CN113853142B - 用于从单份胶囊中生产饮料的冲泡装置 - Google Patents

Abstract

一种用于从单份荚状物生产饮料的冲泡装置，这种类型的荚状物包括：由两片塑料和/或铝和/或纸形成的壳体，该两片相互联接以形成包含可冲泡材料的中央主体；以及外部环形凸缘，围绕中央主体延伸并且密封中央主体。冲泡装置包括：水注射组件和饮料提取组件，限定各自的冲泡半室，这些冲泡半室能沿纵向轴线相互移动以从关闭构造移动或移动到关闭构造，在该关闭构造中，形成用于荚状物的冲泡室；以及荚状物支撑装置，围绕横向于纵向轴线的固定轴线可旋转地安装以在保持位置和脱离位置之间移动，在该保持位置中荚状物支撑装置将荚状物支撑在注射组件和提取组件之间的装载位置中，并且荚状物支撑装置配置为在到达脱离位置之前将荚状物插入并留在提取组件的冲泡半室中。

Description

用于从单份胶囊中生产饮料的冲泡装置

相关申请的交叉引证

本专利申请要求于2019年07月31日提交的意大利专利申请102019000013443号和于2019年03月22日提交的欧洲专利申请19164740.3号的优先权，其全部内容通过引证并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于从单份胶囊中生产饮料的冲泡装置，该胶囊包含可冲泡材料。

具体地，本发明可有利地应用于由围绕一定量的可冲泡材料(例如研磨并压制的咖啡)相互联接的两片组成的类型的胶囊的使用中，以便限定由圆形中央部分和平坦环形凸缘组成的壳体，该圆形中央部分含有可冲泡材料，该平坦圆形凸缘围绕并密封中央部分。

背景技术

本公开在不排除一般参考的情况下做出具体参考的这种类型的胶囊(也称为荚状物或垫状物)通常通过热密封方便地将两个滤纸片或两个铝片或者由至少包含铝层的多层材料联接而制成。

在后一种情况下(即，在具有铝壳体的荚状物的情况下)，与壳体的材料相关的刚度为胶囊提供所谓的自固定结构，这意味着荚状物的主体、特别是荚状物的凸缘太硬，以使得荚状物能够承受一定程度的负载而不弯曲或变形，该负载远远高于滤纸胶囊的负载。

更具体地，由于铝的固有强度并且由于凸缘的径向宽度通常远小于荚状物中央部分的直径，所以已知的是铝荚状物的凸缘足够坚硬从而在荚状物放置在直立位置中(直立在凸缘上)时不变形。

由于铝作为氧气和其他外部介质(诸如湿气和粉末)的屏障的事实，所以保护了可冲泡材料，避免香味挥发和味道劣化，这种类型的胶囊本身具有被密封的优点并且不需要储存在受保护的环境中，例如在密封的壳体内部。

相反，在使用中这些密封胶囊需要被刺穿以在铝壳体中形成通道，以允许注入的热压水穿过荚状物的表面进入，并且允许饮料从相反的表面流出。因此，冲泡装置必须设置有合适的刺穿装置，这不可避免地增加冲泡装置的机械和功能复杂性。

如已知的，市场上存在不同类型的冲泡装置，这些冲泡装置设计成接收如上所述的单份荚状物。

这些类型的冲泡装置中的一种包括水平结构的冲泡装置，即，由两部件组成的冲泡装置，这两部件安装为沿着水平轴线在间隔构造与联接构造之间相互移动，在联接构造中这两部件是受压的，它们中的一个压靠在另一个并且在这两部件之间限定了适于容纳先前装载的荚状物的冲泡室。

如果将水平结构的冲泡装置与其他类型的冲泡装置相比，则该水平结构的冲泡装置具有几个优点，其中，具体地可以利用重力的优势来在冲泡装置的两个部件之间通过重力来装载新的荚状物，并且尤其是一旦饮料分配过程结束，在冲泡装置的两个部件已经返回上述间隔构造之后，耗尽的荚状物通过重力从冲泡室排出。

如在咖啡机领域中已知的，水平结构的冲泡装置当它们旨在与除了荚状物之外的胶囊(即，与由可刺穿材料(通常是铝)的膜封闭的具有相对坚硬的杯形主体组成的杯形荚状物)一起使用时更为受到青睐。在这些情况下，胶囊的杯形形状和相对刚度和强度使得其能够在冲泡装置内相对容易地处理，基本上胶囊体不会经受变形从而阻碍冲泡装置的功能的风险。

申请WO 2017/108759 A1中公开的冲泡装置提供了这样用途的实例。从WO 2012/046195 A1和WO 2010/103044 A1中已知了另外的水平结构的冲泡装置。

就荚状物而言，由于荚状物的材料或壳体的形状的原因，在冲泡装置内处理荚状物更复杂，该荚状物具有比杯形胶囊的结构强度更小的结构，从而可以使荚状物容易地经历变形，这些变形可能危害饮料提取过程以及耗尽荚状物的排放。

在尝试克服这些问题的过程中，已知的荚状物冲泡装置通常设置有用于保持和处理荚状物的特定技术的权宜手段。然而，本申请人已经在实践中实验了到目前为止已知的解决方案，这些解决方案不仅在冲泡装置中引入了显著的复杂的结构，使得有损冲泡装置的简易性、可靠性和成本效益性，而且不能有效地解决这样的问题：防止荚状物经受可能导致其永久变形的压力。

