CN112714745B - 具有一体形成的密封构件的用于饮料制备的胶囊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种胶囊(10)，该胶囊被设计用于在液体通过饮料制备机器注入到胶囊中后制备饮料，胶囊(10)具有纵向轴线(A)并且包括用于保持饮料制备成分的杯形基础主体(1)、凸缘状边沿(2)和密封装置(3)，其中基础主体(1)、凸缘状边沿(2)和密封装置(3)由金属材料诸如铝一体制成为一件式元件，其中密封装置(3)包括专用表面(4)和突出部(5)，该专用表面位于基础主体(1)上与凸缘状边沿(2)的接合处，该突出部包括在凸缘状边沿(2)上周向突出的至少一系列弧形突出部(5a)，其特征在于，密封装置(3)的专用表面(4)和弧形突出部(5a)同心地布置，以便在其间形成环形空间(6)，该环形空间用于接纳饮料制备机器(20)的胶囊接合构件(21)的至少一个密封表面(21a)。

Description

具有一体形成的密封构件的用于饮料制备的胶囊

技术领域

本发明涉及一种具有增强的密封装置的被设计用于制备食物产品诸如饮料的胶囊。具体地讲，本发明涉及具有主体的胶囊，该主体具有由金属材料诸如铝制成的一体形成的密封构件。

背景技术

用于制备食物产品诸如饮料的胶囊在市场上已广为人知。EP 0 512 468 A1中描述了旨在与饮料制备机器一起使用的此类胶囊的示例。对于专用饮料制备机器中的饮料制备，胶囊(设置有膜)被插入机器中，并且使胶囊中包含的成分与提供给胶囊的液体相互作用，以便形成期望的饮料，然后使其离开胶囊。由此，胶囊在胶囊内的上升压力的影响下打开，这推动膜的出口面抵靠打开装置，诸如设置在饮料制备机器的支撑部分上的凸起元件。在饮料制备过程期间胶囊的密封通过胶囊的凸缘状边沿的外部部分获得，该外部部分沿圆周接触线由饮料制备机器的合适形状的接合构件接触。

为了增强胶囊与饮料制备机器的接合构件之间的密封，已开发出胶囊，其中施加专用密封构件，并且其中该密封构件是与胶囊主体不同的材料。例如，EP 1 654 966 A1、EP1 849 715 A1和EP 2 151 313 A1涉及此类胶囊，其中橡胶弹性材料的密封构件被施加到胶囊。密封构件可通过液体沉积和硬化、胶粘或通过将胶囊主体的一部分和/或胶囊的凸缘状边沿压接到密封构件上来施加到胶囊主体上。

这些胶囊的缺点是制造工艺更复杂，其中胶囊和密封构件在单独的制造步骤中被制造然后装配。就材料成本和生产成本两者而言，该解决方案也是昂贵的，并且其也由于使用两种不同的材料而对环境产生影响。因此，需要一种解决方案，其可实现有利的制造方法，同时提供胶囊的凸缘状边沿的增强的密封属性。

胶囊也是已知的，其包括一体形成的密封构件，即由与胶囊主体(相应地，胶囊的凸缘状边沿)相同的材料制成的密封构件。例如EP 1 654 966 A1、EP 2 303 077 B1、EP 2387 922 B1和EP 2 814 328 B1涉及包括密封构件的胶囊，该密封构件由与凸缘状边沿一体形成的呈突出部或台阶的形式的多个同心环形突出部形成。

EP 1 654 966 A1在其第三实施方案中公开了具有由胶囊本身的几何形状制成的密封构件的弹性性质。其提出使密封构件呈台阶的形状，该台阶形状增加胶囊侧壁的直径。当胶囊与饮料制备机器的倾斜密封表面接合时，密封构件在胶囊上发生偏转。

WO2014/012783 A1、WO2014/184652 A1、WO2016/186489 A1、WO2016/186495 A1和WO2016/186496 A1还公开了用于饮料制备的胶囊，并且其包括具有一体形成的环形密封构件的凸缘状边沿部分。

WO2016/186495 A1涉及一种塑料胶囊，该塑料胶囊包括凸缘状边沿和位于两个突出部之间的平台，该凸缘状边沿具有从凸缘状边沿轴向突出的两个间隔开的突出部。在胶囊提取期间，饮料制备机器的特定部分被构造成与突出部和平台相互作用以提供密封接合。

WO2016/207845 A1涉及一种塑料胶囊，该塑料胶囊包括具有单个环形密封环的凸缘状边沿，该环形密封环由内居中突出部和外居中突出部包封。居中突出部包括由间隙周向分开的多个弧形元件，该间隙被设计成使密封环相对于饮料制备机器的圆周密封边缘更好地居中。

然而，这些已知的胶囊具有以下缺点：由于胶囊的尺寸以及饮料制备机器的包封构件的尺寸的制造公差，这两个部件不能适当地匹配和接合，从而降低了胶囊与接合构件之间的紧密度，同时存在渗漏和用水稀释饮料的风险。

