，则封闭构件中的以及胶囊外的压力可能不会充分增加，从而无法增大通过封闭构件的自由端作用于密封构件的力。仅当存在足够的初始密封时，封闭构件中的压力才将增大，由此封闭构件的自由端作用于胶囊的密封构件上的力也将增大，从而提供充分的水密封接触。此外，这种胶囊外的水压增大也在胶囊内提供增大的水压，这在胶囊具有被布置成在胶囊中的流体压力的影响下在饮料制备设备的胶囊保持器的释放构件(也称为提取板)上撕开的覆盖件的情况下是必要的。
从上文可以看出，密封构件是设计中非常关键的构件。如果仅通过封闭构件的自由端对密封构件施加相对较小的力，应当能够在密封构件与胶囊之间以相对较小的流体压力来提供水密封接触，但如果通过封闭构件的自由端对胶囊的密封构件施加较大的力，则其还应当以高得多的胶囊外的密封构件中的流体压力来提供水密封接触。具体地讲，当封闭构件的自由接触端具有径向延伸的开放式凹槽时，该开放式凹槽在封闭构件与胶囊保持器之间的力被释放后作为空气入口通道，以便使用者更容易取出胶囊，因此密封构件也必须能够“闭合”径向延伸的开放式凹槽以提供有效的密封。
本发明的一个目的是提供具有密封构件的供选择的胶囊，该胶囊利用密封构件在以下两种情况下均提供令人满意的不透液体的密封：如果仅通过封闭构件的自由端对密封构件施加相对较小的力，则以相对较小的水压提供密封(有时也称为初始密封)；如果通过密封构件的自由端对胶囊的密封构件施加较大的力(例如，在冲煮期间)，则以高得多的水压提供密封，即使在封闭构件的自由接触端具有径向延伸的开放式凹槽的情况下。本发明的一个目的也是提供比EP2151313B1和EP2318199B1中的一者更具成本效益的解决方案，同时保留必要的足够表面以将胶囊的覆盖件附接到主体。
发明内容：
根据本发明，第一方面提供了一种胶囊，该胶囊包含用于制备饮料的物质，该饮料通过在压力下将水供应到饮料制备设备的胶囊中以提取该物质来制备，其中该胶囊包括：
-铝制胶囊主体，该铝制胶囊主体具有中心胶囊主体轴线，该胶囊主体具有底部、侧壁和向外延伸的凸缘，和
-覆盖件，该覆盖件附接到向外延伸的凸缘，该覆盖件用于闭合胶囊，
其中胶囊包括密封构件，该密封构件位于向外延伸的凸缘处，用于在胶囊定位在饮料制备设备的封闭构件中并且封闭构件被饮料制备设备的闭合构件(诸如该设备的提取板)闭合时，提供与饮料制备设备的封闭构件的水密封接触，使得胶囊的向外延伸的凸缘和胶囊的密封构件的至少一部分以密封方式接合在该设备的封闭构件与闭合构件之间，其中饮料制备设备的封闭构件包括环形元件，该环形元件具有环形元件轴线并且包括自由接触端，
其中密封构件包括定位在向外延伸的凸缘上的环形聚合物材料层，其中在闭合封闭构件后使用时，密封构件被朝向闭合元件移动的环形元件的自由接触端压缩，
其中向外延伸的凸缘包括环形外壁、从该环形外壁延伸出的任选的卷曲外边缘以及位于该环形外壁与侧壁之间的环形凹部；所述环形凹部包括环形底壁以及内突出壁和外突出壁，所述突出壁均在朝向胶囊主体底部的方向上延伸，
并且其中环形聚合物材料层容纳在环形凹部中并且不在环形外壁上延伸。
环形外壁优选地在基本上横向于胶囊主体的主体轴线的方向上向外延伸。与环形外壁延伸的方向相比，环形凹部的内突出壁和外突出壁在更靠近主体轴线平行方向的方向上(成较小角度)延伸。因此，环形外壁形成用于密封覆盖件的适当表面，而内突出壁形成用于界定密封构件并减少聚合物材料数量的适当表面。
因此，聚合物材料的位置得到更好的控制，以精确地确保所需之处的水密性。通过控制聚合物材料在环形凹部中的变形，即使在相对较低的水压下也可实现水密性。所需的聚合物材料的数量也减少，同时也保留了足够的表面以将胶囊的覆盖件附接到向外延伸的凸缘。优选地，内突出壁与外突出壁之间的距离使得环形元件的自由接触端定位在这两个壁之间。
