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Einleitung
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Getränkekapseln, wie beispielsweise der Kaffeekapseln. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Dichtung für eine derartige Getränkekapsel.
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Stand der Technik
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Getränkekapseln sind aus dem Stand der Technik seit Langem bekannt. Sie dienen der Herstellung von typischerweise warmen oder heißen Getränken aus einem gemahlenen oder pulverförmigen Grundstoff, der von der Getränkekapsel, nachfolgend kurz Kapsel genannt, umschlossen ist.
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Zur Zubereitung des Getränks wird die Kapsel in eine zur Aufnahme der Kapsel geeignete Zubereitungsvorrichtung eingelegt, welche die Kapsel auf mechanischem Wege fixiert (klemmt).
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Durch Herstellen einer oder mehrerer Einström- und Abgabeöffnungen mittels der Zubereitungsvorrichtung wird die Kapsel durchströmbar gemacht. Die Flüssigkeit, typischerweise heißes Wasser, tritt dann durch die Einströmöffnung(en) in die Kapsel ein, und durchströmt sie in Richtung der zumeist am entgegengesetzten Ende der Kapsel angeordneten Abgabeöffnung(en). Der Inhalt der Kapsel kommt dabei mit der Flüssigkeit in Kontakt und gibt seine Inhaltsstoffe oder Teile davon an die Flüssigkeit ab. Die so angereicherte Flüssigkeit wird nach dem Verlassen der Kapsel aufgefangen und steht zum Verzehr bereit.
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Bekannt sind insbesondere Kaffee- oder Teezubereitungen, wobei auch mehrere Inhaltsstoffe in einer Kapsel vermischt oder getrennt vorgehalten sein können, beispielsweise gemahlener Kaffee (Kaffeepulver) und Kaffeeweißer (Trockenmilchpulver).
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Während des Zubereitungsprozesses muss sichergestellt sein, dass die Flüssigkeit ausschließlich das Innere der Kapsel durchströmt, und diese nicht etwa (zumindest teilweise) umgeht, was zu einer unerwünschten Verwässerung des Getränkes führen würde. Dieses Problem wird dadurch verschärft, dass die Flüssigkeit zumeist unter Druck durch die Kapsel gepresst wird, da die befüllte Kapsel der Flüssigkeit einen verhältnismäßig hohen Fluidwiderstand entgegensetzt, was ohne Druckerhöhung zu unerwünscht langen Zubereitungszeiten führen würde.
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Aus diesem Grund werden Dichtungen benötigt, welche einen Austritt der Flüssigkeit aus den zum Flüssigkeitstransport vorgesehenen Regionen verhindern.
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Die bekannten Getränkekapseln haben zumeist die Grundform eines Kegelstumpfes. Die stumpfe Spitze (Deckfläche) stellt dann zumeist die Einströmöffnung(en) bereit, bzw. letztere werden, beispielsweise mittels Stechens oder Stanzens, im Bereich der Spitze eingebracht. Der Fuß (Grundfläche) stellt die Abgabeöffnung(en) bereit, bzw. diese werden, ebenfalls z.B. mittels Stechens, in den Fuß eingebracht.
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Sehr häufig weist der Fuß einen umlaufenden Flansch auf. Dieser wird nach dem Einlegen in die Zubereitungsvorrichtung und dem (meist mechanischen) Öffnen der Einström- und Abgabeöffnungen zwischen der Spitze eines rohrartigen Klemmelementes und eines z.B. ring- oder netzförmigen Widerlagers eingeklemmt. Das rohrartige Klemmelement wird mit unter Druck stehender Flüssigkeit geflutet. Sofern die Dichtung dem Druck standhält, kann die Flüssigkeit nicht unter Umgehung des Innenraums der Kapsel entlang des Flansches auf die Seite des Widerlagers strömen, sondern muss den gewünschten Weg durch das Kapselinnere nehmen.
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Nach anderen Ausführungsformen von Kapseln ist die Dichtung im Bereich der Deckfläche oder der Mantelfläche angeordnet. Es ist klar, dass in derartigen Fällen für eine ausreichende Stabilität der Kapseldecke bzw. der Kapselwand gesorgt werden muss, beispielsweise mittels entsprechender Wanddicken und/oder Verstärkungsrippen.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Dichtungstypen bekannt.