此外，由于凸缘状边沿的周向布置的突出部，在制造过程中形成突出部期间可能会出现张力，这继而导致密封构件和/或凸缘状边沿中的缺陷并且对密封构件的密封属性产生不利影响。

这尤其适用于金属胶囊，例如由铝或铝合金制成的金属胶囊。因此，在形成胶囊时，在铝的深拉伸过程中可能发生诸如应力开裂、褶皱的缺陷和其他表面缺陷。

此外，周向布置的密封突出部可导致具有同心度问题的更不耐受的密封调节。

因此，本发明的目标是提供克服现有技术解决方案的缺点的改进的胶囊。该目标由独立权利要求解决。从属权利要求限定本发明的进一步优选的实施方案。

发明内容

本发明涉及一种被设计用于在液体通过饮料制备机器注入到胶囊中后制备饮料的胶囊，该胶囊具有纵向轴线并且包括用于保持饮料制备成分的杯形基础主体、凸缘状边沿和密封装置。具体地讲，基础主体、凸缘状边沿和密封装置由金属材料诸如铝一体制成为一件式元件，并且密封装置包括专用表面和突出部，该专用表面位于基础主体上与凸缘状边沿的接合处，该突出部包括在凸缘状边沿上周向突出的至少一系列弧形突出部。

根据本发明，密封装置的专用表面和弧形突出部同心地布置，以便在其间形成环形空间，该环形空间用于接纳饮料制备机器的胶囊接合构件的至少一个密封表面。

根据本发明的胶囊实现由单个整体件并因此通过省略任何附加材料诸如橡胶制成的可靠且耐受的密封结构。因此，可在有利的制造过程中以降低的成本来形成胶囊，同时提供增强的密封构件，而不产生任何材料缺陷，诸如可能影响胶囊质量和紧密度以及提取过程的裂纹、褶皱和表面缺陷。

一系列突出部和专用表面的弧形突出部被布置成使得突出部在侧视图中至少部分地覆盖专用表面。

凸缘状边沿优选地为基本上平面的卡圈，其从杯形基础主体的开口端延伸，该开口端基本上垂直于基础主体的外侧壁和/或胶囊的旋转轴线。该系列弧形突出部被布置成远离杯形基础主体并且远离凸缘状边沿的外周边。

密封构件的弧形突出部和专用表面优选地一体形成在原本基本上平面的凸缘状边沿中。形成在凸缘状边沿中的突出部可包括基本上对应于凸缘状边沿的其余部分的材料厚度。

凸缘状边沿中的弧形突出部和专用表面优选地通过深拉伸工艺来制成。在一个优选的实施方案中，可使用深拉伸工艺来制造胶囊主体、凸缘状边沿和密封构件。该胶囊可例如通过深拉伸初始平坦的金属薄片来制备。胶囊优选地由单一金属薄片诸如铝制成。

在本发明的实施方案中，一系列突出部的弧形突出部被布置成与专用表面等距，以便在专用表面与弧形突出部之间形成周向恒定的环形空间。

优选地，环形空间在包括在0.25mm和0.80mm之间的径向距离asD(对应于专用表面与弧形突出部之间的距离)上延伸。

密封构件的专用表面和弧形突出部布置在凸缘状边沿的相同表面上。该表面朝向胶囊的杯形基础主体。在与其相对的凸缘状边沿的表面上，可将闭合膜连接到胶囊基础主体上。

在本发明的解决方案中，专用表面在包括在0.1mm和0.6mm之间的径向距离D上延伸，以与胶囊接合构件的密封表面配合。

因此，当胶囊用于饮料机中时，胶囊接合构件在一侧与专用表面相互作用，并且在另一侧与弧形突出部相互作用。

优选地，专用表面选自台阶、倾斜表面、双台阶或它们的组合。

当专用表面为台阶的形式时，其具有包括在0.5mm和3mm之间的高度H。

当专用表面为倾斜表面时，其相对于基础主体的外表面倾斜。倾斜度可为锐角或反射角的角度。

密封构件的系列弧形突出部的弧形突出部优选地为连续突出部，其中在给定系列的相应的突出部之间形成间隙。因此，间隙是在给定系列的相应的相邻弧形突出部之间延伸的环形间隙。

该系列弧形突出部可各自包括多个弧形突出部，优选地至少两个、至少三个、四个、五个或六个弧形突出部。

在一系列弧形突出部中，突出部以包括在200°和340°之间的总角度延伸，这允许与专用表面的良好角度重叠，并且因此参与和接合构件的有效密封。

实际上，专用表面与弧形突出部之间的角度重叠等于至少60％至95％，优选地75％至85％。

优选地，弧形突出部被布置成远离杯形基础主体并且远离凸缘状边沿的外周边，并且专用表面与弧形突出部之间的环形空间没有用于接纳饮料制备机器的胶囊接合构件的环形密封表面的任何突出部。

环形空间的底部优选地为平坦的环形部分。环形空间的底部优选地对应于凸缘状边沿部分的上表面。

接合构件优选地为基本上呈钟形的接合构件，相应地所谓的胶囊笼被设计成容纳胶囊的杯形基础主体。接合构件的密封表面可以是接合构件的平坦的或圆形的端面。

在优选的模式中，接合构件的密封表面被布置用于接合专用表面和该系列弧形突出部之间的环形空间。接合构件的密封表面的接合可使得其可至少部分地使突出部和专用表面变形。接合构件的密封表面的接合可使得其对突出部和专用表面提供至少基本上径向取向的密封力。

