DE202009014945U1

DE202009014945U1 - Kapsel mit reliefförmigen Dichtungselement

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Publication number: DE202009014945U1
Application number: DE202009014945U
Authority: DE
Original assignee: Nestec SA
Current assignee: Nestec SA
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: PL2289820T3; PT2289820E; DK2289820T3; EP2284101B1; DE202009018042U1; ATE526255T1; CN101992906B; ES2373771T3; US20110185910A1; HK1153714A1; EP2289820B2; US9072402B2; EP2284101A1; EP2289820A1; PT2284101E; PL2284101T3; EP2289820B1; CN101992906A; ES2402596T3; ES2402596T5

Abstract

Kapsel zur Aufnahme von Getränkezutaten, wobei die Kapsel zum Einsetzen in eine Getränkezubereitungsmaschine ausgebildet ist und aufweist:
einen becherförmigen Körper (1), einen flanschartigen Randteil (2), eine Ausgabewand (6) und ein Dichtungselement (8), wobei das Dichtungselement in radialem Querschnitt wenigstens eine Erhebung und/oder Vertiefung (8a) aufweist,
gekennzeichnet dadurch, dass das Dichtungselement (8) mehrere konzentrisch angeordnete Lippen (8a) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kapseln zur Aufnahme von portionierten Getränkezutaten. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kapsel mit einem reliefförmigen Dichtungselement.
Geräte zur Zubereitung von Getränken durch Einspritzen von druckbeaufschlagter Flüssigkeit in eine Kapsel sind bekannt, insbesondere auf dem Gebiet der Produktion von Kaffee oder Kaffee-ähnlichen Getränken. Des Weiteren können andere Nahrungsmittelzutaten wie beispielsweise Schokolade oder Milchprodukte in den Kapseln beinhaltet sein. Durch das Zusammenspiel dieser Zutaten mit einer Flüssigkeit kann ein Getränk wie beispielsweise Kaffee, Tee oder andere Nahrungsmittel, wie beispielsweise Suppe, produziert werden. Die Zusammenwirkung kann beispielsweise ein Extraktions-, Brüh-, Auflösungs- etc. Vorgang sein. Eine derartige Kapsel ist besonders für die Aufnahme von gemahlenen Kaffee ausgebildet, um ein Kaffeegetränk durch den Einlass von heißem, druckbeaufschlagten Wasser in die Kapsel und das Ausgießen eines Kaffeegetränks aus der Kapsel zu produzieren.
Systeme und Methoden zur Gewinnung von flüssigen Nahrungsmitteln aus Zutaten enthaltenden Kapseln sind beispielsweise aus der EP-A-512470 (Gegenstück der US 5,402,707 ) bekannt.
Das Prinzip des in dem Stand der Technik beschriebenen Extraktionsprozesses kann wie folgt zusammengefasst werden.
Eine Kapsel, welche mit Getränkezutaten gefüllt ist, wird in eine geeignete Kammer des Systems eingelegt, in welcher Wassereinspritzmittel vorgesehen sind, die ein Einspritzen von Wasser in die Kapsel ermöglichen. In der Kammer sind geeignete Öffnungsmittel vorgesehen, welche wenigstens eine Öffnung in einer ersten Kapselwand generieren. Dementsprechend wird durch die Öffnung in der ersten Wand der Kapsel eintretendes Wasser mit den in der Kapsel enthaltenden Zutaten während des Durchquerens des Kapselinneren zum Interagieren gebracht und wird dann durch wenigstens eine in einer zweiten Wand der Kapsel vorgesehene Öffnung/Perforation aus der Kapsel ausgegeben. Als Resultat des Zusammenwirkens zwischen Wasser und den Zutaten in der Kapsel kann ein Getränk oder anderes Nahrungsmittel produziert werden.
Es wurde herausgefunden, dass während des Lebenszyklus eines Getränkezubereitungsgetränks, welches in Verbindung mit einer derartigen Kapsel verwendet wird, Irregularitäten wie beispielsweise eine leicht unterschiedliche Schließkraft aufgrund Lagerspiels oder sogar kleine Rillen oder Riefen in einem vorgesehenen Einschlusselement eines derartigen Geräts wahrscheinlich präsent sind bzw. leicht auftreten können. Zudem können Irregularitäten auch zum vereinfachten Herausnehmen der Kapsel von dem Getränkezubereitungsgerät vorgesehen sein und/oder um die Kraftverteilung auf die Kapsel zu verbessern und um die Kraft, welche für das Einschließen der Kapsel in dem Gerät benötigt wird, zu reduzieren. Deswegen können kleine „Leckstellen” während des Einschließens der Kapsel in einem vorgesehenen Getränkezubereitungsgerät vorhanden sein. Dabei reduziert jede „Leckstelle” an dem Äußeren der Kapsel den Druck, welcher in der Kapsel aufgebaut wird. Andererseits ist es sehr bekannt, dass ein hinreichender Extraktionsdruck der Schlüsselfaktor für die Qualität von espressoartigen Kaffee ist. Dementsprechend können unterschiedliche Druckabfälle innerhalb der Kapsel auftreten, falls die Kapsel im Zusammenhang mit unterschiedlichen Getränkezubereitungsgeräten verwendet wird. Dies kann jedoch von dem Benutzer nicht einfach vorhergesagt werden und wird die Dichtungseigenschaften der vorhergesehenen Dichtungselemente einer Getränkezubereitungsmaschine negativ beeinflussen.
