[0001] Die Erfindung betrifft ein Mittel zum Perforieren einer Verpackungsfolie mit den Merkmalen im Anspruch 1 sowie ein Formwerkzeug zur Herstellung eines derartigen Mittels mit den Merkmalen gemäss Anspruch 12.
[0002] In zahlreichen automatisierten oder halbautomatisierten Arbeitsverfahren ist es erforderlich, eine Folie aus Kunststoff, aus Metall oder aus einem Laminat zu penetrieren. So muss beispielsweise in einer Kaffeemaschine, welche mit Portionenkapseln betrieben wird, die Deckelfolie und/oder der Boden der Kapsel durchstossen werden, damit der Inhalt der Kapsel mit dem heissen Brühwasser extrahiert werden kann.
So beschreibt beispielsweise die EP 870 457 eine Vorrichtung zur Extraktion undurchlässiger, verformbarer Portionspackungen, bei welcher Mittel zum Perforieren der Oberseite der Portionspackung in Form einer Scheibe vorgesehen sind, auf deren Unterseite Nadeln, Klingen oder vorstehende Kreuze angeordnet sind. Ausserdem ist zum Aufreissen der Extraktionsseite der Portionspackung ein Boden mit Elementen in Form von Pyramiden vorgesehen. In der EP 1 500 357 ist eine Vorrichtung beschrieben, mit welcher nicht flexible Portionspackungen, sondern relativ formsteife Kapseln extrahiert werden können. Auch hier kommen entsprechende Perforationskörper zum Einsatz.
[0003] Da die Perforationskörper in den genannten Arbeitsverfahren einem relativ starken Verschleiss ausgesetzt sind, müssen sie aus einem harten Werkstoff hergestellt werden.
Aufgrund der komplizierten Formen und Anordnungen sind die Perforationsmittel ausserdem mit einem spanabhebenden Arbeitsverfahren nur schwer herzustellen, sodass sich ein Spritzgiessverfahren beispielsweise mit einem keramischen Werkstoff aufdrängt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass exakt spitzige Körper, wie sie eigentlich für die Perforation besonders geeignet wären, sich in einem Spritzgiessverfahren nicht befriedigend herstellen lassen, weil sich die Abformbarkeit der Spitzen als sehr schwierig erweist.
Auf diese Weise verbleibt stets ein geringfügiger Radius, welcher die Spitze abstumpft und welcher im Extremfall bewirkt, dass das Folienmaterial lediglich gedehnt, jedoch nicht perforiert wird.
[0004] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Perforationsmittel zu schaffen, das sich in einem Urformverfahren, insbesondere in einem Spritzgiessverfahren, einfach und zuverlässig herstellen lässt und das auch ohne exakte Spitzenform zuverlässig in der Lage ist, eine Verpackungsfolie oder dergleichen zu perforieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Mittel gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass auch die Form eines Kegelstumpfs oder eines Pyramidenstumpfs einen sehr effizienten Perforationskörper ergibt, wenn die Stumpfdeckfläche den Mantel des Stumpfs asymmetrisch schneidet, also zur Mittelachse des Stumpfs geneigt ist. Anstelle der Spitze entstehen auf diese Weise mehr oder weniger scharfe Schnittkanten, welche je nach Konfiguration der Stumpfdeckfläche für eine Penetration völlig ausreichen.
[0005] Wie dem Fachmann bekannt ist, gehören zu den Urformverfahren insbesondere das Spritzgiessen und das Sintern. Das Perforationsmittel könnte aber je nach Dimensionierung und Einsatzzweck auch noch durch andere Urformverfahren hergestellt werden, wie z.B. durch Vakuumgiessen oder Feingiessen mit verlorenem Modell aus Wachs oder Schaumstoff.
Bei Kunststoffen wäre auch das Formpressen denkbar.
[0006] Ersichtlicherweise muss der Kegelstumpf oder der Pyramidenstumpf nicht zwingend eine zur Grundfläche des Stumpfs vertikale Mittelachse aufweisen. Ebenso könnte der Kegelstumpf eine ovale oder elliptische Grundfläche aufweisen und beim Pyramidenstumpf könnte die Grundfläche quadratisch oder dreieckig sein oder eine andere Polygonform aufweisen.