在EP 1859714 B2中，公开了一种用于荚状物的水平结构的冲泡装置，该冲泡装置包括胶囊保持元件，该胶囊保持元件适于当胶囊被装载时接收胶囊并且将胶囊支撑在两个部件之间的中间位置中，该两个部件中的一个是固定的并且另一个是可移动的。保持装置形成可移动部件的面向固定部件的端部部分，并且该保持装置包括适当的隔室，隔室中的第一隔室在底部关闭并且在装载时被胶囊占据，并且第二隔室在底部打开并且在保持装置随着可移动部件的前进而与固定部件相互作用时被胶囊占据。当可移动部件与保持装置一起远离固定部件移动时，此时占据第二隔室的胶囊不再保持在底部并向下落下。从第一隔室到第二隔室的通道通过在垂直于凸缘所在平面的方向上推动胶囊而发生，从而使得凸缘的变形。因此，在该步骤中，胶囊经受相对高的压力，在一些情况下，这可导致胶囊的不期望的永久变形，从而产生危害饮料产生步骤的后续适当进展的风险。

从FR 2998463 A1中已知与上述方案类似的解决方案，其中荚状物装载装置设置在冲泡装置的固定部件与移动部件之间。当荚状物被装载到装载装置中时，荚状物向下滑动直到其到达抵靠位置，在该抵靠位置，荚状物部分由装载装置支撑且部分由移动部件支撑。在冲泡装置的关闭过程中，移动部件朝向固定部件轴向地推动荚状物，直到荚状物变形并且离开装载装置，从而保持在固定部件与移动部件之间被密封在冲泡室中。

发明内容

本发明的目的是改进WO 2017/108759 A1中公开的冲泡装置，使得其还可与上述说明类型的荚状物(即，具有中央主体和环形凸缘的荚状物)一起使用。

根据本发明，提供了一种如所附权利要求书中所要求保护的冲泡装置。

附图说明

现在将参考附图描述本发明，附图示出了本发明的非限制性实施例，在附图中：

图1示出了本发明的用于生产饮料的冲泡装置的优选实施例的立体图，其中为了清楚移除了一些部件；

图2是图1的冲泡装置布置为打开构造的纵向截面，在该打开构造中可以装载胶囊；

图3、图4和图5以放大的比例示出了布置在图2的构造中的冲泡装置的相应细节的立体图；

图6为图1的冲泡装置布置在第一封闭中间构造中的纵向截面；

图7是图1的冲泡装置布置在第二封闭中间构造中的纵向截面；

图8是图1的冲泡装置布置在饮料提取关闭构造中的纵向截面；

图9和图10以放大的比例示出了布置在图8的构造中的冲泡装置的相应细节的立体图；

图11示出了图5和图10的刺穿装置；

图12是图11的刺穿装置的侧视图；

图13是沿着图12的线XⅢ-XⅢ的截面图；

图14示出了图5和图10的刺穿装置的不同实施例；

图15是图14的刺穿装置的侧视图；以及

图16是沿着图15的线XVI-XVI的截面图。

具体实施方式

本发明将结合附图详细描述以允许本领域技术人员实施并使用本发明。对所描述的实施例的各种改变将对技术人员立即显而易见，并且在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明的保护范围的情况下，所描述的一般原理可以应用于其他实施例和应用。因此，本发明并不旨在限于所描述和示出的实施例，而是必须授予符合本文所描述和要求保护的原理和特征的最宽的保护范围。

在图1中，用于从单份荚状物2中生产饮料的冲泡装置由1总体示出，该荚状物包含诸如咖啡粉的可冲泡材料。

荚状物2是已知类型的荚状物，该荚状物包括由两片塑料和/或铝或纸形成的壳体，该两片相互联接以形成包含一定量的可冲泡材料(例如咖啡粉)并且具有大致透镜形状的紧凑中央主体3，以及围绕中央主体延伸并且密封中央主体3的外部环形凸缘4。

优选地，荚状物2具有相对于包含凸缘4的中央平面以及相对于与中央平面垂直并穿过中央主体3的中心的轴线2A对称的形状。此外，优选地，中央主体3和凸缘4具有圆形形状。

冲泡装置1已知其本身被构造成实施自动冲泡过程，即，冲泡过程从荚状物2(该荚状物预先不透水地封闭在冲泡室内)的侧部中提供注入热压水的冲泡过程)，从而从荚状物2的相反侧提取饮料。

冲泡装置1配置为连接到热压水源并且可以被整合到旨在家庭和办公室中使用的生产饮料的机器中，如在本说明书中所描述并且在所附权利要求书中所示出的实例的情况，或者该冲泡装置可以被组装在饮料自动售货机内。

根据图1和图2所示出的，冲泡装置1包括框架5，该框架包括可移除地彼此组装的两个半壳体(仅示出了其中的一个)。冲泡装置1还包括由框架5支撑的两个功能组件，这些功能组件彼此相对并沿着基本上水平的轴线6对准，并且该两个功能组件可相互移动以使冲泡装置1呈现打开构造(图1)和关闭构造(图8)，在该打开构造中，两个功能组件间隔开以便在它们之间限定用于装载荚状物2的间隙，在该关闭构造中，两个功能组件联接并限定上述冲泡室。