环形空间的径向距离asD优选地被选择为等于或小于胶囊接合构件的密封表面的径向长度L，以便提供有效的流体密封性。

在一个优选的实施方案中，径向距离asD被选择为比饮料制备机器的接合构件的环形密封表面的径向长度L短至少1％-2％、优选地至少2％-5％。

密封装置的弧形突出部被布置成与基础主体相距介于0.5mm至1.2mm之间、更优选地介于0.8mm至1.0mm之间的径向距离d。

该系列弧形突出部的弧形突出部优选地包括介于0.3mm和1.3mm之间、优选地介于0.5mm和1.0mm之间的基础宽度BW，和/或介于0.8mm和1.7mm之间、优选地介于1mm和1.5mm之间的高度h。

在横截面侧视图中，相应的突出部优选地包括具有两个相对的优选地线性壁节段的下部基部部分B和具有两个相对的优选地圆形壁节段的上部部分A。

上部部分A的两个相对的圆形壁节段优选地由圆形末端部分C接合。

两个相对的线性壁节段优选地被布置成朝向相应的突出部的上部部分A会聚。两个相对的线性壁节段优选地被布置成相对于凸缘状边沿的法线和/或相对于胶囊的旋转轴线成介于3°至12°之间、更优选地介于5°至10°之间的倾斜角。

上部部分A的两个相对的圆形壁节段优选地包括介于0.5mm至5.5mm之间、更优选地介于1mm和5mm之间的半径R1。

圆形末端部分C优选地包括介于0.2mm和2.3mm之间、更优选地介于0.5mm和2mm之间的半径R2。

下部部分B的两个相对的壁节段可以不是严格线性的，而是略微凸状的。例如，两个相对的壁节段A和B可在朝向末端部分C的方向上一起形成增大曲率的连续凸状壁节段。

胶囊优选地还包括连接到胶囊的基础主体和/或凸缘状边沿的闭合膜。闭合膜优选地连接到与布置有弧形突出部的内部系列和外部系列的表面相对的凸缘状边沿的表面。闭合膜可通过粘合剂和/或焊接技术连接到凸缘状边沿。闭合膜优选地为封闭膜，即没有任何穿孔。然而，闭合膜也可在其中包括预成形的穿孔。闭合膜优选地为铝箔。优选地将该箔密封到凸缘状边沿，以与胶囊基础主体形成气密的密封件，以保持包含在料筒中的成分的新鲜度。

闭合膜的厚度优选地介于50微米和100微米之间(包括压花结构和表面上的漆)。

在另一个方面，本发明涉及包括饮料制备机器和如上所述的胶囊的系统，该饮料制备机器被设计成将加热的和/或加压的液体提供到胶囊中，以在液体与保持在胶囊内的成分相互作用时制备饮料。

该饮料制备机器优选地包括泵、加热和/或冷却装置、液体供应装置诸如水箱和/或饮料泡制室，该饮料泡制室用于选择性地接纳胶囊以便从其制备饮料。

饮料制备机器优选地包括胶囊接合构件，例如作为泡制室的一部分，其被设计成在胶囊被提供到机器中时容纳胶囊、特别是胶囊基础主体。接合构件包括环形密封表面，该环形密封表面被设计成与胶囊的密封构件相互作用，以便在饮料制备过程期间使能有效地密封胶囊。如之前所提及的，该接合构件的密封表面可被布置用于接合专用表面和该系列弧形突出部的弧形突出部。

该饮料制备机器优选地还包括穿孔装置诸如注入刀片等，其被设计成将胶囊的入口面、特别是位于胶囊基础主体的封闭端穿孔，并将液体注入胶囊内部。

该饮料制备机器优选地还包括胶囊支撑件，该胶囊支撑件被设计成将胶囊的凸缘状边沿保持在一侧，该侧与在其处机器的接合构件接合胶囊的密封构件的侧相反。胶囊支撑件优选地包括打开装置，诸如例如类似截棱锥的元件，胶囊的闭合膜可在胶囊内的压力上升期间被推动抵靠该打开装置，以例如通过撕裂或撕破来打开该闭合构件。

根据本发明的胶囊优选地为旋转对称的，即沿其垂直轴线对称。

胶囊中提供的饮料制备成分优选地选自：烘焙研磨咖啡、茶、速溶咖啡、烘焙研磨咖啡和速溶咖啡的混合物、糖浆浓缩物、水果提取物浓缩物、巧克力产品、乳基产品或任何其他脱水的可食用物质诸如脱水的原料。待用于进行饮料制备的液体优选地为任意温度的水。

本发明还涉及用于制备食物产品的胶囊的杯形基础主体，该杯形基础主体具有增强的一体形成的密封构件，该密封构件包括专用表面和周向布置的突出部，用于在其间接纳饮料制备机器的胶囊接合构件的密封表面。

