EP3137394B1 - Kapsel mit einem vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildeten kapselkörper - Google Patents

Kapsel mit einem vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildeten kapselkörper Download PDF

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EP3137394B1
EP3137394B1 EP15707997.1A EP15707997A EP3137394B1 EP 3137394 B1 EP3137394 B1 EP 3137394B1 EP 15707997 A EP15707997 A EP 15707997A EP 3137394 B1 EP3137394 B1 EP 3137394B1
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EP
European Patent Office
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base
rupture disc
capsule
capsule according
predetermined breaking
Prior art date
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EP15707997.1A
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English (en)
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EP3137394A1 (de
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Roland Affolter
Alexander Panos
Guillaume Bugnard
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Delica AG
Original Assignee
Delica AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D85/00—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials
    • B65D85/70—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials for materials not otherwise provided for
    • B65D85/804—Disposable containers or packages with contents which are mixed, infused or dissolved in situ, i.e. without having been previously removed from the package
    • B65D85/8043—Packages adapted to allow liquid to pass through the contents
    • B65D85/8061—Filters

Definitions

  • the invention relates to a capsule with a preferably rotationally symmetrical capsule body according to the preamble of claim 1.
  • Such capsules are widely used today, in particular for the preparation of coffee or mixed coffee beverages.
  • the capsule forms portion packaging for the transport and storage of the substance contained therein, and at the same time the design of the capsule plays an important role in the preparation of the beverage in a corresponding beverage preparation machine.
  • the capsule For storage, the capsule must form an aroma-tight shell and it must protect the substance it contains from moisture and other environmental influences.
  • the capsule is usually opened on the entry side by penetrating the lid when the capsule is enclosed in the beverage preparation machine.
  • the internal pressure that builds up usually causes the capsule to open so that the injected liquid can flow through the substance.
  • foils which burst without mechanical action solely under the action of pressure.
  • the US 2008/0026121 A1 discloses a capsule for the production of a beverage product according to the preamble of claim 1, comprising a capsule body with an outlet which is closed on its outside by an elastic septum.
  • the US 2011/0005399 A1 shows a capsule at the bottom of which a film is attached which can be punctured by a penetration element.
  • a capsule In the FR 2 062 337 A5 a capsule is disclosed, the lid of which is penetrated with a penetrant for introducing gas. As a result of the increase in pressure in the capsule, a film breaks open, which closes an outlet.
  • the EP 2 444 339 A1 discloses a capsule which has a film and penetrant in the bottom so that the film is punctured under pressure.
  • a disadvantage of this solution is that inserting the bursting film directly above the outlet connection is very complex.
  • the bursting film is difficult to attach at this point.
  • the behavior when it bursts is difficult to control.
  • a rupture disc that can burst under internal pressure in the chamber is preferably arranged at a small distance above the floor.
  • a rupture disc can be easily installed and fixed to the bottom of the capsule.
  • the bursting disc can be designed to be relatively dimensionally stable and have a wall thickness of, for example, 0.3 to 1 mm. It is advantageous if the rupture disc covers a large part of the projection area of the floor, the outer diameter of the rupture disc preferably being greater than the radius of the entire floor area.
  • the diameter of the bottom surface corresponds to the transition from the side wall to the bottom of the capsule, regardless of whether the bottom tapers in stages or conically.
  • the bottom can also have an outlet nozzle with an outlet opening.
  • the rupture disc according to the invention it would also be possible to provide the base with any desired outlet openings.
  • the bursting disc is advantageously connected to the bottom in a liquid-tight manner on a circumferential outer edge.
  • the outer edge can be welded or glued to the floor.
  • a liquid-tight snap connection is also conceivable and would simplify assembly even further.
  • the rupture disc can have support means on the underside facing the floor, on which the rupture disc can be supported at a distance on the floor.
  • these proppants serve to better control the bursting behavior and, on the other hand, they prevent the bursting disc from being pressed against the ground, which could impair the leakage of the liquid.
  • the rupture disc can furthermore have stiffening means on the underside facing the floor, which stiffen at least part of the rupture disc. These stiffening agents also serve to influence the bursting behavior.
  • the stiffening means and the supporting means can also coincide or merge into one another.
  • the bursting disc is provided with predetermined breaking points or predetermined breaking lines for the release of at least one defined opening in the event of a bursting.
