RU2717773C2 - Капсула для приготовления напитков - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к капсуле (1) для приготовления напитка в автоматическом устройстве (43) для приготовления напитков, содержащей чашевидный корпус (2), образованный боковой стенкой (6) и нижней стенкой (7) с выпускным отверстием (8), закрытым закрывающей пленкой (21), и фильтрующий элемент (9), снабженный перфорационным элементом (20) и расположенный перпендикулярно продольной оси капсулы, идеально разделяющий чашевидный корпус (2) на верхнюю часть (2a), содержащую завариваемое вещество, и нижнюю часть (2b), содержащую камеру (11) для собирания напитка. Нижняя стенка (7) содержит кольцевой участок (27), расположенный перпендикулярно оси (3) капсулы, обеспечивающий устойчивое опорное основание для капсулы (1) при установке капсулы (1) в соответствующее перколяционное гнездо (44) автоматического устройства (43) для приготовления напитков. Нижняя часть (2b) содержит область геометрической неоднородности (22), форма и/или размер которой выбираются таким образом, чтобы при сжатии капсулы (1) в осевом направлении деформация нижней части (2b) чашевидного корпуса (2) происходила в основном в области геометрической неоднородности (22), и перфорационный элемент (20) в результате этого проходил сквозь закрывающую пленку (21). 7 з.п. ф-лы, 21 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к капсуле для приготовления напитков, в частности, изобретение относится к капсуле, широко применяемой в заварном устройстве, содержащем гнездо для установки капсулы и разливочную головку для подачи жидкости под давлением в капсулу.

Уровень техники

Как известно, гнездо чашевидной формы и разливочная головка обычно могут взаимно перемещаться между рабочим положением, в котором чашевидное гнездо и разливочная головка герметично соединены друг с другом, и исходным положением, в котором гнездо и разливочная головка разделены, что позволяет вручную или автоматически производить удаление капсулы из гнезда или её установку в гнездо.

Капсула содержит: чашевидный корпус, образованный боковой стенкой и нижней стенкой; крышку, закрывающую чашевидный корпус; диск, установленный в чашевидном корпусе; и камеру, содержащую завариваемое вещество и ограниченную диском, крышкой и боковой стенкой чашевидного корпуса.

Вещество, содержащееся в камере, может быть в форме жидкости, концентрата или гранул, например, таким как быстрорастворимый кофе, чайный лист, какао, порошковое молоко, гранулированный бульон.

Диск содержит множество сквозных отверстий, через которые протекает напиток, получаемый под действием подаваемой в камеру жидкости под давлением.

В целом, для получения напитка хорошего качества желательно выполнять фазу предварительного заваривания перед подачей в камеру жидкости под давлением, чтобы жидкость могла равномерно проникнуть в завариваемое вещество до вытекания из капсулы.

Для этого были предложены несколько технических решений, многие из которых включают использование мембранного устройства, устанавливаемого в камере для её герметизации, перфорируемой или разрываемой соответствующим устройством с закрепленными на диске перфорирующими элементами, когда давление в камере достигнет определенного значения. Капсулы такого типа раскрываются, например, в патентных документах EP 1 472 156 B и EP 1 808 382 B1.

В патентных документах EP 1 580 143, EP 1 580 144 и WO 2008/132571 раскрыты капсулы другого типа.

В частности, в документах EP 1 580 143 и EP 1 580 144 раскрыт картридж для приготовления напитка из содержащегося в нем дисперсного вещества с помощью воды под давлением, который содержит: основной корпус с чашевидной частью и крышечной частью, чашечная часть которого содержит основание, боковую стенку и обод напротив основания, причем крышечная часть жестко прикреплена к ободу чашевидной части, образуя, таким образом, внутреннюю полость картриджа, в котором находится дисперсное вещество, заключенное в фильтрующем элементе, служащем для удержания дисперсного вещества и пропускания через него жидкости; крышечная часть содержит обычно закрытый крышечный клапан, образующий первый проход для отфильтрованной воды в открытом положении, отличающийся тем, что данный картридж содержит толкатель, расположенный во внутренней полости и служащий для пробивания основания при приложении к базе давления, действующего в сторону внутренней полости, в результате чего обычно закрытый крышечный клапан открывается.