附图说明

结合附图，在阅读本发明的实施方案的以下详细描述后，本发明的其他特征、优点和目的对于技术人员而言将变得显而易见。

这些附图仅描绘了根据本公开的一些实施方案，并且因此不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以附加特异性和细节来描述本公开。因此，应当理解，受权利要求书保护的本发明并非旨在以任何方式由这些实施例限制。

图1a是根据本发明的胶囊的优选的实施方案的透视图。

图1b是根据图1a的胶囊的顶视图。

图2a是根据本发明的胶囊的第一实施方案的示意性顶视图。

图2b是根据本发明的胶囊沿图1b的方向A-A的横截面侧视图。

图3是根据本发明的第一实施方案的密封构件的突出部的横截面侧视图。

图4a是根据本发明的密封构件的第一实施方案沿图1b的方向D-D的截面侧视图。

图4b是根据本发明的密封构件的第一实施方案沿图1b的方向E-E的截面侧视图。

图5a是根据本发明的密封构件的第一实施方案和饮料制备机器的接合构件在彼此接合之前的沿图1b的方向D-D的截面侧视图。

图5b是根据本发明的密封构件的第一实施方案和饮料制备机器的接合构件在彼此接合之前的沿图1b的方向E-E的截面侧视图。

图6a是根据本发明的密封构件的第一实施方案和饮料制备机器的接合构件在彼此接合之后的沿图1b的方向D-D的截面侧视图。

图6b是根据本发明的密封构件的第一实施方案和饮料制备机器的接合构件在彼此接合之后的沿图1b的方向E-E的截面侧视图。

图7是根据本发明的密封构件的第二实施方案的截面侧视图。

图8是根据本发明的密封构件的第三实施方案的截面侧视图。

具体实施方式

在下面的具体实施方式中，参考了作为其一部分的附图。

在附图中，除非上下文另有规定，否则类似的符号和附图标记通常标识类似的部件。

具体实施方式和附图中所述的例示性实施方案并非旨在进行限制。在不脱离本文所述受权利要求书保护的主题的范围的前提下，可采用其他实施方案并且可进行其他更改。

将易于理解的是，如本文一般所述并且在附图中示出的本公开的各方面可以多种不同构型进行布置、取代、组合和设计，所有这些都是明确设想的并且成为本公开的一部分。

如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在用于意指“包括但不限于”。

不能将本说明书中对现有技术文献中的任何参考视为承认此类现有技术为众所周知的技术或构成本领域普遍常识的一部分。

图1a和图1b涉及根据本发明的胶囊10的优选实施方案，并且分别表示所述优选实施方案的透视侧视图和顶视图。胶囊10包括杯形基础主体1。基础主体1包括封闭端10a、形成基础主体1的外表面的侧壁10b以及开口端10c。封闭端10a可用作饮料制备过程期间的注入面，其可由饮料制备机器20(图1a和图1b中未示出)的专用注入构件打开。

胶囊10还包括凸缘状边沿2，该凸缘状边沿优选地布置在胶囊10的开口端10c处。凸缘状边沿2可从杯形基础主体1的侧向侧壁10b径向向外延伸。凸缘状边沿2优选地横向于胶囊10的旋转轴线Y(旋转轴线Y也对应于胶囊10的纵向轴线A)布置。

凸缘状边沿2具有至少一个上部环形表面2a，所述表面朝向胶囊基础主体1，因此背离胶囊的开口端10c；至少一个下部环形表面2b，表面2b背离胶囊基础主体1；和卷曲外边缘2c(与基础主体1相对的凸缘状边沿2的末端)，该卷曲外边缘位于其外周边处。

在所示的实施方案中，胶囊优选地由铝制成。

在胶囊基础主体1的开口端10c处，可布置闭合膜9。闭合膜9优选地连接到凸缘状边沿2。闭合膜9优选地连接到凸缘状边沿2的下部环形表面2b。

另选地，闭合膜9可连接到基础主体1或基础主体1和凸缘状边沿2两者。

闭合膜9优选地为密封到凸缘状边沿2的铝箔。

杯形基础主体1优选地包封饮料成分，该饮料成分适于在与注入到胶囊10中的液体相互作用时制备可食用液体。这些成分优选地被杯形基础主体1和闭合膜9包封。饮料成分可以是如前所述的烘焙研磨咖啡或其他种类的成分。

为了制备饮料，将胶囊10插入专用饮料制备机器20(在图5a至图6b中示出)中。在提取过程期间，饮料制备机器20的接合构件21(在图5a至图6b中示出)与胶囊10接合：当胶囊10被放置到饮料制备机器20中时，接合构件21借助于专用闭合力F降低到胶囊10上。