因此，有利地防止了突出壁的压缩变形，并且仅将压缩变形施加到环形凹部中的密封构件上。这样，突出部防止了密封构件向外变形并且使其保持足够的刚性。因此，密封构件的变形得到控制，并且利用非常少量的密封聚合物材料即可获得令人满意的密封度。
优选地，该胶囊包括外突出部，该外突出部从向外延伸的凸缘朝向主体底部延伸并且包括外突出壁。此外，该外突出部具有环形腔体，该环形腔体在向外延伸的凸缘的朝向覆盖件的一侧延伸，从而包括凹部的外突出壁、顶壁或线以及朝向主体底部的第二外突出壁。
利用此类中空结构，突出部足够刚性，以控制密封构件在以下情况下在环形凹部中发生变形：在闭合构件闭合期间在相对较低的流体压力下发生变形；以及在冲煮期间在高压下发生变形。突出部也可有利地形成于胶囊的铝制主体中。
在一种模式下，环形凹部的内突出壁形成为主体侧壁的一部分。这为胶囊主体提供了有利简化的布置结构。
在另一种模式下，胶囊包括第二突出部，该第二突出部从向外延伸的凸缘朝向主体底部延伸。此外，该第二突出部具有环形腔体，该环形腔体在向外延伸的凸缘的朝向覆盖件的一侧延伸，从而包括凹部的内突出壁、顶壁或线以及朝向主体底部的第二内突出壁。
优选地，环形凹部的最大宽度比向外延伸的凸缘的宽度(D)小至少两倍。具体地讲，环形凹部的最大宽度优选地小于1.9mm，更优选地包含在1.0mm和1.5mm之间。聚合物材料的最大量也优选地少于40mg，更优选地包含在20mg和35mg之间，最优选地为22mg至28mg。
此外，相对于环形凹部的环形底壁，第一突出部和/或第二突出部的高度优选地介于0.1mm和1.5mm之间，优选地介于0.5mm和1.0mm之间。使突出部的高度适应聚合物材料层的厚度十分重要，这使得所有材料都容纳在环形凹部中并且不延伸超出或溢出。
第一突出部和/或第二突出部优选地通过压印或深拉获得。向外界定环形凹部的外突出壁在其基部处的直径优选地大于31.7mm，更优选地包含在31.8mm和32.0mm之间。向内界定环形凹部的内突出壁在其基部处的直径优选地小于29.9mm，更优选地介于29.85和29.70之间。
根据一个方面，覆盖件附接到环形外壁和/或环形凹部的环形底壁。
因此，覆盖件与胶囊主体的附接表面仍足以产生较强的接合，从而承受住胶囊中的内部压力。
在一个方面，环形凹部的内突出壁和/或外突出壁是间隔开的，使得在闭合封闭构件后使用时，密封构件被环形元件的自由接触端压缩，并且在自由接触端的压缩力的作用下，密封构件的聚合物材料在内突出壁和/或外突出壁之间流动，使得当胶囊定位在饮料制备设备的封闭构件中并且封闭构件被饮料制备设备的闭合构件闭合时，对环形元件的自由接触端施加轴向力和径向力。
因此，在闭合后，已经同时对环形元件施加了密封构件的轴向作用力和径向作用力，从而提供能够“闭合”环形元件的径向延伸的开放式凹槽的有效密封。
在一个可能的方面，环形凹部的内突出壁和/或外突出壁相对于环形凹部的环形底壁倾斜介于45度和85度之间的角度。
这种倾斜构型不仅可改善密封材料在凹部中的分布，也可减少达到同等密封效果所需的总量。
密封构件的聚合物材料可以是可压缩的聚合物材料。其可以粘稠或液体形式施用，并且在施用到凹部后硬化。聚合物材料为食品级橡胶、热塑性弹性体(TPE)或优选的软聚合物或共聚物。在环境温度(20℃)下，软聚合物或共聚物的硬度通常低于或等于50肖氏硬度A。具体地讲，聚合物材料可选自由以下项组成的组：硅橡胶、EPDM、聚氨酯、苯乙烯TPE(例如，苯乙烯嵌段共聚物)、聚酯TPE(例如醚酯嵌段共聚物)、聚酰胺TPE(例如乙醚酰胺嵌段共聚物)、聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯)以及它们的组合。