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Ein erster Typ nutzt elastische Auflagen, welche eine deutlich geringere Steifigkeit als die typischerweise aus Kunststoff bestehende Kapsel haben. Diese ringförmigen Auflagen werden auf den Flansch aufgebracht, so dass dieser leicht abgedichtet werden kann. Eine derartige Dichtung ist beispielsweise aus der Druckschrift
EP 1 654 966 B1 bekannt. Gemäß Druckschrift
DE 10 2007 060 150 B4 kann die Dichtung auch erst unmittelbar vor der Verwendung der Kapsel vom Benutzer angebracht werden. Beiden Varianten weisen den Nachteil auf, dass ein zusätzliches Material benötigt wird, welches die Herstellung der typischerweise als Einmalartikel konzipierten Kapsel verteuert.
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Zur Erhöhung der Elastizität können auch Hohlräume in der Dichtung vorgesehen sein, wie aus Druckschrift
EP 2 681 126 A1 bekannt. Die reproduzierbare Herstellung derartiger Hohlräume ist jedoch aufwändig.
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Eine Variante, wie aus Druckschrift
EP 2 318 199 B1 bekannt, verwendet anstelle aufgelegter Dichtungselemente aufgespritzte Dichtungen.
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Nach einer anderen Variante, die z.B. aus Druckschrift
EP 1 839 543 B1 bekannt ist, werden anstatt elastischer plastisch verformbare Auflagen verwendet.
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Ein weiterer Typ nutzt konzentrisch zur Kapselachse angeordnete, rippenförmige Dichtungen. Die in Ein- oder Mehrzahl vorhandenen Rippen sind typischerweise aus demselben Material wie Flansch und Kapsel gefertigt, weisen aber aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Wandstärke eine leichte Verformbarkeit auf. Diese wird ggf. durch einen sich zur Spitze hin verjüngenden Querschnitt noch weiter erhöht. Beim Klemmen des Flansches schmiegen sich die Rippen an die Spitze des rohrartigen Elementes an und dichten so ab. Es ist klar, dass derartige Dichtungen typischerweise nur ein einziges Mal verwendbar sind. Dichtungen dieses Typs sind z.B. aus Druckschrift
EP 2 289 820 B1 oder der Druckschrift
EP 2 303 077 B1 bekannt.
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Ein anderer Typ nutzt zusätzlich zu den ohnehin auftretenden Reibkräften auch formschlüssige Verbindungen, d.h., die Spitze des rohrartigen Klemmelementes weist die Negativform der Dichtung oder eines Bereiches derselben auf, so dass eine verhältnismäßig hohe Oberfläche zur mechanischen Dichtung zur Verfügung steht. Eine solche Dichtung ist beispielsweise aus der Druckschrift
EP 2 489 609 B1 und der Druckschrift
WO 2013 136 209 A1 bekannt. Es ist klar, dass eine derartige Dichtung immer nur mit einem jeweils auf sie abgestimmten Kontaktbereich des Klemmmechanismus einer Zubereitungsvorrichtung optimal dichten kann, bzw. dass die Dichtung von der jeweiligen Ausgestaltung des Klemmmechanismus abhängig ist.
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Ferner ist aus der Druckschrift
EP 2 712 824 A1 eine Dichtung bekannt, bei der im Flansch regelmäßige Vertiefungen eingebracht sind. Durch die lokale Ausdünnung wird die Steifigkeit des Flansches verringert, was die Dichtfunktion ermöglicht. Um eine ausreichend gute Dichtwirkung zu erzielen, ist es jedoch vorteilhaft, die Vertiefungen beidseitig einzubringen, was die Herstellbarkeit aufwändiger macht. Zudem kann die Stabilität des Flansches beeinträchtigt sein.
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Aufgabe der Erfindung und Lösung
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine alternative Dichtung für eine Getränkekapsel bereitzustellen, welche den spezifischen Anforderungen gerecht wird.
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So soll die Dichtung vorzugsweise aus demselben Material wie die übrige Kapsel herstellbar sein.