[0007] Das Perforationsmittel wird vorteilhaft aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere aus Oxidkeramik oder Mischoxidkeramik hergestellt. Diese Werkstoffe besitzen eine hervorragende Verschleissbeständigkeit und lassen sich in einem Formgebungsschritt (Ceramic Injection Moulding) herstellen.
Selbstverständlich könnte das Perforationsmittel in bestimmten Fällen auch aus Kunststoffspritzguss oder in Metall (Metal Injection Moulding) hergestellt sein.
[0008] Weitere Vorteile lassen sich erzielen, wenn die Stumpfdeckfläche gegen die Grundfläche des Stumpfs konvex gekrümmt verläuft. Die Krümmung kann dabei kugelkalottenartig oder auch zylindrisch verlaufen, wobei im Falle des Zylinders die Zylinderachse vorteilhaft im rechten Winkel zur Mittelachse des Stumpfs verläuft. Die konvexe Krümmung der Stumpfdeckfläche bewirkt in Kombination mit der asymmetrischen Anordnung, dass je nach Stumpfgrundfläche stets eine vordere Schneidkante gebildet wird, welche mehr oder weniger steil abfällt.
[0009] Der Krümmungsradius der Stumpfdeckfläche kann beispielsweise zwischen 0.5 und 2 mm betragen, bei einer Gesamthöhe des Stumpfs von 1,2 bis 5 mm.
Der Stumpfneigungswinkel kann dabei 30 bis 90 deg. betragen, wobei das Zentrum der gekrümmten Stumpfdeckfläche zur Mittelachse des Stumpfs um 0.5 bis 2 mm versetzt sein kann. Selbstverständlich lassen sich diese Masse insbesondere in einem proportionalen Massstab auch verändern.
[0010] Je nach Einsatzzweck des Perforationsmittels kann es vorteilhaft sein, wenn der Perforationskörper einen sich in die Stumpfdeckfläche öffnenden Kanal aufweist. So ist es möglich, den Perforationskörper gleichzeitig dazu zu benutzen, insbesondere nach der Penetration eine Flüssigkeit oder ein Gas auszustossen. Das Perforationsmittel kann als Scheibe mit einer kalottenartig gekrümmten Oberfläche ausgebildet sein, auf der eine Mehrzahl von Perforationskörpern angeordnet ist. Die Anordnung kann dabei das Muster von konzentrischen Kreisen aufweisen.
Ausserdem kann es zweckmässig sein, wenn die Stumpfdeckflächen der einzelnen Perforationskörper bezogen auf das Zentrum der Scheibe unterschiedlich ausgerichtet sind. Eine derartige Scheibe hat sich besonders vorteilhaft als Injektorelement in einer Kaffeemaschine erwiesen, bei der die Deckfolie einer Kapsel penetriert werden muss, um den Extraktionsvorgang zu beginnen.
[0011] Das Formgebungswerkzeug zur Herstellung eines beschriebenen Perforationsmittels in einem Spritzgiess- oder in einem anderen Urformverfahren ist mit einer Werkzeugkavität versehen, welche den Perforationskörper als Hohlkegel oder als Hohlpyramide negativ abbildet, wobei zur Bildung der Stumpfdeckfläche ein Formkörper in das Formwerkzeug eingesetzt ist, der den Hohlkegel bzw. die Hohlpyramide im Bereich der Spitze asymmetrisch schneidet.
Beim Formkörper kann es sich dabei um eine Kugel oder um einen Zylinder oder allenfalls auch um einen Körper mit einer anderen Konfiguration handeln.
[0012] Zum Herstellen eines scheibenförmigen Perforationskörpers weist das Formwerkzeug vorteilhaft einen zylindrischen Aussenmantel auf, wobei die Werkzeugkavität mindestens einen oder mehrere kreisförmig oder willkürlich angeordnete Hohlkegel aufweist. Die Formkörper haben dabei die Form von Zylinderstiften, welche vom Aussenmantel her in die Werkzeugkavität eingeführt sind. Dazu werden Bohrungen angebracht, deren Mittelachsen tangential an den Mittelachsen der Hohlkegel vorbeiführen.