Die vorliegende Erfindung zielt deswegen auf die Bereitstellung von verbesserten Dichtungseigenschaften für eine derartige Kapsel, um unterschiedliche Arten von Druckabfällen innerhalb der Kapsel zu kompensieren und dementsprechend effektives Abdichten der Kapsel während der Getränkezubereitung zu ermöglichen.
Insbesondere stellt die Lösung gemäß der Erfindung eine geeignete Dichtungskompensation bereit, um die Irregularitäten zu berücksichtigen und/oder eine Anpassung an unterschiedliche Geräteausprägungen zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche entwickeln die zentrale Idee der vorliegenden Erfindung weiter.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Kapsel zur Aufnahme von Getränkezutaten, wobei die Kapsel zum Einsetzen in eine Getränkezubereitungsmaschine ausgebildet ist und aufweist: einen becherförmigen Körper, einen flanschartigen Randteil, eine Ausgabewand und ein Dichtungselement, wobei das Dichtungselement in radialem Querschnitt wenigstens eine Erhebung und/oder Vertiefung aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass das Dichtungselement mehrere konzentrisch angeordnete Lippen aufweist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lippen radial voneinander beabstandet.
In einer Ausführungsart der Erfindung erstreckt sich die wenigstens eine Erhebung von einem relativ flachen Bereich des flanschartigen Randteils entlang einer Höhe, welche größer ist als die durchschnittliche Breite der Erhebung. Die Erhebung hat eine Höhe, welche wenigstens 1,5x, bevorzugt wenigstens 2x, mehr bevorzugt wenigstens 3x größer als die durchschnittliche Breite ist.
Das Dichtungselement der Kapsel wird verformt, wenn die Kapsel im Dichtungseingriff mit einem Einschlusselement der vorhergesehenen Getränkezubereitungsmaschine steht. Dabei führt die Verformung der Erhebung und/oder Vertiefung des Dichtungselements zu einer initialen Verspannung des Dichtungselements gegen das Einschlusselement, wodurch effektives Abdichten ermöglicht wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel formt die wenigstens eine Erhebung und/oder Vertiefung ein reliefförmiges Dichtungselement, welches dazu ausgebildet ist, eventuelle Irregularitäten in einer passenden Dichtungsoberfläche einer Getränkezubereitungsmaschine, welche mit dem Dichtungselement der Kapsel kooperiert, zu kompensieren.
Auf diese Art können Irregularitäten wie beispielsweise Riefen, Lücken oder Bruchpartien (egal ob formbedingt vorhanden oder aufgetreten durch Abnutzung) effektiv durch das Dichtungselement abgedichtet werden. Dementsprechend kann die Kapsel angepasst werden, um mit einer großen Vielfalt unterschiedlicher Getränkezubereitungsmaschinen verwendet zu werden. Zudem ermöglicht die Kapsel gemäß der vorliegenden Erfindung auch effektive Abdichtung im Fall von Abnutzungseffekten wie beispielsweise erhöhtem Lagerspiel. Dementsprechend kann die Kapsel mit einer großen Vielfalt unterschiedlicher Getränkezubereitungsmaschinen ohne das Auftreten von Lecken verwendet werden.
Die wenigstens eine Erhebung ist vorgesehen, um in dem Einschlusselement während des Eingriffs komprimiert zu werden. Daher ist die wenigstens eine Erhebung vorzugsweise senkrecht oder leicht geneigt (d. h. entsprechend einem Winkel vorzugsweise geringer als 45°) relativ zu dem flanschartigen Randteil orientiert.
Dabei wird durch die reliefförmige Ausprägung des Dichtungselements effektives Abdichten ohne Notwendigkeit der Bereitstellung eines großvolumigen Dichtungselements ermöglicht, welches das Abdichten nur durch simple Kompression eines großen Volumens zwischen zwei abzudichtenden Teilen erreicht. Demzufolge wird ein effektives Abdichten ermöglicht, während gleichzeitig die Abmaße und/oder das Gewicht des Dichtungselements minimiert werden können.
Das Dichtungselement kann integral mit der Kapsel ausgeführt sein oder als separates Bauteil zur Kapsel angeordnet sein. Im letzteren Fall kann das Dichtungselement abnehmbar oder alternativ fest mit dem Kapselkörper oder dem Randteil verbunden sein. Dabei kann das Dichtungselement zum Randteil der Kapsel mithilfe eines Klebemittels oder mithilfe einer Schweißtechnik wie beispielsweise Thermo- oder Ultraschallschweißen befestigt sein. In einem anderen möglichen Ausführungsbeispiel kann das Dichtungselement durch das Kapselmaterial eingeklemmt sein.
Das Dichtungselement ist vorzugsweise aus Kunststoff, Gummi oder Silikon.