接合构件21包括密封轮廓，该密封轮廓呈现与胶囊10接触的至少一个密封表面21a(在图5a至图6b中示出)。

限定密封表面21a的径向长度L。密封的径向长度L优选地介于0.5mm至2.0mm之间。

更详细地，凸缘状边沿2包括一体形成的密封构件3，该密封构件被布置在凸缘状边沿的上部环形表面2a处。

杯形基础主体1、凸缘状边沿2和密封构件3是一体形成的，即作为由相同材料制成的单一件形成。因此，杯形基础主体1、凸缘状边沿2和密封构件3可通过成形工艺由相同的材料制成。具体地讲，基础主体1、凸缘状边沿2和一体形成的密封构件3可在深拉伸工艺中形成。该深拉伸工艺可能需要不止一个深拉伸步骤以从平坦的材料片正确地形成胶囊的主体和密封构件。

在本发明的实施方案中，基础主体1、凸缘状边沿2和密封装置3由金属材料诸如铝或铝合金一体制成为一件式元件。

如图1b所示，密封构件3包括位于主体基部1的侧向侧壁10b与凸缘状边沿2之间的接合处的专用表面4，以及包括在凸缘状边沿2上突出的至少一系列弧形突出部5a的圆形突出部5。

在附图所示的实施方案中，圆形突出部5包括一系列弧形突出部5a，包括围绕胶囊10的旋转轴线Y以预定半径布置的单独弧形突出部5a。

该系列弧形突出部5a同心地布置在凸缘状边沿2上。该系列弧形突出部5a与凸缘状边沿2一体形成。这意味着它们由与凸缘状边沿相同的材料形成，并从凸缘状边沿(并且并非是附加部件)形成，以从表面2a突出。

该系列弧形突出部5a优选地布置在远离凸缘状边沿2的卷曲外圆周边缘2c的表面2a上。该系列弧形突出部5a被进一步布置成远离专用表面4并且远离胶囊10的杯形基础主体1。

该系列弧形突出部5a在凸缘状边沿2上的相对位置自然取决于由接合构件21的尺寸确定的密封轮廓的密封表面的匹配位置。

可以应用该系列弧形突出部的其他构型和弧形突出部自身的其他构型。

实际上，该系列弧形突出部5a可包括至少两个、优选地至少三个、四个、五个或六个弧形突出部5a。

该系列弧形突出部的弧形突出部5a优选地是在其间形成间隙5b的连续突出部。

专用表面4包括从侧向侧壁1b延伸到凸缘状边沿2上方的台阶4a，台阶4a基本上平行于凸缘状边沿方向。台阶4a与凸缘状边沿2和基础主体1一体形成，这意味着其由凸缘状边沿(并且不是附加部件)形成以便从表面2a延伸。

如图1b所示，台阶4a围绕侧向侧壁1b连续且环形地延伸，并且被布置成与胶囊接合构件21的密封表面21a配合。这在图5a至图6b中可见(进一步描述)，示出了胶囊10与饮料机20的接合构件21相互作用。

台阶4a形式的专用表面4在径向距离D上延伸。

径向距离D包括在0.25mm至0.8mm的范围内。

在本实施方案中，径向距离D为约0.5mm。

另外，台阶4a具有包括在0.5mm和3mm之间的高度H。

专用表面4(台阶4a)和该系列弧形突出部5a被布置成在其间形成环形空间6，该环形空间用于接纳胶囊接合构件21的密封表面21a。

更详细地，一系列突出部的该系列弧形突出部5a被布置成与专用表面4等距，以便在专用表面4与该系列弧形突出部5a之间形成恒定的周向环形空间6。

在台阶4a与弧形突出部5a之间限定径向距离asD，并且对应于环形空间6的延伸。优选地选择径向距离asD，使得专用表面4的台阶4a和弧形突出部5a适当地以密封接合的方式与接合构件21的专用密封表面21a相互作用。

更具体地并且如将进一步描述的，在接合构件21与胶囊10之间的重叠区域中(参见图5a至图6b)，密封表面21a实际上分成接合专用表面4的台阶4a的密封表面部分S1、接合环形空间6中的凸缘状边沿2的密封表面部分S2，和接合该系列弧形突出部的突出部5a的密封表面部分S3。

径向距离asD优选地介于0.25mm至0.8mm之间，更优选地介于0.35mm和0.65mm之间。

台阶4a与弧形突出部5a之间的环形空间6优选地没有任何突出部。因此，环形空间6优选地包括基本上平坦的环形底部表面2d(在图4b中示出)，该环形底部表面将专用表面4与弧形突出部5a互连。

如所提及的，闭合膜9连接到凸缘状边沿的表面2b的环形外部部分。闭合膜9可另外连接到布置在外部环形表面2b与胶囊基础主体1之间的中间环形表面2d。

另选地，闭合膜9优选地密封在环形底部表面2d和外部环形表面2b上。

在本发明的实施方案中，台阶4a与弧形突出部5a之间的环形底部表面2d优选地相对于凸缘状边沿2的外部环形表面2b不升高或降低。优选地，环形底部表面2d和外部环形表面2b优选地基本上对齐。

专用表面4和该系列弧形突出部5a被布置成使得在胶囊的侧视图中与接合构件21的密封表面21a重叠。

图2a涉及根据本发明的胶囊10的示意性顶视图，其中指示了胶囊10的相应的半径。如图2a所示，胶囊基础主体1和凸缘状边沿2在指示为r1的圆周边缘处交汇。所述半径r1优选地介于12mm和18mm之间，并且最优选地为15mm。卷曲外边缘2c处的凸缘状边沿2的外半径r5优选地介于18mm和20mm之间，并且最优选地为18.5mm。