  • the predetermined breaking points or predetermined breaking lines can be interrupted or continuous linear material weaknesses. With this configuration it can be determined exactly at which point an opening in the rupture disc is to be exposed and how large this opening is.
  • the predetermined breaking points or predetermined breaking lines are arranged in combination with a line of weakness in the rupture disc in such a way that the section of the rupture disc bounded by the predetermined breaking points or predetermined breaking lines can be pivoted downward against the ground around the line of weakness when bursting.
  • the line of weakness takes on the function of a film hinge around which the section that has been detached under the action of pressure is pivoted downwards.
  • the flow behavior of the liquid when it leaves the chamber can also be influenced by a corresponding arrangement of the hinged section.
  • the bursting disc has a line of weakness in the form of a regular polygon, in particular a square, and if it is on each side of the polygon is an area delimited by the predetermined breaking points or predetermined breaking lines, in particular in the form of a triangle. If the polygon is arranged in the center of the rupture disk, this obviously results in a star-shaped arrangement of the foldable sections with a simultaneous pivoting movement against the longitudinal center axis of the capsule.
  • the bottom of the capsule has a recess, the rupture disc being arranged in the recess.
  • the recess serves on the one hand to reinforce the capsule base and it facilitates the installation of further elements within the chamber.
  • a baffle plate can be arranged in the outlet connection, which effects a thorough mixing and foaming of the outflowing liquid.
  • the baffle plate can for example also be designed in the shape of a cup.
  • a sieve bottom or a filter bottom is arranged above the rupture disc. The arrangement takes place at a distance from the rupture disc.
  • a sieve base or a filter base is arranged above the rupture disc, it can also be particularly advantageous for the rupture disc to be connected to the sieve base or to the filter base in a liquid-tight manner on a circumferential outer edge.
  • a snap connection or also a welding or gluing would be conceivable.
  • This arrangement would have the advantage that the sieve base and rupture disc form a preassembled unit which can be attached above the capsule base.
  • the sieve base or the filter base is preferably designed in one piece with a beaker which contains the substance in the chamber.
  • This cup can have at least one inlet opening on the upper edge, or it can be closed with a perforated film or with a fleece filter. The upper closure of the cup can also take place directly through the lid of the capsule. In this way, an annular chamber into which the liquid can be injected is formed around the cup.
  • a sieve base or a filter base is arranged above the rupture disc, it can also be particularly advantageous for the rupture disc to be connected to the sieve base or to the filter base in a liquid-tight manner on a circumferential outer edge.
  • the sieve base or the filter base merely forms a disc which is arranged above the base of the capsule and that the entire chamber is filled with the substance up to the side walls of the capsule.
  • the bursting disc is advantageously made of a plastic material, and it can be manufactured as an injection-molded part. Injection molding can be used to produce very precise dimensions, particularly with regard to predetermined breaking points, predetermined breaking lines or weakening lines. However, it would also be conceivable to manufacture the bursting disc from light metal, for example from aluminum or from an aluminum alloy.
  • the bursting behavior can be controlled over a relatively broad pressure spectrum.
  • the build-up of a relatively high internal pressure is particularly desirable.
  • the rupture disc according to the invention can, for example, with a hydraulic internal pressure in the Open the chamber with a pressure of at least 0.5 bar.
  • the internal pressure building up in the capsule can be controlled relatively easily until it bursts. This internal pressure is advantageously in a range between 0.5 and 10 bar.
  • a capsule generally designated 1 consists of a frustoconical capsule body 2 with a circumferential side wall 3 and with a bottom 4.
  • the capsule body is preferably made as an injection-molded part from plastic material.
  • the capsule body is closed with a cover 5, for example made of a plastic film or an aluminum foil.
  • the cover is attached to a circumferential flange 20 of the capsule body.
  • the bottom 4 has a recess 18, a circumferential shoulder 22 being formed.
  • An outlet connection 9 with an outlet opening 10 is arranged in the center of the base. Details on the outlet nozzle and the outlet opening are given below using the Figure 10 explained.
  • the bottom is provided on the outside with star-shaped stiffening ribs which extend from the outlet connection 9.
  • a cup 23 is fastened to the shoulder 22 by a snap connection.
  • This cup has a sieve bottom 24 and slots 25 on the upper edge.
  • the lid 5 is sealed to the upper edge of the cup, so that a closed inner chamber for receiving the substance 7 is formed.