В документе WO 2008/132571 раскрыта капсула для содержания растворимых напитков, содержащая вмещающий корпус, образующий внутреннюю полость, в которой имеются камера растворения для доз растворимого напитка и отверстие; корпус включает в себя также вход в виде лотка, в который входит раздаточная трубка, и данный вход расположен эксцентрично относительно камеры растворения и соединен с ней каналом; отверстие и вход закрыты профилированной крышкой, выполненной из перфорируемого материала, в центре которой имеется полое гнездо и сложенная кольцевая секция, проходящая внутрь камеры растворения для формирования принудительного пути прохождения воды под давлением, поступающей из раздаточной трубки; внутри имеется практически цилиндрическое гнездо корпуса, содержащее выходное отверстие, обычно закрытое листом перфорируемого материала, а перфоратор установлен с возможностью скольжения в указанном практически цилиндрическом гнезде, причем указанная крышка выполнена с возможностью прогибания в сторону дна, когда раздаточная трубка входит в лоток, толкая перфоратор, который перфорирует указанный лист.

Цель изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в создании капсулы вышеописанного типа для производства напитков, простой по конструкции и не требующей больших затрат при производстве, а также не требующей работающих от внутреннего давления открывающих элементов для открывания капсулы.

Согласно настоящему изобретению, предлагается капсула для производства напитков, отличительные признаки которой определяются пунктами прилагаемой формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится описание неограничивающего варианта осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 – капсула согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, вид в перспективе;

на фиг. 2 – то же, в разобранном состоянии;

на фиг. 3 – капсула, показанная на фиг. 1, вид в продольном разрезе;

на фиг. 4 – первая деталь, показанная на фиг. 2, вид в перспективе;

на фиг. 5, 6 и 7 – схематично показано заварное устройство в трех различных рабочих положениях в процессе производства напитка с помощью капсулы согласно настоящему изобретению, виды сбоку (с некоторыми деталями в разрезе и некоторыми деталями, не показанными для ясности);

на фиг. 8 – вариант выполнения капсулы, показанной на фиг. 3, вид в продольном разрезе;

на фиг. 9 – еще один вариант выполнения капсулы, показанной на фиг. 3, вид в продольном разрезе;

на фиг. 10, 11 и 12 – три варианта выполнения детали, показанной на фиг. 4, виды в перспективе; и

на фиг. 13 и 14 – два варианта выполнения второй детали, показанной на фиг. 2, виды в перспективе;

на фиг. 15 – вариант выполнения первой детали, показанной на фиг. 2, вид в перспективе;

на фиг. 16 – то же, вид сверху;

на фиг. 17, 18, 19 и 20 – четыре варианта выполнения детали, показанной на фиг. 15, виды в перспективе; и

на фиг. 21 – деталь, показанная на фиг. 20, вид сверху.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 ссылочной позицией 1 обозначена капсула в целом, предназначенная для содержания заварочного или растворимого вещества для производства напитка, например, такого как кофе, чай, какао, молоко, бульон, и т.д.

Капсула 1 предназначена для применения в известных автоматических устройствах для производства напитков, в которых в процессе производства капсулу вставляют в гнездо и включают подачу холодной или горячей жидкости, как правило, воды, в капсулу под заданным давлением, для заваривания или растворения находящегося в капсуле вещества и получения, таким образом, напитка.

Как показано на фиг. 1, 2 и 3, капсула 1 содержит чашевидный корпус 2, имеющий продольную ось 3, верхний торец которого закрыт крышкой 4, выполненной из монослойной или многослойной пленки из пластика и/или металлического материала, герметично прикрепленной к внешнему кольцевому фланцу 5 чашевидного корпуса 2 и разрываемой при использовании перфоратором заварочного устройства (которое будет рассмотрено ниже), позволяя инжектировать в капсулу 1 жидкость, как правило, воду, с заданной температурой и под заданным давлением.

Чашевидный корпус 2 содержит боковую стенку 6, соосную с осью 3 и, предпочтительно, но не обязательно, имеет форму, расширяющуюся к кольцевому фланцу 5, и нижнюю стенку 7, лежащую в плоскости, в целом, перпендикулярной оси 3, и содержащую выпускное отверстие 8.

Чашевидный корпус 2 выполнен из непроницаемого материала, предпочтительно, пластика для пищевых продуктов, в частности, из полипропилена (ПП) или полибутилентерефталата (ПБТ), и может быть получен с помощью соответствующего процесса формовки, в частности, с помощью термоформовки.

Как видно на фиг. 1, капсула 1 содержит также фильтрующий элемент 9, расположенный внутри капсулы 1 в целом перпендикулярно оси 3 и разделяющий внутреннюю полость капсулы 1 на верхнюю камеру 10, в которой находится завариваемое или растворимое вещество, и нижнюю или сборочную камеру 11, в которую поступает напиток из камеры 10, и из которой он затем вытекает из капсулы 1 через выпускное отверстие 8.

В зависимости от типа и количества вещества, находящегося в капсуле 1, и/или от степени уплотненности данного вещества, оно может занимать всю внутреннюю полость камеры 10 или только её часть между фильтрующим элементом 9 и крышкой 4.