Je nach Anordnung dieser Bohrungen lässt sich die Lage der späteren Stumpfdeckfläche exakt bestimmen.
[0013] Weitere Einzelmerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Zeichnungen. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine perspektivische Darstellung einer Perforationsscheibe mit Blick auf deren Oberfläche,
<tb>Fig. 2<sep>einen Querschnitt durch die Ebene I-I an der Scheibe gemäss Fig. 1,
<tb>Fig. 3<sep>eine perspektivische Darstellung der Scheibe gemäss Fig. 1 mit Blick auf die Unterseite,
<tb>Fig. 4<sep>einen stark vergrösserten Querschnitt durch einen einzelnen Perforationskörper auf der Scheibe gemäss Fig. 1,
<tb>Fig. 5<sep>eine perspektivische Darstellung des Perforationskörpers gemäss Fig. 4,
<tb>Fig. 6<sep>einen Querschnitt durch eine Brühvorrichtung an einer Kaffeemaschine mit erfindungsgemässem Perforationsmittel,
<tb>Fig. 7<sep>eine perspektivische Darstellung eines Formwerkzeugs zur Herstellung der Perforationsscheibe gemäss Fig. 1,
<tb>Fig. 8<sep>eine Seitenansicht auf das Formwerkzeug gemäss Fig. 7,
<tb>Fig. 9<sep>einen Querschnitt durch die Ebene II-II am Formwerkzeug gemäss Fig. 7,
<tb>Fig. 10<sep>eine perspektivische Darstellung eines als Kegelstumpf ausgebildeten Perforationskörpers mit Hohlkanal,
<tb>Fig. 11<sep>eine perspektivische Darstellung eines als Pyramidenstumpf ausgebildeten Perforationskörpers, und
<tb>Fig. 12<sep>eine perspektivische Darstellung eines als Pyramidenstumpf ausgebildeten Perforationskörpers mit alternativer Stumpfdeckfläche.
[0014] Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, ist ein Perforationsmittel als Perforationsscheibe 1 mit einer kalottenartig gekrümmten Oberfläche 7 und mit einer planen Unterseite 8 versehen. Die Scheibe besteht beispielsweise aus Oxidkeramik. Am Rand der Scheibe sind insgesamt drei U-förmige Ausnehmungen 9 vorgesehen, welche später der korrekten Positionierung in der Maschine dienen. Über eine zentrale Öffnung 10 wird später ein Extraktionsmittel, nämlich heisses Wasser für die Zubereitung eines Getränks zugeführt.
[0015] Auf der Oberfläche 7 der Scheibe ist eine Mehrzahl von kegelstumpfförmigen Perforationskörpern 2 angeordnet, und zwar in einem etwa konzentrischen Kreismuster.
Die Details eines einzelnen Perforationskörpers ergeben sich insbesondere aus den Fig. 4 und 5. Der Perforationskörper 2 ist dabei als Kegelstumpf 3 ausgebildet, dessen Stumpfdeckfläche 5 die Mantelfläche 4 des Stumpfs asymmetrisch schneidet. Die Stumpfdeckfläche hat dabei die Form eines Zylindermantels, wobei der Zylinder einen Radius R aufweist. Das Zentrum Z des Zylinders ist zur Mittelachse M des Kegelstumpfs um das Mass v versetzt. Ersichtlicherweise wird so die virtuelle Kegelspitze 12 mit dem gesamten Höhenmass Hk gekröpft, so dass der Kegelstumpf insgesamt nur noch die Höhe Hs aufweist. Daraus resultiert eine Gesamthöhe h der Stumpfdeckfläche 5, wobei die Stumpfdeckfläche relativ steil abfällt. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser D des Kegelstumpfs 2.6 mm bei einem Stumpföffnungswinkel alpha von 42 .