  • hot water is injected through the cover 5 into the outer annular chamber. This penetrates through the slots 25 into the cup 23 and flows through the substance 7 and the sieve bottom 24.
  • a rupture disk 8 is arranged above the bottom 4 in the recess 18, the structure and function of which will be described in more detail below.
  • the Figure 3 illustrates the assembly sequence in the manufacture of the capsule. First, the rupture disc 8 is inserted into the capsule body 2 and connected to the bottom in a liquid-tight manner. The cup 23 is then fixed over the bursting disc and filled with the substance. In certain cases it would even be conceivable to use pre-filled cups. Finally, the lid 5 is sealed with the capsule body 2 or with the upper edge of the cup 23. The assembled capsule and the exact location of the rupture disc is in Figure 4 shown.
  • the bursting disc 8 has a circumferential, relatively thin outer edge 11, on which it is firmly connected to the base 4 of the capsule.
  • the rupture disc has on its underside four support means 12 which are arranged at a uniform angular spacing and are approximately arrow-shaped. The rupture disc is supported on these support means in the edge region on the bottom 4.
  • a cross-shaped stiffening rib 14 is arranged on the underside, which in particular stiffens the center of the bursting disc 8.
  • the reinforcement rib is designed in one piece with four further support means 13, which also provide support in a further recess in the floor ( Figure 2 ).
  • a square line of weakness 16 is arranged centrally aligned on the upper side of the rupture disk.
  • This line of weakness consists of a strong thinning of the wall thickness, as from Figure 7 can be seen.
  • An arrow-shaped predetermined breaking line 15 adjoins each side edge of the square, so that, overall, a breakout material section 17 is delimited.
  • the predetermined breaking line 15 consists of a weakening of the wall thickness which, compared to the weakening line 16, is designed in such a way that only a very thin film of material remains.
  • the cross-shaped stiffening rib 14 on the underside of the rupture disc is arranged in such a way that the corners of the square line of weakness 16 are cut on the upper side.
  • the section of the bursting disc 8 delimited by the line of weakness 16 forms a rigid plate to which the break-out sections 17 are articulated.
  • the predetermined breaking lines 15 tear and the material sections 17 pivot in the direction of arrow a downwards against the floor, as in FIG Figure 8 is shown.
  • four star-shaped openings 26 are exposed in the embodiment shown.
  • the inclined sections 17 cause a flow radially outward in the direction of arrow b.
  • any other configuration of the knockout openings 17 would be conceivable.
  • the sections could also be deflected in such a way that a flow is achieved against the center of the capsule.
  • a vortex flow could also be achieved if the sections swivel out in the same direction around the center of the rupture disk.
  • the outlet opening 10 runs annularly around a cup-shaped baffle plate 19 in the outlet nozzle 9.
  • This baffle plate is held by individual holding webs 27 which connect the side wall of the baffle plate to the inner wall of the outlet nozzle 9.
  • this baffle plate could also have a different configuration, or it could also be replaced by a different flow baffle.
  • FIG 11 shows an alternative embodiment of a capsule, in which, however, the sieve bottom 24 in contrast to the embodiment according to FIG Figure 2 is not provided with a receptacle.
  • the sieve bottom here forms a disc which is fastened with a snap connection above the bottom 4 of the capsule.
  • the substance 7 fills almost the entire chamber 6 and expands to the circumferential side wall 3 of the capsule.
  • the cover 5 is curved in a concave manner.
  • the bursting disc 8 is also connected to the recessed bottom 4 here. As in the embodiment according to Figure 2 however, it would also be conceivable for the bursting disc to be connected to the underside of the sieve bottom in a liquid-tight manner.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kapsel mit einem vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildeten Kapselkörper gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Kapseln finden heute insbesondere für die Zubereitung von Kaffee oder Kaffeemischgetränken verbreitet Anwendung.
  • Die Kapsel bildet eine Portionsverpackung für den Transport und die Lagerung der darin enthaltenen Substanz und gleichzeitig spielt die Ausgestaltung der Kapsel eine wichtige Rolle bei der Zubereitung des Getränks in einer entsprechenden Getränkezubereitungsmaschine. Für die Lagerung muss die Kapsel eine aromadichte Hülle bilden und sie muss die darin enthaltene Substanz vor Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen schützen. Das Öffnen der Kapsel auf der Eintrittsseite erfolgt üblicherweise durch Penetration des Deckels beim Einschliessen der Kapsel in die Getränkezubereitungsmaschine. Auf der Austrittsseite bewirkt der sich aufbauende Innendruck in der Regel ein Öffnen der Kapsel, sodass die eingespritzte Flüssigkeit durch die Substanz fliessen kann. Neben sich selbst penetrierenden Folien auf der Austrittsseite ist es auch bereits bekannt, Folien einzubauen, welche ohne mechanische Einwirkung ausschliesslich unter Druckeinwirkung aufplatzen.