В частности, если вещество, находящееся в капсуле, показанной на фиг. 1, является завариваемым веществом, например, кофе, объем камеры 10, занимаемый данным веществом, ограничен пространством от фильтрующего элемента 9 внизу до микроперфорированного листа 12 вверху, прикрепленного к боковой стенке 6 на определенном расстоянии от крышки 4. Еще одна задача микроперфорированного листа 12 заключается в том, чтобы способствовать равномерному распределению и проникновению заварочной жидкости в завариваемое вещество при подаче заварочной жидкости в капсулу 1 через крышку 4. Как правило, микроперфорированный лист 12 не предусматривается в капсуле 1, предназначенной для производства напитков из растворимого вещества.

Фильтрующий элемент 9 содержит сравнительно жесткий диск 13, прочно прикрепленный к боковой стенке 6, который имеет верхнюю поверхность 14, обращенную к камере 10, и нижнюю поверхность 15, обращенную к камере 11, и содержит определенное количество сквозных отверстий 16, проходящих между верхней и нижней поверхностями 14 и 15.

В зависимости от типа напитка, для создания которого предназначена капсула 1, отверстия 16 диска 13 могут иметь различные формы и размеры. Исключительно в качестве примера, в капсуле, изображенной на фиг. 3 и частично на фиг. 4, отверстия 16 представляют собой множество отверстий, расположенных рядами, равномерно расходящимися в радиальном направлении по центральной кольцевой части диска 13. В варианте, показанном на фиг. 20, отверстия 16, выполнены в форме перекрестных разрезов, равномерно расположенных относительно оси 3.

Диск 13 может быть прочно соединен с боковой стенкой 6 путем запрессовки, приклеивания или любым другим подходящим для этого способом.

В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг. 3, диск 13 имеет периферийную часть 17, закрепленную по периферийной кромке, контактирующей с боковой стенкой 6 с опорой на буртик 18, образованный, как показано в данном примере, плоской кольцевой частью боковой стенки 6, расположенной в плоскости, перпендикулярной оси 3. В не показанных здесь вариантах буртик 18 может быть выполнен в виде кольцевого углубления в боковой стенке 6 или в виде кольцевого выступа на внутренней поверхности боковой стенки 6.

Для обеспечения неразрывного контакта диска 13 с буртиком 18 боковой стенки 6 и предотвращения его приподнимания и смещения внутрь камеры 10 во время использования, боковая стенка 6 содержит удерживающий элемент, взаимодействующий с верхней поверхностью периферийной части 17 диска 13, выполненный в виде кольцевого выступа 19, выдающегося внутрь полости капсулы 1.

В рассматриваемом предпочтительном варианте осуществления кольцевой выступ 19 образован кольцевым углублением на внешней поверхности боковой стенки 6; кроме того, кольцевой выступ 19 может быть образован кольцевым выступом, выполненным заодно и выступающим из внутренней поверхности указанной боковой стенки 6.

Как показано на фиг. 1 и 3, диск 13 идеально делит чашевидный корпус 2 на две части: верхнюю часть 2a, включающую в себя камеру 10 и ограниченную крышкой 4 и верхним участком боковой стенки 6, далее именуемым стенкой 6a; и нижнюю часть 2b, включающую в себя камеру 11 и ограниченную снаружи нижним участком боковой стенки 6 и нижней стенкой 7, далее совместно именуемыми стенкой 6b.

Диск 13 фильтрующего элемента 9 содержит заостренный элемент 20, отходящий коаксиально оси 3 вниз от поверхности 15 диска 13 и служащий для перфорирования закрывающей пленки 21, закрепленной на нижней стороне нижней стенки 7 перед отверстием 8, для обеспечения возможности вытекания напитка через выпускное отверстие 8.

С этой целью, заостренный элемент 20 имеет высоту в направлении параллельно оси 3, которая меньше расстояния между поверхностью 15 и закрывающей пленкой, а нижняя часть 2b чашевидного корпуса 2 выполнена относительно упругой, так что она может деформироваться в направлении по оси 3, когда капсулу 1 во время использования помещают в гнездо автоматического устройства для приготовления напитков, так, как это будет более подробно объяснено ниже, чтобы заостренный элемент 20 сместился и разорвал закрывающую пленку 21.

В частности, как видно в предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг. 3, нижняя часть 2b чашевидного корпуса 2 спроектирована таким образом, чтобы она могла локально деформироваться в области геометрической неоднородности нижней части 2b чашевидного корпуса 2, в частности, изменять форму и/или диаметр стенки 6b, ограничивающей нижнюю часть 2b.

В рассматриваемом примере геометрическая неоднородность обусловлена соединением 22, соединяющим две области нижней части 2b, а именно, увеличенную или более широкую область 23, расположенную непосредственно под диском 13, и ограниченную или суженную область 24, следующую за более широкой областью 23 в направлении к нижней стенке 7, с которой она непосредственно или косвенно соединена.