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Die Geometrie der Dichtung soll möglichst einfach sein, um die Kapsel wahlweise mittels Spritzguss oder durch Tiefziehen (Thermoformen) herstellen zu können. Auf Hinterschneidungen oder Hohlräume soll verzichtet werden.
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Die Dichtung soll außerdem möglichst unabhängig von der genauen Ausgestaltung der Spitze des rohrartigen Klemmelements funktionieren.
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Schließlich soll der Flansch durch die Dichtung in seiner Stabilität nicht beeinträchtigt sein.
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Die Aufgabe wird durch eine Getränkekapsel nach Anspruch 1, sowie durch eine Dichtung nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren enthalten.
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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Getränkekapsel zum Herstellen eines Getränks insbesondere der oben beschriebenen Art. Das Getränk wird aus einem Getränkepulver hergestellt, welches im Inneren der Getränkekapsel bevorratbar ist, und beispielsweise zur Zubereitung eines kaffee- oder teehaltigen Heißgetränks vorgesehen ist.
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Die Getränkekapsel weist eine Mantelfläche, eine Längsachse, und einen Dichtungsbereich auf, der zum kraftschlüssigen Zusammenwirken mit einem Klemmelement einer Getränkezubereitungsvorrichtung geeignet ist. Dieser Dichtungsbereich kann, insbesondere wenn die Kapsel als Kegelstumpf ausgebildet ist, im Bereich der Deckfläche, der Mantelfläche, oder der Grundfläche angeordnet sein. Das Klemmelement der Getränkezubereitungsvorrichtung ist dazu geeignet, eine Druckkraft auf den Dichtungsbereich auszuüben, um eine Dichtkraft bereitzustellen. Es ist klar, dass die Kapsel so stabil ausgeführt sein muss, dass sie sich beim Einwirken der Druckkraft nicht derart verformt, dass sich ihr inneres Volumen signifikant verringert.
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Die Kapsel weist typischerweise die oben beschriebenen Einström- und Abgabeöffnungen auf, die dementsprechend in einem Einström- und Abgabebereich angeordnet sind. Typischerweise sind diese Bereiche an entgegengesetzten Enden der Kapsel angeordnet, zwischen denen sich die Längsachse der Kapsel erstreckt.
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Der Dichtungsbereich ist radial zur Längsachse der Getränkekapsel angeordnet. Das bedeutet, dass er sich nach einer Ausführungsform in einer Ebene befindet, zu welcher die Längsachse der Kapsel im Wesentlichen normal verläuft. Diese Ebene kann auch Dichtungsbereich-Ebene oder kurz Dichtungsebene genannt werden. Diese Ebene kann im Bereich der Deckfläche, der Mantelfläche, oder der Grundfläche angeordnet sein.
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Nach einer anderen Ausführungsform ist der Dichtungsbereich auf der Mantelfläche der Kapsel angeordnet. Demnach kann von einer z.B. konusförmigen Dichtungsfläche gesprochen werden.
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Der Dichtungsbereich umfasst eine Mehrzahl von separaten, verformbaren Dichtungselementen. Die Dichtungselemente stehen aus dem Dichtungsbereich hervor und demnach auf der o.g. Dichtungsebene bzw. -fläche. Die Dichtungselemente sind demnach im Wesentlichen für das Erreichen der erwünschten Dichtwirkung zuständig und als vom übrigen Dichtungsbereich geometrisch unterscheidbare Merkmale ausgebildet. „Separat“ bedeutet, dass die einzelnen Dichtungselemente voneinander unterscheidbar, geometrisch voneinander abgesetzt sind. Es bedeutet nicht, dass sie nicht einstückig mit dem ihren Untergrund bildenden Bauteil (Flansch, Deck- oder Mantelfläche) sein können.
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Die Dichtungselemente sind außerdem voneinander beabstandet. Für den Fall, dass die Dichtungselemente in einer Ebene angeordnet sind, kann dieser Abstand in dieser Ebene, radial zur Längsachse und tangential zum Umfang gemessen werden. Für den Fall, dass die Dichtungselemente auf einer Konusfläche der Mantelfläche angeordnet sind, kann der Abstand tangential zur Mantelfläche oder entlang des Umfangs derselben gemessen werden.
