專利名稱：包含具有密封裝置的膠囊的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及與膠囊結(jié)合使用的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)以及由容納于這種膠囊內(nèi)的成分生產(chǎn)飲料的方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的背景是容納飲料或其它可食用(例如湯)成分的密封膠囊領(lǐng)域。通過這些成分與注入的液體相互作用，可生成飲料或其它食物例如湯。該相互作用可以是例如提取、調(diào)制或溶解等工藝。這種膠囊尤其適合于容納研磨咖啡，以便通過將壓力下的熱水注入膠囊并從膠囊排出咖啡飲料來產(chǎn)生咖啡飲料。
如FR 2160634內(nèi)所示的膠囊涉及一種用于從料盒(cartridge)制成咖啡飲料的裝置，其中將注水裝置氣密地置靠在料盒的上側(cè)。注水裝置包括應用于膠囊的上邊沿上的密封件。
EP 0361569 A1沒有示出密封的膠囊，而是示出這樣的咖啡過濾單元，即當該咖啡過濾單元放入咖啡機時沒有被密封而是簡單地壓配合在料盒殼體內(nèi)，從而可將水傾注到設(shè)置在咖啡過濾單元的開口的上側(cè)處的過濾紙上。為避免水濺到過濾單元的上邊沿之外，將過濾紙的周邊部分夾在咖啡過濾單元的壁的外邊沿和機器的外圍壁之間。這種設(shè)計是過濾大氣壓力下的飲料的設(shè)備，該設(shè)備不適于承受當例如生成濃縮咖啡(espresso)時膠囊中占優(yōu)勢的典型的例如大于3巴甚至更高的注水壓力。
FR 2617389說明了一種將待提取的膠囊放置在膠囊保持器上的基于膠囊的咖啡機。膠囊保持器然后卡口式地旋轉(zhuǎn)，其中最終旋轉(zhuǎn)位置依賴于用戶施加在用于轉(zhuǎn)動膠囊保持器的手柄上的轉(zhuǎn)矩。因此，機器本身不具有確定的閉合位置，因為最終的閉合位置依賴于用戶施加的轉(zhuǎn)矩的量。因此，膠囊和機器之間的密封不是由機器的設(shè)計限定，而是任意地依賴于用戶對機器的操縱。通常，施加的旋轉(zhuǎn)力越高，則可補償更多的間隙。但是，這種系統(tǒng)具有一些缺陷。首先，其要求閉合設(shè)備完全用手保持密封，而不能由機械、電力或液力輔助。其要求用戶使用一定的力量將膠囊保持器旋擰在機器上，然后用戶可能會難以擰松膠囊保持器。此外，密封難以控制，并且膠囊保持器可能沒有被足夠地密封從而會發(fā)生壓力泄漏。
與根據(jù)FR 2617389的旋轉(zhuǎn)卡口式的閉合相反，本發(fā)明涉及一種這樣的機器，即其中圍繞膠囊的機器部件的閉合以及密封不是用戶的力的任意函數(shù)，而是依賴于膠囊在機器內(nèi)的設(shè)置的確定狀態(tài)。
這是例如其中閉合運動的最終階段基本是軸向(即平移或曲線)而非旋轉(zhuǎn)運動的機器中的情況。
例如從EP-A-512470(US 5402707的對應申請)已知現(xiàn)有技術(shù)的用于從容納物質(zhì)的膠囊獲得流體食物的系統(tǒng)和方法。EP-A-512470的機器以卡口式閉合裝置為例。
圖1所示的膠囊101具有截頭圓錐形杯狀物102，該杯狀物可填充有例如烘焙研磨咖啡103，并且由焊接和/或壓接在從杯狀物102的側(cè)壁橫向延伸出的凸緣狀邊沿上的箔狀撕裂面蓋104封閉。膠囊保持器111包括具有凹凸表面部件113的流格柵112。
膠囊保持器111容納在其支承件115內(nèi)，該支承件具有側(cè)壁124和用于使所提取的咖啡飲料通過的孔127。
從圖1可見，提取系統(tǒng)還包括具有進水通道120的注水裝置107和具有內(nèi)凹部的膠囊盒108，該內(nèi)凹部的形狀基本與膠囊的外部形狀相對應。膠囊盒108在其外部包括彈簧122，該彈簧保持用于在提取完成時釋放膠囊的環(huán)123。
在操作時，將膠囊101放置在膠囊保持器111內(nèi)。注水裝置107刺穿杯狀物102的上表面。膠囊的下部撕裂面104擱置在膠囊保持器111的沿徑向設(shè)置的部件113上。
水通過注水裝置107的通道120注入并沖擊咖啡層103。膠囊101內(nèi)的壓力增加，并且撕裂面104逐漸遵循徑向開口凹凸部件113的形狀。這種徑向開口凹凸部件可替換為棱錐形凹凸件或其它形狀的凹凸件。當撕裂面的構(gòu)成材料達到其斷裂應力時，撕裂面沿該凹凸部件撕裂。所提取的咖啡流過流格柵112的孔，并被回收到孔127下方的容器(未示出)內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的提取方法的原理概述如下-將最初密封的膠囊插入膠囊保持裝置；-然后，使膠囊保持裝置與機器的注水裝置相關(guān)聯(lián)，以便膠囊盒(圖4內(nèi)的108)疊蓋住該密封的膠囊；-在膠囊的第一壁內(nèi)形成至少一個開口以便引入壓力下的水；-通過該第一壁內(nèi)的開口在壓力下注入膠囊的水在橫穿膠囊內(nèi)部時與膠囊內(nèi)容納的成分相互作用，然后通過第二壁內(nèi)形成的至少一個開口/穿孔離開膠囊。
