CN113260288A - 使用在压力下供应到胶囊中的流体来从胶囊制备饮料的系统以及在此类系统中使用的胶囊 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用在压力下供应到胶囊中的流体来从胶囊制备饮料的系统，该系统包括饮料制备设备，该饮料制备设备具有包封构件和胶囊，该包封构件具有环形元件，该环形元件具有自由接触端，该胶囊包含用于制备饮料的物质。胶囊包括具有阶梯形状的密封构件，即胶囊侧壁的直径突然增大。密封构件包括在接合距离上延伸的底板部分和在远离底板部分的方向上延伸的侧壁部分。底板部分的接合距离使得当胶囊定位在饮料制备设备的包封构件中并且包封构件相对于饮料制备设备的胶囊保持器移动时，底板部分在环形元件的自由接触端的宽度上接合环形元件的自由接触端。底板部分被布置成当饮料制备设备的包封构件通过饮料制备设备的胶囊保持器封闭时，在环形元件的自由接触端上被塑性地牵拉。本发明还涉及在此类系统中使用的胶囊。
Description
本发明涉及根据权利要求1的序言的使用在压力下供应到胶囊中的流体来从胶囊制备饮料的系统。本发明还涉及在此类系统中使用的胶囊。
此类胶囊和系统可从EP-B-1 654 966得知。在已知的系统中，该胶囊设置有具有阶梯形状(即，胶囊的侧壁的直径突然增大)的密封构件，并且该已知系统的包封构件具有作用在密封构件上的密封表面，以提供密封构件的挠曲，该密封表面倾斜以使得密封构件的挠曲是该阶梯的向内和向下变形。此外，在已知的系统中，包封构件包括胶囊保持器以及用于包封构件和胶囊保持器的相对移位的手动操作或自动机构。当包封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构件施加力。这个力应确保包封构件与胶囊之间的不透流体密封。由于手动操作或自动机构被布置为相对于基部移动，因此系统的密封能力可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，则胶囊的密封构件与包封构件的自由端之间的力也增加，从而胶囊的密封构件与包封构件的自由端之间的力也增加。将进一步描述这种系统。胶囊的密封构件必须被布置为使得在达到包封构件中的最大流体压力时，密封构件仍然应在包封构件与胶囊之间提供流体密封接触。然而，密封构件还必须被布置为使得在胶囊外部的包封构件中的流体的压力相对较低时冲煮之前或冲煮开始时，密封构件还在包封构件与胶囊之间提供流体密封接触。如果在冲煮开始时，胶囊与包封构件之间不存在流体密封接触，则会发生泄漏。然而，如果发生泄漏，则真正有可能的是，在手动操作或自动机构使包封构件朝向胶囊保持器移动的情况下，包封构件中和胶囊外部的压力不会充分地增加，从而无法通过包封构件的自由端增加密封构件上的力。只有在具有足够的初始密封时，包封构件中的压力才会增加，由此包封构件的自由端作用于胶囊的密封构件上的力也将增加，以用于也在增加的流体压力下提供充分的流体密封接触。此外，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，该盖被布置为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(也称为提取板)的释放构件上撕开。
从上面可以看出，密封构件是在设计上非常关键的构件。如果通过包封构件的自由端仅将相对较小的力施加在密封构件上，则应能够在相对较低的流体压力下在包封构件与胶囊之间提供流体密封接触，但是如果通过包封构件的自由端将较高的力施加到胶囊的密封构件，则也应在胶囊外部的包封构件中在高得多的流体压力下提供流体密封接触。具体地讲，当包封构件的自由接触端设置有径向延伸的开口凹槽(一旦包封构件与胶囊保持器之间的力被释放以使得用户更容易取出胶囊，这些开口凹槽也充当空气入口通道)时，密封构件也必须能够“封闭”径向延伸的开口凹槽，以提供有效的密封。
本发明的目的是提供一种相对易于制造的替代密封构件，该替代密封构件在胶囊使用后被丢弃的情况下是环境友好的，并且/或者即使在包封构件的自由接触端设置有径向延伸的开口凹槽的情况下，该替代密封构件也提供令人满意的密封。