这两个功能组件包括注射组件7和提取组件8，该注射组件具有将热压水供应至封闭在冲泡室中的荚状物2的功能，该提取组件具有将从荚状物2提取的饮料传送至提取组件8中包含的出口管道9的功能，并且该出口管道通过具有(未示出)饮料分配喷嘴的(未示出)柔性管与提取组件流体连通。

根据优选的实施例，如在附图中示出的，提取组件8固定地组装在框架5上，而注射组件7能够由于驱动机构10沿轴线6的推动而在收回位置与前进位置之间移动，收回位置对应于冲泡装置1的打开构造，前进位置对应于冲泡装置1的关闭构造。

驱动机构10是手动类型的，并且该驱动机构包括肘接机构11，该肘接机构布置在注射组件7与框架5的纵向端部之间，并且该肘接机构包括曲柄12和连接杆14，该曲柄铰接至框架5以围绕销13旋转，该销是水平的且横向于轴线6，该连接杆的一端部通过平行于销13的销15铰接至曲柄12并且另一端部铰接至注射组件7。驱动机构10还包括传动杆16，该传动杆在一端部处铰接至销15，并且在相反端部处铰接至可旋转地组装在框架5上的驱动手柄17。在使用中，手柄17在提升位置(图2)与降低位置(图8)之间的转动通过传动杆16和肘接机构11来控制注射组件7在收回位置与前进位置之间的平移。

在框架5与曲柄12之间设置有弹簧18，该弹簧用作双稳态弹簧，换言之，该弹簧确保了手柄17到达并保持在提升位置和降低位置。

为此目的，弹簧18的一端部固定到框架5上，而另一端部固定到曲柄12上的点处，该点在手柄17处于提升位置(图2)时布置在销13上方，这样使得弹簧18施加到曲柄12的力引起“打开”扭矩，(即，倾向于使手柄17朝向提升位置旋转的扭矩)，并且，该点在手柄17处于降低位置时(图8)时布置在销13的下方，使得弹簧18施加至曲柄12的力引起“关闭”扭矩(即，倾向于使手柄17朝向降低位置旋转的扭矩)。

根据未示出的变型，驱动机构10不是手动的而是自动的，并且该驱动机构包括例如联接至肘接机构11的旋转致动器或直接地联接至注射组件7的线性致动器。

根据图2中示出的，提取组件8和注射组件7限定相应的冲泡半室19和冲泡半室20，这些冲泡半室适配地相互定义，当冲泡装置1处于关闭位置时，冲泡室具有的形状与中央主体3和荚状物2的形状互补。

具体地，根据图2、图8示出的以及在图4和图9中更详细地示出的，提取组件8的冲泡半室19被包含在杯形主体21中，该杯形主体布置成使其腔体朝向注射组件7，并且该杯形主体由与轴线6同轴的腔体限定，该杯形主体定向为朝向注射组件7，并且该杯形主体具有相对于穿过凸缘4的平面与荚状物2的中央主体3的一半基本上互补的形状。

根据在附图中示出的优选实施例，冲泡半室19由凹形插入件22形成，该凹形插入件布置在杯形主体21的腔体的开口端部处，并且由优选地垂直于轴线6的底表面和弯曲的环形侧壁界定。

提取组件8还包括刺穿装置23，该刺穿装置适于在荚状物2被关闭在冲泡室中时刺穿该荚状物，以允许提取饮料。刺穿装置23由凹形插入件22支撑并且该刺穿装置包括从凹形插入件22的底表面突出到注射组件7的多个刺穿钉24。如在附图中所示的情况下，刺穿钉24是完整的尖端并且可以具有适于该目的任何形状(例如像金字塔形状)。凹形插入件22还具有多个通孔，这些通孔分布在底表面中且位于刺穿钉24之间，并且这些通孔适于将从荚状物2中提取的饮料传送至收集室，该收集室包含在杯形主体21中并与出口管道9流体连通。

根据图4和图9中详细示出的，提取组件最后还包括分段式定心/提取装置25，该分段式定心/提取装置旨在当冲泡装置1关闭时使荚状物2在冲泡半室19中定心变得容易，并且旨在当冲泡装置1在饮料分配步骤结束并返回至打开位置时使耗尽的荚状物2与刺穿装置23分离变得容易。

该分段式定心/提取装置25是由环26(图2、图6、图7、图8)以及多个突出元件27限定的，该环弹性地组装在杯形主体21与凹形插入件22之间，多个突出元件与该环成一体，这些突出元件围绕该轴线6均匀地分布并且在与该轴线6平行的方向上可滑动地延伸穿过包含在凹形插入件22中的对应的多个孔眼。

突出元件27配置为呈现正常提取位置或突出位置以及强制收回位置或凹入位置，在正常提取位置或突出位置中，这些突出元件在冲泡半室19内延伸，使得形成为围绕刺穿装置23的突出元件27的环(图4)，在强制收回位置或凹入位置中，在将荚状物2插入冲泡半室19中之后，突出元件27被朝向杯形主体21的底部向后推动到在相应的孔眼中，以便不再突出到冲泡半室19内(图9)。

当冲泡装置1重新打开，并且荚状物2在半室19中不在受到来自注射组件7的压力时，突出元件27弹性地返回到它们的正常提取位置，由此在轴向方向上推动荚状物2，从而引起该荚状物与刺穿装置23脱离并使荚状物离开刺穿装置。