膠囊內(nèi)的成分構(gòu)成水的流徑的“瓶頸”，并由此在通過膠囊的液體流的上游側(cè)和下游側(cè)之間導致壓降，該壓降甚至會在液體和成分之間相互作用期間例如由于成分的膨脹而增加。相應地，必須確保水流實際上僅通過膠囊內(nèi)部(箭頭A1)，而沒有水會從注水裝置流入膠囊盒108和膠囊101的外部之間的空隙并流到設(shè)備的排水孔127。箭頭A2示出此不希望的水流徑。換句話說，必須通過安置在膠囊盒108和膠囊101之間的空隙中以及注水裝置和飲料排出孔之間的流徑中的密封接合防止膠囊101外部的任何水流。在圖1所示的實施例中，這種密封接合可至少在一定程度上通過膠囊盒108、膠囊101的側(cè)壁的凸緣狀邊沿和膠囊保持器111、115之間的夾緊接合實現(xiàn)。
在密封接合沒有正確工作并且水在膠囊外部流動的情況下，在膠囊內(nèi)將不能建立足以使撕裂面撕裂的壓力，或者，該壓力將不能使撕裂面完全撕裂，從而使物質(zhì)提取較差。在這種情況下，水將在沒有在足夠的壓力條件下與膠囊內(nèi)容納的成分相互作用或充分相互作用的情況下從飲料生產(chǎn)設(shè)備排出。
目前市場上可買到基于軸向閉合運動而不再基于卡口式閉合的新機器。這些機器為用戶提供更多便利，它們可由機械、電力或液力地輔助以便更易于閉合，并且它們可用較便宜的材料(例如塑料)制成。例如，一些專利例如EP 0604615，EP 1090574，EP 1327407，WO 2004/071259或WO 2005/004683描述了不同的閉合原理。
因此，用戶不能控制圍繞膠囊的閉合的緊固程度。只要進行軸向閉合運動的設(shè)備的固有地限定的閉合狀態(tài)正確地工作，就會導致令人滿意的結(jié)果。但是，如果由于不同的原因(由于磨損、老化、固體殘渣阻塞等)密封已被破壞或者其效率隨時間而降低，或者如果閉合位置未對準(例如由于磨損、疲勞或制造公差而水平地偏離理想閉合位置)，則存在沒有緊密密封乃至在包封部件和膠囊之間存在間隙的危險。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，密封接合通過利用橡膠彈性接頭覆蓋膠囊盒的內(nèi)壁和/或擠壓邊緣實現(xiàn)。換句話說，根據(jù)所述現(xiàn)有技術(shù)的方法，通過固定在或附裝到飲料生產(chǎn)設(shè)備的固定結(jié)構(gòu)確保密封接合。其缺陷在于，在密集使用之后(即經(jīng)過大量的提取循環(huán))，固定密封裝置會發(fā)生磨損，從而飲料的提取條件會惡化，因此對飲料的品質(zhì)有負面影響。
特別地，在膠囊外部的任何“泄漏”會降低膠囊內(nèi)建立的壓力。另一方面，足夠的提取壓力是濃縮咖啡品質(zhì)的關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容
相應地，本發(fā)明旨在一種系統(tǒng)的改進，該系統(tǒng)包括-飲料生產(chǎn)設(shè)備的包封部件，該包封部件可接納膠囊，并且可從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)移到預先設(shè)定的限定的閉合狀態(tài)，-具有密封件的膠囊，每次膠囊被包封部件接合時，該密封件提供該膠囊的有效的流體密封構(gòu)型，從而當包封部件已圍繞膠囊閉合在所述限定的閉合狀態(tài)時，水通過經(jīng)過膠囊的受控流體路徑進入膠囊，以及-具有用于將加壓水注入膠囊內(nèi)部的裝置的飲料生產(chǎn)設(shè)備。
本發(fā)明尤其旨在改進包封部件和膠囊外表面之間的補償性的密封接合。
應指出，本發(fā)明尤其涉及膠囊的改進，從而例如EP-A-512470內(nèi)所示的現(xiàn)有技術(shù)的具有內(nèi)置密封裝置的飲料生產(chǎn)設(shè)備也可與根據(jù)本發(fā)明的膠囊一起使用。
此目的通過獨立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求進一步開發(fā)了本發(fā)明的中心思想。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，系統(tǒng)包括-基于膠囊的飲料生產(chǎn)設(shè)備，以及-用于容納飲料成分的膠囊。
該飲料生產(chǎn)設(shè)備設(shè)置有-用于將加壓液體注入膠囊的裝置，-用于從膠囊排出飲料的裝置，以及-可從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)移到限定的閉合狀態(tài)的包封部件，其中該包封部件包封膠囊的外表面。