Соединение 22 представляет собой часть стенки 6b, вогнутую внутрь капсулы 1, расположенную между плоской кольцевой областью 25 (лежащей в плоскости, в целом, перпендикулярной оси 3, и соединяющейся с расширенной областью 23), и имеющей, в целом, усеченно-коническую или цилиндрическую форму областью 26, ограничивающей сбоку суженную область 24.

Предпочтительно, соединение 22 имеет сравнительно большую кривизну, то есть сравнительно небольшой радиус кривизны, так что при сжатии капсулы 1 в осевом направлении напряжения сжатия концентрируются на соединении 22, и происходит локальная деформация нижней части 2b чашевидного корпуса 2 на участке между расширенной областью 23 и суженной областью 24, в то время как остальная область нижней части 2b остается практически недеформированной.

Как показано на фиг. 3, нижняя стенка 7 содержит кольцевой участок 27, лежащий в плоскости, в целом, перпендикулярной оси 3, и центральный чашевидный удлиненный участок 28, в нижней части которого расположено выпускное отверстие 8. Закрывающая пленка 21 имеет форму, соответствующую форме нижней стенки 7. В рассматриваемом примере, закрывающая пленка 21 имеет вогнутую центральную часть, в которую входит центральный чашевидный удлиненный участок нижней стенки 7, и кольцевой фланец, прикрепленный к внутренней поверхности кольцевого участка 27 нижней стенки 7.

Как будет показано ниже, нижняя стенка 7 и, следовательно, закрывающая пленка 21 могут иметь различные формы, отличающиеся от вышеописанной, при условии, что нижняя стенка 7 имеет кольцевой участок 27, являющийся опорным основанием капсулы 1, вставляемой в гнездо устройства для приготовления напитков.

Как показано на фиг. 3 и 4, заостренный элемент 20 представляет собой трубчатый элемент 29, расположенный концентрично оси 3 и разделенный внутри на три продольных канала перегородками 30, проходящими по всей длине трубчатого элемента 29, каждая из которых имеет концевую режущую кромку, образующую, вместе с кромками остальных перегородок, трехгранное режущее лезвие 31.

В не рассматриваемых здесь вариантах количество перегородок 30 может отличаться, например, быть больше, чем в описываемом здесь примере.

Секторы, на которые разделен трубчатый элемент 29, сообщаются с внешним пространством не только через открытый конец трубчатого элемента 29, но и через соответствующие отверстия 32, выполненные в боковой стенке трубчатого элемента 29 в его концевой части, что, как будет более подробно объяснено ниже, служит для интенсификации вытекания напитка из выпускного отверстия.

И, наконец, заостренный элемент 20 содержит втулку 33, которая проходит концентрично оси 3 от диска 13, вокруг первой части трубчатого элемента 29 от диска 13 до отверстий 32, и содержит множество углублений 34 на своей свободной кромке.

Форма и размер заостренного элемента 20 могут изменяться по сравнению с рассмотренными в данном варианте осуществления и показанными на фиг. 1-7. В целом, размер заостренного элемента 20 выбирается пропорциональным длине нижней части 2b чашевидного корпуса 2, таким образом, чтобы при сжатии капсулы 1 в перколяционном гнезде лезвие 31 опустилось на расстояние, достаточное для разрыва закрывающей пленки 21, и, предпочтительно, но не обязательно, нижняя свободная кромка втулки 33 опустилась на нижнюю стенку 7.

На фиг. 8 изображен вариант выполнения капсулы 1, рассмотренной в описанном выше примере, значительно отличающийся от него формой нижней части 2b и заостренного элемента 20. В частности, центральный чашевидный удлиненный участок 28 нижней стенки 7 имеет меньшую длину и содержит трубчатый элемент, открытый конец которого, обращенный внутрь капсулы 1, образует отверстие 8. Закрывающая пленка 21 представляет собой плоский диск, прикрепленный по периферии к внутренней поверхности нижней стенки 7.

Кроме того, как показано на фиг. 8 и 10-12, в данном варианте выполнения заостренного элемента 20 втулка 33 образуется тремя изогнутыми пластинками 35, равномерно расположенными вокруг оси 3 и отделенными друг от друга, в результате чего между ними образуются несколько проходов, выполняющих ту же функцию, что и вышеупомянутые углубления 34. Внутренняя полость втулки 33 по длине разделена на три выпускных канала тремя радиальными перегородками 36, свободные концы которых выступают за втулку 33, образуя трехгранное режущее лезвие 31. Каждая перегородка 36 соединена с серединой соответствующей изогнутой пластинки 35 таким образом, что каждый выпускной канал открыт сбоку соответствующим углублением 34, что сделано с целью интенсификации вытекания напитка.