  • Die US 2008/0026121 A1 offenbart eine Kapsel zur Herstellung eines Getränkeproduktes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, umfassend einen Kapselkörper mit einem Ausfluss, welcher auf seiner Aussenseite durch ein elastisches Septum verschlossen ist.
  • Die US 2011/0005399 A1 zeigt eine Kapsel an deren Boden eine Folie angebracht ist, die durch ein Penetrationselement punktierbar ist.
  • In der FR 2 062 337 A5 ist eine Kapsel offenbart, deren Deckel mit einem Penetrationsmittel zum Einleiten von Gas durchdrungen wird. Durch den Druckanstieg in der Kapsel bricht eine Folie auf, welche einen Auslass verschliesst.
  • Die EP 2 444 339 A1 offenbart eine Kapsel, welche im Boden eine Folie und Penetrationsmittel aufweist, so dass die Folie unter Druck aufgestochen wird.
  • Durch die WO 2014/033341 ist eine gattungsmässig vergleichbare Kapsel bekannt geworden, welche auf der Auslassseite einen Auslaufstutzen aufweist. Die Eintrittsöffnung dieses Auslaufstutzens ist in der Bodenebene mit einer Berstfolie verschlossen, welche unter Druckeinwirkung aufplatzt und den Auslaufstutzen freigibt.
  • Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass das Einsetzen der Berstfolie unmittelbar über dem Auslaufstutzen sehr aufwendig ist. Ausserdem lässt sich die Berstfolie an dieser Stelle nur schlecht befestigen. Aufgrund des geringen Durchmessers der Berstfolie lässt sich das Verhalten beim Aufplatzen ausserdem nur schwer kontrollieren.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kapsel der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die erwähnten Nachteile vermieden werden. Die Kapsel soll einfach und kostengünstig herstellbar sein und es wird insbesondere eine verbesserte Steuerung des Öffnungsvorgangs auf der Austrittsseite angestrebt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Kapsel gelöst, welche die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.
  • Dabei ist vorzugsweise in einem geringen Abstand über dem Boden eine unter einem Innendruck in der Kammer aufplatzbare Berstscheibe angeordnet. Eine derartige Berstscheibe lässt sich leicht einbauen und am Boden der Kapsel fixieren. Die Berstscheibe kann dabei relativ formsteif ausgebildet sein und eine Wandstärke von beispielsweise 0,3 bis 1 mm aufweisen. Es ist dabei vorteilhaft wenn die Berstscheibe einen grossen Teil der Projektionsfläche des Bodens bedeckt, wobei der Aussendurchmesser der Berstscheibe vorzugsweise grösser ist als der Radius der ganzen Bodenfläche. Der Durchmesser der Bodenfläche entspricht dabei dem Übergang der Seitenwand zum Boden der Kapsel, unabhängig davon, ob der Boden sich stufenweise oder konisch verjüngt. Der Boden kann dabei ebenfalls einen Auslaufstutzen mit einer Auslauföffnung aufweisen. Allerdings wäre es mit der erfindungsgemässen Berstscheibe auch möglich, den Boden mit beliebigen Auslauföffnungen zu versehen.
  • Die Berstscheibe ist vorteilhaft an einem umlaufenden Aussenrand mit dem Boden flüssigkeitsdicht verbunden. Der Aussenrand kann dabei mit dem Boden verschweisst oder verklebt werden. Auch eine flüssigkeitsdichte Schnappverbindung ist denkbar und würde die Montage noch weiter vereinfachen.
  • Die Berstscheibe kann auf der dem Boden zugewandten Unterseite Stützmittel aufweisen, an denen die Berstscheibe im Abstand am Boden abstützbar ist. Diese Stützmittel dienen einerseits einer besseren Kontrolle des Berstverhaltens und andererseits verhindern sie, dass die Berstscheibe gegen den Boden gepresst wird, was ein Auslaufen der Flüssigkeit beeinträchtigen könnte.