與膠囊相關(guān)聯(lián)的密封件；該密封件在被閉合狀態(tài)中的包封部件接合時可壓縮，并且該密封件可有效地補償包封部件和膠囊之間的間隙；如果沒有膠囊的密封件，當包封部件位于其限定的閉合位置時會存在該間隙。
密封件在壓縮下是彈性的，并且被閉合狀態(tài)中的包封部件接合。
包封部件可設(shè)置成使得在其從打開狀態(tài)到閉合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移運動的最終階段，其在膠囊沒有相對轉(zhuǎn)動的情況下相對于膠囊進行基本沿軸向的(例如為直線或曲線的但不旋轉(zhuǎn)的)相對運動。
包封部件相對于膠囊設(shè)置成使得在從打開狀態(tài)到閉合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移運動期間，膠囊基本停留在原位。
密封件設(shè)置成相對于飲料生產(chǎn)設(shè)備的配合擠壓面施加偏壓力。
密封件的厚度足以補償一定范圍的間隙變化。優(yōu)選地，沿壓縮力的主方向測量，密封件的厚度(在不工作時)為0.5-5mm，優(yōu)選地為1-3mm。
當在徑向剖視圖中觀察時，擠壓面具有直線和/或截頭圓錐形輪廓。
當在側(cè)視圖中觀察時，擠壓面可具有非直線輪廓。
擠壓面的輪廓可具有皺褶。
密封接合由此可設(shè)計成僅當包封部件在膠囊上施加最小壓縮力時有效，但只要壓縮力低于所述最小壓縮力該密封接合就自動松開。
可在包封部件的圓周內(nèi)設(shè)置凹槽，該凹槽用作進氣通道，以用于通過這些凹槽和膠囊與包封部件之間的松開的密封接合供應空氣。
密封件可由橡膠彈性材料制成。
密封件可由膠囊的構(gòu)成材料例如聚合材料制成。
膠囊可包括第一和第二壁元件，該元件在凸緣狀邊沿區(qū)域內(nèi)以氣密方式相互連接以便形成用于成分的密封的內(nèi)部。
密封件可至少設(shè)置在凸緣狀邊沿和壁元件中的一個的過渡區(qū)域內(nèi)。
密封件設(shè)置在凸緣狀邊沿和膠囊上的引入注水裝置的位置之間的壁上。
膠囊可包括杯狀基體和包封部件。
密封件可存在于凸緣狀邊沿和基體的側(cè)壁的一部分上。
密封件可以是壁元件中的一個的成一體的部件。
密封件可與壁元件分離。
密封件具有O形環(huán)或具有L形橫截面的環(huán)的形狀。
密封件可使用粘合劑或通過焊接或通過箍縮或卷邊或它們的組合而連接到壁元件中的一個上。
包封部件可包括適于輔助包封部件和膠囊之間的密封接合的附加密封裝置。
作用于密封接合處的密封壓力可具有相對于膠囊的中心軸線的徑向和/或軸向分量。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于生產(chǎn)飲料的方法，該方法包括以下步驟-將膠囊安置在飲料生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)，同時飲料生產(chǎn)設(shè)備的閉合裝置處于打開狀態(tài)，膠囊在其外表面上設(shè)有密封裝置，該密封裝置在壓縮下是彈性的，
-使閉合裝置從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)移到限定的閉合狀態(tài)，同時在轉(zhuǎn)移運動的最終階段，閉合裝置接合并偏壓膠囊的密封裝置，-使加壓液體從第一壁部件內(nèi)的至少一個開口進入膠囊，并使液體通過第二壁部件內(nèi)的至少一個開口離開膠囊。
當包封部件處于其限定的閉合狀態(tài)時，膠囊的密封件可補償包封部件和膠囊之間的任何間隙，如果沒有膠囊的密封件的補償作用則會存在所述間隙。
在轉(zhuǎn)移運動的最終階段，閉合裝置可至少部分地壓縮膠囊的密封裝置。
閉合裝置和膠囊的密封裝置的密封接合經(jīng)受得住2-20巴、優(yōu)選地4-15巴的范圍內(nèi)的內(nèi)部壓力。
文中使用的術(shù)語“配合擠壓面”通常是飲料生產(chǎn)設(shè)備的一部分。其可以是通常為設(shè)備一部分的包封部件的表面，在該設(shè)備閉合以包圍膠囊時該包封部件覆蓋膠囊的至少一側(cè)。術(shù)語“內(nèi)部壓力”是指高于環(huán)境大氣壓力的相對壓力，該相對壓力可在提取期間在膠囊中的流體進口前面(但在任何止回閥的下游)的流體注入設(shè)備的流體管道內(nèi)測量。


在閱讀下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例的詳細說明時，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可清楚地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和目的。