本发明尤其合适于应用到根据本发明的饮料制备系统的一个实施方案。因此，本发明可以是一种用于使用在压力下进入胶囊中的水而由胶囊来制备饮料的系统，该系统包括：
饮料制备设备，该饮料制备设备包括：封闭构件，该封闭构件用于容纳胶囊，其中封闭构件包括在压力将水供应到胶囊中的注水装置；闭合构件，诸如提取板，其用于闭合饮料制备设备的封闭构件，其中饮料制备设备的封闭构件还包括具有中心环形元件轴线和自由接触端的环形元件，该环形元件的所述自由接触端任选地具有多个径向延伸的开放式凹槽；
以及如前述的胶囊，并且
其中环形元件的自由接触端被布置成当封闭构件被闭合构件闭合时，压缩环形凹部中的聚合物材料层。
在本发明的系统中，胶囊被布置成使得环形凹部的内突出壁与外突出壁之间的距离使环形元件的自由接触端进入内突出壁与外突出壁之间的环形凹部。此外，环形元件的自由接触端进入环形凹部，使得聚合物材料在自由接触端的压缩力的作用下在内突出壁和/或外突出壁之间流动，使得当胶囊定位在饮料制备设备的封闭构件中并且封闭构件被饮料制备设备的闭合构件闭合时，对环形元件的自由接触端施加轴向力和径向力。
本发明还可总结为针对一种胶囊，该胶囊通过在饮料制备设备中提取物质来制备饮料，该胶囊包括：
-铝制胶囊主体，具有底部、侧壁和向外延伸的凸缘，
-覆盖件，该覆盖件附接到向外延伸的凸缘，和
-密封构件，该密封构件位于向外延伸的凸缘处，用于提供与饮料制备设备的封闭构件的水密封接触；其中密封构件包括定位在向外延伸的凸缘上的至少一个环形聚合物材料层，其中在该设备中使用时密封构件被压缩，并且其中向外延伸的凸缘包括环形凹部，该环形凹部具有环形底壁以及内突出壁和外突出壁，所述突出壁均在朝向胶囊主体底部的方向上延伸，并且其中环形聚合物材料层整个容纳在环形凹部中，并且环形凹部的最大宽度比向外延伸的凸缘的宽度(D)小至少两倍。
附图说明：
现在将参考附图并借助非限制性示例来进一步说明本发明，其中：
图1示出了根据本发明的系统的一个实施方案的示意图；
图2以透视图示出了根据本发明的系统的饮料制备设备的一个实施方案，示出了具有多个径向延伸的开放式凹槽的饮料制备设备的封闭构件的自由接触端；
图3以横截面示出了现有技术的胶囊的放大细节，示出了向外延伸的凸缘和密封构件；
图4示出了当被饮料制备设备的环形元件接合时，现有技术的胶囊的向外延伸的凸缘的放大细节；
图5以横截面示出了根据第一模式的本发明的胶囊的放大细节，示出了向外延伸的凸缘和密封构件；
图6示出了当被饮料制备设备的环形元件接合时，图5中的胶囊的向外延伸的凸缘的放大细节；
图7以横截面示出了根据第二模式的本发明的胶囊的放大细节，示出了向外延伸的凸缘和密封构件；
图8示出了当被饮料制备设备的环形元件接合时，图7中的胶囊的向外延伸的凸缘的放大细节；
图9示出了当被饮料制备设备的环形元件接合时，根据另一个实施方案的胶囊的向外延伸的凸缘的放大细节。
具体实施方式：
图1以剖视图示出了系统的一个实施方案的示意图，该系统使用在压力下供应到胶囊中的流体由胶囊来制备饮用型饮料。系统1包括胶囊2和饮料制备设备1。设备1包括用于保持胶囊2的封闭构件26。设备1还包括用于支撑胶囊2的闭合构件10，诸如提取板。
在图1中，为了清楚起见，在胶囊2、封闭构件26和提取板10之间绘制了间隙。应当理解，在使用中，胶囊2可与封闭构件26和提取板构件10接触。通常，封闭构件26具有与胶囊2的形状互补的形状。该设备还包括注水装置27，该注水装置用于在范围为6巴至20巴的压力下(优选地介于10巴和18巴之间)向可替换的胶囊2供应一定量的水。