Die mittlere Höhe Hk des Gesamtkegels liegt bei 2.6 mm und die Höhe Hs des Stumpfs bei 2.4 mm. Bei einem Versatz v von 0.9 mm und einem Zylinderradius R von 1 mm ergibt dies eine Gesamthöhe h der Stumpfdeckfläche von 0.6 mm.
[0016] Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, ergibt sich bei dieser Geometrie eine relativ steil abfallende Stumpfdeckfläche 5 mit einer elliptischen, gegen die Grundfläche 6 hin konvex gekrümmten Schneidkante 14.
Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten, scheibenförmigen Ausbildung mit einer Mehrzahl von Perforationskörpern ist es besonders vorteilhaft, wenn die einzelnen Stumpfdeckflächen 5 eine unterschiedliche Ausrichtung aufweisen, also bezogen auf die Mittelachse der Scheibe asymmetrisch angeordnet sind.
[0017] Fig. 6 zeigt den praktischen Einsatz eines Perforationsmittels gemäss Erfindung in der Form eines Injektorkopfs 18, der im Kolbenhalter 15 einer Kaffeemaschine montiert ist. Das heisse Brühwasser wird dabei über eine zentrale Öffnung 22 und ein Ventil 23 zugeführt. Die zu extrahierende Kapsel 17 liegt in einem Kapselhalter 16, der mit Hilfe eines Handgriffs 20 dichtend gegen den Injektorkopf 18 pressbar ist. Am Boden des Kapselhalters ist eine Filterplatte 19 angeordnet, die ebenfalls mit Perforationskörpern versehen ist.
Beim Einsetzen des Kapselhalters 16 in den Kolbenhalter 15 wird die Deckelfolie der Kapsel 17 gegen den mit Perforationskörpern versehenen Injektorkopf 18 gepresst und dabei penetriert. Sobald unter Druck Brühwasser durch die penetrierte Kapselfolie eindringt, baut sich im Innern der Kapsel ein Druck auf, wobei auch der Kapselboden gegen die Filterplatte gepresst wird. Nachdem auch der Boden der Kapsel perforiert ist, fliesst das Getränk über die Auslaufdüse 21 weg. Dieses Brühverfahren ist in der eingangs erwähnten EP 1 500 357 ausführlich beschrieben und wird daher hier nicht mehr näher erläutert.
[0018] Die Fig. 7 bis 9 zeigen ein Formwerkzeug 25 für das Herstellen eines scheibenartigen Perforationsmittels gemäss den Fig. 1 bis 3.
Das Formwerkzeug weist dabei einen zylindrischen Aussenmantel 30 auf, wobei die Werkzeugkavität 26 auf der Oberseite dieses Zylinders angeordnet ist. Die Vorsprünge 31 dienen zur Formung der Ausnehmungen an der Scheibe. In der Werkzeugkavität sind Hohlkegel 27 negativ abgebildet, deren Geometrie derjenigen gemäss Fig. 4 entspricht. Zur Bildung der Kegeldeckflächen sind am Aussenmantel 30 Bohrungen 29 vorgesehen, welche die einzelnen Hohlkegel 27 schneiden. In diese Bohrungen werden Zylinderstifte 28 eingesetzt. Ersichtlicherweise verlaufen die einzelnen Bohrungen nicht konzentrisch, sondern je nach Ausrichtung der einzelnen Stumpfdeckflächen in verschiedenen Richtungen. Die relative Lage der Bohrungen bezogen auf die Längsmittelachse 24 des Formwerkzeugs richtet sich nach der Lage der Hohlkegel in der gekrümmten Oberfläche der Kavität 26.
Im Übrigen ist die Herstellung von Formkörpern aus oxidkeramischem Material dem Fachmann bekannt und wird daher hier ebenfalls nicht näher beschrieben.
[0019] Fig. 10 zeigt analog zu Fig. 5 einen kegelstumpfförmigen Perforationskörper, der allerdings noch einen zentralen Kanal 32 aufweist. Dieser Kanal öffnet sich in die Stumpfdeckfläche 5, so dass eine Flüssigkeit oder gegebenenfalls auch ein Gas durch den Kegelstumpf 3 hindurchgeleitet werden kann.