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Erfindungsgemäß sind die Dichtungselemente nebeneinander angeordnet, und nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ineinander verschachtelt. Somit sind die Dichtungselemente, die vorzugsweise säulenartig ausgestaltet sind, inselartig auf dem Dichtungsbereich angeordnet.
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Anders ausgedrückt verlaufen die Umfänge der Querschnitte der Dichtungselemente jeweils auf geschlossenen Kurven, die weder einander noch die Mantelfläche umschließen. Da die Dichtungselemente als separate, abgesetzte Strukturen vorliegen, weisen sie einen Umfang auf, der beispielsweise jeweils an der Basis eines Dichtungselementes bestimmt werden kann. Beim Entlangfahren der die Basis abschließenden Kante wird eine Kurve erhalten. Diese Kurve ist jeweils geschlossen.
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Die Kurven der Querschnitte mehrerer benachbarter Dichtungselemente umschließen einander nicht. Das bedeutet, dass es sich nicht um beispielsweise konzentrische kreisförmige Dichtungselemente handelt, wie sie aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind. Die Dichtungselemente liegen vielmehr als voneinander beabstandete inselförmige Strukturen vor, welche aus der Dichtungsebene bzw. Dichtungsfläche herausragen.
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Außerdem umschließen die Dichtungselemente auch die Mantelfläche nicht. Das bedeutet, dass sich ein erfindungsgemäßes Dichtungselement nicht um die Mantelfläche legen lässt, sie also nicht umrundet oder umschließt, wie es bei Dichtungselementen aus dem Stand der Technik zumeist der Fall ist. Die Dichtungselemente verlaufen nur auf Abschnitten entlang der Dichtungsebene bzw. Dichtungsfläche.
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Es ist klar, dass der Abstand der benachbarten Dichtungselemente zueinander so klein bemessen sein muss, dass dieser bei einer Belastung der Dichtungselemente mittels des Klemmelementes aufgrund der Elastizität oder Verformbarkeit der Dichtungselemente zu Null wird. Vorzugsweise treten bei einer axialen Belastung der Dichtungselemente sogar noch axial-normal wirkende Druckkräfte auf, welche die seitlichen Wandungen benachbarter Dichtungselemente gegeneinander pressen, was die Druckdichtigkeit entsprechend erhöht. Dann ist eine effektive Dichtung bereitgestellt, welche auch erst bei ausreichender Belastung durch das Klemmelement als eine effektiv durchgängige Dichtung in Erscheinung tritt. Ohne eine Belastung, oder bei zu geringer Belastung, bleiben Abstände zwischen den einzelnen Dichtungselementen bestehen, so dass ein Austritt von Flüssigkeit aus den zum Flüssigkeitstransport vorgesehenen Regionen noch nicht verhinderbar ist.
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Eine Dichtung, welche eine Mehrzahl von Dichtelementen umfasst, welche einander und die Mantelfläche nicht umschließen, ist ebenso leicht herstellbar wie die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungen mit einer oder mehreren konzentrischen Rippen. Sie kann aus demselben Material wie die übrige Kapsel bestehen, und bedarf keiner Hinterschneidungen oder Hohlräume. Sie funktioniert außerdem unabhängig von der spezifischen Ausgestaltung des Klemmelements. Da die Dichtungselemente als Aufbau auf den Dichtungsbereich ausgestaltet sind, wird die Steifigkeit der Kapsel nicht vermindert, und die Kapsel in ihrer Stabilität nicht beeinträchtigt.
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Figurenbeschreibung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
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1 die schematische Darstellung einer Getränkekapsel im Klemmelement einer Zubereitungsvorrichtung;
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2 ein Detail der 1 bei Druckbelastung durch das Klemmelement;
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3 die Draufsicht auf einen schematisch dargestellten Dichtungsbereich nach einer bevorzugten Ausführungsform;
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4 die Draufsicht auf einen schematisch dargestellten Ausschnitt eines Dichtungsbereich nach einer weiteren Ausführungsform;
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5 die Draufsicht auf den schematisch dargestellten Ausschnitt aus 4 nach einer alternativen Ausführungsform;
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6 die Draufsicht auf den schematisch dargestellten Ausschnitt aus 4 nach einer weiteren alternativen Ausführungsform;
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7 die Draufsicht auf den schematisch dargestellten Ausschnitt aus 4 nach einer anderen alternativen Ausführungsform.