圖1示出從EP-A-512470已知的提取膠囊；圖2示出本發(fā)明的第一實施例，其中將膠囊放置在膠囊保持器上但是還沒有到達其在飲料生產(chǎn)設(shè)備中的閉合位置；圖3示出圖2的放大視圖；圖4示出處于其中膠囊已在鐘形部件和膠囊保持器之間到達其閉合位置的狀態(tài)的第一實施例；圖5示出處于其中膠囊還未到達其閉合位置的位置中的根據(jù)第一實施例的膠囊保持器、鐘形部件和膠囊的透視圖；圖6示出本發(fā)明的第二實施例；
圖7是圖6的細節(jié)的放大視圖；圖8是第二實施例的透視圖；圖9是處于膠囊已到達其閉合位置的狀態(tài)的第二實施例；圖10示出其中膠囊的密封件是膠囊側(cè)壁的一部分的第三實施例；圖11是圖10的詳細視圖；圖12示出根據(jù)第三實施例的密封接合；圖13示出其中密封件是膠囊的頂壁部件的一部分的第四實施例；圖14示出處于最終狀態(tài)的第四實施例。
具體實施例方式
下面參照圖2詳細說明第一實施例。
應指出，在下文將參照膠囊的特定設(shè)計即膠囊包含杯狀基體和封閉箔部件的設(shè)計說明本發(fā)明。但是，應理解，膠囊的其它設(shè)計也是可行的，例如具有透鏡形式的膠囊，其中兩個基本匹配并相對的壁(例如箔片)在例如環(huán)形邊緣處密封。根據(jù)本發(fā)明的膠囊通常包括至少兩個相對的壁部件，所述壁部件在邊緣處相互連接以形成密封的凸緣狀邊沿區(qū)域，從而包封密封的內(nèi)部。
膠囊被插入飲料生產(chǎn)設(shè)備，同時仍被密封。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，此實施例還示出具有凹凸元件12的膠囊保持器13，該凹凸元件設(shè)計成撕裂并刺穿封閉膠囊1的杯狀基體4的箔部件5。應指出，還可想到除了此凹凸元件之外的其它撕裂元件。
箔部件的撕裂例如可在膠囊內(nèi)的壓力一超過閾值就發(fā)生。應指出，所述凹凸元件可具有任何能夠?qū)е虏考?局部)撕裂的突出形狀。僅作為示例，可列舉棱錐、針、隆起部、柱體、細長肋狀物。
在可選實施例中，可用這樣的壁代替箔部件5，即該壁可例如由于機器圍繞膠囊的閉合而在水注入膠囊之前緊靠至少一個凹凸元件被刺穿。
膠囊1內(nèi)容納有成分3，其中成分3選擇為使得當液體進入膠囊1的頂壁17的區(qū)域內(nèi)并與這種成分3相互作用時生成飲料。優(yōu)選的成分例如為研磨咖啡、茶或可用其生產(chǎn)飲料或其它液體或粘性食物(例如湯)的任何其它成分。
圖2示出這樣的狀態(tài)，其中已將這種膠囊放置在膠囊保持器13上(同時仍被密封)，箔部件5靠置在膠囊保持器13的凹凸元件12側(cè)，并且膠囊1的杯狀基體4已經(jīng)被飲料生產(chǎn)設(shè)備的包封部件9的周向壁25部分地包圍。所示出的包封部件為鐘形。其它形狀也是可行的，其中包封部件的內(nèi)部輪廓(凹部)的設(shè)計總體上適合于大致匹配膠囊1的輪廓。
應指出，由于膠囊內(nèi)限定有過壓力，所示箔部件5并不完全是平的，該過壓力是通過在生產(chǎn)已填充的膠囊時引入例如保護氣體生成的。
圍繞(鐘形)部件9還包括環(huán)形支承裙緣18——其作用將在下文說明、用于將該鐘形部件安裝在飲料生產(chǎn)設(shè)備上的外螺紋19和用于將液體例如加壓熱水供給到注水裝置14的進水口20，該注水裝置可松開地安裝(旋擰)在鐘形部件9上。
應指出，螺紋19僅是連接裝置的示例，該連接裝置是可松開的或永久的連接裝置。
從基于膠囊的濃縮咖啡機領(lǐng)域內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)已知飲料生產(chǎn)設(shè)備的其它部件，例如用于移動鐘形部件并最終移動膠囊保持器的機構(gòu)。
注水裝置包括至少一個穿孔元件(刀片、銷等)24，其設(shè)計成當例如通過手動操作的或自動的機構(gòu)將膠囊保持器13和鐘形部件9相互移近時在膠囊1的頂壁17內(nèi)形成至少一個開口。通道(附圖中未示出)橫穿穿孔元件14，從而一旦穿孔元件14伸入到膠囊1的內(nèi)部就可向膠囊1的內(nèi)部供水(見圖4)。
膠囊1包括所述頂壁17、側(cè)壁7和凸緣狀邊沿6，其中箔部件5密封在所述凸緣狀邊沿6上以氣密地封閉膠囊1的杯狀基體4。同樣，只要膠囊可被密封并容納所述成分，則膠囊還可采用其它設(shè)計。例如，膠囊可包括一個或多個過濾器?？膳c箔部件5的內(nèi)表面接觸地放置底部過濾器和/或可與基體4的內(nèi)表面至少部分接觸地放置頂部過濾器。
根據(jù)本發(fā)明，膠囊1的外表面存在專用密封件8。密封件8可由于所使用的材料和/或密封件8的幾何形狀而是有彈性的。
此外，密封件8可與膠囊1成一體或者是分離的構(gòu)件。在后一種情況下，密封件可松開地安裝在基體4上或者通過焊接或利用粘合劑固定在其上。