Das Dichtungselement ist vorzugsweise elastisch aufgrund dessen Form und/oder dessen Material. Das Dichtungselement kann jedoch auch aus einem starren Material sein. Dabei kann das Dichtungselement beispielsweise aus einem Realbestandteil des Kapselkörpers und/oder des Randteils sein.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement dazu ausgebildet, von einer ersten Höhe zu einer zweiten Höhe komprimiert zu werden. Dementsprechend wird ein Dichtungseingriff durch die passende Oberfläche der Getränkezubereitungsmaschine von einer ersten unkomprimierten Dicke des Dichtungselements zu einer zweiten komprimierten Dicke davon ermöglicht, welche eine positiven Druckkraft auf das Dichtungselement ausübt. Des Weiteren ist das Dichtungselement vorzugsweise biegbar, so dass es eine Vorspannkraft gegen die passende Stirnfläche der Getränkezubereitungsmaschine ausüben kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Dichtungselement wenigstens zwei voneinander radial beabstandete Lippen. Dabei ist die Steifigkeit der Lippen vorzugsweise unterschiedlich von dem Kapselkörper und/oder dem Randteil. Insbesondere begründen die Lippen vorzugsweise einen elastischen Teil der derart ausgebildet ist, eventuelle Irregularitäten in einer passenden Dichtungsoberfläche eines Getränkezubereitungsgeräts zu kompensieren.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stehen die Lippen von dem Randteil der Kapsel parallel zu einer Mittelachse des Kapselkörpers zu einer vordefinierten Höhe (h) hervor. Die Höhe (h) ist vorzugsweise wie jede der Lippen gleich.
Alternativ kann die Höhe (h) für jede der Lippen auch variieren. Dementsprechend kann die geometrische Form des reliefförmigen Dichtungselements verschiedenartige Ausprägungen aufweisen, um die Dichtungseigenschaften des Dichtungselements zu verbessern.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lippen an dem flanschartigen Randteil in einem vordefinierten umfangsseitig angeordneten Dichtungsbereich angeordnet, welcher dazu ausgebildet ist, mit der passenden Dichtungsoberfläche eines Getränkezubereitungsgeräts zu interagieren. Der Dichtungsbereich ist radial außerhalb des becherförmigen Kapselkörpers angeordnet.
Vorzugweise ist der Dichtungsbereich dazu ausgebildet, um breiter zu sein als die passende Dichtungsoberfläche eines Getränkezubereitungsgeräts. Dementsprechend ist wenigstens ein äußerer und/oder innerer umlaufender Bereich des Dichtungselements von der passenden Dichtungsoberfläche der Getränkezubereitungsmaschine während des Einschließens der Kapsel nicht komprimiert. Der innere und/oder äußere umlaufende Bereich des Dichtungselements, welcher nicht komprimiert wird, umfasst wenigstens eine Dichtungslippe.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist wenigstens eine Dichtungslippe derart ausgebildet, um stromaufwärts von dem Dichtungseingriff zwischen der Kapsel und einer passenden Dichtungsoberfläche eines Einschlusselements der Getränkezubereitungsmaschine angeordnet zu sein. Dementsprechend kann wenigstens eine Dichtungslippe deformiert werden, um durch Abdichten der Kapsel diese im Dichtungseingriff mit einen vorgesehenen Einschlusselement ist einzutragen. Insbesondere kann diese wenigstens eine Dichtungslippe ausgebildet sein, um gegen eine innere Seitenwand des Einschlusselements abgelenkt zu werden, um mit sich in der passenden Dichtungsoberfläche befindlichen Irregularitäten zu überlappen und somit die Dichtungseigenschaften der Kapsel zu verbessern.
Die flexiblen Lippen sind vorzugsweise zueinander in kurzer Distanz (d2) angeordnet.
Die Distanz (d2) zwischen zwei benachbarten Lippen ist vorzugsweise kleiner als die kleinste Höhe (h) der jeweiligen Lippen. Dementsprechend kann eine effektive Abdichtung durch die Beaufschlagung der Lippen mit einer Biege und/oder Kompressionskraft erfolgen, um dadurch die Lippen abzulenken und den/die Raum/Räume zwischen benachbarten Lippen abzudichten. Somit wird eine Abdichtung des Randteils der Kapsel wenn diese in einem Dichtungseingriff mit einer passenden Dichtungsoberfläche einer Getränkezubereitungsmaschine steht, erreicht.
Zudem kann die Distanz (d2) zwischen zwei nebeneinander angeordneten Lippen gleich sein. Alternativ kann die Distanz (d2) wie auch die Dicke (t) und Höhe (h) der Lippen variiert werden, um die Dichtungseigenschaften des Dichtungselements weiter abzustimmen. Beispielsweise kann die Distanz (d2) zwischen zwei benachbarten Lippen ausgebildet sein, um von dem Kapselkörper zu dem äußeren Randbereich der Kapsel abzunehmen.
Dementsprechend dichtet jede Lippe den Bereich zwischen dem Randteil und der passenden Dichtungsoberfläche einer Getränkezubereitungsmaschine und erzeugt somit einen Druckabfall. Da mehrere Lippen in Serie bereitgestellt sind, ermöglicht die Summe der Druckabfälle ein wasserdichtes Abdichten der Kapsel wenn diese mit Hilfe eines vorhergesehenen Einschlusselements einer Getränkezubereitungsmaschine eingeschlossen wird.
Der Körper und Randteil der Kapsel gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise aus Plastik oder Metall wie beispielsweise Aluminium.
Die Kapsel umfasst eine Ausgabewand aus gasundurchlässiger Membran geformt und mit dem Körper verbunden, um die Zutatenkammer der Kapsel abzudichten.
In einer möglichen Alternative ist die Ausgabewand durch eine flüssigkeitsdurchlässige Wand wie beispielsweise einen Filter geformt.
In einem weiteren Aspekt beschreibt die Erfindung ein Getränkezubereitungssystem aufweisend eine Kapsel gemäß der Erfindung und eine Getränkezubereitungsmaschine derart ausgebildet, um die Kapsel in eine Brühkammer aufzunehmen, wobei die Brühkammer wenigstens zum Teil durch ein Kapseleinschlusselement definiert ist, welches eine Stirnfläche mit Irregularitäten wie zum Beispiel Riefen aufweist und wobei die Stirnfläche des Kapseleinschlusselements mit dem Dichtungselement der Kapsel kooperiert.