В вариантах, не показанных на прилагаемых чертежах, количество перегородок 36, изогнутых пластинок 35 и выпускных каналов может быть больше или меньше, чем в описанном выше примере выполнения.

На фиг. 9 показан еще один вариант выполнения капсулы 1, в котором заостренный элемент 20 по своей конструкции аналогичен заостренному элементу варианта, показанного на фиг. 8, но нижняя стенка 7 капсулы 1 имеет центральный чашевидный удлиненный участок, аналогичный такому участку у капсулы, показанной на фиг. 3.

Независимо от формы заостренного элемента 20, диск 13 содержит также листовой элемент, прикрепленный к стороне 15 самого диска 13.

Как показано на фиг. 2 и 3, листовой элемент представляет собой мембрану 37 кольцевой формы, выполненную, например, из алюминия, прикрепляемую к стороне 15 диска 13 с помощью сварки или приклеивания, и расположенную вокруг заостренного элемента 20 перед отверстиями 16, чтобы закрыть камеру 10.

Разумеется, мембрана 37 может быть приварена по всей поверхности стороны 15 диска 13, за исключением отверстий 16 или, например, только по её периферийной кромке и в других местах в виде точек или областей другой формы на поверхности мембраны 37, обращенной к диску 13.

Как показано на фиг. 3, внешний диаметр мембраны 37, предпочтительно, такой, что мембрана 37 закрывает всю поверхность 15 диска 13. В других, не показанных вариантах осуществления, внешний диаметр мембраны 37 может быть меньше, чем в показанном примере, но он должен быть достаточным для того, чтобы мембрана 37 закрывала все отверстия 16 диска 13.

В варианте, показанном на фиг. 13, вышеупомянутый листовой элемент выполнен в виде мембраны 38, содержащей множество микроперфорационных отверстий, позволяющих напитку вытекать, когда давление в камере 20 становится по меньшей мере равным заданному пороговому значению.

В варианте, показанном на фиг. 14, листовой элемент выполнен в виде мембраны 39, содержащей множество разрезов, предпочтительно, выполненных с помощью лазерной резки, которые открываются, когда давление в камере 10 становится по меньшей мере равным вышеупомянутому пороговому значению.

Что касается мембраны 38 с микроперфорационными отверстиями и мембраны 39 с отверстиями, выполненными микрорезанием, следует отметить, что даже если в этих случаях мембрана, приваренная к нижней поверхности диска 13, не будет обеспечивать герметичность камеры 10 вследствие микроперфораций и микроразрезов, их размеры таковы, что обеспечивают достаточно высокое сопротивление вытеканию напитка и открываются только тогда, когда давление в камере 10 достигнет заданного значения, чтобы обеспечить возможность выхода напитка. Таким образом, мембрана 38 или 39, так же, как и мембрана 37, обеспечивает фазу предварительного заваривания напитка, в течение которой все завариваемое вещество, содержащееся в камере 10, насыщается и пропитывается заварочной жидкостью.

Важно отметить также, что даже при наличии мембраны 38 или 39, камера 10 все равно защищена от воздействия пыли и влаги снаружи. Эта защита гарантируется наличием закрывающей пленки 21, которая, помимо защиты камеры 10, защищает также заостренный элемент 20 от загрязнения посторонними частицами, обеспечивая, тем самым, чистоту всех внутренних элементов капсулы 1, а не только камеры 10.

Выбор типа мембраны, которую следует ставить на диск 13, зависит от типа напитка, для создания которого предназначается капсула 1, и от типа диска 13, т.е. его отверстий 16. В связи с этим, на фиг. 11 и 12 представлены два возможных варианта выполнения диска 13, в котором отверстия 16 представляют собой сравнительно маленькие отверстия (фиг. 11) и большие пазы (фиг. 12). В последнем случае, диск 13 служит только для обеспечения опоры для заостренного элемента 2 или для перфорирования.

И, наконец, как показано на фиг. 15-21, указанный листовой элемент может быть выполнен в виде двух мембран 40 и 41, расположенных рядом друг с другом и находящихся в непосредственном контакте друг с другом, жестко прикрепленных к диску 13 различными способами, которые будут описаны ниже.

Мембрана 40 расположена между диском 13 и мембраной 41 и служит для герметизации камеры 10, содержащей завариваемое вещество, и она разрывается в процессе использования, позволяя осуществлять подачу заварочной жидкости, когда давление в камере 10 достигает заданного порогового значения.

Предпочтительно, мембрана 40 выполнена из алюминиевой пленки различной толщины, в зависимости от типа приготовляемого напитка, однако, может выполняться также и из другого материала, например, из полимера или многослойной пленки, при условии, что технические характеристики данного материала позволят мембране 40 разорваться при достижении вышеуказанного порогового значения давления в камере 10.