根据图2、图8示出的以及图5和图10更详细地示出的，注射组件7还包括杯形主体28，该杯形主体布置为使其腔体朝向提取组件8，并且对应的冲泡半室20被包含在杯形主体28中，并且该杯形主体由与轴线6同轴的腔体限定，该腔体定向为朝向提取组件8，并且相对于穿过凸缘4的平面该杯形主体具有的形状与荚状物2的中央主体3的一半基本上互补。

冲泡半室20设置有刺穿装置29，该刺穿装置适于在荚状物2关闭在冲泡室中时刺穿该荚状物以允许注射热压水。刺穿装置29包括盘30，该盘一体地联接到杯形主体28的底部并且该盘设置有从盘30朝向冲泡半室20的内部突出的多个刺穿钉31，这些刺穿钉将在下文中详细描述。

盘30具有多个孔32，这些孔适于使热压水供应至注射组件7以通过入口管道33进入到冲泡半室20中。

根据在附图中示出的以及在图5和图10中详细地示出的优选实施例，注射组件7最终还包括环形定心/提取装置34，该环形定心/提取装置旨在当冲泡装置1关闭时使荚状物2在冲泡半室20中容易定心，并且旨在当冲泡装置1在饮料分配步骤结束并返回至打开位置时使耗尽的荚状物2与刺穿装置29分离变得容易。

环形定心/提取装置34包括环形元件35，该环形元件通过插入弹性工具组装在刺穿装置29与杯形主体28之间，并且该环形元件具有与轴线6同轴的朝向提取组件8的凹形钟口状端部36的一部分。环形元件35可平行于轴线6在正常提取位置与强制收回位置之间移动，在正常提取位置中，凹形钟口状端部36的一部分布置为超过刺穿钉31(图5)，在强制收回位置中，凹形钟口状端部36的一部分从占据冲泡半室20的荚状物2朝向杯形主体28的底部推动，并且该凹形钟口状端部布置为围绕刺穿钉31以限定冲泡半室20的一部分(图10)。

当冲泡装置1重新打开并且荚状物在冲泡半室20中不再受力时，在所提及的弹性工具的推动的情况下环形定心/提取装置34返回到正常提取位置，从而在轴向方向上推动荚状物2，以便引起使荚状物2与刺穿装置29分离并离开刺穿装置。

参考图1、图2和图3，冲泡装置1还包括布置在注射组件7与提取组件8之间的荚状物支撑装置37，并且该荚状物支撑装配置为接收和保持新的荚状物2，在使用中，新的荚状物2由重力通过形成在框架5中的、或由框架5支撑的外部盖中的插入开口38而被供应。

荚状物支撑装置37安装在框架5上以围绕水平的且横向于轴线6的轴线39在荚状物保持位置与脱离位置之间旋转，在该荚状物保持位置中，荚状物支撑装置37面向注射组件7和提取组件8，并且能够将荚状物2保持在装载位置中(图2)，在该脱离位置中，荚状物支撑装置37围绕轴线39向上旋转并且不再起作用支撑荚状物2，该荚状物被传递到注射组件7和提取组件8(图8)。

具体地，轴线39布置在注射组件7和提取组件8上方，并且荚状物支撑装置37包括两个板40，该两个板布置在轴线6的相对侧处并且通过上横梁相互连接。

板40具有相应的凹槽41，该凹槽在板朝着轴线6从一个指向另一个的相应内表面上，该凹槽相对于穿过轴线6的竖直纵向平面镜像，并且该凹槽配置为在使用中通过插入开口38而与从上方供应的荚状物2的凸缘4接合。

凹槽41在底部上具有弯曲部分，该弯曲部分限定配置为将荚状物2保持在所述装载位置中的横向肩部，但是当荚状物支撑装置37向上旋转时该横向肩部可容易地由凸缘4本身侵入。在这个步骤中，实际上如稍后将看到的，当荚状物支撑装置37朝向脱离位置移动并将荚状物2带到冲泡半室19时，由于荚状物2的柔性使得凸缘4从荚状物支撑装置37脱离，该荚状物在其大直径处稍微变形，以使荚状物支撑装置37自由向上滑动并允许荚状物2留在冲泡半室19和冲泡半室20之间。

根据图2中所示出的，这些板40布置在轴线39与提取组件8之间并且这些凹槽41布置在半室19处。

在使用中，如下文将更好地看到的，荚状物支撑装置37通过围绕轴线39朝向提取组件8的旋转，使得荚状物支撑装置37从荚状物保持位置移动到脱离位置，以便确定凹槽41接近冲泡半室19。

荚状物支撑装置37从荚状物保持位置到脱离位置的移动可以通过专用制动器或如在附图中示出的实例中通过注射组件7进行，该注射组件在关闭冲泡装置1的同时朝向提取组件8前进，该注射组件拦截支撑装置37并提供轴向推力，该轴向推力确定了荚状物支撑装置37绕轴线39的旋转。