[0020] Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 10 hat der Perforationskörper die Form eines Pyramidenstumpfs 13. Die Grundfläche 6 ist dabei quadratisch, womit ersichtlicherweise auch die Stumpfdeckfläche 5 viereckig ausgebildet ist. Die Stumpfdeckfläche hat dabei die Form eines Zylindermantels, wobei die Mittelachse des virtuellen Zylinders im rechten Winkel zur Mittelachse M des Pyramidenstumpfs verläuft.
Die Mittelachse des Zylinders verläuft ausserdem parallel zu einer Längsseite der Grundfläche 6 sowie versetzt zur Mittelachse M des Pyramidenstumpfs.
[0021] Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, kann die Mittelachse des Zylinders aber auch quer zu einer Längsseite der Grundfläche 6, insbesondere parallel zu einer Diagonalen der Grundfläche verlaufen. Daraus ergibt sich eine andere Konfiguration der Stumpfdeckfläche 5, welche im Gegensatz zu derjenigen gemäss Fig. 11 ausschliesslich von einem höchsten Punkt ausgehend abfallende Schneidkanten 14 aufweist.
The invention relates to a means for perforating a packaging film having the features in claim 1 and a mold for producing such a composition having the features according to claim 12.
In many automated or semi-automated work processes, it is necessary to penetrate a film made of plastic, metal or a laminate. Thus, for example, in a coffee machine which is operated with portion capsules, the cover film and / or the bottom of the capsule must be pierced so that the contents of the capsule can be extracted with the hot brewing water.
Thus, for example, EP 870 457 describes a device for extracting impermeable, deformable sachets, in which means are provided for perforating the upper side of the sachet in the form of a disc, on the underside of needles, blades or projecting crosses are arranged. In addition, a bottom with elements in the form of pyramids is provided for tearing open the extraction side of the sachet. In EP 1 500 357 a device is described with which non-flexible portion packs, but relatively dimensionally stable capsules can be extracted. Here, too, corresponding perforation bodies are used.
Since the Perforationskörper are exposed in the said work a relatively heavy wear, they must be made of a hard material.
Due to the complicated shapes and arrangements, the perforation means are also difficult to produce with a machining process, so that an injection molding process, for example, with a ceramic material imposes. However, it has been shown that exactly pointed bodies, as they would actually be particularly suitable for the perforation, can not be produced satisfactorily in an injection molding process, because the formability of the tips proves to be very difficult.
In this way, always remains a slight radius which dulls the tip and which in extreme cases causes the film material is only stretched, but not perforated.
It is therefore an object of the invention to provide a perforating means which can be produced easily and reliably in a primary molding process, in particular in an injection molding process and which is reliably able to perforate a packaging film or the like even without an exact tip shape , This object is achieved according to the invention with an agent having the features in claim 1.
It has surprisingly been found that the shape of a truncated cone or a truncated pyramid results in a very efficient Perforationskörper when the stump top surface cuts the jacket of the stump asymmetric, that is inclined to the central axis of the stump. Instead of the tip created in this way more or less sharp cutting edges, which are completely sufficient depending on the configuration of the stump top surface for a penetration.
As is known to those skilled in the art, in particular the injection molding and sintering belong to the original molding process. However, depending on the dimensioning and intended use, the perforating agent could also be produced by other primary shaping methods, such as e.g. by vacuum casting or investment casting with lost model of wax or foam.
For plastics molding would also be conceivable.
Evidently, the truncated cone or the truncated pyramid does not necessarily have a vertical to the base of the stump central axis. Likewise, the truncated cone could have an oval or elliptical base and in the truncated pyramid, the base surface could be square or triangular or have a different polygonal shape.
The perforating agent is advantageously made of a ceramic material, in particular of oxide ceramic or mixed oxide ceramic. These materials have excellent wear resistance and can be produced in a molding step (Ceramic Injection Molding).
Of course, the perforating agent could also be made of plastic injection molding or in metal (Metal Injection Molding) in certain cases.