Dabei sind besagte Irregularitäten in einer passenden Dichtungsoberfläche einer Getränkezubereitungsmaschine vorzugsweise radial angeordneten Riefen.
Die beschriebene Kapsel ermöglicht eine effektive Interaktion zwischen einem vorgesehenen Getränkezubereitungsgerät, welches ausgebildet ist, um eine heiße, druckbeaufschlagte Flüssigkeit ins Kapselinnere bereitzustellen. Gemäß der Erfindung kann ein Getränk mit Hilfe des Getränkezubereitungsgeräts ohne Lecken der Kapsel zubereitet werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung wird der Fachmann erkennen, wenn er die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit den Figuren der angehängten Zeichnungen liest.
1a zeigt eine perspektivische Seitenansicht der Kapsel gemäß der vorliegenden Erfindung.
1b zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines Dichtungselements das sich auf dem Randteil der Kapsel befindet.
2 zeigt eine Kapsel gemäß der vorliegenden Erfindung, welche in einem vorgesehenen Einschlusselement einer Getränkezubereitungsmaschine angeordnet ist.
3 zeigt eine Kapsel gemäß der vorliegenden Erfindung eingeschlossen von einem vorgesehenen Einschlusselement einer Getränkezubereitungsmaschine.
4 zeigt eine Querschnittsansicht senkrecht zu dem radialen Riefen des Einschlusselements der Getränkezubereitungsmaschine.
1a zeigt eine Kapsel gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Seitenansicht. Die Kapsel 10 wie in 1 gezeigt hat einen vorzugsweise becherförmigen bzw. kegelstumpfförmigen Körper 1, welcher eine Öffnung 4 aufweist, die in der Auslassseite der Kapsel gegenüber der Einlassseite 3 davon angeordnet ist. Der Kapselkörper 1 formt demzufolge eine Zutatenkammer 5 (siehe 2) welche mit Zutaten wie beispielsweise gemahlenen Kaffee oder Tee gefüllt ist. Die Kapsel weist ferner einen Randteil 2 auf, welcher umfangsseitig zu der Öffnung 4 des Kapselkörpers 1 angeordnet ist.
Um die sich in der Zutatenkammer 5 befindlichen Zutaten einzuschließen ist eine Membran 6 (siehe 2) vorgesehen. Die Membran 6 ist vorzugsweise ein Folienelement, welches an dem flanschartigen Randteil 2 der Kapsel 10 angeschweißt ist, um den Kapselkörper 1 hermetisch abzuschließen.
Der Kapselkörper und der Randteil 1, 2 formen vorzugsweise eine einzelne Einheit, welche durch ein Spritzguss- oder Tiefziehverfahren erhältlich ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass mehrere Ausgestaltungen der Kapsel möglich sind solange die Kapsel abgedichtet werden und die genannten Zutaten enthalten kann.
Die Kapsel umfasst ferner ein Dichtungselement 8 welches auf dem Randteil 2 der Kapsel angebracht ist. Das Dichtungselement 8 kann integral mit der Kapsel 10 oder als separates Stück dazu geformt sein. Im letzteren Fall kann das Dichtungselement wiederabnehmbar auf dem Randteil 2 angebracht sein oder beispielsweise durch eine Schweißtechnik oder mittels eines Klebers darauf befestigt sein.
Das Dichtungselement 8 weist wenigstens eine Erhebung und/oder Vertiefung in einem radialen Querschnitt der Kapsel auf. Dabei kann das Dichtungselement 8 aufgrund des verwendeten Materials und/oder aufgrund der geometrischen Form des Dichtungselements 8 elastisch sein.
Vorzugsweise kann das Dichtungselement 8 aus gummi-elastischem Material sein. Der Ausdruck „gummi-elastisch” bezieht sich auf jedes passendes Material welches Gummi-Elastizität hat, einschließlich aber nicht beschränkt auf Elastomere, Silikone, Kunststoffe, Latex, Balata oder andere. Das Dichtungselement 8 muss jedoch nicht unbedingt elastisch sein, um ein Abdichten der Kapsel während der Getränkezubereitung zu ermöglichen.
Alternativ kann das Dichtungselement plastisch deformierbar sein.
Wie in 1b gezeigt, umfasst das Dichtungselement 8 vorzugsweise konzentrisch angeordnete Lippen 8a. Die Lippen 8a sind dabei von dem Randteil 2 der Kapsel 10 vorstehend, vorzugsweise in eine Richtung parallel zu der Rotationsachse Z der Kapsel 10 (siehe 1a). Die Lippen können jedoch auch zu dem Kapselkörper 1 geneigt oder von diesem weggeneigt sein. Zudem können unterschiedliche Lippen 8a um unterschiedliche Winkel im Bezug zur Achse Z (siehe 1a) der Kapsel geneigt sein.
Die Lippen 8a sind vorzugsweise innerhalb einem Dichtungsbereich A angeordnet, welcher umfangsseitig zu der Seitenwand 9 des Kapselkörpers in einer Distanz d angeordnet ist. Dementsprechend liegt ein Abstand d zwischen dem Dichtungselement 8 und dem Knieteil 1a, in welchem der Randteil 2 und die Seitenwand 9 des Kapselkörpers zusammentreffen. Die Distanz d ist vorzugsweise zwischen 1 und 3 mm. Die durchschnittliche Dicke (t) jeder Lippe liegt vorzugsweise zwischen 0.2 und 1 mm.