當密封件8是附裝在膠囊1上的分離構(gòu)件的情況下，其可作為一個一體件安裝在膠囊上?？蛇x擇地，其可以流體或粘滯體的形式施加，并且可以施加在膠囊的外表面上然后立刻固化(例如聚合)——這是例如施加硅樹脂的情況。
如果將彈性材料用于密封件8，則優(yōu)選使用橡膠彈性材料。術(shù)語“橡膠彈性”是指具有橡膠彈性的任何合適的材料，包括但不局限于合成橡膠、硅樹脂、塑料、乳膠、樹膠或其它。尤其適合的材料為EPDM(三元乙丙橡膠)、NBR(丙烯腈橡膠)、TPE(熱塑性彈性體)或硅橡膠。這些材料具有特別好的彎曲、壓縮特性，并且可耐高溫而不會破裂。
在密封件的材料與膠囊使用的材料(例如金屬如鋁，或塑料)相同的情況下，優(yōu)選地，密封件的彈性特性通過密封件的幾何形狀獲得。
在根據(jù)圖2的實施例中，密封件8由于唇狀形式而可彈性偏斜。該密封件由與膠囊相同的材料、優(yōu)選地為塑料制成。其可以是與膠囊1的基體4成一體的構(gòu)件。
柔性的自由唇緣8從凸緣狀邊沿6的外緣延伸出并向外傾斜。在所示實施例中，柔性唇緣是膠囊基體的側(cè)壁的邊緣，該邊緣彎曲大于大約90度、優(yōu)選地在95和175度之間的角度。
應指出，這種可偏斜的密封件8可放置在膠囊1上的任何位置，只要該位置適合于在注水裝置14和箔部件5內(nèi)的穿孔之間的密封件8和包封部件9的外部密封接合即可。密封件8還可設(shè)置在膠囊1的頂壁17的在注水裝置14伸入膠囊1內(nèi)部時圍繞該注水裝置14的區(qū)域上。密封件8還可設(shè)置成覆蓋膠囊的不同部分(底部、側(cè)壁、凸緣狀邊沿)。
如圖3中可詳細看到的，根據(jù)此實施例的鐘形部件9不包括任何專用的彈性密封件。但是鐘形部件可選地也可包括(附加的)彈性密封件。
鐘形部件9的擴散傾斜密封面15設(shè)計成與膠囊1的可彈性偏斜的密封件8配合。密封面的傾斜(方向)與構(gòu)成密封件的自由柔性唇緣的傾斜(方向)相對。
根據(jù)膠囊1的密封件8的形式和材料，鐘形部件9的配合面可具有適合于與膠囊1的密封件8密封接合的任何形狀、位置和朝向。
圖4示出其中鐘形部件9和膠囊保持器13處于閉合壓力接合，并且由于水進入膠囊內(nèi)部并在其中建立壓力，膠囊保持器13的棱錐形凹凸元件12已經(jīng)在膠囊1的箔部件5內(nèi)產(chǎn)生開口的狀態(tài)。
圖4內(nèi)所示的閉合狀態(tài)是由機器設(shè)計而不是由用戶操縱所限定的固有設(shè)置狀態(tài)。
為了從圖2所示的包封部件9的打開狀態(tài)轉(zhuǎn)移到圖4所示的閉合狀態(tài)，包封部件相對于膠囊1進行基本為直線的相對移動。在本實施例中，假設(shè)在閉合過程中，膠囊1沒有執(zhí)行任何位移而是停留在合適位置。但是，可選擇地或除了包封部件9的位移之外，膠囊1也可進行基本為直線的移動。
在所示的示例中，膠囊1沒有相對于包封部件9轉(zhuǎn)動。
在插入膠囊時，注水裝置14的刀片元件24在膠囊1的頂壁17內(nèi)產(chǎn)生穿孔16。當膠囊內(nèi)已經(jīng)建立足夠的流體壓力時，利用膠囊內(nèi)容納的成分產(chǎn)生的飲料可從凹凸元件12和圍繞的箔部件5之間的小空隙排出。
在圖4所示的狀態(tài)下，膠囊1的可彈性偏斜的密封件8——即柔性唇緣——被偏壓緊靠包封部件9的相應傾斜密封面15。環(huán)形支承裙緣18現(xiàn)在覆蓋膠囊1的凸緣狀邊沿6的端部，以確保當鐘形部件的密封面15向密封件8施加一定的壓力時，密封件8和膠囊同樣保持在合適位置。
實際上，唇狀密封件8代表用于提供自增強密封接合的結(jié)構(gòu)的示例。來自注水裝置的水將在膠囊的外部和包封部件之間的間隙內(nèi)被加壓，并且將最終到達該唇狀密封件。由于該唇狀密封件被偏壓緊靠環(huán)形件的密封面，所以該唇狀密封件將阻擋該水流。該阻擋效果將使得密封件上游側(cè)的壓力升高，這繼而導致密封件被更牢固地壓在密封面上，從而形成密封接合處的壓力越大則越牢固的密封接合。
在圖5的實施例中，在膠囊保持器13的圓周內(nèi)設(shè)有凹槽22，該凹槽22用于排出在膠囊被取出之前會停留或積聚在膠囊保持器13的上表面上或者從該膠囊滴出的水。
因此，當在如圖5的側(cè)視圖中觀察時，包封部件9可具有圓周皺褶，該凹槽僅是示例。
密封件設(shè)計成在包封部件9的閉合狀態(tài)下補償/填充這種皺褶。但是，例如由于飲料生產(chǎn)設(shè)備部件的制造公差、軸心差、磨損或疲勞，即使沒有可明確預見的皺褶，也總是存在膠囊1和包封部件9之間的密封接合存在間隙和/或不夠緊密的危險。根據(jù)本發(fā)明，密封件被充分壓縮以便補償任何可預見和/或否則可能存在的不可預見的間隙。