В частности, мембрана 40 имеет кольцевую форму, окружая заостренный элемент 20 соосно оси 3 и закрывая отверстия 16. В других, не рассматриваемых здесь вариантах, форма и размеры мембраны 40 могут отличаться от формы и размеров мембраны, показанных на приведенных чертежах. В целом, мембрана 40 может закрывать всю поверхность или только часть поверхности 15 диска 13, при условии, что этого достаточно для закрывания областей диска 13, на которых расположены отверстия 16.

Предпочтительно, внутренняя мембрана 40 крепится к диску 13 сваркой, однако, для этого возможно использование и других технологий создания жестких соединений, например, приклеивания. Кроме того, приваривание мембраны 40 может осуществляться различными способами, например, по всей поверхности 15 диска 13 (не показано), или методом непрерывной сварки по внешней и внутренним кромкам мембраны 40, как показано на фиг. 16-19.

Внешняя мембрана 41 имеет кольцевую форму; она окружает заостренный элемент 20 соосно оси 3 и закрывает всю внешнюю поверхность мембраны 40. Мембрана 41 может быть выполнена из алюминиевой или полимерной пленки, а также из многослойной алюминиевой или полимерной пленки, в зависимости от типа напитка, приготовляемого с помощью капсулы 1. В этом случае, толщина мембраны также может зависеть от типа напитка. Предпочтительно, мембрана 41 присоединяется к диску 13 или к мембране 40 с помощью сварки, хотя для этого могут использоваться и другие известные технологии, а сварка может выполняться тремя основными способами:

a) креплением мембраны 41 непосредственно к диску 13;

b) креплением мембраны 41 к мембране 40;

c) креплением мембраны 41 частично к диску 13 и частично к мембране 40.

На фиг. 15-19 показаны несколько возможных вариантов выполнения соединения способом "a" в приведенном выше списке. Во всех этих вариантах выполнения мембрана 40 приваривается непосредственно к диску 13 методом непрерывной сварки по соответствующим внешней и внутренней кромкам. Предпочтительно, размеры мембраны 40 должны выбираться таким образом, чтобы внешняя и внутренняя кольцевые области диска 13, к которым приваривается мембрана 41, оставались незакрытыми. Для этого мембрана 40 имеет меньший внешний диаметр и больший внутренний диаметр, чем соответствующие диаметры мембраны 41, чтобы периферийные кромки обеих мембран не перекрывались.

Как показано на фиг. 15 и 16, мембрана 41 прикрепляется непосредственно к диску 13 посредством непрерывной сварки по своим внешней и внутренней кромкам.

Как показано на фиг. 17, мембрана 41 прикрепляется непосредственно к диску 13 посредством непрерывной сварки по своей внутренней кромке и прерывистой сварки по своей внешней кромке.

Как показано на фиг. 18, мембрана 41 прикрепляется непосредственно к диску 13 посредством непрерывной сварки по своей внешней кромке и прерывистой сварки по своей внутренней кромке.

Как показано на фиг. 19, мембрана 41 прикрепляется непосредственно к диску 13 посредством прерывистой сварки как по внешней, так и по внутренней кромкам. В описанных выше случаях, в которых применяется прерывистая сварка, структура и размеры свариваемых и несвариваемых секторов могут быть самыми разнообразными, и они выбираются в зависимости от типа напитка, для приготовления которого предназначена данная капсула.

На фиг. 20-21 показан возможный вариант выполнения соединения способом "b" в приведенном выше списке.

В данном случае, мембрана 40 и мембрана 41 имеют практически одинаковые размеры, и крепятся к диску 13 с помощью общих непрерывных сварных швов, выполняемых на внешнем и внутреннем диаметрах мембраны 41.

Согласно варианту, который может быть применен ко всем описанным выше модификациям, показанным на фиг. 16-19, приваривание мембраны 40 к диску 13 может выполняться не только по внешнему и внутреннему диаметрам, а по всей поверхности 15 диска 13, или по внутреннему и внешнему периметрам к секторам любой формы.

И, наконец, в зависимости от характеристик приготовляемого напитка, в частности, например, напитка, приготовляемого в капсуле 1 посредством заварки, фильтрующий элемент 9 капсулы 1 может также содержать дополнительный фильтрующий элемент (фиг. 2), состоящий из листа 42 водопроницаемого материала, например, листа фильтровальной бумаги или из нетканого синтетического волокна, прикрепленного к поверхности 14 диска 13 и непосредственно контактирующего с содержимым камеры 10, который служит для фильтрации напитка, выходящего из камеры 10 и предотвращения попадания остаточных частиц в разливаемый напиток.