在图1所示的示例中，可更换的胶囊2包括具有中心胶囊主体轴线4的铝制胶囊主体3以及铝制覆盖件8。在本发明的上下文中，“铝”的含义也可理解为包括铝合金。在此例中，铝制胶囊主体3包括：侧壁6；底部5，在第一端部处闭合侧壁；以及向外延伸的凸缘7，其在与底部5相对的第二端部处从侧壁6向外延伸。侧壁6、底部5和覆盖件8包封内部空间28，该内部空间包含用于制备饮料的物质，该饮料用于通过提取和/或溶解该物质来制备。优选地，该物质为5克至20克、优选5克至10克、更优选5克至7克的烘焙和研磨咖啡，用于制备单一饮料。胶囊最初是密封的，即在使用之前是气密闭合的。
图1中的系统1包括底部穿刺构件30，该底部穿刺构件用于刺穿或撕开胶囊2的底部5，以在底部形成至少一个入口开口31，从而通过该入口开口向可提取的产品供应水。图1中的系统1还包括覆盖件穿刺构件32，此处体现为闭合构件10的棱锥型突起，用于刺穿胶囊2的覆盖件8。覆盖件穿刺装置32可被布置成在内部空间28内的(流体)压力超过阈值压力时撕开覆盖件，并且以足够的力将覆盖件压在覆盖件穿刺装置上。覆盖件可以为铝和/或聚合物的，并且被布置成在胶囊中的(例如，由水、气体和固体的加压组合形成的)流体压力的作用下，在饮料制备设备的闭合构件10上撕开。
胶囊2还包括布置在向外延伸的凸缘7处的密封构件9，用于在胶囊定位在封闭构件中并且封闭构件被提取板或闭合构件10闭合时，提供与封闭构件26的液密式接触，使得胶囊的向外延伸的凸缘和密封构件的至少一部分以密封方式接合在封闭构件与提取板之间。这意味着密封构件与自由接触端之间形成液密式接触。
如图2所示，饮料制备设备的封闭构件26包括具有中心环形元件轴线12和自由接触端13的环形元件11。封闭构件26可由若干零件形成，包括如图2所示的接合到基座元件41的独立环形元件11。另选地，封闭构件26可由单个零件形成，包括如图1所示与该构件的其余部分成一整体的环形元件11。环形元件的自由接触端13可具有多个径向延伸的开放式凹槽40。该多个径向延伸的开放式凹槽40在环形元件11的自由接触端的切向方向上相对于彼此均匀地间隔开。每个凹槽的最长切向宽度为0.9mm至1.1mm，优选地为0.95mm至1.05mm，其中每个凹槽在封闭构件26的轴向方向上的最大高度为0.01mm至0.09mm，优选地为0.03mm至0.07mm。凹槽40的数目在90至110的范围内。
通常，位于凹槽40处的自由端的径向宽度为0.05mm至0.9mm，更具体地为0.2mm至0.7mm，更具体地为0.3mm至0.55mm。
图5和图6更详细地示出了根据本发明的胶囊的一个实施方案。在所示的实施方案中，向外延伸的凸缘的外径大于胶囊底部5的直径。在所示的实施方案中，向外延伸的凸缘7的外径为约37.1mm，底部5的直径为约23.3mm。铝制胶囊主体3的厚度可介于20微米和200微米之间。
在所示的实施方案中，当由铝制成时，覆盖件8的壁厚为约40微米。铝制覆盖件的壁厚优选地小于铝制胶囊主体3的厚度。
胶囊主体4的侧壁6具有与底部相对的自由端33。铝制胶囊主体的侧壁的自由端33的内径为约29.5mm。向外延伸的凸缘7在至少基本上横向于中心胶囊主体轴线4的方向上从该自由端33延伸。向外延伸的凸缘7可包括卷曲外边缘15。在所示的实施方案中，向外延伸的凸缘的卷曲外边缘15具有约1.2毫米的最大尺寸。铝制胶囊主体3的侧壁6的自由端33与卷曲外边缘15的内边缘之间的距离d为约2.7mm，而铝制胶囊主体的侧壁的自由端33与向外延伸的凸缘的最外边缘之间的距离D为约3.9毫米。环形凹部16的最大宽度(径向距离)优选地比距离D小两倍。因此，环形凹部的最大宽度可小于1.9mm，优选地介于1mm和1.5mm之间。围绕卷曲外边缘15的内边缘的中心胶囊主体轴线的直径优选地为至少34.7mm。