當在如圖4的徑向剖視圖內(nèi)觀察時，包封部件9的邊沿輪廓——即擠壓面——不存在徑向皺褶。相反，該擠壓面的徑向剖面表現(xiàn)為直線和/或截頭圓錐形剖面或它們的組合。因此，根據(jù)本發(fā)明的擠壓面設(shè)計成壓縮或輕微地移動密封件。
圖6示出基本對應于圖2的第一實施例的變型的實施例。根據(jù)此實施例的密封件8是可壓縮的和/或可移動的(即當被包封部件加壓時可輕微地“流動”)。該密封件覆蓋側(cè)壁7的一部分以及膠囊1的凸緣狀邊沿6的外端部和所述側(cè)壁7之間的區(qū)域。(密封件還可僅覆蓋膠囊1的基體4的側(cè)壁7的一部分。)根據(jù)此實施例的密封件8具有不對稱的即L形的橫截面。
可選擇地，密封件8可具有其它形狀，例如應用于膠囊的膜、O形環(huán)等。
當膠囊1位于圖4所示位置，并且然后在完成飲料產(chǎn)生過程之后打開保持器13時，存在膠囊1由于“真空效應”而仍被吸在鐘形部件9中卻不會落下的危險。如圖8所示，本發(fā)明提供了一種這樣的機構(gòu)，該機構(gòu)確保膠囊1和鐘形部件9之間的密封接合只有在鐘形部件9緊靠接合膠囊保持器13時存在，但是會自動釋放以使空氣能夠進入膠囊1的頂壁17和側(cè)壁7與鐘形部件9的內(nèi)壁之間的空間。
從圖8可見，尤其是在密封件8覆蓋膠囊1的側(cè)壁7的一部分的情況下，鐘形部件9的環(huán)形正面可具有凹槽21，所述凹槽用作用于進給空氣的進氣通道。在鐘形部件9和膠囊保持器13之間的偏壓力被釋放時所述凹槽可使空氣進入。從而，空氣流入此空間，并且用戶可更容易地取出膠囊1。最終，膠囊1甚至能從鐘形部件9自動落下。
圖9示出其中鐘形部件9的正面23與膠囊1的密封件8密封接合的第二實施例的狀態(tài)。
圖10到12示出本發(fā)明的第三實施例，其中密封件的彈性是由膠囊本身的幾何形狀導致的。在所示實施例中，密封件具有階梯26的形狀，即膠囊1的側(cè)壁7的直徑突然增加。應指出，該幾何形式并不局限于所示的階梯，只要它們可實現(xiàn)密封件的彈性或至少可變形的特性，則其它形式也是可行的。
根據(jù)此實施例的階梯狀密封件26僅是空心密封件(與例如根據(jù)第二實施例的圖6-9中的“填充”密封件8相反)的一個示例。當密封件由于幾何形狀而獲得彈性時，通常會發(fā)生密封件偏斜(在此為階梯的向內(nèi)和向下的變形)。另一方面，當彈性特性是由于使用的材料導致的并且使用“填充”密封件時，通常會發(fā)生材料的壓縮和/或位移。
根據(jù)此實施例的密封面15是傾斜的。從而密封壓力具有沿徑向向內(nèi)的第一分量和沿軸向的另一分量(在圖12中向下)。
特別從圖12可以看出，箔部件5可卷繞在膠囊的邊沿上(見標號27)。
圖13和14示出第四實施例，其中密封件為O形環(huán)11。該O形環(huán)在幾何構(gòu)造上設(shè)置在并優(yōu)選固定在膠囊1的頂壁17上。這僅是在面向注水裝置并且將被穿孔以形成到膠囊1的進水口的側(cè)面在膠囊外部設(shè)置密封件的示例。
O形環(huán)11安置成在外周上圍繞其中注水裝置14刺穿膠囊1的頂壁17的區(qū)域。密封件11因此被包封部件9的底部28壓縮，并被包封部件9的圓周側(cè)壁25的上端固定就位(見圖14)。
應指出，底部28可基本是平的或傾斜的，以確保在設(shè)備閉合、膠囊被完全接合在包封部件9內(nèi)時與密封件11形成足夠水密的界面。
作為O形環(huán)11的替代方案，也可放置可偏斜的唇狀密封件(例如，與根據(jù)第一實施例的唇緣8類似，見圖2)，該密封件從膠囊1的頂壁17——即面向注水裝置14的壁——突出。
在任何情況下，底部28都將在密封件11上施加軸向壓縮力。
在例如將O形環(huán)放置在膠囊1的側(cè)壁7上的情況下，該壓縮力的徑向分量占優(yōu)勢。
標號列表1 膠囊2 飲料生產(chǎn)設(shè)備(“咖啡機”)3 成分4 第一壁元件(例如，膠囊的杯狀基體)5 第二壁元件(例如箔部件)6 凸緣狀邊沿7 基體的側(cè)壁8 密封件9 包封部件(例如鐘形部件)10 過渡區(qū)域11 O形環(huán)12 凹凸元件13 膠囊保持器14 注水裝置15 包封(鐘形)部件的密封面16 膠囊的第一壁(例如底壁)內(nèi)的穿孔17 膠囊的頂壁18 包封(鐘形)部件的環(huán)形支承環(huán)19 用于安裝包封(鐘形)部件的螺紋
20 包封(鐘形)部件的進水口21 包封(鐘形)部件的環(huán)形正面內(nèi)的凹槽22 膠囊保持器的支承環(huán)內(nèi)的凹槽23 包封(鐘形)部件的環(huán)形正面24 注水裝置的穿孔元件(刀片)25 包封(鐘形)部件的周向壁26 階梯密封件27 箔部件的卷繞28 包封部件的底壁