Принцип работы предлагаемой капсулы 1 описывается со ссылками на фиг. 5, 6 и 7.

Как показано на фиг. 5-7, капсула 1 используется в заварном устройстве 43, содержащем чашевидное гнездо 44, служащее для установки в него капсулы 1, и разливочную головку 45, которая содержит полую подающую иглу 46, выступающую из головки 45 в сторону гнезда 44 и служащую для перфорирования крышки 4 капсулы 1 для подачи в неё жидкости под давлением, обычно горячей воды под давлением. Головка 45 может перемещаться относительно гнезда 44 между исходным положением (фиг. 5), в котором головка 45 отделена от гнезда 44, и рабочим положением (фиг. 7), в котором гнездо 44 и головка 45 герметично соединены друг с другом.

Когда головка 45 находится в исходном положении, капсула 1, установленная в гнезде 44, находится в своей исходной конфигурации, в которой капсула 1 не полностью вставлена в гнездо 32, а её нижняя стенка 7 контактирует с нижней стенкой гнезда 44, в то время как противоположный торец капсулы 1 выступает из гнезда 44 (фиг. 5), и её фланец 5 располагается на расстоянии от входной кромки гнезда 44. Форма нижней стенки 7, в частности, наличие кольцевого участка 27, практически перпендикулярного оси 3, обеспечивает нахождение капсулы 1 в стабильном исходном положении.

Затем головка 45 сначала перемещается из своего исходного положения в промежуточное положение (фиг. 6), в котором головка 45 входит в контакт с фланцем 5, и игла 46 перфорирует крышку 4.

При дальнейшем перемещении вниз головка 45 переходит из своего промежуточного положения в рабочее положение (фиг. 7), в котором гнездо 44 и головка 45 герметично соединены друг с другом, и фланец 5 находится между ними.

В процессе перемещения головки 45 из промежуточного в рабочее положение капсула 1 подвергается сжатию в осевом направлении, в результате которого нижняя часть 2b чашевидного корпуса 2 деформируется по соединению 22, форма и размеры которого, как было указано выше, выбираются таким образом, чтобы напряжения сжатия в осевом направлении были сконцентрированы в области нижней части 2b.

В частности, практически упругая деформация в области соединения 22 приводит к образованию изгиба, направленного внутрь капсулы 1, между расширенной областью 23 и суженной областью 24, которая при этом становится короче, но не происходит её какой-либо существенной деформации в поперечном направлении. Аналогичным образом, нижняя стенка 7 или часть нижней стенки 7, опирающаяся на нижнюю часть гнезда 44, не подвергается деформации.

При сжатии капсулы 1 верхняя часть 2a и диск 13 резко смещаются вниз, в результате чего заостренный элемент 20 перемещается к выпускному отверстию 8 и проходит сквозь него, разрывая закрывающую пленку 21.

Предпочтительно, в деформированной конфигурации капсулы 1 свободная концевая кромка втулки 33 заостренного элемента 20 входит в контакт с нижней стенкой 7 для стабилизации выпускных каналов заостренного элемента. Кроме того, предпочтительно, чтобы нижняя плоская зона 25 расширенной области 23 контактировала с соответствующим буртиком гнезда 44.

После того, как пленка 20 проперфорирована, и выпускное отверстие 8 открыто, горячая вода под давлением подается в капсулу 1 через иглу 46 и попадает в камеру 10, все еще закрытую мембраной 37.

Повышенное давление в камере 10 приводит к постепенному расширению областей мембраны 37, на которых расположены отверстия 16. Когда давление в камере 10 становится по меньшей мере равным заданному пороговому значению, что зависит от материала, из которого изготовлена материала, а также толщины и типа её сварного соединения, области мембраны 37, на которых расположены отверстия 16, раскрываются, и напиток может поступить в камеру 11.

В описанном выше случае с двойной мембраной разрыв первой мембраны 40 приводит к попаданию напитка на мембрану 41. То, как напиток будет проходить мембрану 41, зависит, главным образом, от структуры сварного шва, соединяющего мембрану 41 с диском 13 или мембраной 40.

После попадания в камеру 11 напиток, непосредственно или через углубления 34 втулки 33, проходит сквозь отверстия 32 и поступает в выпускные каналы трубчатого элемента 29, и затем выходит наружу в виде упорядоченной плотной струи.

В вариантах реализации, в которых заостренный элемент 20 не содержит трубчатого элемента 29, напиток, непосредственно или через углубления 34, попадает в выпускные каналы, образованные перегородками 36 заостренного элемента 20, и затем вытекает наружу.