现有技术的胶囊表示于图3和图4中，并且描述于例如EP2151313B1和EP2318199B1中。此类胶囊可以不透液体的方式接纳在如图1所示的饮料制备设备中。该胶囊包括主体3，该主体具有底部5、侧壁6和向外延伸的凸缘7。该胶囊包括覆盖件8，该覆盖件在与主体底部相对的方向上附接到向外延伸的凸缘7。由基本上平坦地向外延伸的凸缘提供的环形附接表面相对较大，从而提供较强的接合性，并且诸如由于胶囊在刺穿之前闭合时的气体(例如含碳气体和/或氮气)压力或由于冲煮期间的流体压力而产生剥离的风险较小。一般通过在向外延伸的凸缘7与覆盖件8之间与合适的密封层焊接在一起而实现附接。
对于在闭合后与设备之间的不透液体的密封接合，胶囊包括位于向外延伸的凸缘7处的密封构件9，用于当胶囊定位在设备的封闭构件中并且封闭构件被闭合构件10诸如提取板闭合时，提供与饮料制备设备的封闭构件26的水密封接触。在图4所示的此类构型中，向外延伸的凸缘7和密封构件9的一部分以密封方式接合在封闭构件26与设备的闭合构件10(虚线中的闭合构件10)之间。具体地讲，环形元件11的自由接触端13压缩密封构件，尤其是在靠近密封构件较厚之处的侧壁的自由端的地方。密封构件具有回弹力并且形成连续部分，该连续部分围绕从凸缘过渡到胶囊侧壁的圆周分布。从剖视图来看，密封装置的外表面是线性的(倾斜的)或弯月形的。密封构件的厚度从自由端33朝向侧壁6处的端部连续减小。厚度也朝向外延伸的凸缘7处的卷曲外端15减小。密封构件通常以粘稠的液体状态施加到向外延伸的凸缘7，加热，从而致使密封构件在凸缘和侧壁的表面上发生迁移，然后被固化。利用此类密封构件构型，大量的密封材料不参与密封构件与封闭构件26的密封接合。实际上，自由接触端13与密封构件9之间的密封接触集中在向外延伸的凸缘7的较小一部分以及侧壁位于侧壁的自由端33处的过渡区域。
图5和图6示出了根据第一可能模式的本发明的胶囊。在这种情况下，密封构件9容纳在向外延伸的凸缘7的环形凹部16中。该环形凹部包括环形底壁17、外突出壁19和内突出壁18。内突出壁18是侧壁6自身的一部分并且从侧壁的自由端33延伸。外突出壁19是外突出部21的一部分。外突出部21从向外延伸的凸缘7朝向胶囊主体的底部5延伸。其还包括顶壁23和第二外突出壁24。该突出部具有在向外延伸的凸缘7的朝向覆盖件8的一侧延伸的腔体22。该腔体可为中空的，但也可为填充紧实或平整的。环形凹部16仅形成向外延伸的凸缘7的一部分，该凸缘通过环形外壁14进一步向外延伸。覆盖件8优选地诸如通过焊接附接到环形外壁14。覆盖件8也可有利地诸如通过焊接附接到该凹部的底壁。因此，环形外壁优选为平坦的，以向覆盖件提供合适的附接表面。所谓“平坦”是指表面在横向方向上不向内弯曲(凸出或凹进)，但表面可具有结构，诸如表面具有条纹或小缺陷。向外延伸的凸缘7可包括卷曲外边缘15。在深拉操作之后，此类边缘通常提供铝制主体的光洁(非切割)边缘。
凹部可相对较浅，以包含至少一层聚合物材料。凹部的深度可由外突出部21的高度限定。该高度可例如包含在0.1mm和1.2mm之间，优选地介于0.2mm和0.8mm之间。凹部的底壁和/或突出壁并不一定是平滑的，可包括细小条纹或波状结构。环形凹部还可包括插入件，诸如格栅或小零件，诸如嵌入聚合物密封材料的微珠或填料。
用于密封构件的聚合物材料的重量介于20mg和30mg之间，优选地为约25mg。与现有技术EP2151313B1的密封构件相比，这代表约50％的节省。
如图6所示，环形元件11的自由接触端13被布置成通过压缩来接合环形凹部16中的聚合物材料层。内突出壁18和外突出壁19按一定距离布置，使得环形元件11的自由接触端定位在凹部中，并且优选地相邻或以非常短的距离布置在两个突出壁之间。密封构件的材料通常可通过沿着内壁18和外突出壁19流动而变形，使得其覆盖环形元件的自由接触端的卷曲表面。将轴向密封力分量和径向密封力分量两者施加到密封构件上。另外，自由接触端的内侧和外侧均接触密封构件，从而利用有限量的材料进一步改善密封接合。如果聚合物密封材料为软泡沫，则密封构件也可在压缩后简单地减小体积，并且在这种情况下，可能不沿着突出壁向上流动太多。在这种情况下，密封接合主要涉及轴向密封力。