  • Die Berstscheibe kann weiter auf der dem Boden zugewandten Unterseite Versteifungsmittel aufweisen, welche wenigstens einen Teil der Berstscheibe versteifen. Auch diese Versteifungsmittel dienen dazu, dass Berstverhalten zu beeinflussen. Die Versteifungsmittel und die Stützmittel können auch zusammenfallen bzw. ineinander übergehen.
  • Die Berstscheibe ist mit Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien für die Freigabe wenigstens einer definierten Öffnung beim Bersten versehen. Die Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien können unterbrochene oder durchgehende linienförmige Materialschwächungen sein. Mit dieser Ausgestaltung kann genau festgelegt werden, an welcher Stelle eine Öffnung in der Berstscheibe freigelegt werden soll und wie gross diese Öffnung ist.
  • Die Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien sind in Kombination mit einer Schwächungslinie in der Berstscheibe derart angeordnet, dass der durch die Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien begrenzte Abschnitt der Berstscheibe beim Bersten um die Schwächungslinie nach unten gegen den Boden schwenkbar ist. Die Schwächungslinie erhält dabei die Funktion eines Filmscharniers, um das der unter Druckeinwirkung abgelöste Abschnitt nach unten geschwenkt wird. Ersichtlicherweise kann durch entsprechende Anordnung des aufklappbaren Abschnitts auch das Strömungsverhalten der Flüssigkeit beim Verlassen der Kammer beeinflusst werden. Je nach Konfiguration und Relativlage des aufgeklappten Abschnitts lässt sich beispielsweise eine turbulente Strömung erzielen, welche beispielsweise zur Schaumbildung erwünscht sein kann.
  • Als vorteilhafte Ausgestaltung hat es sich erwiesen, wenn die Berstscheibe eine Schwächungslinie in der Form eines regelmässigen Vielecks, insbesondere eines Quadrats aufweist und wenn sich an jeder Seite des Vielecks ein durch die Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien abgegrenzter Bereich, insbesondere in der Form eines Dreiecks, anschliesst. Wenn das Vieleck im Zentrum der Berstscheibe angeordnet ist, ergibt sich so ersichtlicherweise eine sternförmige Anordnung der aufklappbaren Abschnitte mit einer simultanen Schwenkbewegung gegen die Längsmittelachse der Kapsel.
  • Der Boden der Kapsel weist eine Vertiefung auf, wobei die Berstscheibe in der Vertiefung angeordnet ist. Die Vertiefung dient einerseits der Verstärkung des Kapselbodens und sie erleichtert den Einbau von weiteren Elementen innerhalb der Kammer.
  • Weiter kann im Auslaufstutzen eine Prallplatte angeordnet sein, welche eine Durchmischung und Aufschäumung der auslaufenden Flüssigkeit bewirkt. Die Prallplatte kann beispielsweise auch becherförmig ausgebilet sein.
  • Um bei einem Extraktionsprozess zu verhindern, dass die extrahierte Substanz wie z. B. Kaffeepulver oder Teeblätter aus der Kammer geschwemmt wird, ist über der Berstscheibe ein Siebboden oder ein Filterboden angeordnet. Die Anordnung erfolgt im Abstand zur Berstscheibe.
  • Wenn über der Berstscheibe ein Siebboden oder ein Filterboden angeordnet ist, kann es auch besonders vorteilhaft sein, dass die Berstscheibe an einem umlaufenden Aussenrand mit dem Siebboden oder mit dem Filterboden flüssigkeitsdicht verbunden ist. Denkbar wäre dabei eine Schnappverbindung oder auch eine Verschweissung oder Verklebung. Diese Anordnung hätte den Vorteil, dass Siebboden und Berstscheibe eine vormontierte Einheit bilden, welche über dem Kapselboden angebracht werden kann. Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn der Siebboden oder der Filterboden vorzugsweise einstückig mit einem Becher ausgebildet ist, der die Substanz in der Kammer enthält. Dieser Becher kann am oberen Rand wenigstens eine Eintrittsöffnung aufweisen, oder er kann mit einer Lochfolie oder mit einem Vliesfilter verschlossen sein. Der obere Abschluss des Bechers kann auch unmittelbar durch den Deckel der Kapsel erfolgen. Um den Becher wird auf diese Weise eine Ringkammer gebildet, in welche die Flüssigkeit eingespritzt werden kann.