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Es sei angemerkt, dass die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen nur schematisch und beispielhaft gemeint sind. Technisch optimierte Dichtungen können in Form, Maßstab, Anzahl und Kombination der Dichtungselemente selbstverständlich anders aussehen, basieren jedoch auf den in den Ausführungsbeispielen illustrierten Gedanken.
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In der 1 ist die schematische Darstellung einer Getränkekapsel im Klemmelement einer Zubereitungsvorrichtung (nicht dargestellt) gezeigt. Die Getränkekapsel 1 ist als Kegelstumpf ausgebildet und weist eine Deckfläche 1A, eine Mantelfläche 1B, und eine Grundfläche 1C auf.
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Im Inneren der Kapsel 1 ist ein Getränkepulver 2 aufbewahrt. Nicht dargestellt sind Mittel zum Öffnen der Deckfläche 1A und der Grundfläche 1C, um Einström- bzw. Ausgabeöffnungen einzubringen. Die Unterseite der Kapsel 1 ist mit einer Folie 6 verschlossen (schraffiert gezeichnet).
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Die strichpunktiert gezeichnete Längsachse L der Kapsel 1 ist im vorliegenden Beispiel auch eine Rotationsachse, da die Grundform der Kapsel 1 um diese Längsachse L rotationssymmetrisch aufgebaut ist (Kegelstumpf). Nach nicht dargestellten Ausführungsformen kann die Kapsel 1 jedoch auch eine andere, beispielsweise quaderförmige oder zylinderförmige, ovale oder vieleckige Grundform aufweisen.
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Radial zur Längsachse L der Getränkekapsel 1 angeordnet ist der Dichtungsbereich 4. Wie aus der 1 ersichtlich weist die Kapsel 1 drei unterschiedlich positionierte Dichtungsbereiche 4A, 4B, 4C auf. Ein erster Dichtungsbereich 4A ist im Bereich der Deckfläche 1A angeordnet. Ein zweiter Dichtungsbereich 4b ist im Bereich der Mantelfläche 1B angeordnet. Ein dritter Dichtungsbereich 4C ist im Bereich der Grundfläche 1C angeordnet.
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In der gezeigten Ausführungsform ist dieser Dichtungsbereich 4C als konzentrisch zur Längsachse L angeordneter Flansch ausgebildet, der umlaufend am unteren Ende der Mantelfläche 1B der Kapsel 1 positioniert ist.
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Auf dem jeweiligen Dichtungsbereich 4A, 4B bzw. 4C sind Dichtungselemente 5 angeordnet. Die auf dem Flansch befindlichen Dichtungselemente 5 verlaufen parallel zur Längsachse L. Die auf der Mantelfläche 1B befindlichen Dichtungselemente 5 stehen in etwa senkrecht auf ihr. Die auf der Deckfläche 1A befindlichen Dichtungselemente 5 stehen in etwa senkrecht auf dieser und verlaufen ebenfalls in etwa parallel zur Längsachse L. Es ist klar, dass gewöhnlich nur einer der drei Bereiche 4A, 4B oder 4C tatsächlich als Dichtungsbereich 4 verwendet wird. Typischerweise ist dies der Bereich 4C, der als Flansch ausgebildet ist.
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Der Dichtungsbereich 4 ist zum kraftschlüssigen Zusammenwirken mit dem Klemmelement 3 vorgesehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Klemmelement 3, welches auf den Flansch wirkt, dargestellt. Demnach sind Dichtungsbereich 4 und Klemmelement 3, insbesondere dessen ringförmiger Endabschnitt (das untere Ende des Klemmelements 3), derart aufeinander abgestimmt, dass der Endabschnitt Druckkräfte auf den Dichtungsbereich 4 ausüben kann. Nicht dargestellt ist ein beispielsweise ring- oder netzförmig aufgebautes Widerlager, welches sich unterhalb der Kapsel 1 befindet und den Flansch abstützt, um die Druckkräfte aufzunehmen.