如图2a所示，该系列弧形突出部5a的该系列弧形突出部5a包括在所述系列的相应弧形突出部5a之间形成的周向延伸的间隙5b。

当在顶视图中观察时，该系列弧形突出部5a以介于200°和340°之间的总角度延伸。

因此，由于专用表面在360°上是周向连续的，因此与专用表面4(台阶4a)的重叠位于200°和340°之间的角度上。

该系列弧形突出部5a的相应弧形突出部5a目前以与专用表面4相等的距离周向地布置，以便形成由弧形突出部5a之间的延伸间隙5b隔开的恒定的周向延伸的弧形突出部5a。

图2a中示出的r1和r2之间的差值对应于专用表面4的径向延伸，具体地讲，对应于台阶4a的径向延伸。

r2和r3之间的差值对应于环形空间的径向延伸，因此对应于环形空间6的距离asD。

环形空间6的径向距离asD优选地介于0.25mm和0.8mm之间。

r3和r4之间的差值对应于弧形突出部5a和该系列弧形突出部5a的相应中间间隙5b的径向延伸，因此对应于弧形突出部5a的径向延伸的距离pD(在图4b中示出)。

弧形突出部5a的径向延伸pD优选地介于0.3mm和1.3mm之间，更优选地介于0.5mm和1.0mm之间。

图3涉及弧形突出部5a的一个示例性实施方案的横截面侧视图。

弧形突出部5a优选地包括具有两个相对的线性壁节段b1和b2的下部基部部分B和具有两个相对的圆形壁节段a1和a2的上部部分A。上部部分A的两个相对的圆形壁节段a1和a2优选地由圆形末端部分C接合。

两个相对的线性壁节段b1、b2优选地被布置成朝向弧形突出部5a的上部部分A靠近。两个相对的线性壁节段b1、b2优选地被布置成相对于凸缘状边沿2的法线N和/或相对于胶囊10的旋转轴线Y成介于3°至12°之间、更优选地介于5°至10°之间的倾斜角。

上部部分A的两个相对的圆形壁节段a1、a2优选地包括介于0.5mm至5.5mm之间、更优选地介于1mm和5mm之间的半径R1。圆形末端部分C优选地包括介于0.2mm和2.3mm之间、更优选地介于0.5mm和2mm之间的半径R2。

对应于弧形突出部5a的最大径向延伸pD的基部宽度BW优选地介于0.3mm和1.3mm之间，更优选地介于0.5mm和1.0mm之间。高度h优选地介于0.8mm和1.7mm之间，更优选地介于1mm和1.5mm之间。

基部部分B优选地延伸至总体高度h的1/3至1/2之间的高度h1。相应地，上部部分A可延伸至总体高度h的2/3至1/2之间的高度h2。

弧形突出部5a可包括尺寸逐渐减小的自由端7a、7b，以确保与凸缘状边沿的表面2a的更平滑过渡。这些自由端7a、7b处的宽度r4-r3和高度h优选地朝向周向延伸间隙5b逐渐减小。具体地讲，当从顶部以凸缘状边沿的方向观察时，如图3所示，这些端部7a、7b的形状可略微呈三角形或圆形。因此，通过较低的断裂或皱纹风险可促进突出部的形成。

图4a和图4b是胶囊10的密封构件3的优选实施方案根据如图1b所示的不同方向(分别是D-D和E-E)的截面侧视图。

如图4b所示，密封构件3的弧形突出部5a优选地为中空的。因此，弧形突出部5a不填充凸缘状边沿2的材料，而是由壁厚t2的轮廓形成。因此，弧形突出部5a优选地形成中空主体，该中空主体对凸缘状边沿2的下部表面2b开放。

由于该拉伸过程，出于相同的原因，凸缘状边沿2的壁厚t1通常可略微大于弧形突出部5a的壁厚t2，壁厚t1、t2通常可大于胶囊的基础主体1的壁厚tb。

图5a和图5b是胶囊10的密封构件3的优选实施方案和饮料制备机器20的接合构件21在彼此接合之前根据如图1b所示的不同方向(分别是D-D和E-E)的截面侧视图。

胶囊和饮料制备机器集成到其中的系统如下操作，以用于制备一杯饮料，例如咖啡。胶囊10被放置在饮料制备机器中，并且当饮料制备机器关闭时，使胶囊接合构件21与胶囊10接触。

接合构件21优选地为基本上中空的钟形接合构件，其用于在其中接纳胶囊基础主体1。

如所提及的，接合构件包括密封表面21a，该密封表面可以是具有圆形内周围边缘和外圆周边缘的环形下部表面。前表面21a包括径向部分P，该径向部分呈现优选地介于0.8mm和1.2mm之间、更优选地介于0.9mm和1.1mm之间的厚度L。