本发明的目的还在于提供一种用于在饮料制备设备中从胶囊制备饮料的替代系统。
根据本发明，在第一方面，还提供了一种使用在压力下供应到胶囊中的流体来从胶囊制备饮料的系统，该系统包括：
饮料制备设备，该饮料制备设备包括用于接收胶囊的包封构件，其中包封构件包括用于将流体在压力下供应到胶囊中的流体注入装置，其中饮料制备设备还包括胶囊保持器，诸如提取板，该包封构件和该胶囊保持器能够相对移动，以用于通过胶囊保持器封闭饮料制备设备的包封构件，其中饮料制备设备的包封构件还包括具有宽度、中心环形元件轴线和自由接触端的环形元件，该环形元件的自由接触端任选地设置有多个径向延伸的开口凹槽；
胶囊，该胶囊包含物质，该物质用于通过使用由饮料制备设备的流体注入装置在压力下供应到胶囊中的流体提取和/或溶解物质来制备饮料，其中胶囊包括由铝或铝合金制成并且具有中心胶囊主体轴线的胶囊主体，该胶囊主体设置有底部、侧壁和向外延伸的凸缘，该胶囊还包括盖，优选地包括附接到向外延伸的凸缘的铝盖，该盖气密地封闭胶囊，该胶囊被设计用于插入饮料制备设备中，其中胶囊还包括密封构件，该密封构件由向外延伸的凸缘形成，以用于当胶囊定位在饮料制备设备的包封构件中并且包封构件通过饮料制备设备的胶囊保持器封闭时，提供与饮料制备设备的包封构件的流体密封接触，使得包括胶囊的密封构件的至少一部分的胶囊的向外延伸的凸缘密封地接合在饮料制备设备的包封构件与胶囊保持器之间，其中，在插入之前，该密封构件具有阶梯形状，即，胶囊的侧壁的直径突然增大，密封构件包括基本上横向于中心胶囊主体轴线在接合距离上延伸的底板部分和在远离底板部分的方向上延伸的侧壁部分，其中包括底部、侧壁、凸缘和密封构件的胶囊主体由铝或铝合金制成的片状材料制成，其特征在于，底板部分的接合距离使得当胶囊定位在饮料制备设备的包封构件中并且包封构件相对于饮料制备设备的胶囊保持器移动时，该底板部分在环形元件的自由接触端的宽度上接合环形元件的自由接触端，底板部分被布置成当饮料制备设备的包封构件通过饮料制备设备的胶囊保持器封闭时，在环形元件的自由接触端上被塑性地牵拉。
由于底板部分的接合距离使得当胶囊定位在饮料制备设备的包封构件中并且包封构件相对于饮料制备设备的胶囊保持器移动时，该底板部分在环形元件的自由接触端的宽度上接合环形元件的自由接触端，并且底板部分被布置成当饮料制备设备的包封构件通过饮料制备设备的胶囊保持器封闭时，在环形元件的自由接触端上被塑性地牵拉，因此，在相对于胶囊保持器封闭包封构件的步骤期间，胶囊的底板部分被包封构件接触，以使底板部分侧壁变形。具体地讲，自由接触端进入支承在底板部分上。底板部分通过包封构件的作用被向下驱动，以最终抵靠胶囊保持器来夹紧底板部分。这种向下移动导致底板部分被塑性地牵拉或折叠，越过并进入与环形元件的自由接触端的密封接合，这促使底板部分的材料紧密地贴合于自由接触端，具体地贴合于自由接触端的可能凹槽。由于密封构件的形状，即，底板部分水平延伸并且与包封构件的自由接触端相比相对较宽，即，底板部分在包封构件的自由接触端的宽度上延伸，底板部分因此在环形元件的自由接触端上被塑性地牵拉或折叠，越过并进入与环形元件的自由接触端的密封接合。由于在包封构件封闭时，底板部分在环形元件的自由接触端上被塑性地牵拉，因此获得了胶囊与包封构件之间优异的密封接合。
在根据本发明的系统的实施方案中，底板部分优选地在其中心部分中包括弱化部，诸如折痕、凹痕或减小的厚度，使得可使底板部分塑性变形或折叠的方式更明确。由于密封构件的形状，即，底板部分水平延伸并且与包封构件的自由接触端相比相对较宽，即，底板部分在包封构件的自由接触端的宽度上延伸，并且结合底板部分的弱化部，底板部分因此在环形元件的自由接触端上被塑性地牵拉或折叠，越过并进入与环形元件的自由接触端的密封接合。
在根据本发明的系统的另一个实施方案中，当胶囊定位在饮料制备设备的包封构件中并且饮料制备设备的包封构件通过饮料制备设备的胶囊保持器封闭时，底板部分在环形元件的自由接触端的上方径向向外突出的距离是自由接触端的宽度的至少一半。以这种方式，确保了在包封构件封闭时，底板部分在环形元件的自由接触端的整个宽度上被塑性地牵拉，从而获得胶囊与包封构件之间优异的密封接合。