  • Wenn über der Berstscheibe ein Siebboden oder ein Filterboden angeordnet ist, kann es auch besonders vorteilhaft sein, dass die Berstscheibe an einem umlaufenden Aussenrand mit dem Siebboden oder mit dem Filterboden flüssigkeitsdicht verbunden ist.
  • Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der Siebboden oder der Filterboden lediglich eine Scheibe bildet, welche über dem Boden der Kapsel angeordnet ist und dass die ganze Kammer bis zu den Seitenwänden der Kapsel mit der Substanz gefüllt ist.
  • Die Berstscheibe besteht vorteilhaft aus einem Kunststoffmaterial, wobei sie als Spritzgussteil hergestellt werden kann. Durch Spritzgiessen lassen sich sehr präzise Dimensionen insbesondere im Hinblick auf Sollbruchstellen, Sollbruchlinien oder Schwächungslinien herstellen. Es wäre aber auch denkbar, die Berstscheibe aus Leichtmetall beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung herzustellen.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemässen Berstscheibe lässt sich das Berstverhalten über ein relativ breites Druckspektrum steuern. Je nach Inhalt ist dabei der Aufbau eines relativ hohen Innendrucks besonders erwünscht. Die erfindungsgemässe Berstscheibe kann beispielsweise bei einem hydraulischen Innendruck in der Kammer von wenigstens 0.5 bar aufplatzen. Mit Hilfe der Berstscheibe lässt sich der in der Kapsel aufbauende Innendruck bis zum Aufplatzen relativ leicht steuern. Dieser Innendruck liegt vorteilhaft in einem Bereich zwischen 0.5 und 10 bar.
  • Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus den Zeichnungen. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Kapsel,
    Figur 2
    einen Querschnitt durch die Kapsel in der Ebene A-A gemäss Figur 1,
    Figur 3
    einen perspektivische Darstellung der Einzelteile der Kapsel gemäss Figur 2 vor dem Zusammenbau,
    Figur 4
    die teileweise aufgeschnittene Kapsel gemäss Figur 2 in perspektivischer Darstellung,
    Figur 5
    eine Draufsicht auf die Berstscheibe in der Kapsel gemäss Figur 4,
    Figur 6
    eine Ansicht von unten auf die Berstscheibe gemäss Figur 5,
    Figur 7
    einen Querschnitt durch die Ebene F-F der Berstscheibe gemäss Figur 5 in vergrösserter Darstellung,
    Figur 8
    die Berstscheibe gemäss Figur 7 nach dem Bersten,
    Figur 9
    einen Querschnitt durch die Ebene I-I der Berstscheibe gemäss Figur 6,
    Figur 10
    ein teilweise aufgeschnittener Kapselkörper in perspektivischer Darstellung, und
    Figur 11
    einen Querschnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Kapsel ohne Aufnahmebecher für die Substanz.
  • Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, besteht eine allgemein mit 1 bezeichnet Kapsel aus einem kegelstumpfförmigen Kapselkörper 2 mit einer umlaufenden Seitenwand 3 und mit einem Boden 4. Der Kapselkörper ist vorzugsweise als Spritzgussteil aus Kunststoffmaterial hergestellt. Der Kapselkörper ist mit einem Deckel 5 beispielsweise aus einer Kunststofffolie oder aus einer Aluminiumfolie verschlossen. Der Deckel ist dabei an einem umlaufenden Flansch 20 des Kapselkörpers befestigt.
  • Der Boden 4 weist eine Vertiefung 18 auf, wobei eine umlaufende Schulter 22 gebildet wird. Im Zentrum des Bodens ist ein Auslaufstutzen 9 mit einer Auslauföffnung 10 angeordnet. Einzelheiten zum Auslaufstutzen und zur Auslauföffnung werden nachstehend anhand der Figur 10 erläutert. Insbesondere aus Figur 1 ist ersichtlich, dass der Boden auf der Aussenseite mit sternförmig verlaufenden Versteifungsrippen versehen ist, welche vom Auslaufstutzen 9 ausgehen.
  • In der Kammer 6 des Kapselkörpers 2 ist ein Becher 23 durch eine Schnappverbindung an der Schuler 22 befestigt. Dieser Becher weist einen Siebboden 24 und Schlitze 25 am oberen Rand auf. Der Deckel 5 ist mit dem oberen Rand des Bechers versiegelt, sodass eine geschlossene Innenkammer für die Aufnahme der Substanz 7 gebildet wird. In der Getränkezubereitungsmaschine wird beispielsweise heisses Wasser durch den Deckel 5 in die äussere Ringkammer eingespritzt. Dieses dringt durch die Schlitze 25 in den Becher 23 und durchströmt dabei die Substanz 7 und den Siebboden 24.