当胶囊10被放置在饮料制备机器20中时，接合构件21将通过专用闭合力F降低到胶囊10上。

从图4a、图4b所示的位置开始，当接合构件21降低到密封构件3上时，环形密封表面21a将首先与台阶4a配合(图5a/5b)，然后与环形空间6接合(图6a/6b)，从而在密封表面21a与相邻专用表面4(台阶4a)与密封构件3的弧形突出部5a之间提供不透流体的接合。

胶囊在其封闭端10a上被刺穿装置(未示出)刺穿，以用于在压力下形成流体(热或冷)进入胶囊10的入口。水润湿储存在胶囊内的咖啡并提取所需物质以形成咖啡饮料。

在压力下将水供应到胶囊期间，压力的升高导致闭合膜9破裂(例如，通过将闭合膜9按压到一些盖刺穿装置上)，并且通过将咖啡饮料从胶囊排出到杯子来递送咖啡饮料。

更详细地讲，如图5a和图5b所示，当接合构件21降低到胶囊上时，环形密封表面21a的径向部分P的边缘首先与台阶4a的边缘配合。

现在参考图6a和图6b，其示出了胶囊10的密封构件3的优选实施方案和饮料制备机器20的接合构件21在彼此接合之后根据如图1b所示的不同方向(分别为D-D和E-E)的截面侧视图。

如在图6a和图6b中特别可见，专用表面4(呈台阶4a的形式)与密封构件3的弧形部分5a之间的环形空间6被设计用于接纳饮料制备机器20的胶囊接合构件21的密封表面21a。

因此，密封表面21a的部分P被接纳在台阶4a与弧形突出部4a之间的环形空间6中(截面侧视图E-E)，其中，

-密封表面部分S1在其垂直部分上接合台阶4a，并且

-密封表面部分S3在其一个面上接合突出部5a。

在本发明的实施方案中，除了密封表面部分S1和S3的密封接合之外，密封表面部分S2还接合环形空间6的底部表面2d上的凸缘状边沿2，然而，发生该最后接合的事实可取决于专用部分4、弧形突出部5a和环形空间6的几何形状。

因此，密封表面21的接合通过密封表面部分S3与该系列弧形突出部的突出部5a的壁的接合以及通过密封表面部分S1与内部系列的台阶4a的竖直壁的接合两者来完成。

在这种情况下，环形空间6的径向距离asD类似于或小于密封表面21a的密封部分P的径向长度L，从而允许密封表面21接合在环形空间6中以完成密封接合。

实际上，当密封部分P完全插入环形空间6中时，操作有效的流体密封性。

另外，弧形突出部5a的圆形末端部分C可由接合构件21的对应形成的环形接纳凹槽E接合。因此，获得了密封构件3与饮料制备机器的封闭构件21之间的有效密封接合。

接合构件的密封表面21a的部分P与胶囊配合并且被接纳在环形空间中这一事实允许胶囊相对于接合构件21具有居中效果。

在图6a(截面侧视图D-D)中，对应于示出弧形突出部的间隙5b的视图，密封表面21a的部分P仅与台阶4a的竖直部分相互作用。在间隙5b的该部分中，仅通过接触表面S1和S2确保紧密度。

如上所述，将专用表面4的相邻台阶4a与弧形突出部5a互连的环形空间6的平坦环形底部表面2d延伸至径向距离(分别为厚度asD)。距离asD优选地被选择成等于或略小于接合构件21的密封表面21a的环形径向厚度L。在一个优选的实施方案中，厚度L被选择为介于0.5mm至2.0mm之间，更优选地介于0.8mm至1.2mm之间。

环形空间6优选地从底部表面2d朝向相邻弧形突出部5a的末端部分C变宽。由此，相邻弧形突出部5a的基部部分B的相应的上端优选地以大于底部表面6a处的距离asD的径向距离asD1隔开。距离asD1优选地被选择成比接合构件21的密封表面21a的径向厚度L大0.2mm至0.3mm。

分别如图6a和图6b所示，接合构件21的密封表面的密封接合可被限制为分别具有台阶4a或弧形突出部5a的密封表面部分S1或S3中的一者。当接合构件21在闭合和/或提取期间通过压力效应朝凸缘状边沿2移动时，密封表面部分S1、S3可以弹性方式和/或塑性方式使台阶4a和/或弧形突出部5a变形并增加这些元件之间的接触表面积。

因此，通过围绕密封表面21a的整个圆周对密封构件3施加密封压力，从而确保密封连续性。

现在参见图7和图8，示出了根据本发明的密封构件的第二实施方案和第三实施方案。

在这些附图中，专用表面4是倾斜表面4b，其中倾斜表面4b相对于基础主体1的外表面10b倾斜。

在本发明的这些实施方案中，在胶囊提取期间接合构件与胶囊10之间的流体密封性将通过倾斜表面4b与弧形突出部5a之间的密封表面21a(未示出)的接合来提供。

本发明的实施方案示出了具有给定几何形状的胶囊接合构件21，然而可设想胶囊接合构件的其他几何形状。

以相同的方式，专用表面在本文中被描述为台阶或倾斜表面，但其他构型也是可用的，如例如双台阶或任何其他合适的特定表面。

Claims (25)