在根据本发明的系统的另一个实施方案中，底部、侧壁、凸缘和密封构件一体形成。优选地，包括底部、侧壁、凸缘和密封构件的胶囊主体通过深拉片状材料形成。
根据本发明，在第二方面提供了根据权利要求6的在此类系统中使用的胶囊。在胶囊的优选实施方案中，底板部分优选地在其中心部分中包括弱化部。
通过参照附图对本发明的一些具体实施方案进行描述，将进一步阐明本发明。具体实施方式提供了本发明的可能具体实施的实施例，但不应被视为描述落在该范围内的唯一实施方案。本发明的范围在权利要求书中定义，并且描述应被认为是例示性的，而不是对本发明的限制。在附图中：
图1A和图1B以剖视图示出了根据本发明的系统的第一实施方案的示意图，该系统用于在包封构件与胶囊保持器间隔开的情况下(图1A)以及在包封构件接触胶囊保持器的情况下(图1B)使用在压力下供应到胶囊中的流体来从胶囊制备饮料，其中，胶囊的密封构件包括具有均匀厚度的底板部分；
图2A和图2B示意性地示出了根据本发明的系统的第二实施方案的放大部分，该系统用于在包封构件与胶囊保持器间隔开的情况下(图2A)以及在包封构件接触胶囊保持器的情况下(图2B)使用在压力下供应到胶囊中的流体来从胶囊制备饮料，其中，胶囊的密封构件包括具有弱化部的底板部分；并且
图3A和图3B示意性地示出了根据本发明的系统的第三实施方案的放大部分，该系统用于在包封构件与胶囊保持器间隔开的情况下(图3A)以及在包封构件接触胶囊保持器的情况下(图3B)使用在压力下供应到胶囊中的流体来从胶囊制备饮料，其中胶囊的密封构件包括具有弱化部的底板部分，并且其中包封构件的环形元件的自由端具有与图2所示的实施方案不同的构造。
图1A以剖视图示出了使用在压力下供应到胶囊1中的流体来从胶囊2制备饮料的系统1的实施方案的示意图。除了胶囊2之外，系统1还包括饮料制备设备4。饮料制备设备4包括用于接收和保持胶囊2的包封构件6。饮料制备设备4还包括胶囊保持器诸如提取板8，以用于支撑胶囊2。
在图1A中，为了清楚起见，在胶囊2、包封构件6和提取板8之间绘制了间隙。应当理解，在使用中，胶囊2可与包封构件6和提取板构件8接触。通常，包封构件6具有与胶囊2的形状互补的形状。饮料制备设备4还包括流体注入装置10，以用于在6巴-20巴的范围内、优选地在12巴与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。
包封构件6和胶囊保持器8能够相对移动，以用于通过胶囊保持器8封闭饮料制备设备的包封构件6。饮料制备设备4的包封构件6还包括环形元件7，该环形元件具有宽度B、中心环形元件轴线12A和自由接触端9。在图1A所示的示例中，可更换胶囊2包括由铝或铝合金制成的胶囊主体12(在本文中也称为铝胶囊主体)，该胶囊主体具有中心胶囊主体轴线12A和具有盖壁厚度的铝盖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相对的第二端处从圆周壁16向外延伸的向外延伸的凸缘20。包括底部18、侧壁16、凸缘30和密封构件28(下文讨论)的胶囊主体12由铝或铝合金制成的片状材料制成。优选地，底部、侧壁、凸缘和密封件具体地通过深拉伸片状材料而一体形成。侧壁16、底部18和盖14包封内部空间22，该内部空间包括物质，该物质用于通过提取和/或溶解物质来制备饮料。优选地，该物质是可提取物质，该可提取物质优选地为5克-20克、优选地为5克-10克、更优选地为5克-7克用于制备单一饮料的烘焙研磨咖啡。胶囊最初是密封的，即在使用之前气密地封闭。
图1A的系统1的流体注入装置10还包括底部刺穿装置24，以便刺穿胶囊2的底部18而在底部18中产生至少一个入口开口25，从而通过入口开口25将流体供应到可提取产品。
图1A的系统1的胶囊保持器8还包括盖刺穿装置26，其在此体现为胶囊保持器8的突起，以用于刺穿胶囊2的盖14。盖刺穿装置26可被布置为，一旦内部空间22内的(流体)压力超过阈值压力并以足够的力将盖14压靠在盖刺穿装置26上，就撕开盖14。因此，铝盖14被布置为在胶囊2中的流体压力的影响下在饮料制备设备4的胶囊保持器8上撕开。