Der Dichtungsbereich A in welchen die Dichtungslippen positioniert sind hat eine Breite b welche vorzugsweise zwischen 1 und 4 mm liegt. Die Breite b ist vorzugsweise ausgewählt, um breiter zu sein als die passende Dichtungsoberfläche 23a (siehe 2) des Getränkezubereitungsgeräts.
Dementsprechend ist wenigstens eine äußere und/oder innere umlaufende Portion des Dichtungselements 8 bzw. wenigstens eine äußere und/oder innere Dichtungslippe 8a komprimiert und/oder vorgespannt gegen eine passende Dichtungsoberfläche der Getränkezubereitungsmaschine beim Einschluss der Kapsel.
Die Dichtungslippen 8a sind vorzugsweise durch eine Distanz d2 voneinander beabstandet. Wie in 1b gezeigt ist, ist die Distanz d2 vorzugsweise konstant für jede der benachbarten Dichtungslippen 8a. Die Distanz d2 zwischen zwei benachbarten Dichtungslippen kann jedoch auf variieren, um die Dichtungseigenschaften zu beeinflussen. Dementsprechend sind unterschiedliche Gasvolumen bzw. Luftvolumen zwischen jeder der Dichtungslippen 8a während dem Einschluss der Kapsel 10 durch das Getränkezubereitungsgerät eingeschlossen und somit können die Dichtungseigenschaften der Kapsel 10 weiter angepasst werden. Vorzugsweise liegt die Distanz d2 innerhalb eines Bereichs von 0.5 bis 2 mm.
Die Dichtungslippen 8a stehen zu einem vordefinierten Ausmaß bzw. Höhe h1 von der oberen Oberfläche 2a des Randteils 2 der Kapsel hervor. Dabei ist die Höhe h1 vorzugsweise konstant für jede der hervorstehenden Dichtungslippen 8a. Die Dichtungslippen 8a können jedoch auch angeordnet sein, um zu unterschiedlichen Ausmaßen bzw. Höhen h1 von dem Randteil 2 vorzustehen. Dabei liegt die Höhe h1 vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0.8 bis 2 mm.
Wie oben ausgeführt können die Lippen 8a in unterschiedlichen Formen in Bezug zueinander oder im Bezug zu dem Randteil 2 angeordnet sein, um ein reliefförmiges Dichtungselement in einer bestimmten Form bereitzustellen. Entsprechend kann das Dichtungselement spezifisch ausgebildet sein unterschiedliche Arten von Irregularitäten zu kompensieren, welche im Einschlusselement eines vorhergesehenen Getränkezubereitungsgeräts vorhanden sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind wenigstens 2 bis 8 Dichtungslippen 8a vorgesehen, um das Dichtungselement 8 der Kapsel 10 zu bilden.
2 zeigt eine Kapsel 10 welche in einem vorgesehenen Einschlusselement eines Getränkezubereitungsgeräts platziert ist. Dabei ist die Membran 6 der Kapsel 10 auf einem Kapselhalter 20 der Getränkezubereitungsmaschine angeordnet, welcher Reliefelemente 12 aufweist, die derart ausgebildet sind, um das den becherförmigen Kapselkörper 1 der Kapsel 10 zuschließende Folienelement 6 einzureißen und zu perforieren. Das Einreißen des Folienelements kann beispielsweise auftreten sobald der Druck der innerhalb der Kapsel einen Schwellenwert übersteigt. Es ist zu beachten dass die Reliefelemente jede vorstehende Form aufweisen können, welche dazu geeignet ist, ein (partielles) Einreißen des Folienelements auszulösen. Als Beispiel werden zumindest Pyramiden, Nadeln, Kurven, Zylinder, gestreckte Rippen genannt.
Es ist zu beachten, dass das gezeigte Folienelement 6 nicht exakt flach ist aufgrund eines definierten Überdrucks innerhalb der Kapsel, welcher beispielsweise durch das Einfüllen eines Schutzgases während der Produktion der gefüllten Kapsel generiert wird.
Innerhalb der Kapsel 10 sind Zutaten 7 beinhaltet, wobei die Zutaten 7 derart ausgewählt sind, dass ein Getränk durch das Einlassen von Flüssigkeit in die Kapsel durch den Bereich der oberen Wand bzw. der Einlassseite 3 der Kapsel 10 und die Interaktion mit diesen Zutaten 7 produziert werden kann. Bevorzugte Zutaten sind beispielsweise gemahlener Kaffee, Tee oder jegliche andere Zutaten, durch welche ein Getränk oder anderes flüssiges oder viskoses Nahrungsmittel (beispielsweise Suppe) produziert werden kann.
Der Kapselkörper 1 ist bereits teilweise umschlossen von der umlaufenden Wand 24 des Einschlusselements 23 des Getränkezubereitungsgetränks. Das gezeigte Einschlusselement 23 hat die Form einer Glocke. Es sind jedoch auch andere Formen möglich wobei die Ausgestaltung der inneren Konturen (Aushöhlung) des Einschlusselements 23 im allgemeinen angepasst ist, um wesentlich den Konturen der Kapsel 10 zu entsprechen.