当冲泡装置1重新打开时，荚状物支撑装置37由于其重量而从脱离位置移动至荚状物保持位置，这可能是由返回的弹性装置辅助的。

根据图1、图2和图3所示出的，在优选实施例中，冲泡装置1还包括辅助荚状物支撑装置42，该辅助荚状物支撑装置布置在荚状物支撑装置37下方并且旨在与该荚状物支撑装置合作以便在荚状物处于装载位置时从下方支撑荚状物2。即使考虑到由于在装载位置中荚状物支撑装置37本身能够支撑荚状物2，辅助荚状物支撑装置42是可选的，但是在插入荚状物2的步骤中该辅助荚状物支撑装置的功能是特别有利的，尤其是在荚状物具有相对高重量的情况下，因为该辅助荚状物支撑装置防止荚状物2由于在自由下落运动中产生的动能从而超出凹槽41从而滑出荚状物支撑装置37。

辅助荚状物支撑装置42包括支架43，该支架在荚状物支撑装置37下方横向于轴线6延伸，以便限定用于接合在凹槽41之间的荚状物2的凸缘4的支撑。支架43可旋转地安装在框架5上以在操作位置(图2)与非操作位置(图6、图7和图8)之间移动，在操作位置中，支架能够从底部支撑荚状物2，在非操作位置中，支架向下旋转并且释放荚状物支撑装置37和冲泡半室19下方的空间，以便当冲泡装置在提取过程结束后重新打开时不妨碍荚状物2的下落。

支架43可通过专用致动器自动地驱动，或者该支架可通过诸如在附图中示出的实例中的杆传动机构手动地驱动，该杆传动机构配置为将手柄17的移动传输至支架43，使得当手柄17处于提升位置中时支架43处于操作位置中，并且一旦手柄17朝向向下位置旋转支架就朝向非操作位置移动。

图11、图12和图13详细示出了注射组件7的刺穿装置29。

除了先前所阐述的之外，从图11至图13中可以理解的是，从盘30突出的刺穿钉31具有钝末端的形状，该钝末端在侧面处由侧表面44a限定并且在顶部处由顶部表面44b限定，该顶部表面与侧表面44a一起限定了切割边缘44。

根据图13中所示，每个刺穿钉31的顶部表面44b朝向外刺穿钉31本身是凹的。

每个刺穿钉31总体上成形为实心的，通过从直锥体区段的侧表面移除两个部分而获得，这两个部分相对于穿过该锥体区段的纵向轴线是镜像的并且这两个部分由对应的凹形表面44c界定，优选地这些凹形表面延伸贯穿该刺穿钉31的高度。

方便地，每个刺穿钉31的凹形表面44c是相交面，该相交面将由对称地布置在刺穿钉31的相对侧的两个柱体或虚拟锥体穿插到锥体区段而产生。

每个刺穿钉31还与上述的一对孔32相关联，这一对孔对称地布置在刺穿钉31的侧部处，且每个孔由所述凹形表面44c中的一个界定。

换言之，与刺穿钉31相关联的每对孔32可以认为是由将盘30穿入到前述柱体或虚拟锥体中而产生的孔，该柱体或虚拟锥体穿入到截锥形刺穿钉31中。优选地，凹形表面44c是锥形表面，其锥度相对于截锥形表面的锥度反向，并且因此，孔32是锥形孔，该孔的横向区段朝向刺穿钉31的顶部增加。

替代地，顶部表面44b的形状可认为是刺穿钉31与球形表面之间的相交的结果，该球形表面的中心相对于盘30布置在刺穿钉31的相同侧上(图13)。

因此，切割边缘44具有大体上双叶形状，该切割边缘通过由两个对称凹形部分而分开的两个凸出部分限定。

这种构造允许获得明显尖锐的切割边缘44，这在荚状物2的壳体材料相对较强(壳体材料为例如铝和/或相对厚的铝片和塑料片)的情况下是特别有利的。

顶部表面44b相对于刺穿钉31不对称地布置，即由顶部表面44b限定的球形腔体不是相对于刺穿钉31的纵向轴线居中的。从而顶部表面44b相对于刺穿钉31的轴线是倾斜的，并且切割边缘44的多个凸出部分中的一个限定了切割尖端45。

顶部表面44b的凹的且不对称形状使得获得显著的切割动力以及咖啡粉在刺穿钉31的中心轴线上的压缩应变的集中，从而部分地抵消由于荚状物2的形状引起的侧偏差。

优选地，为了提高切割边缘44的强度并且使切割尖端45朝向刺穿钉31的轴线移动，顶部表面44b在切割尖端45处通过凸出径向接合部46连接至侧表面44a。

刺穿钉31具有彼此不同的高度，该刺穿钉的高度从盘30的中心到外围逐渐增加，从而为刺穿装置29提供与荚状物2的凸出轮廓几乎互补的凹形轮廓，使得由刺穿钉31在荚状物2中形成的孔在它们之间具有尽可能类似的深度。此外，为了更好的穿透均匀性，在盘30上的这些刺穿钉31沿着两个同心圆分布，并且这些刺穿钉定向为使得所有切割尖端45指向盘30的中心(图11)。

图14、图15和图16详细地示出了注射组件7的刺穿装置29的可替代的实施例，该刺穿装置的刺穿钉31具有与参照图11至图13描述的刺穿装置29的刺穿钉不同的形状。

同样在这种情况下，这些刺穿钉31具有在顶部处由弯曲的顶部表面44b限制的锥形形状。然而，在这种情况下，每个刺穿钉31的顶部表面44b不是凹的而是向外凸的，并且可以被认为是刺穿钉31与球形表面之间的相交的结果，该球形表面的中心相对于盘30布置在与刺穿钉31相反的一侧上(图16)。