胶囊2还包括由向外延伸的凸缘20形成的密封构件28，以用于当胶囊2定位在饮料制备设备4的包封构件6中并且包封构件6通过饮料制备设备4的胶囊保持器8封闭时(参见图1B)提供与饮料制备设备4的包封构件6的流体密封接触，使得包括胶囊的密封构件28的至少一部分的胶囊2的向外延伸的凸缘20密封地接合在包封构件6与饮料制备设备4的胶囊保持器8之间。在插入之前，密封构件28具有阶梯形状，即胶囊2的侧壁16的直径突然增大，并且其包括基本上横向于中心胶囊主体轴线12A在接合距离ED上延伸的底板部分30。密封构件28还包括在远离底板部分30的方向上延伸的侧壁部分31。在图1A所示的实施方案中，底板部分30具有基本上均匀的厚度，并且侧壁部分31基本上平行于中心主体轴线12A。
底板部分30的接合距离ED使得当胶囊2定位在饮料制备设备4的包封构件6中并且包封构件6相对于饮料制备设备8的胶囊保持器8移动时，底板部分30在其宽度B上接合环形元件7的自由接触端9。底板部分30被布置成当饮料制备设备4的包封构件6通过饮料制备设备4的胶囊保持器8封闭时(参见图1B)，在环形元件7的自由接触端9上被塑性地牵拉。因此，在相对于胶囊保持器8封闭包封构件6的步骤期间，胶囊2的密封构件28的底板部分30被包封构件6，具体地被其自由接触端9接触，以使底板部分30和底板部分侧壁31变形。具体地讲，自由接触端9支承在底板部分30上。底板部分30然后通过包封构件6的移动被向下驱动，以最终抵靠胶囊保持器8夹紧底板部分30。这种向下移动导致底板部分30被塑性地牵拉或折叠，越过并进入与环形元件7的自由接触端9的密封接合，这促使底板部分30的材料紧密地贴合于自由接触端9，具体地紧密地贴合于自由接触端9的可能凹槽40。由于在包封构件6封闭时，底板部分30在环形元件7的自由接触端9上被塑性地牵拉，因此获得了胶囊2与包封构件6之间优异的密封接合。
在图2A和图3A所示的实施方案中，密封构件28’、28”的底板部分30’、30”优选地在其中心部分中包括弱化部29、29’。弱化部29、29’可被提供为折痕、凹痕或底板部分30’、30”的具有减小厚度的一部分。通过提供弱化部29、29’，可使底板部分30’、30”和侧壁部分31’、31”塑性变形或折叠(在图2B和图3B中示出)的方式更明确。在图3B的实施方案中，密封发生在自由接触端9’的最后端和自由接触端9’的相邻的径向向外铺设的外表面9a”上。
在图3A所示的实施方案中，密封构件28”的侧壁部分31”包封相对于中心胶囊主体轴线12A的角度，使得底板部分30”和侧壁部分31”塑性变形或折叠的方式可甚至更明确，如图3B所示。此外，在图3A和图3B所示的实施方案中，环形元件7'与环形元件7的不同之处在于，其自由接触端9’不具有沟槽，并且自由接触端9’包括两个突出部9a’、9b’，其中内突出部9a’比外突出部9b’朝向胶囊保持器8延伸得更远。底板部分30”被布置成当饮料制备设备的包封构件通过饮料制备设备的胶囊保持器封闭时，在环形元件7’的自由接触端9’上，具体地在内突出部9a’上被塑性地牵拉。
根据本发明的系统的第一实施方案、第二实施方案和第三实施方案在一定程度上也彼此不同，即，底板部分30、30’、30”在环形元件7、7’的自由接触端9、9’上方径向向外突出并超过该自由接触端9、9’的距离。在图1A所示的实施方案中，底板部分30径向延伸超过自由接触端9的距离是自由接触端9的宽度B的约10％-18％。
在图2A所示的实施方案中，与图1A所示的实施方案相比，底板部分30’径向延伸超过自由接触端9更远。底板部分30’延伸超过自由接触端9的距离基本上等于自由接触端9自身的宽度B。
与在图1A和图2A所示的实施方案(相对地)中相比，在图3A所示的实施方案中，底板部分30”径向延伸超过自由接触端9’甚至更远。底板部分30”延伸超过自由接触端9’的距离在此处基本上为自由接触端9’自身的宽度B’的两倍。
如果当胶囊定位在饮料制备设备的包封构件中并且饮料制备设备的包封构件通过饮料制备设备的胶囊保持器封闭时，该密封构件的底板部分延伸超过自由接触端的宽度的至少一半的距离，则可以看出，确保了在包封构件封闭时，底板部分在环形元件的自由接触端的整个宽度上被塑性地牵拉，从而获得了胶囊与包封构件之间优异的密封接合。
Claims (7)