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Wie aus der 1 gut erkennbar, stehen die auf dem Flansch befindlichen Dichtungselemente 5 parallel zur Längsachse L gesehen aus dem Dichtungsbereich 4C hervor, sind also geometrisch von diesem abgesetzt. Im gezeigten Beispiel haben die Dichtungselemente 5 in einer Seitenansicht einen in etwa quadratischen Querschnitt. Die Dichtungselemente 5 sind auch seitlich voneinander beabstandet, und zwar in der Form, dass sie nebeneinander angeordnet sind. Zwischen den Dichtungselementen 5 ist ein Spalt vorhanden, der sich jedoch beim Aufbringen von Druckkräften auf die Dichtungselemente 5 sukzessive verringert, bis er aufgrund der Elastizität oder Verformbarkeit der Dichtungselemente 5 schließlich zu Null wird. Bei weiterer Druckkrafterhöhung treten bei einer axialen Belastung der Dichtungselemente 5 sogar noch axial-normal wirkende Druckkräfte auf, welche die seitlichen Wandungen der einzelnen Dichtungselemente 5 gegeneinander pressen, was die Druckdichtigkeit entsprechend weiter erhöht.
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In 2 ist eine Detailansicht eines Ausschnitts der 1 (dort mit einem Kreis umrahmt) dargestellt. Der Dichtungsbereich 4, 4C ist als Flansch ausgebildet, auf welchem Dichtungselemente 5 angeordnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind lediglich zwei Dichtungselemente 5, die einander unmittelbar benachbart sind, gezeigt. Es ist klar, dass weitere Dichtungselemente auf dem Flansch angeordnet sein müssen, um eine Dichtwirkung zu erzielen.
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Das Klemmelement 3 bringt mittels vertikalen Verfahrens Druckkräfte (dicker Pfeil, ohne Bezugszeichen) auf die Dichtungselemente 5 auf. Diese verformen sich, wobei die Verformung elastisch oder plastisch sein kann. Zur besseren Visualisierung sind die Dichtungselemente 5 geschnitten und schraffiert dargestellt; sie können gleichwohl aus demselben Material wie der Flansch bestehen und mit diesem einstückig ausgeführt sein.
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Aufgrund der Verformung nähern sich die Seitenwände der benachbarten Dichtungselemente 5 einander an, bis sie sich berühren. Somit ist der zunächst zwischen ihnen existierende Spalt (vgl. 1) verschwunden, und Flüssigkeit (nicht dargestellt) kann nicht mehr durch den Spalt hindurchtreten.
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Nach der in 3 gezeigten Draufsicht auf den Flansch einer bevorzugten Ausführungsform ist die vom Endabschnitt des Klemmelements (nicht dargestellt) abdeckbare Fläche mit einer Wellenschraffur hervorgehoben. Die Längsachse L steht senkrecht auf der Bildebene. Die Breite des ringförmigen Dichtungsbereiches 4 ist zu besseren Verdeutlichung sehr groß gewählt, ebenso die Breite des von dem Klemmelement abdeckbaren Bereichs (Wellenschraffur). Die Dichtungselemente 5 (nur teilweise mit Bezugszeichen versehen) liegen teilweise in diesem Bereich, teilweise auch an oder auf dessen Grenzen. Auf diese Weise ist eine verbesserte Positionierungstoleranz gewährleistet, da das Klemmelement auch bei einer Abweichung zwischen seiner Längsachse (nicht gezeigt) und der Längsachse L der Kapsel noch eine ausreichend große Anzahl von Dichtungselementen 5 berührt.
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Selbst bei einer praktisch zufälligen Verteilung der Dichtungselemente ist bei entsprechend großer Anzahl der Dichtungselemente die Wahrscheinlichkeit sehr gering, dass das Klemmelement (nicht dargestellt) einen Bereich berührt, welcher nicht mit einer ausreichenden Anzahl von Dichtelementen abgedeckt ist. Wie In 3 erkennbar können die Dichtungselemente 5 regelmäßig oder unregelmäßig, jedoch vorzugsweise gleichverteilt auf dem Dichtungsbereich 4 verteilt sein.