如在先前描述的情况下，在这种情况下，顶部表面44b也相对于刺穿钉31不对称地布置，即，由顶部表面44b限定的球形腔体相对于刺穿钉31的纵向轴线不是居中的。

优选地，顶面44b在与切割尖端45相对的切割边缘44的凸出部分处与侧表面44a通过具有与顶部表面44b的曲线不同的曲线的凸出径向接合部47接合。因此，在这种情况下，顶部表面44b具有大体上环形的轮廓，该轮廓与刺穿钉31的侧表面44a相切地接合。双曲线具有将压缩力的合力传送至刺穿钉31的中心的功能，从而促进咖啡粉的后压缩。

由内轮廓的旋转产生的刺穿钉31的回旋形状使得该刺穿钉获得具有非线性连续的刺穿和打开动力。

在荚状物2中，该几何形状使得降低了膜的变形系数，同时增加刺穿钉31的穿透深度。这种构造在荚状物2的壳体由相对低抗性的材料制成的情况下是特别有利的，因为该刺穿钉形成为在孔处防止壳体撕裂，而总是保持裂片附接。

如在先前的情况下，同样在这种情况下，每个刺穿钉31补充有一对锥形孔32，并且刺穿钉31具有彼此不同的高度，该刺穿钉的高度从盘30的中心到外围逐渐增加，从而为刺穿装置29提供与荚状物2的凸出轮廓几乎互补的凹形轮廓，使得在荚状物2中的孔具有基本上均匀深度。

最终，同样在这种情况下，为了获得更好的穿透均匀性，在盘30上的这些刺穿钉31沿着两个同心圆分布，并且这些刺穿钉定向为使得所有切割尖端45指向盘30的中心(图14)。

为了完成以上阐述的内容，必须注意的是，根据未示出的变型，注射组件7和提取组件8的位置可以颠倒，使得注射组件7是固定的并且提取组件8可以从注射组件7移动和移动至注射组件。在这种情况下，荚状物支撑装置37将荚状物2释放到注射组件7的半室20中。

冲泡装置1的功能将在下文中具体参照图2、图6、图7和图8进行描述，这些图描述了从装载荚状物开始到分配饮料的饮料生产的相关步骤。

图2-装载荚状物的构造

在这种构造中，手柄17处于提升位置，并且使插入开口38露出，以使得将新荚状物2引入到荚状物支撑装置37中，该荚状物支撑装置布置在荚状物支撑位置中。

荚状物2的凸缘4与凹槽41可滑动地接合，直到荚状物2停止在装载位置中，在该装载位置中，该凸缘面向提取组件8的冲泡半室19并且由荚状物支撑装置37横向地支撑并位于支架43的底部处。

优选地，荚状物支撑装置37配置为将荚状物2保持在相对于冲泡半室非居中的位置，即在该位置中荚状物2的轴线2A布置在冲泡装置1的轴线6的下方。优选地，凹槽41配置为支撑荚状物2，使得荚状物2的轴线2A是基本上水平的并平行于轴线6。

荚状物2的位置是非居中的且相对于冲泡半室19较低，该位置具有的功能为抵消由荚状物支撑装置37在关闭冲泡装置1的后续步骤中向上旋转而产生的荚状物2的提升。

方便地，荚状物2的轴线2A和轴线6之间的偏差为约2.5mm。

根据不同的未示出的实施例，荚状物2保持在与轴线6同轴的位置，并且设置有反向元件，以避免之后荚状物在荚状物支撑装置37中旋转期间的提升。

最后，在装载构造中，分段式定心/提取装置25和环形定心/提取装置34都处于相应的提取位置中。

图6：荚状物支撑装置和注射组件之间的第一接触的构造

当手柄17朝向其降低位置移动时，注射组件7离开其收回位置并且沿着轴线6朝向其前进位置移动。

在该前进的某个点处，注射组件7通过注射组件7的两侧附接件(图6，细节)接触荚状物支撑装置37，该两侧附接件与荚状物支撑装置37的板40的对应部分接合。注射组件7接近支撑装置37，从而导致半室20接近荚状物2。

在荚状物支撑装置37和注射组件7之间的第一接触的构造中，荚状物支撑装置37仍处于初始荚状物保持位置中，辅助荚状物支撑装置42已经朝向非操作位置移动，并且分段式定心/提取装置25和环形定心/提取装置34都仍处于相应的提取位置中。

图7：将荚状物从荚状物支撑装置分离的构造

随着响应于注射组件7的进一步前进以及响应于由两侧附接件48提供给板40的后续推力，荚状物支撑装置37围绕轴线39向上旋转，从而使得荚状物2向上的提升，并且同时荚状物2插入在半室19中，随着凸缘4的弯曲进而荚状物本身从凹槽41逐渐脱离。

在荚状物支撑装置37进行确定的旋转角度(优选地为约11°)之后，荚状物支撑装置37停止支撑插入到半室19中的荚状物2，其中荚状物自身的轴线2A基本上与轴线6重合。