图7和图8示出了根据第二可能模式的本发明的胶囊。在这种情况下，密封构件9仍容纳在向外延伸的凸缘7的环形凹部16中。该环形凹部还包括环形底壁17、外突出壁19和内突出壁18。外突出壁19仍是外突出部21的一部分。与第一模式的一个不同之处在于内突出壁18是内突出部25的一部分，该部分略微向外远离侧壁6。突出部21和25均从向外延伸的凸缘7朝向胶囊主体的底部5延伸。第二突出部25还包括顶壁34和第二内突出壁35。第二突出部25还具有腔体36，该腔体在向外延伸的凸缘7的朝向覆盖件8的一侧延伸。该腔体可为中空的，但也可为填充紧实或平整的。环形凹部37仅形成向外延伸的凸缘7的一部分，该凸缘通过环形外壁14进一步向外延伸。在内突出部25与侧壁6之间，提供了第二环形凹部37。此类凹部并不一定填充有聚合物密封材料，但可优选地保持为空。该内环形凹部优选地通过环形底壁38朝向覆盖件延伸。环形底壁17、38优选地与环形外壁14向外对齐(即，没有明显的水平变化)。覆盖件8优选地诸如通过焊接附接到环形外壁14。覆盖件8可有利地诸如通过焊接附接到密封构件的环形凹部16的环形底壁17和/或内凹部37的环形底壁38。
两个突出部21、25优选地通过在主体成形过程中进行压印而获得。
就前一模式而言，凹部可相对较浅，以包含至少一层聚合物材料。凹部的深度可由外突出部21的高度限定。该高度可例如包含在0.1mm和1.2mm之间，优选地介于0.2mm和0.8mm之间。凹部的底壁17和/或突出壁19并不一定是平滑的，可包括细小条纹或波状结构。环形凹部还可包括插入件，诸如格栅或小零件，诸如嵌入聚合物密封材料的微珠或填料。
如图8所示，环形元件11的自由接触端13也被布置成通过压缩来接合环形凹部16中的聚合物材料层。内突出壁18和外突出壁19按一定距离布置，使得环形元件6的自由接触端13定位在凹部中，并且优选地相邻或以非常短的距离布置在两个突出壁之间。密封构件的材料通常可通过沿着内壁18和外突出壁19流动而变形，使得其覆盖环形元件的自由接触端的卷曲表面。将轴向密封力分量和径向密封力分量两者施加到密封构件上。另外，自由接触端的内侧和外侧均接触密封构件，从而利用有限量的材料进一步改善密封接合。如果聚合物密封材料为软泡沫，则密封构件也可简单地减小体积，并且在这种情况下，可能不沿着突出壁向上流动太多。在这种情况下，密封接合主要涉及轴向密封力。
图9示出了本发明的胶囊的另一个实施方案。在此实施方案中，密封构件9容纳在向外延伸的凸缘7的环形凹部16中。该环形凹部包括环形底壁17、内突出壁18和外突出壁19。内突出壁18是侧壁6自身的一部分。外突出壁19是外突出部21的一部分。突出部21朝向胶囊主体的底部5延伸。其包括形成平台的顶壁23。该平台可以是平坦的。此类顶壁或平台23由与凹部邻接的外突出壁19和位于向外延伸的凸缘的外边缘15上的第二外突出壁24界定。外边缘可为卷曲的并且直接连接到外突出壁24。外突出部21具有腔体22，该腔体在向外延伸的凸缘7的朝向覆盖件8的一侧延伸。与图5和图6的实施方案相反，外突出部21占据环形外壁14的大部分宽度。外突出部21大于环形凹部16。
图9中的胶囊的实施方案的优点在于，凹部和外突出壁19的形成更方便，并且不易于形成缺陷诸如折痕或裂缝。
用聚合物材料形成并填充凹部之后，诸如通过冲压使外突出壁变形是可能的。可将外突出壁展平，直至外部突出壁19、24变得分别与底壁17和突出部21基本上横向对齐。将外突出部21展平的优点主要在于恢复相对较大且平坦的环形铝制表面，使得覆盖件能够密封在其上。