Further advantages can be achieved if the stump top surface runs convexly curved against the base of the stump. The curvature can be like a spherical cap or even cylindrical, wherein in the case of the cylinder, the cylinder axis advantageously extends at right angles to the central axis of the stump. The convex curvature of the stump top surface, in combination with the asymmetric arrangement, ensures that, depending on the stump base surface, a front cutting edge is always formed which drops more or less steeply.
The radius of curvature of the stump top surface may for example be between 0.5 and 2 mm, with a total height of the stump of 1.2 to 5 mm.
The stump tilt angle can be 30 to 90 deg. be, wherein the center of the curved stump top surface to the central axis of the stump can be offset by 0.5 to 2 mm. Of course, this mass can also be changed, in particular on a proportional scale.
Depending on the intended use of the perforating means, it may be advantageous if the perforation body has a channel opening into the stump top surface. Thus it is possible to use the perforation body at the same time, in particular after the penetration of a liquid or gas. The perforation means may be formed as a disc with a dome-like curved surface on which a plurality of perforation bodies is arranged. The arrangement may have the pattern of concentric circles.
In addition, it may be expedient if the stump top surfaces of the individual perforation bodies are oriented differently with respect to the center of the pane. Such a disk has proven particularly advantageous as an injector element in a coffee machine, in which the cover sheet of a capsule must be penetrated in order to begin the extraction process.
The shaping tool for producing a perforating described in an injection molding or in another Urformverfahren is provided with a Werkzeugkavität which images the perforation body as a hollow cone or as a hollow pyramid, wherein the formation of the top surface stump a molded body is inserted into the mold, the asymmetrically cuts the hollow cone or the hollow pyramid in the area of the tip.
The shaped body may be a ball or a cylinder or possibly also a body with a different configuration.
To produce a disc-shaped perforation body, the molding tool advantageously has a cylindrical outer shell, wherein the tool cavity has at least one or more circular or arbitrarily arranged hollow cone. The moldings have the form of cylindrical pins, which are introduced from the outer shell into the mold cavity. For this purpose, bores are made whose central axes pass tangentially on the center axes of the hollow cones.
Depending on the arrangement of these holes, the position of the later butt surface can be determined exactly.
Further individual features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and from the drawings. Show it:
<Tb> FIG. 1 <sep> is a perspective view of a perforation disc with a view of its surface,
<Tb> FIG. 2 <sep> a cross section through the plane I-I on the disc according to FIG. 1,
<Tb> FIG. 3 <sep> is a perspective view of the disc according to FIG. 1 with a view of the underside,
<Tb> FIG. 4 shows a greatly enlarged cross-section through a single perforation body on the disk according to FIG. 1, FIG.
<Tb> FIG. 5 <sep> is a perspective view of the perforation according to FIG. 4,
<Tb> FIG. FIG. 6 shows a cross-section through a brewing device on a coffee machine with perforation means according to the invention, FIG.
<Tb> FIG. 7 <sep> is a perspective view of a mold for producing the perforation disk according to FIG. 1,
<Tb> FIG. 8 <sep> a side view of the mold according to FIG. 7,
<Tb> FIG. 9 <sep> a cross section through the plane II-II on the mold according to FIG. 7,
<Tb> FIG. 10 <sep> is a perspective view of a trained as a truncated cone perforation body with hollow channel,
<Tb> FIG. 11 <sep> is a perspective view of a perforated body designed as a truncated pyramid, and
<Tb> FIG. 12 <sep> is a perspective view of a trained as a truncated pyramid Perforationskörpers with alternative stump top surface.
As shown in FIGS. 1 to 3, a perforating means is provided as a perforation disc 1 with a dome-like curved surface 7 and with a flat underside 8. The disc consists for example of oxide ceramics. At the edge of the disc a total of three U-shaped recesses 9 are provided, which later serve the correct positioning in the machine. Via a central opening 10, an extraction agent, namely hot water for the preparation of a beverage is later supplied.
On the surface 7 of the disc a plurality of frusto-conical perforation bodies 2 is arranged, in an approximately concentric circular pattern.