Das Einschlusselement 23 kann ein externes Gewinde 26 aufweisen, um das Einschlusselement an eine Getränkezubereitungsmaschine anzubringen, und ein Wassereinlassöffnung 27, um Flüssigkeit wie beispielsweise heißes, mit Druck beaufschlagtes Wasser zu einer Wassereinspritzdüse 28 bereitzustellen, welcher an dem Einschlusselement 23 abnehmbar, beispielsweise geschraubt, angebracht ist.
Es sollte beachtet werden, dass das gezeigte Gewinde 26 nur ein Beispiel für Verbindungsmittel darstellt und demzufolge jede andere lösbare oder permanente Verbindungsmittel verwendet werden können, um das Einschlusselement 23 mit einer Getränkezubereitungsmaschine zu verbinden.
Die anderen Komponenten der Getränkezubereitungsmaschine wie beispielsweise der Mechanismus für die Bewegung des Einschlusselements 23 und letzten Endes auch des Kapselhalters 20 sind aus dem Stand der Technik in dem Bereich der kapselbasierten Espressomaschinen bekannt.
Die Wassereinspritzdüse 28 weist zudem vorzugsweise Öffnungsmittel 29 für die Öffnung einer Seite der Kapsel 10 auf. Derartige Öffnungsmittel 29 kann beispielsweise ein Perforationselement wie eine Schneide, Dorn, etc. sein, das dazu ausgebildet ist, eine Öffnung in die Einlassseite 3 der Kapsel 10 zu produzieren, wenn der Kapselhalter 20 und das Einschlusselement 23 aufeinander zu bewegt werden, beispielsweise mit Hilfe eines manuell betätigbaren oder automatischen Mechanismus. Dementsprechend kann Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser in das Innere der Kapsel 10 eingespeist werden, sobald das Perforationselement 29 in das Innere der Kapsel 10 hineinragt.
Wie in 2 gezeigt ist, kann das Einschlusselement 23 und insbesondere die Stirnseite bzw. die passende Oberfläche 23a, welche dazu ausgebildet ist, gegen den Kapselhalter 20 zu drücken und um den Einschluss der Kapsel 10 innerhalb der Brühkammer 31 zu ermöglichen, Regularitäten wie beispielsweise radial angeordnete Riefen 30 aufweisen. Diese Irregularitäten können an den gesamten Umfang, wie in 2 gezeigt oder nur in partiellen Bereichen davon angeordnet sein. Beispielsweise sind mehrere der radialen Riefen (welche potentielle Luft- und/oder Flüssigkeitspassagen formen, wenn diese nicht durch ein Dichtungselement kompensiert werden) an der passenden Oberfläche 23a umfangsseitig in regulären Abständen angeordnet. Die Irregularitäten können durch Abnutzung während der Produktlebenszeit der Getränkezubereitungsmaschine entstanden sein.
Zudem können derartige Irregularitäten auch Befreiungsmittel darstellen, um eine Kapsel 10 nach dem Einspritzen von Flüssigkeit zu lösen. Diese Befreiungsmittel 30 verhindern einen „Vakuumeffekt” wenn die Kapsel 10 nach deren Einschluss durch das Einschlusselement 23 und den Kapselhalter 20 freizugeben ist. Das Material des Einschlusselements ist vorzugsweise ebenfalls derart ausgewählt, die Reibung und/oder Haftung der Kapsel zu reduzieren. Dementsprechend kann das Risiko, dass die Kapsel bei Öffnen des Kapselhalters 20 anstatt herunterzufallen an dem Einschlusselement 23 durch den „Vakuumeffekt” festgesaugt bleibt, ausgeschlossen werden. Vorzugsweise sind diese Befreiungsmittel 30 Öffnungen oder Auskerbungen, welche Umfangsseitig an der unteren Kante 23a des Einschlusselement 23 angeordnet sind, derart, das Luft in den Raum zwischen der Einlassseite 3 und dem Wandbereich 14 der Kapsel 10 und der inneren Wand 23b des Einschlusselements 23 eintreten kann.
Wie detailliert in 2 zu sehen ist, umfasst das Einschlusselement 23 gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht ein vorgesehenes elastisches Dichtungselement. Das Einschlusselement 23 kann jedoch optional auch ein elastisches Dichtungselement umfassen, welches an der passenden Dichtungsoberfläche 23a angeordnet sein kann.
3 zeigt das Zusammenwirken des Dichtungselements 8 und des Einschlusselements 23 der Getränkezubereitungsmaschine. Wie in der Figur gezeigt ist, sind die vorstehenden Lippen 8a des Dichtungselements 8, welche in dem Dichtungsbereich A des Randteils 2 angeordnet sind, komprimierbar und/oder biegbar. Dementsprechend, wenn das Einschlusselement 23 und der Kapselhalter 20 in eine Position zum Einschließen der Kapsel 10 gebracht werden, ist eine untere Kante 23a des Einschlusselements 23 gegen die hervorstehenden Lippen 8a des Dichtungselements 8 gepresst, was in einem Komprimieren und/oder Verbiegen der einzelnen Dichtungslippen 8a resultiert. Dabei ist der Übergangsbereich 23c der unteren Kante 23a der inneren Wand 24 des Einschlusselements 23 vorzugsweise angeschrägt, wie in 3 gezeigt. Der Übergangsbereich 23c kann jedoch auch rund geformt sein.