在该构造中，荚状物2大体上处于冲泡位置中，即，处于以下位置中，当注射组件7终止其行程并与冲泡组件联接时，将凸缘4按压在它们之间以获得流体密封联接。

根据图7中所示的，在这种构造中，荚状物2的中央主体3支撑在刺穿装置23的刺穿钉24上和分段式定心/提取装置25的突出元件27上，该刺穿装置处于提取位置，该分段式定心/提取装置也处于提取位置。

荚状物2一旦被荚状物支撑装置37放开，仍通过由注射组件7施加的被动反向作用而保持在冲泡半室19中，具体地是通过布置在其提取位置中的环形定心/提取装置34 37保持。

换言之，荚状物支撑装置37将荚状物2插入到冲泡半室19内，而注射组件7(具体地，环形定心/提取装置34)不主动地有助于使荚状物2插入到冲泡半室19中(即，当荚状物2仍然由荚状物支撑装置37保持时，注射组件基本上不向荚状物提供任何轴向推力)，但是当荚状物2被荚状物支撑装置37留在冲泡半室19中时，注射组件仅施加被动反向作用。

因此，荚状物2从装载位置移动到冲泡位置的发生而不使荚状物2受到(具体地，通过注射组件7施加的)轴向压力。因而，荚状物2在关闭冲泡室的步骤中经历显著变形的风险被消除或最小化，该变形可能会危害饮料提取过程和耗尽的荚状物的排出。

图8：冲泡和分配的构造

手柄17朝向降低位置的进一步移动确定了荚状物支撑装置37的进一步旋转(优选地，另一个4-5°)，并且注射组件7的前进使得荚状物2插入到冲泡半室20中，定心/提取装置34的环形元件35撤回以及刺穿钉31穿透荚状物2的中央主体3的结果的发生。

当手柄17到达降低位置时，注射组件7的端部表面和提取组件8的端部表面将荚状物2的凸缘4夹在它们之间，并且紧密地关闭由冲泡半室19和冲泡半室20形成的并包括荚状物2的冲泡室。

必须详细说明的是，由注射组件7的最后移动确定的冲泡室的关闭基本上不改变之前的荚状物2的位置(具体地是荚状物2的中央主体3的位置)，荚状物的中央主体仍然支撑在刺穿钉24和突出元件27上，同时荚状物在相对侧上被刺穿钉31刺穿。

由注射装置轴向推动的凸缘4经历朝向提取组件8的轻微弯曲，并且因此被按压在两个组件之间。

现在，热压水通过入口管道33供应至冲泡室。

荚状物2的吸入引起荚状物2的膨胀，这将突出元件27朝向它们的收回位置推动，并且该荚状物被刺穿钉24穿透，以使得提取的饮料从荚状物2中流出，从而经由出口管道9流动到提取组件8的外部。

当分配结束并且手柄17返回到提升位置时，注射组件7离开提取组件8，并且荚状物2通过重力向下落下。由于分段式定心/提取装置25和环形定心/提取装置34，荚状物2有效地与刺穿装置23和刺穿装置29分离。

环形定心/提取装置34的环形元件35和分段式定心/提取装置25的突出元件27具有的优点是：为荚状物2提供沿着荚状物2的环形部分的轴向推力。

具体地，关于分段式定心/提取装置25的构造，精巧元件的环(例如突出元件27)推动荚状物2的事实引出以下优点：

与单个抽取器可做到的不同，当荚状物2潮湿时，尤其在荚状物由耐受性较差的材料(例如，可生物降解材料)制成的情况下，突出元件27使得均匀地分布推力，从而不具有在抽取咖啡时损坏或甚至撕裂荚状物2的风险；

存在的突出元件27的环滑动穿过冲泡半室19的底部的相应孔眼，使得可以将冲泡半室19的其余部分(凹形插入件22)制造为单件，以完全有利于支撑荚状物2的表面均匀度；

存在的孔眼和突出元件27的弹性组装，使得可以在冲泡半室19中在荚状物2吸收热压水时产生用于该荚状物的膨胀区域。因此，可以使冲泡半室19的凹形表面与冲泡半室的凹形表面相一致，使得重塑荚状物2的凸形的相对精度，并且使突出元件27具有以各自的眼孔中限定荚状物2的膨胀区域的功能，当用水注射荚状物2时，该荚状物经历自然的但最小的膨胀；

突出元件27的位置布置为接合荚状物2的中心体的外围边缘，避免“遮掩”荚状物2的中央区域(饮料大部分从中流出)，并且因此避免出口流动截面的减小，该现象可能会例如在设置单个中心提取器的情况下发生。

Claims (11)

1.一种用于从单份荚状物(2)生产饮料的冲泡装置(1)；

其中，该单份荚状物(2)包括：壳体，由两片塑料和/或铝和/或纸形成，该两片相互联接以形成包含能冲泡材料的中央主体(3)；以及外部环形凸缘(4)，完全围绕所述中央主体延伸并且密封所述中央主体(3)；

所述冲泡装置(1)包括：

两个功能组件(7、8)，限定相应的冲泡半室(19、20)并且这两个功能组件能沿纵向轴线(6)在打开构造和关闭构造之间相互移动，在所述打开构造中，这两个功能组件相互限定用于装载所述荚状物(2)的空间，在所述关闭构造中，两个所述冲泡半室(19、20)相互限定用于所述荚状物(2)的冲泡室；所述两个功能组件(7、8)中的一个是水注射组件而另一个是饮料提取组件；以及