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Die Dichtungselemente 5 weisen nach der gezeigten Ausführungsform einen runden Querschnitt auf. Sie sind voneinander beabstandet und nebeneinander auf dem Dichtungsbereich 4 positioniert. In der dargestellten unbelasteten Situation befinden sich zwischen den Dichtungselementen 5 Spalte. Im Falle einer belasteten Situation (nicht gezeigt) würden diese Spalte verschwinden, so dass de facto eine durchgehende Dichtung bereitgestellt ist, welche einen Austritt von Flüssigkeit (nicht gezeigt) effektiv verhindern kann.
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Nach der in 4 gezeigten Ausführungsform weisen die Dichtungselemente 5 rautenförmige wie insbesondere quadratische Querschnitte auf. In der 5 sind segmentartige Dichtungselemente 5 dargestellt, bei denen die Spaltbreiten im Wesentlichen konstant bleiben, was vorteilhaft ist.
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Nach einer in 6 und 7 gezeigten Ausführungsform weisen die Dichtungselemente 5 hexagonale Querschnitte auf. Die Dichtungselemente können zum Zentrum des Flansches gekippt sein, wie aus 6 ersichtlich, oder ihre Querschnitte bestehen aus Hexagonen mit gleichlangen Kanten, die dann die gleiche Ausrichtung aufweisen, wie in 7 dargestellt.
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Wie aus diesen Figuren wie auch den 4 und 5 ersichtlich, verlaufen die Kanten der Querschnitte benachbarter Dichtungselemente 5 vorzugsweise in etwa parallel zueinander. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil einer optimalen Bedeckung des Dichtungsbereiches 4 („Parkettierung“) mit Dichtungselementen. Somit ist auch die Dichtwirkung leichter bzw. sicherer erzielbar. Es ist klar, dass die Querschnitte der Dichtungselemente 5 vorzugsweise so angepasst sind, dass die Spalte tatsächlich in etwa immer die gleiche Breite aufweisen. Es ist außerdem klar, dass die Dichtungselemente nicht nur in einer oder zwei Reihen, sondern in deutlich mehr, beispielsweise 5, 6, 8, 10 oder auch 20 Reihen, auf dem Dichtbereich angeordnet sind, wobei sie dann vorzugsweise auf konzentrischen Kreisen angeordnet sind.
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Nach einer Ausführungsform weisen die Dichtungselemente 5 entlang ihrer Höhe einen gleichbleibenden Querschnitt auf.
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Mit anderen Worten, die Breite des Querschnitts eines Dichtungselements bleibt entlang der Höhe des Dichtungselements im Wesentlichen konstant. Es ist jedoch klar, dass technisch notwendige, leichte Schrägen wie insbesondere Entformschrägen, die zum Entformen aus einem Spritzguss- oder Thermoformwerkzeug technisch unverzichtbar sind, ebenfalls zu einem im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt gezählt werden müssen. Typische Werte für Entformschrägen betragen 2°; je nach Fertigungsverfahren und Materialwahl können jedoch auch Werte von 3, 4, 5, 6 oder 7° nötig sein. Nach einer anderen Ausführungsform sind die Querschnitte der Dichtungselemente sich zur Spitze hin verjüngend ausgebildet. Sie weisen demnach beispielsweise eine spitz- oder stumpfkeglige, oder eine pyramidale Grundform auf. Demnach ist die Spitze eines solchen Dichtungselements flexibler und leichter verformbar als sein Fuß.
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Nach einer weiteren Ausführungsform haben die Dichtungselemente einen Umfang zwischen 1 mm und 10 mm. Es sei angemerkt, dass nicht nur Dichtungselemente mit runder Basis, sondern auch beispielsweise quadratische wie auch jedes andere Dichtungselement mit beliebig geformter Basis einen Umfang besitzt. Der Umfang wird bei Dichtungselementen mit sich verjüngendem Querschnitt vorzugsweise an der Basis gemessen. Bei Dichtungselementen mit gleichbleibendem Querschnitt kann er auch in einer anderen, jedoch zur Basis parallelen Ebene gemessen werden.
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Es ist klar, dass je nach konkretem Anwendungsfall auch andere als die genannten Maße vorteilhaft sein können. Es ist auch klar, dass Dichtungselemente unterschiedlicher Maße und/oder unterschiedlicher Art (Querschnittsform) miteinander kombinierbar sind.