Durch die durch das Einschlusselement 23 ausgeübte Kompressionskraft ist der Randbereich 8a von einer ersten Dicke h1 (siehe 2) zu einer zweiten Dicke h2 komprimiert. Dabei liegt die Dicke h1 des unkomprimierten Dichtungselements 8 vorzugsweise zwischen 0,8 und 2 mm. Im komprimierten Zustand liegt die Dicke h2 des komprimierten Dichtungselements 8 vorzugsweise zwischen 0,05 und 1 mm.
Wie in 3 gezeigt ist, weist der Dichtungsbereich 8a vorzugsweise eine größere Breite b als die Breite der passenden Dichtungsoberfläche 23a des Einschlusselements 23 auf. Dabei ist die Distanz d mit welcher der Dichtungsbereich A von der Seitenwand 9 des Kapselkörpers beabstandet ist derart ausgewählt, so dass wenigstens eine der Dichtungslippen 8a des inneren und/oder äußeren Teils des Dichtungsbereichs A nicht von dem Einschlusselement 23 komprimiert ist.
Entsprechend ist wenigstens eine innere Dichtungslippe 8a' und/oder eine äußere Dichtungslippe 8a'' derart positioniert, dass diese von dem Einschlusselement 23 während der Interaktion mit der Kapsel 10 nicht komprimiert wird. Somit ist wenigstens eine innere Dichtungslippe 8a' aufwärts von dem Dichtungseingriff zwischen der Kapsel 10 und dem Einschlusselement 23 in dem Dichtungsbereich A positioniert, was stark zum Abdichten der Irregularitäten beiträgt, welche in der passenden Dichtungsoberfläche des Einschlusselements 23 vorhanden sein können.
Die Höhe h1 dieser inneren und/oder äußeren Dichtungslippe(n) 8a', 8a'' ist größer als die Höhe der restlichen Dichtungslippen, welche derart ausgebildet sind, um von der passenden Dichtungsoberfläche 23a komprimiert und/oder gebogen zu werden.
Wenn Wasser in die Kapsel 1 durch die Einspritzdüse 28 eingespeist wird (siehe 4), kann druckbeaufschlagte Flüssigkeit zwischen der inneren Wand 24 des Einschlusselements 23 und der Seitenwand 9 der Kapsel 10 vorhanden sein, wie durch Pfeil P1 angedeutet. Durch das Zusammenspiel der unteren Kante 23a mit dem an der Kapsel 10 angeordneten Dichtungselement 8 wird die druckbeaufschlagte Flüssigkeit von einem Umfließen der Kapsel 10 abgehalten.
Wie durch Pfeil P2 der 2 angedeutet ist, übt der Druck zwischen der inneren Wand 24 und der Seitenwand 9 der Kapsel eine Kraft auf die innere(n) Dichtlippe(n) 8a' des Dichtungselements 8 aus, welche stromaufwärts des Dichtungseingriffs zwischen den komprimierten und/oder gebogenen Dichtungslippen 8a und der unteren Kante 23a des Einschlusselements 23 angeordnet ist/sind. Dementsprechend ist/sind die innere(n) Dichtlippe(n) 8a' gegen die innere Wand 24 des Einschlusselements 23 deformiert, wobei der Raum zwischen dem Einschlusselement 23 und dem Randteil 2 der Kapsel 10 abgedichtet ist. Zudem wird eine Abdichtung der Irregularitäten 30 an der unteren Kante 23a des Einschlusselements 23 ermöglicht, da die innere(n) Lippe(n) 8a' die Irregularitäten 30 des Einschlusselements 23 voll abdecken, wie in der Querschnittsansicht gemäß der 4 gezeigt ist.
Dabei ist h1' der innere(n) Dichtlippe(n) 8a' derart definiert, dass die Dichtlippe(n) 8a' voll mit den in einer passenden Dichtungsoberfläche 23a eines Einschlusselements existierenden Irregularitäten 30 überlappt. Dabei ist zu verstehen, dass h1' vorzugsweise gleich der Höhe h1 von dem Rest der Dichtungslippen 8a des Dichtungslements entspricht. Jedoch kann h1' der inneren Lippen 8a' auch größer als die Höhe h1 sein.
Da die flexiblen Lippen 8a konzentrisch zueinander angeordnet sind, sind mehrere Erhebungen und Vertiefungen bereitgestellt, welche das Abdichten der Kapsel 10 während der Getränkezubereitung mit einem vorgesehenen Getränkezubereitungsgerät gemäß einem Labyrinthdichtungseingriff ermöglichen. Dabei ist jede der Dichtungslippen 8a gegen die passenden Dichtungsoberfläche 8 gepresst und erzeugt somit einem Druckabfall, da Flüssigkeit nicht vollständig durch die jeweilige Lippendichtung zwischen der passenden Dichtungsoberfläche 23a und dem Randteil 2 der Kapsel fließen kann. Dementsprechend wird jegliche Flüssigkeit, welche durch die jeweilige Lippendichtung fließt dazu gezwungen zu schlängeln, um durch die folgende Lippendichtung zu fließen, wodurch die Flüssigkeitsströmung essentiell verlangsamt wird. Ferner wird durch die Akkumulation der Druckabfälle über die Lippendichtung der jeweiligen Lippen 8a eine effektive, wasserdichte Abdichtung zwischen dem Einschlusselement 23 und der Kapsel 10 erhalten.