荚状物支撑装置(37)，围绕横向于所述纵向轴线(6)的固定轴线(39)旋转地安装，以在荚状物保持位置和脱离位置之间移动，在所述荚状物保持位置中，所述荚状物支撑装置(37)能仅通过其自身接收一荚状物(2)并将该荚状物(2)支撑在处于所述打开构造中的所述两个功能组件(7、8)之间的装载位置中，在所述脱离位置中，在将所述荚状物(2)传送到所述两个功能组件(7、8)之后，所述荚状物支撑装置(37)相对于所述两个功能组件(7、8)移动到旁边；

其特征在于，在所述荚状物支撑装置围绕所述固定轴线(39)旋转期间，所述荚状物支撑装置(37)从所述荚状物保持位置到所述脱离位置的路径被设计为使得所述荚状物支撑装置(37)将所述荚状物(2)插入并留在所述两个功能组件(7、8)中的一个的冲泡半室(19、20)中。

2.根据权利要求1所述的冲泡装置，其中，所述两个功能组件(7、8)中的一个是静止功能组件(8)并且另一个是能移动功能组件(7)，所述能移动功能组件能操作为移动到所述静止功能组件(8)或从所述静止功能组件移开，其中，所述能移动功能组件沿所述纵向轴线(6)在收回位置与前进位置之间移动，所述收回位置对应于所述冲泡装置(1)的所述打开构造，所述前进位置对应于所述冲泡装置(1)的所述关闭构造；所述荚状物支撑装置(37)布置为将所述荚状物(2)插入并留在所述静止功能组件(8)的所述冲泡半室(19)中。

3.根据权利要求2所述的冲泡装置，其中，所述功能组件(7、8)布置为使得当所述荚状物支撑装置(37)到达所述脱离位置时，所述能移动功能组件(7)与所述荚状物接合以将所述荚状物保持在所述静止功能组件(8)的所述冲泡半室(19)。

4.根据权利要求2所述的冲泡装置，其中，响应于所述能移动功能组件(7)朝向所述前进位置的移动，所述荚状物支撑装置(37)从所述荚状物保持位置到所述脱离位置的移动通过所述荚状物支撑装置(37)与所述能移动功能组件(7)之间的机械干涉而引起。

5.根据权利要求4所述的冲泡装置，其中，响应于所述冲泡装置(1)返回到所述打开构造，所述荚状物支撑装置(37)的从所述脱离位置到所述荚状物保持位置的移动在重力的作用和/或在弹性恢复工具的推动下发生；所述荚状物支撑装置(37)的从所述脱离位置到所述荚状物保持位置的路径被设计为使得所述荚状物支撑装置(37)不与所述荚状物(2)干涉，从而响应于所述冲泡装置(1)返回到所述打开构造，使所述荚状物(2)在重力的作用下自由向下落下。

6.根据权利要求2所述的冲泡装置，其中，所述静止功能组件(8)是所述提取组件，而所述能移动功能组件(7)是所述注射组件。

7.根据权利要求1所述的冲泡装置，其中，所述荚状物支撑装置(37)在其荚状物保持位置配置为将所述荚状物(2)保持在相对于所述纵向轴线(6)向下移动的位置中；以及所述荚状物支撑装置(37)从所述荚状物保持位置到所述脱离位置的路径被设计为在将所述述荚状物(2)留在所述冲泡半室(19；20)之前，使得所述荚状物支撑装置(37)将所述荚状物(2)提升到与所述纵向轴线(6)同轴的位置。

8.根据权利要求1所述的冲泡装置，其中，所述荚状物支撑装置(37)包括布置在所述纵向轴线(6)的相对侧的相互面对的两个凹槽(41)，并且这两个凹槽配置为滑动地接合由重力从上方供给的荚状物(2)的凸缘(4)，并且将该荚状物(2)保持在装载位置。

9.根据权利要求1所述的冲泡装置，还包括辅助荚状物支撑装置(42)，所述辅助荚状物支撑装置包括横向构件(43)，所述横向构件布置在所述荚状物支撑装置(37)下方并围绕横向于所述纵向轴线(6)的轴线能旋转地安装，以在操作位置与非操作位置之间旋转，在所述操作位置中所述横向构件(43)限定用于在所述荚状物支撑装置(37)中的荚状物(2)的凸缘(4)的支撑，在所述非操作位置中所述横向构件(43)移到旁边以便在所述荚状物支撑装置(37)下方留出自由空间，从而当所述冲泡装置(1)返回至所述打开构造时，所述辅助荚状物支撑装置不干扰所述荚状物(2)的下落。

10.根据权利要求1所述的冲泡装置，其中，所述冲泡半室(19、20)由与所述纵向轴线(6)同轴的相面对的腔体界定，并且相对于穿过所述凸缘(4)的平面，每个腔体具有的形状与所述荚状物(2)的所述中央主体(3)的一半大致互补。

11.根据权利要求1中所述的冲泡装置，其中，当所述荚状物支撑装置(37)将所述荚状物(2)留在所述功能组件(7；8)中的一个的所述冲泡半室(20；19)中时，所述荚状物(2)处于冲泡位置中，所述冲泡位置是当所述功能组件(7、8)布置在所述关闭构造中时所述荚状物(2)呈现在所述冲泡室中的位置。