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Nach einer anderen Ausführungsform sind benachbarte Dichtungselemente an ihrer Basis zwischen 0 mm und 2 mm voneinander beabstandet. 0 mm bedeutet, dass sich die einzelnen Dichtungselemente seitlich berühren, jedoch nach wie vor als separate, insbesondere säulenartige Strukturen vorliegen. Es ist klar, dass kleine Maße bevorzugt sind, jedoch von den Möglichkeiten der Fertigung abhängen.
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Ein Abstand von 0 mm ist beispielsweise dann erzielbar, wenn die Dichtungselemente zunächst mit einem größeren Abstand gefertigt werden, und das Material anschließend durch Quellen, Nachpolymerisieren oder dergleichen sein Volumen vergrößert, bis die Abstände zu Null geworden sind. Auf diese Weise sind sogar nachträglich dauerhaft gewisse axial-normale Druckkräfte zwischen benachbarten Dichtungselementen erzeugbar.
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Grundsätzlich kann die Höhe aller Dichtungselemente im Bereich vorzugsweise zwischen 0,1 und 5 mm liegen.
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Es ist jedoch möglich, dass die Dichtungselemente unterschiedliche Höhen aufweisen, insbesondere dann, wenn dies auch beim Endabschnitt des Klemmelements der Fall ist.
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Nach einer möglichen Ausführungsform ist die Höhe jedes Dichtungselements kleiner als 0,8 mm oder größer als 2,0 mm. Mit anderen Worten, kein Dichtungselement weist eine Höhe im Bereich 0,8 bis 2,0 mm, bevorzugt im Bereich 0,75 bis 2,05 mm, und besonders bevorzugt 0,7 bis 2,1 mm, auf.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Dichtungselement aus demselben Material wie der Dichtungsbereich und/oder die Getränkekapsel. Eine derartige Lösung zeichnet sich durch eine besonders einfache Fertigung aus.
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Alternativ kann das Dichtungselement auch aus einem anderen Material, beispielsweise aus einem Material höherer Elastizität oder Nachgiebigkeit oder geringerer Festigkeit als die übrige Kapsel bestehen. In diesem Fall können flachere und/oder breitere Dichtungselemente verwendet werden, ohne die zum Dichten notwendige Verformbarkeit zu stark zu beeinträchtigen.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Dichtung für eine Getränkekapsel gemäß obigen Ausführungen, wobei die Dichtung einen Dichtungsbereich mit einer Mehrzahl von Dichtungselementen, ebenfalls entsprechend den jeweils obigen Ausführungen, umfasst.
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Eine solche Dichtung kann als separates Bauteil vorgesehen oder integral mit der Kapsel hergestellt werden. Typischerweise liegt sie als flanschartiges Bauteil vor, welches fest mit der Unterkante der Mantelfläche der Kapsel verbindbar oder verbunden ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die obenstehenden Erläuterungen verwiesen. Wie dargelegt stellt die Erfindung eine Dichtung für eine Getränkekapsel bereit, welche die an eine derartige Dichtung gestellten Anforderungen erfüllt. Die Dichtung kann aus demselben Material wie die übrige Kapsel hergestellt sein. Die Geometrie ist einfach herstellbar, insbesondere entformbar. Hinterschneidungen oder Hohlräume sind nicht nötig. Die Dichtung ist unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Klemmelements, und der Flansch, auf dem die Dichtung angeordnet ist, wird durch die Dichtung in seiner Stabilität nicht beeinträchtigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getränkekapsel, Kapsel
- 1A
- Deckfläche
- 1B
- Mantelfläche
- 1C
- Grundfläche
- 2
- Getränkepulver
- 3
- Klemmelement
- 4, 4A–4C
- Dichtungsbereich
- 5
- Dichtungselement
- 6
- Folie
- L
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1654966 B1 [0012]
- DE 102007060150 B4 [0012]
- EP 2681126 A1 [0013]
- EP 2318199 B1 [0014]
- EP 1839543 B1 [0015]
- EP 2289820 B1 [0016]
- EP 2303077 B1 [0016]
- EP 2489609 B1 [0017]
- WO 2013136209 A1 [0017]
- EP 2712824 A1 [0018]