1.一种使用在压力下供应到胶囊中的流体来从所述胶囊制备饮料的系统，所述系统包括：
饮料制备设备，所述饮料制备设备包括用于接收所述胶囊的包封构件，其中所述包封构件包括用于将流体在压力下供应到所述胶囊中的流体注入装置，其中所述饮料制备设备还包括胶囊保持器，诸如提取板，所述包封构件和所述胶囊保持器能够相对移动，以用于通过所述胶囊保持器封闭所述饮料制备设备的所述包封构件，其中所述饮料制备设备的所述包封构件还包括具有宽度、中心环形元件轴线和自由接触端的环形元件；
胶囊，所述胶囊包含物质，所述物质用于通过使用由所述饮料制备设备的所述流体注入装置在压力下供应到所述胶囊中的所述流体提取和/或溶解所述物质来制备饮料，其中所述胶囊包括由铝或铝合金制成并且具有中心胶囊主体轴线的胶囊主体，所述胶囊主体设置有底部、侧壁和向外延伸的凸缘，所述胶囊还包括盖，优选地包括附接到所述向外延伸的凸缘的铝盖，所述盖气密地封闭所述胶囊，所述胶囊被设计用于插入所述饮料制备设备中，其中所述胶囊还包括密封构件，所述密封构件由所述向外延伸的凸缘形成，以用于当所述胶囊定位在所述饮料制备设备的所述包封构件中并且所述包封构件通过所述饮料制备设备的所述胶囊保持器封闭时，提供与所述饮料制备设备的所述包封构件的流体密封接触，使得包括所述胶囊的所述密封构件的至少一部分的所述胶囊的所述向外延伸的凸缘密封地接合在所述饮料制备设备的所述包封构件与所述胶囊保持器之间，其中，在插入之前，所述密封构件具有阶梯形状，即，所述胶囊的所述侧壁的直径突然增大，所述密封构件包括基本上横向于所述中心胶囊主体轴线在接合距离上延伸的底板部分和在远离所述底板部分的方向上延伸的侧壁部分，其中包括所述底部、所述侧壁、所述凸缘和所述密封构件的所述胶囊主体由铝或铝合金制成的片状材料制成，其特征在于，所述底板部分的所述接合距离使得当所述胶囊定位在所述饮料制备设备的所述包封构件中并且所述包封构件相对于所述饮料制备设备的所述胶囊保持器移动时，所述底板部分在所述环形元件的所述自由接触端的宽度上接合所述环形元件的所述自由接触端，所述底板部分被布置成当所述饮料制备设备的所述包封构件通过所述饮料制备设备的所述胶囊保持器封闭时，在所述环形元件的所述自由接触端上被塑性地牵拉。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底板部分优选地在其中心部分中包括弱化部。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当所述胶囊定位在所述饮料制备设备的所述包封构件中并且所述饮料制备设备的所述包封构件通过所述饮料制备设备的所述胶囊保持器封闭时，所述底板部分在所述环形元件的所述自由接触端的上方径向向外突出的距离是所述自由接触端的所述宽度的至少一半。
4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，所述底部、所述侧壁、所述凸缘和所述密封构件一体形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，包括所述底部、所述侧壁、所述凸缘和所述密封构件的所述胶囊主体通过深拉所述片状材料形成。
6.一种在根据前述权利要求中任一项所述的系统中使用的胶囊，其中所述胶囊包含物质，所述物质用于通过在压力下供应到所述胶囊中的所述流体提取和/或溶解所述物质来制备饮料，其中所述胶囊包括由铝或铝合金制成的具有中心胶囊主体轴线的铝胶囊主体，所述铝胶囊主体设置有底部、侧壁和向外延伸的凸缘，所述胶囊还包括盖，优选地包括附接到所述向外延伸的凸缘的铝盖，所述盖气密地封闭所述胶囊，所述胶囊还包括由所述向外延伸的凸缘形成的密封构件，所述密封构件具有阶梯形状，即，所述胶囊的所述侧壁的直径突然增大，所述密封构件包括基本上横向于所述中心胶囊主体轴线在接合距离上延伸的底板部分和在远离所述底板部分的方向上延伸的侧壁部分，其中包括所述底部、所述侧壁、所述凸缘和所述密封构件的所述胶囊主体由铝或铝合金制成的片状材料制成。
7.根据权利要求6所述的胶囊，其中所述底板部分优选地在其中心部分中包括弱化部。
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