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括-基于膠囊的飲料生產(chǎn)設(shè)備，以及-用于容納飲料成分的膠囊，其中，所述飲料生產(chǎn)設(shè)備(2)設(shè)置有-用于將加壓液體注入膠囊(1)的裝置，-用于從膠囊(1)排出飲料的裝置，以及-可從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)移到限定的閉合狀態(tài)的包封部件(9)，其中所述包封部件(9)包封膠囊(1)的外表面，其特征在于，與膠囊(1)相關(guān)聯(lián)的密封件(8，11，26)，所述密封件(8，11，26)在被閉合狀態(tài)中的包封部件(9)接合時可壓縮，并且該密封件可有效地補償包封部件和膠囊(1)之間的間隙；如果沒有膠囊(1)的密封件，當包封部件(9)位于其限定的閉合位置時會存在所述間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件在被閉合狀態(tài)中的包封部件(9)接合時在壓縮下是彈性的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件可有效地抵抗至少5巴的內(nèi)部壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件可有效地抵抗至少10巴的內(nèi)部壓力。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，所述包封部件(9)設(shè)置成使得在其從打開狀態(tài)到閉合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移運動的最終階段中，其在膠囊(1)沒有相對轉(zhuǎn)動的情況下相對于膠囊(1)進行基本上沿軸向的相對運動。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，所述包封部件相對于膠囊設(shè)置成使得在從打開狀態(tài)到閉合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移運動期間，膠囊(1)基本停留在原位。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8，11，26)設(shè)置成相對于飲料生產(chǎn)設(shè)備的配合擠壓面施加偏壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的系統(tǒng)，其特征在于，當在徑向剖視圖(圖6)中觀察時，所述擠壓面具有直線和/或截頭圓錐形輪廓。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7的系統(tǒng)，其特征在于，當在側(cè)視圖(圖8)中觀察時，所述擠壓面具有非直線輪廓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，所述擠壓面的輪廓具有皺褶。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8，11)由橡膠彈性材料制成。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8，26)由膠囊(1)的構(gòu)成材料制成。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括第一和第二壁元件，所述壁元件在凸緣狀邊沿區(qū)域內(nèi)以氣密方式相互連接以便形成用于成分的密封的內(nèi)部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8)至少設(shè)置在凸緣狀邊沿(6)和壁元件中的一個的過渡區(qū)域(10)內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8，11)設(shè)置在凸緣狀邊沿和膠囊上的引入注水裝置的位置之間的壁上。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8)存在于凸緣狀邊沿(6)和基體(4)的側(cè)壁(7)的一部分上。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8，26)是壁元件(4，5)中的一個的成一體的部件。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8，11)與壁元件(4，5)分離。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8，11)具有O形環(huán)(11)或具有L形橫截面的環(huán)(8)的形狀。