Claims (21)

1.胶囊(2)，所述胶囊包含用于制备饮料的物质，所述饮料通过在压力下将水供应到饮料制备设备(1)中的所述胶囊内以提取所述物质来制备，其中所述胶囊包括：
-铝制胶囊主体(3)，所述铝制胶囊主体具有中心胶囊主体轴线(4)，所述胶囊主体具有底部(5)、侧壁(6)和向外延伸的凸缘(7)，和
-覆盖件(8)，所述覆盖件附接到所述向外延伸的凸缘(7)，所述覆盖件闭合所述胶囊，
其中所述胶囊包括密封构件(9)，所述密封构件位于所述向外延伸的凸缘(7)处，用于当所述胶囊定位在所述饮料制备设备的封闭构件(26)中并且所述封闭构件被所述饮料制备设备的闭合构件(10)闭合时，提供与所述饮料制备设备的所述封闭构件的水密封接触，使得所述胶囊的所述向外延伸的凸缘(7)和所述胶囊的所述密封构件的至少一部分以密封方式接合在所述封闭构件(9)与所述设备的所述闭合构件(10)之间，其中所述饮料制备设备的所述封闭构件包括环形元件(11)，所述环形元件具有环形元件轴线(12)并且包括自由接触端(13)，
其中所述密封构件(9)包括定位在所述向外延伸的凸缘上的环形聚合物材料层，其中在闭合所述封闭构件后使用时，所述密封构件被朝向所述闭合构件移动的所述环形元件的所述自由接触端(13)压缩，其特征在于，所述向外延伸的凸缘(7)包括环形外壁(14)以及位于所述环形外壁(14)与所述侧壁(6)之间的环形凹部(16)；所述环形凹部(16)包括环形底壁(17)以及内突出壁(18)和外突出壁(19)，所述内突出壁(18)和外突出壁(19)均在朝向所述胶囊主体的所述底部(5)的方向上延伸，
并且在于，所述环形聚合物材料层(20)容纳在所述环形凹部(16)中并且不在所述环形外壁(14)上延伸。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其中所述内突出壁(18)与所述外突出壁(19)之间的距离使得所述环形元件(11)的所述自由接触端(13)定位在所述内突出壁(18)与所述外突出壁(19)之间。
3.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述胶囊包括第一突出部(21)，所述第一突出部从所述向外延伸的凸缘(7)朝向所述主体的所述底部(5)延伸并且包括所述外突出壁(19)。
4.根据权利要求3所述的胶囊，其中所述第一突出部(21)具有环形腔体(22)，所述环形腔体在所述向外延伸的凸缘(7)的朝向所述覆盖件(8)的一侧延伸，从而包括顶壁或线(23)、朝向所述主体的所述底部(5)的第二外突出壁(24)以及所述环形凹部的所述外突出壁(19)。
5.根据权利要求3所述的胶囊，其中所述环形凹部(16)的所述内突出壁(18)形成为所述主体的侧壁(6)的一部分。
6.根据权利要求3所述的胶囊，其中所述胶囊包括第二突出部(25)，所述第二突出部从所述向外延伸的凸缘(7)朝向所述主体的所述底部(5)延伸。
7.根据权利要求6所述的胶囊，其中所述第二突出部(25)具有环形腔体(36)，所述环形腔体在所述向外延伸的凸缘(7)的朝向所述覆盖件(8)的一侧延伸，从而包括顶壁(34)或线、朝向所述主体的底部(5)的第二内突出壁(35)以及所述环形凹部的所述内突出壁(18)。
8.根据权利要求6所述的胶囊，其中相对于所述环形凹部(16)的所述环形底壁(17)，所述第一突出部(21)和/或所述第二突出部(25)的高度介于0.1mm和1.5mm之间。
9.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述覆盖件(8)附接到所述环形外壁(14)和/或所述环形凹部(16)的所述环形底壁(17)。