  • Über dem Boden 4 ist in der Vertiefung 18 eine Berstscheibe 8 angeordnet, deren Aufbau und Funktion nachstehend noch genauer beschrieben wird. Die Figur 3 veranschaulicht die Reihenfolge der Montage bei der Herstellung der Kapsel. Dabei wird zuerst die Berstscheibe 8 in den Kapselkörper 2 eingelegt und flüssigkeitsdicht mit dem Boden verbunden. Anschliessend wird der Becher 23 über der Berstscheibe fixiert und mit der Substanz gefüllt. In bestimmten Fällen wäre es sogar denkbar, bereits vorgefüllte Becher zu verwenden. Zuletzt wird der Deckel 5 mit dem Kapselkörper 2 bzw. mit dem oberen Rand des Bechers 23 versiegelt. Die zusammengebaute Kapsel und die genaue Lage der Berstscheibe ist in Figur 4 dargestellt.
  • Einzelheiten einer erfindungsgemässen Berstscheibe ergeben sich aus den Figuren 5 bis 9. Die Berstscheibe 8 weist einen umlaufenden, relativ dünnen Aussenrand 11 auf, an welchem sie fest mit dem Boden 4 der Kapsel verbunden wird. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, verfügt die Berstscheibe auf ihrer Unterseite über vier in gleichmässiger Winkelteilung angeordnete und etwa pfeilartig ausgebildete Stützmittel 12. Auf diesen Stützmitteln ist die Berstscheibe im Randbereich am Boden 4 abgestützt. Ausserdem ist auf der Unterseite eine kreuzförmig angeordnete Versteifungsrippe 14 angeordnet, welche insbesondere das Zentrum der Berstscheibe 8 versteift. Die Verstärkungsrippe ist einstückig ausgebildet mit vier weiteren Stützmitteln 13, die ebenfalls eine Abstützung in einer weiteren Vertiefung des Bodens bewirken (Figur 2).
  • Auf der Oberseite der Berstscheibe ist zentrisch ausgerichtet eine quadratische Schwächungslinie 16 angeordnet. Diese Schwächungslinie besteht aus einer starken Verdünnung der Wandstärke, wie aus Figur 7 ersichtlich ist. An jede Seitenkante des Quadrats schliesst sich eine pfeilförmige Sollbruchlinie 15 an, sodass insgesamt ein ausbrechbarer Materialabschnitt 17 begrenzt wird. Die Sollbruchlinie 15 besteht aus einer Schwächung der Wandstärke welche im Vergleich zur Schwächungslinie 16 derart ausgebildet ist, dass nur noch ein sehr dünner Materialfilm verbleibt.
  • Die kreuzförmige Versteifungsrippe 14 auf der Unterseite der Berstscheibe ist so angeordnet, dass die Ecken der quadratischen Schwächungslinie 16 auf der Oberseite geschnitten werden. Auf diese Weise bildet der durch die Schwächungslinie 16 begrenzte Abschnitt der Berstscheibe 8 eine steife Platte, an welcher die ausbrechbaren Abschnitte 17 angelenkt sind. Beim Erreichen des gewünschten Öffnungsdrucks reissen die Sollbruchlinien 15 und die Materialabschnitte 17 schwenken in Pfeilrichtung a nach unten gegen den Boden aus, wie in Figur 8 dargestellt ist. Auf diese Weise werden beim gezeigten Ausführungsbeispiel vier sternförmige Öffnungen 26 freigelegt. Wobei die schräggestellten Abschnitte 17 eine Strömung radial nach aussen in Pfeilrichtung b bewirken.
  • Selbstverständlich wären beliebige andere Konfigurationen der ausbrechbaren Öffnungen 17 denkbar. So könnten beispielsweise die Abschnitte auch derart ausgelenkt werden, dass eine Strömung gegen das Zentrum der Kapsel erzielt wird. Auch eine Wirbelströmung könnte erreicht werden, wenn die Abschnitte um das Zentrum der Berstscheibe gleichsinnig ausschwenken.