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19的系統(tǒng)，其特征在于，所述密封件(8，11)使用粘合劑或通過焊接或通過箍縮或卷邊或它們的組合而連接到壁元件(4，5)中的一個上。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，密封接合僅當包封部件(9)在膠囊(1)上施加最小壓力時有效，但只要壓力低于所述最小壓力該密封接合就自動松開。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，在包封部件(9)的圓周內(nèi)設(shè)有凹槽(21)，所述凹槽(21)用作進氣通道，以用于通過這些凹槽(21)和膠囊(1)與包封部件(9)之間的松開的密封接合供應空氣。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，包封部件(9)包括適于輔助包封部件(9)和膠囊(1)之間的密封接合的附加密封裝置。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的系統(tǒng)，其特征在于，作用于密封接合處的密封壓力具有相對于膠囊(1)的中心軸線的徑向和/或軸向分量。
25.一種用于生產(chǎn)飲料的方法，所述方法包括以下步驟-將膠囊(1)安置在飲料生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)，同時飲料生產(chǎn)設(shè)備的閉合裝置處于打開狀態(tài)，其特征在于，所述膠囊與密封裝置相關(guān)聯(lián)，該密封裝置可壓縮，并且所述方法還包括-使閉合裝置從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)移到限定的閉合狀態(tài)，同時在轉(zhuǎn)移運動的最終階段，閉合裝置接合并偏壓膠囊的密封裝置，其中當包封部件(9)處于其限定的閉合狀態(tài)時，膠囊(1)的密封件補償包封部件(9)和膠囊(1)之間的任何間隙，如果沒有膠囊(1)的密封件的補償作用則會存在所述間隙，-使加壓液體從第一壁部件(4)內(nèi)的至少一個開口進入膠囊(1)，并使液體通過第二壁部件(5)內(nèi)的至少一個開口離開膠囊(1)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其特征在于，所述密封件在被閉合狀態(tài)中的包封部件(9)接合時在壓縮下是彈性的。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26的方法，其特征在于，第一壁部件(4)中的開口通過飲料生產(chǎn)設(shè)備的元件與膠囊(1)的密封件(8，11，26)的耐壓密封的密封接合與第二壁部件(5)中的開口分隔開，從而液體可僅流過膠囊(1)而不在膠囊(1)的外部流動。
28.根據(jù)權(quán)利要求25到27中任一項的方法，其特征在于，在轉(zhuǎn)移運動的最終階段，包封部件(9)至少部分地壓縮膠囊的密封裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求25到28中任一項的方法，其特征在于，包封部件(9)和膠囊的密封裝置的密封接合經(jīng)受得住2-20巴、優(yōu)選地4-15巴的范圍內(nèi)的壓力。
30.根據(jù)權(quán)利要求25到29中任一項的方法，其特征在于，所述耐壓密封的密封接合由膠囊(1)的密封件(8，11，26)形成，當使用不具有這種密封件(8，11，26)的膠囊(1)時不存在這種密封接合。
31.飲料或其它食物，其根據(jù)權(quán)利要求25到30中任一項的方法生成。
全文摘要
一種系統(tǒng)，包括基于膠囊的飲料生產(chǎn)設(shè)備，以及用于容納飲料成分的膠囊，其中該飲料生產(chǎn)設(shè)備(2)設(shè)置有用于將液體注入膠囊(1)的裝置，用于從膠囊(1)排出飲料的裝置，以及可從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)移到限定的閉合狀態(tài)的包封部件(9)，其中該包封部件(9)包封膠囊(1)的外表面。密封件(8，11，26)與膠囊(1)相關(guān)聯(lián)，該密封件(8，11，26)在被閉合狀態(tài)中的包封部件(9)接合時可壓縮，并且該密封件可有效地補償包封部件和膠囊(1)之間的間隙；如果沒有膠囊(1)的密封件，當包封部件(9)位于其限定的閉合位置時會存在該間隙。
文檔編號B65D81/00GK101048094SQ200580036655
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
發(fā)明者A·約阿基姆, G·伽維勒特, J-P·德尼薩爾特 申請人:雀巢技術(shù)公司