1.一种胶囊(10)，所述胶囊被设计用于在液体通过饮料制备机器注入到所述胶囊中后制备饮料，

所述胶囊(10)具有纵向轴线(A)并且包括用于保持饮料制备成分的杯形基础主体(1)、凸缘状边沿(2)和密封装置(3)，

其中所述杯形基础主体(1)、所述凸缘状边沿(2)和所述密封装置(3)由金属材料一体制成为一件式元件，

其中所述密封装置(3)包括专用表面(4)和突出部(5)，所述专用表面位于所述杯形基础主体(1)上与所述凸缘状边沿(2)的接合处，所述突出部包括在所述凸缘状边沿(2)上周向突出的至少一系列弧形突出部(5a)，

其特征在于，所述密封装置(3)的所述专用表面(4)和所述弧形突出部(5a)同心地布置，以便在其间形成环形空间(6)，所述环形空间用于接纳所述饮料制备机器(20)的胶囊接合构件(21)的至少一个密封表面(21a)。

2.根据权利要求1所述的胶囊，

其中一系列突出部的所述弧形突出部(5a)被布置成与所述专用表面(4)等距，以便在所述专用表面(4)与所述弧形突出部(5a)之间形成周向恒定的环形空间(6)。

3.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述环形空间(6)在包括在0.25mm和0.80mm之间的径向距离(asD)上延伸。

4.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述环形空间(6)的径向距离(asD)等于或小于胶囊接合构件(21)的所述密封表面(21a)的径向长度(L)。

5.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述专用表面(4)在包括在0.1mm和0.6mm之间的径向距离(D)上延伸。

6.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述专用表面(4)选自台阶(4a)、倾斜表面(4b)、双台阶或它们的组合。

7.根据权利要求6所述的胶囊，

其中所述台阶(4a)具有包括在0.5mm和3mm之间的高度H。

8.根据权利要求6所述的胶囊，

其中所述倾斜表面(4b)相对于所述杯形基础主体(1)的外表面(10b)倾斜。

9.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中一系列弧形突出部(5a)包括至少两个弧形突出部(5a)。

10.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中一系列弧形突出部(5a)以包括在200°和340°之间的总角度延伸。

11.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述专用表面(4)与所述弧形突出部(5a)之间的角度重叠等于60％至95％。

12.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述弧形突出部(5a)被布置成远离所述杯形基础主体(1)并且远离所述凸缘状边沿(2)的外周边(2c)。

13.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述专用表面(4)与所述弧形突出部(5a)之间的所述环形空间(6)没有任何突出部。

14.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述弧形突出部(5a)被布置成与所述杯形基础主体(1)相距介于0.5mm至1.2mm之间的径向距离(d)。

15.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述杯形基础主体(1)、所述凸缘状边沿(2)和所述密封装置(3)通过深拉伸初始平坦的金属薄片来制备。

16.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述胶囊(10)是由铝制成的。

17.根据权利要求1或2所述的胶囊，

其中所述胶囊还包括闭合膜(9)，所述闭合膜连接到所述胶囊的所述杯形基础主体(1)和/或所述凸缘状边沿(2)。

18.根据权利要求17所述的胶囊，

其中所述闭合膜(9)为密封到所述凸缘状边沿(2)的铝箔。

19.根据权利要求1所述的胶囊，

其中所述金属材料是铝。

20.根据权利要求9所述的胶囊，

其中一系列弧形突出部(5a)包括至少三个、四个、五个或六个弧形突出部(5a)。

21.根据权利要求11所述的胶囊，

其中所述专用表面(4)与所述弧形突出部(5a)之间的角度重叠等于75％至85％。

22.根据权利要求14所述的胶囊，

其中所述弧形突出部(5a)被布置成与所述杯形基础主体(1)相距介于0.8mm和1.0mm之间的径向距离(d)。

23.一种系统，所述系统包括饮料制备机器(20)和根据权利要求1至22中任一项所述的胶囊(10)，所述饮料制备机器被设计成将加热的和/或加压的液体提供到所述胶囊中，以在所述液体与保持在所述胶囊内的成分相互作用时制备饮料。

24.用于保持饮料制备成分的胶囊的杯形基础主体(1)和凸缘状边沿(2)，所述凸缘状边沿具有密封装置(3)，所述密封装置包括专用表面(4)和突出部(5)，所述突出部包括在所述凸缘状边沿(2)上周向突出的至少一系列弧形突出部(5a)，

其中杯形基础主体(1)、所述凸缘状边沿(2)和所述密封装置(3)由金属材料一体制成，

其中所述密封装置(3)的所述专用表面(4)和所述系列弧形突出部(5a)同心地布置在所述凸缘状边沿(2)的表面(2a)上，以便在其间形成环形空间(6)，所述环形空间用于接纳饮料制备机器(20)的胶囊接合构件(21)的密封表面(21a)，

其中所述系列弧形突出部的所述弧形突出部(5a)为连续突出部，其间形成有周向延伸的间隙(5b)。

25.根据权利要求24所述的用于保持饮料制备成分的胶囊的杯形基础主体(1)和凸缘状边沿(2)，

其中所述金属材料是铝。