  • Wie aus Figur 10 ersichtlich ist, verläuft die Auslauföffnung 10 ringförmig um eine becherförmige Prallplatte 19 im Auslaufstutzen 9. Diese Prallplatte wird durch einzelne Haltestege 27 gehalten, welche die Seitenwand der Prallplatte mit der Innenwand des Auslaufstutzens 9 verbinden. Selbstverständlich könnte diese Prallplatte auch eine andere Konfiguration aufweisen, oder sie könnte auch durch eine andere Strömungsschikane ersetzt werden.
  • Figur 11 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Kapsel, bei welcher jedoch der Siebboden 24 im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 nicht mit einem Aufnahmebecher versehen ist. Der Siebboden bildet hier eine Scheibe, die mit einer Schnappverbindung über dem Boden 4 der Kapsel befestigt ist. Die Substanz 7 füllt annähernd die ganze Kammer 6 und dehnt sich bis zur umlaufenden Seitenwand 3 der Kapsel aus. Der Deckel 5 ist konkav nach innen gewölbt. Die Berstscheibe 8 ist hier ebenfalls mit dem vertieften Boden 4 verbunden. Ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 2 wäre es jedoch auch denkbar, dass die Berstscheibe flüssigkeitsdicht mit der Unterseite des Siebbodens verbunden wäre.

Claims (12)

  1. Kapsel (1) mit einem rotationssymmetrisch ausgebildeten Kapselkörper (2) mit einer Seitenwand (3) und mit einem einstückig mit dieser ausgebildeten Boden (4), sowie mit einem den Kapselkörper abdeckenden Deckel (5) zur Bildung wenigstens einer Kammer (6), welche eine Substanz (7) für die Zubereitung eines flüssigen Lebensmittels enthält, wobei für die Durchleitung einer Flüssigkeit durch die Kammer der Deckel eine Eintrittsseite und der Boden eine Austrittsseite bildet, wobei über dem Boden (4) eine unter einem Innendruck in der Kammer aufplatzbare Berstscheibe (8) angeordnet ist, der Boden (4) eine Vertiefung (18) aufweist und die Berstscheibe (8) in der Vertiefung angeordnet ist, wobei über der Berstscheibe (8) und in einem Abstand zu dieser ein Siebboden (24) oder ein Filterboden angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) die Vertiefung (18) auf der der Kammer (6) zugewandten Seite aufweist, und dass die Berstscheibe Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien (15) für die Freilegung wenigstens einer Öffnung beim Bersten aufweist, wobei die Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien in Kombination mit einer Schwächungslinie (16) in der Berstscheibe derart angeordnet sind, dass der durch die Sollbruchstellen begrenzte Abschnitt (17) der Berstscheibe beim Bersten um die Schwächungslinie nach unten gegen den Boden schwenkbar ist.
  2. Kapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (4) einen Auslaufstutzen (9) mit einer Auslauföffnung (10) aufweist.
  3. Kapsel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (8) an einem umlaufenden Aussenrand (11) mit dem Boden (4) flüssigkeitsdicht verbunden ist.
  4. Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (8) auf der dem Boden (4) zugewandten Unterseite Stützmittel (12, 13) aufweist, an denen die Berstscheibe im Abstand am Boden abstützbar ist.
  5. Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (8) auf der dem Boden zugewandten Unterseite Versteifungsmittel (14) aufweist, welche wenigstens einen Teil der Berstscheibe versteifen.
  6. Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (8) eine Schwächungslinie (16) in der Form eines regelmässigen Vielecks, insbesondere eines Quadrats, aufweist und dass sich an jeder Seite des Vielecks ein durch Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien (15) abgegrenzter Bereich, insbesondere in der Form eines Dreiecks anschliesst.
  7. Kapsel nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Auslaufstutzen (9) eine Prallplatte (19) angeordnet ist.
  8. Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe an einem umlaufenden Aussenrand (11) mit dem Siebboden (24) oder mit dem Filterboden flüssigkeitsdicht verbunden ist.
  9. Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebboden (24) oder der Filterboden vorzugsweise einstückig mit einem Becher (23) ausgebildet ist, der die Substanz (7) in der Kammer (6) enthält.
  10. Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (8) aus Kunststoffmaterial, insbesondere als Spritzgussteil hergestellt ist.
  11. Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstscheibe (8) bei einem hydraulischen Innendruck in der Kammer (6) von wenigstens 0.5 bar aufplatzt.
  12. Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser der Berstscheibe (8) grösser ist als der Radius der ganzen Bodenfläche.
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