10.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述环形凹部的所述内突出壁(18)和所述外突出壁(19)是间隔开的，使得在闭合所述封闭构件(26)后使用时，当所述胶囊定位在所述饮料制备设备的所述封闭构件(26)中并且所述封闭构件(26)被所述饮料制备设备的所述闭合构件(10)闭合时，所述密封构件(9)被所述环形元件的自由接触端(13)压缩，并且在所述自由接触端的压缩力的作用下，所述密封构件的聚合物材料在所述内突出壁和所述外突出壁(18,19)之间流动，使得所述环形元件(11)的所述自由接触端(13)在所述密封构件上施加轴向密封力分量和径向密封力分量。
11.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述环形凹部(16)的所述内突出壁(18)和/或所述外突出壁(19)相对于所述环形凹部的所述环形底壁(17)倾斜介于135度和175度之间的角度。
12.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述聚合物材料为食品级橡胶、热塑性弹性体(TPE)或聚合物或共聚物。
13.根据权利要求12所述的胶囊，其中所述聚合物材料选自由以下项构成的组：硅橡胶、EPDM、聚氨酯、苯乙烯TPE、聚酯TPE、聚酰胺TPE、聚烯烃以及它们的组合。
14.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述聚合物材料为泡沫、海绵或非泡沫固体。
15.根据权利要求1所述的胶囊，其中所述向外延伸的凸缘(7)包括从所述环形外壁(14)延伸出的卷曲外边缘(15)。
16.根据权利要求8所述的胶囊，其中所述第一突出部和/或所述第二突出部(21,25)通过压印或深拉获得。
17.根据权利要求12所述的胶囊，其中所述聚合物材料为软聚合物或共聚物。
18.用于使用在压力下进入胶囊中的水而由所述胶囊来制备饮料的系统，所述系统包括：
饮料制备设备(1)，所述饮料制备设备包括：封闭构件(26)，所述封闭构件用于容纳所述胶囊，其中所述封闭构件包括在压力下将水供应到所述胶囊(2)中的注水装置(27)；闭合构件(10)，其用于闭合所述饮料制备设备的所述封闭构件(26)，其中所述饮料制备设备的所述封闭构件(26)还包括环形元件(11)，所述环形元件具有中心环形元件轴线(12)并且包括自由接触端(13)；和
根据前述权利要求中任一项所述的胶囊(2)，并且
其中所述环形元件的所述自由接触端(13)被布置成用于当所述封闭构件被所述闭合构件闭合时，压缩所述环形凹部(16)中的所述聚合物材料层。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述环形凹部(16)的所述内突出壁与所述外突出壁(18,19)之间的距离使得所述环形元件的所述自由接触端进入所述内突出壁与所述外突出壁(18,19)之间的所述环形凹部。
20.根据权利要求19所述的系统，其中当所述胶囊定位在所述饮料制备设备的所述封闭构件中并且所述封闭构件(26)被所述饮料制备设备的所述闭合构件(10)闭合时，所述环形元件(11)的所述自由接触端(13)进入所述环形凹部，使得聚合物材料在所述自由接触端(13)的压缩力的作用下在所述内突出壁和所述外突出壁(18,19)之间流动，使得所述环形元件的所述自由接触端在所述密封构件上施加轴向密封力分量和径向密封力分量。
21.根据权利要求18所述的系统，其中所述环形元件的所述自由接触端具有多个径向延伸的开放式凹槽(40)。
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