The details of a single perforation body are shown in particular in FIGS. 4 and 5. The perforation body 2 is designed as a truncated cone 3, the stump top surface 5 of which cuts the lateral surface 4 of the stump asymmetrically. The stump top surface has the shape of a cylinder jacket, wherein the cylinder has a radius R. The center Z of the cylinder is offset from the central axis M of the truncated cone by the amount v. Evidently, so the virtual cone tip 12 is cranked with the entire height Hk, so that the truncated cone has only the total height Hs. This results in a total height h of the stump top surface 5, wherein the stump top surface drops relatively steeply. In one embodiment, the diameter D of the truncated cone is 2.6 mm with a stump opening angle alpha of 42.
The mean height Hk of the total cone is 2.6 mm and the height Hs of the stump is 2.4 mm. With an offset v of 0.9 mm and a cylinder radius R of 1 mm, this results in a total height h of the die top surface of 0.6 mm.
As can be seen in particular from FIG. 5, this geometry results in a relatively steeply sloping stump top surface 5 with an elliptical cutting edge 14 curved in a convex manner against the base surface 6.
In the disk-shaped design with a plurality of perforation bodies shown in FIGS. 1 to 3, it is particularly advantageous if the individual butt-end surfaces 5 have a different orientation, ie are arranged asymmetrically with respect to the center axis of the disk.
Fig. 6 shows the practical use of a perforating means according to the invention in the form of an injector head 18 which is mounted in the piston holder 15 of a coffee machine. The hot brewing water is supplied via a central opening 22 and a valve 23. The capsule 17 to be extracted lies in a capsule holder 16, which can be pressed sealingly against the injector head 18 by means of a handle 20. At the bottom of the capsule holder, a filter plate 19 is arranged, which is also provided with Perforationskörpern.
When inserting the capsule holder 16 in the piston holder 15, the lid film of the capsule 17 is pressed against the injector head provided with perforation 18 and thereby penetrated. As soon as brewing water penetrates through the penetrated capsule film under pressure, a pressure builds up inside the capsule, whereby the capsule bottom is also pressed against the filter plate. After the bottom of the capsule is perforated, the beverage flows over the outlet nozzle 21 away. This brewing process is described in detail in the above-mentioned EP 1 500 357 and will therefore not be explained in more detail here.
7 to 9 show a mold 25 for producing a disc-like perforating means according to FIGS. 1 to 3.
The molding tool has a cylindrical outer shell 30, wherein the tool cavity 26 is arranged on the upper side of this cylinder. The projections 31 serve to form the recesses on the disc. Hollow cones 27 are shown negatively in the tool cavity whose geometry corresponds to that according to FIG. 4. To form the cone top surfaces 30 holes 29 are provided on the outer shell, which cut the individual hollow cone 27. In these holes cylindrical pins 28 are used. As can be seen, the individual holes are not concentric, but depending on the orientation of the individual die top surfaces in different directions. The relative position of the bores relative to the longitudinal center axis 24 of the molding tool depends on the position of the hollow cones in the curved surface of the cavity 26.
Incidentally, the production of shaped bodies of oxide ceramic material is known in the art and therefore will not be described here in detail.
Fig. 10 shows, analogous to FIG. 5, a frusto-conical perforation body, which, however, still has a central channel 32. This channel opens into the stump top surface 5, so that a liquid or possibly also a gas can be passed through the truncated cone 3.
In the embodiment according to FIG. 10, the perforation body has the shape of a truncated pyramid 13. The base 6 is square, which evidently also the stump top surface 5 is formed quadrangular. The stump top surface has the shape of a cylinder jacket, wherein the central axis of the virtual cylinder runs at right angles to the central axis M of the truncated pyramid.
The central axis of the cylinder also extends parallel to a longitudinal side of the base 6 and offset from the central axis M of the truncated pyramid.
As can be seen from Fig. 12, but the central axis of the cylinder can also extend transversely to a longitudinal side of the base 6, in particular parallel to a diagonal of the base. This results in a different configuration of the stump top surface 5, which, in contrast to that shown in FIG. 11, has cutting edges 14 that drop only starting from a highest point.