In dem gezeigten geschlossenen Druckeingriff des Einschlusselements 23, des Kapselhalters 20 und der Kapsel 10, baut das Wasser, welches das Innere der Kapsel 10 durch die geöffnete Einlassseite 3 betritt, Druck innerhalb der Kapsel auf. Dementsprechend ist Wasser, welches in die Kapsel gelangt, dazu fähig, mit den bereitgestellten Getränkezutaten 7 zu interagieren, um ein flüssiges Nahrungsmittel zu formen. Durch den aufgebauten Druck innerhalb der Kapsel 10 produzieren die Reliefelemente 12 (siehe 2) des Kapselhalters 20 Öffnungen in der Membran 6 der Kapsel. Somit kann das Getränk, welches durch die in der Kapsel enthaltenen Zutaten 7 geformt ist, durch die kleinen Zwischenräume zwischen dem Reliefelement 12 und dem umgebenden Folienelement 6 abfließen. Dabei kann die der Kapsel bereitgestellte Flüssigkeit aufgrund des Dichtungselements 8 nur durch die Kapsel 10 nicht aber an deren Außenseite vorbeifließen. Entsprechend ist ein effektives Abdichten der Kapsel möglich.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu bevorzugten Ausgestaltungen davon beschrieben worden ist, kann der Fachmann viele Modifikationen und Abweichungen vornehmen, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, welcher durch die angehängten Ansprüche definiert ist.
Beispielsweise ist die Erfindung in Bezug auf eine bestimmte Kapselform beschrieben, d. h. eine Form der Kapsel, welche einen zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Kapselkörper aufweist. Es ist jedoch zu verstehen, dass andere Formen der Kapsel möglich sind. Generell weist eine Kapsel gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens zwei gegenüberliegende Wandelemente auf, welche miteinander an den Ecken derart verbunden sind, um einen dichten, flanschähnlichen Randteil zu formen und somit eine definierte Kammer im Inneren der Kapsel einzuschließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 512470 A [0003]
- US 5402707 [0003]

Claims

Kapsel zur Aufnahme von Getränkezutaten, wobei die Kapsel zum Einsetzen in eine Getränkezubereitungsmaschine ausgebildet ist und aufweist: einen becherförmigen Körper (1), einen flanschartigen Randteil (2), eine Ausgabewand (6) und ein Dichtungselement (8), wobei das Dichtungselement in radialem Querschnitt wenigstens eine Erhebung und/oder Vertiefung (8a) aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass das Dichtungselement (8) mehrere konzentrisch angeordnete Lippen (8a) aufweist.
Kapsel nach Anspruch 1, wobei die Lippen (8a) radial voneinander beabstandet sind.
Kapsel nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Lippen (8a) von einem relativ flachen Teilbereich des flanschartigen Randteils (2) entlang einer Höhe (h1) weg erstrecken, welche größer als die durchschnittliche Breite (t) ist.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Dichtungselement (8) relief-förmig und dazu ausgebildet ist, eventuelle Irregularitäten (30) in einer passenden Dichtungsoberfläche (23a) einer Getränkezubereitungsmaschine zu kompensieren, welche mit dem Dichtungselement (8) der Kapsel (10) kooperiert.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Dichtungselement (8) integral mit dem flanschartigen Randteil (2) der Kapsel (10) ausgebildet ist.
Kapsel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (8) dazu ausgebildet ist, von einer ersten Höhe (h1) zu einer zweiten Höhe (h2) komprimiert zu werden.
Kapsel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (8) aus Plastik ist.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lippen (8a) von dem flanschartigen Randteil (2) der Kapsel parallel zu einer Mittelachse (Z) des Kapselkörpers (1) zu einer vordefinierten ersten Höhe (h1) hervorragen.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Höhe (h1) zwischen 0.8 und 2 mm liegt.
Kapsel gemäß Anspruch 9, wobei die durchschnittliche Dicke (t) jeder Lippe zwischen 0.2 und 1.0 mm liegt.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Lippen (8a) zueinander in einer Distanz (d2) angeordnet sind und wobei die Distanz (d2) zwischen 0.5 und 2 mm liegt.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Ausgabewand (6) durch eine gasundurchlässige Membran (6) geformt ist, welche mit dem Kapselkörper (1) verbunden ist, um eine Zutatenkammer der Kapsel (10) abzudichten.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Ausgabewand durch eine flüssigkeitsdurchlässige Wand wie einen Filter geformt ist.
Getränkezubereitungssystem, aufweisend eine Kapsel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Getränkezubereitungsmaschine, ausgebildet um die Kapsel in einer Brühkammer aufzunehmen, wobei die Brühkammer wenigstens zum Teil durch ein Kapseleinschlusselement definiert ist, welches eine Stirnfläche (23a) mit Irregularitäten (30) wie zum Beispiel Riefen aufweist und wobei die Stirnfläche des Kapseleinschlusselements mit dem Dichtungselement der Kapsel kooperiert.
Getränkezubereitungssystem gemäß Anspruch 14, wobei die Irregularitäten in einer passenden Dichtungsoberfläche (23a) der Getränkezubereitungsmaschine radial angeordnete Riefen sind.
Getränkezubereitungssystem gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei wenigstens eine äußere und/oder innere Dichtungslippe (8a', 8a'') des Dichtungselements (8) dazu ausgebildet ist, nicht von der passenden Dichtungsoberfläche (23a) der Getränkezubereitungsmaschine komprimiert zu werden.
Kapsel gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei wenigstens eine Dichtungslippe (8a') dazu ausgebildet ist, stromaufwärts von dem Dichtungseingriff zwischen der Kapsel (10) und einer passenden Dichtungsoberfläche (23a) eines Einschlusselements (23) der Getränkezubereitungsmaschine angeordnet zu sein.