Claims (8)

1. Капсула (1) для приготовления напитка в автоматическом устройстве (43) для приготовления напитков, содержащая чашевидный корпус (2), образованный боковой стенкой (6) и нижней стенкой (7) с выпускным отверстием (8), закрытым закрывающей пленкой (21), причем чашевидный корпус (2) закрыт крышкой (4), которая перфорируется для подачи жидкости в капсулу (1); капсула (1) содержит также фильтрующий элемент (9), расположенный перпендикулярно продольной оси (3) капсулы (1) и разделяющий внутреннюю полость капсулы (1) на верхнюю камеру (10), содержащую вещество для приготовления напитка, и нижнюю камеру (11) для собирания напитка; фильтрующий элемент (9) идеально делит чашевидный корпус (2) на верхнюю часть (2a), содержащую верхнюю камеру (10), и нижнюю часть (2b), содержащую нижнюю камеру (11), и содержит перфорационный элемент (20), обращенный в сторону нижней стенки (7); отличающаяся тем, что нижняя стенка (7) содержит кольцевой участок (27), расположенный перпендикулярно оси (3), обеспечивающий устойчивое опорное основание для капсулы (1) при установке капсулы (1) в соответствующее перколяционное гнездо (44) автоматического устройства (43) для приготовления напитков; а также тем, что нижняя часть (2b) содержит область геометрической неоднородности (22), форма и/или размер которой выбраны таким образом, чтобы при сжатии капсулы (1) в осевом направлении деформация нижней части (2b) чашевидного корпуса (2) происходит в основном в области геометрической неоднородности (22), и перфорационный элемент (20) в результате этого проходит сквозь закрывающую пленку (21).

2. Капсула (1) по п. 1, отличающаяся тем, что область геометрической неоднородности (22) в нижней части (2b) чашевидного корпуса (2) расположена на таком расстоянии от нижней стенки (7), что при сжатии капсулы (1) в осевом направлении геометрия нижней стенки (7) остается практически неизменной, по меньшей мере, на кольцевом участке (27).

3. Капсула (1) по п. 2, отличающаяся тем, что фильтрующий элемент (9) содержит сравнительно жесткий диск (13), прочно соединенный с боковой стенкой (6) и содержащий множество сквозных отверстий (16), а нижняя часть (2b) чашевидного корпуса (2) содержит расширенную область (23), расположенную под диском (13), и суженную область (24), расположенную между расширенной областью (23) и нижней стенкой (7); область геометрической неоднородности содержит область соединения (22) между расширенной областью (23) и суженной областью (24).

4. Капсула (1) по п. 3, отличающаяся тем, что область соединения (22) образована изогнутой внутрь частью боковой стенки (6).

5. Капсула (1) по п. 3 или 4, отличающаяся тем, что фильтрующий элемент (9) содержит мембрану (37; 38; 39; 40), прикрепленную к диску (13) снаружи верхней камеры (10), расположенную перед отверстиями (16) и выполненную таким образом, что позволяет напитку проходить сквозь отверстия (16), когда давление в камере (10) становится по меньшей мере равным заданному пороговому значению.

6. Капсула (1) по любому из пп. 3-5, отличающаяся тем, что фильтрующий элемент (9) содержит две мембраны (40, 41), расположенные одна над другой и непосредственно контактирующие друг с другом, и прикрепленные к поверхности диска (13), обращенной к нижней камере (11), причем мембрана (40), расположенная между диском (13) и второй мембраной (41), прикреплена к диску (13) таким образом, чтобы закрывать отверстия (16) и герметизировать верхнюю камеру (10).

7. Капсула (1) по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что перфорационный элемент (20) расположен соосно оси (3) капсулы и содержит первый элемент (29, 30; 36), форма которого такова, что он образует продольные каналы для выпуска напитка, и который снабжен режущей кромкой (31), служащей для разрывания закрывающей пленки (21) при деформировании капсулы (1), и второй элемент, содержащий втулку (33), расположенную вокруг первого элемента (29, 30; 36) и соосно с ним, форма и размер которой таковы, что при деформировании капсулы (1) осевая торцовая часть указанной втулки входит в контакт с нижней стенкой (7), что позволяет напитку вытекать из нижней камеры (11), попадая в первый элемент (29, 30; 36).

8. Капсула (1) по п. 7, отличающаяся тем, что первый элемент (29, 30; 36) содержит трубчатый элемент (29), соосный продольной оси (3) капсулы и проходящий сквозь выпускное отверстие (8) при деформировании капсулы (1), и множество перегородок (30), образующих в трубчатом элементе (29) каналы выпуска напитка и снабженных острыми концами, совместно образующими режущую кромку (31); трубчатый элемент (29) содержит множество отверстий (32), каждое из которых соединяет соответствующий канал выпуска напитка с внутренней полостью капсулы (1), когда трубчатый элемент (29) проходит сквозь выпускное отверстие (8).

Images