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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System für die
Herstellung eines Getränks aus einer Wegwerf-Kapsel, die
eine Getränkezutat enthält.
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Der
Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist das Gebiet der Systeme
für die Herstellung eines Getränkes unter Verwendung
von Kapseln, welche Getränkeingredienzen oder andere Lebensmittelingredienzen
(zum Beispiel Suppeningredienzen) enthalten. Mittels einer Zusammenwirkung
dieser Ingredienzien mit einer Flüssigkeit kann ein Getränk,
wie beispielsweise Kaffee oder Tee, erzeugt werden. Die Zusammenwirkung
kann beispielsweise ein Extraktions-Prozess, Brau-Prozess, Auflöse-Prozess
und so weiter sein. Eine solche Kapsel ist insbesondere dazu geeignet,
gemahlenen Kaffee zu enthalten, um ein Kaffeegetränk herzustellen,
indem heißes Wasser unter Druck in die Kapsel eingeleitet
wird, und das Kaffeegetränk aus der Kapsel abgelassen wird.
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Systeme
und Verfahren zur Herstellung flüssiger Lebensmitteln bzw.
Getränke aus Kapseln, die entsprechende Substanzen enthalten,
sind zum Beispiel aus der
EP
0 512 470 A (Gegenstück zu
US 5,402,707 ) bekannt.
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Die
Offenlegungsschrift
EP 1 654
966 schlägt hierfür eine Verbesserung
vor, um eine bessere Abdichtung nach dem Schließen des
Extraktionssystems zu erzielen, so dass die Extraktionscharakteristika,
insbesondere die Drucke zum Öffnen und Extrahieren, besser
reguliert werden können. Um dies zu tun, ist die Kapsel
ausgestattet mit einer daran angebrachten Abdichtung oder einer
Abdichtung, die einen integralen Teil der Kapsel bildet, so dass
jede neue aufzubrühende Kapsel perfekt in dem Extraktionssystem
abdichtet, wodurch die Gefahr eines Wasseraustritts und des Beipassabflusses
durch die Schnittstelle der Kapsel zu der Umgebung vermieden wird.
Ein Vorteil dieser Erfindung ist, dass sie jedes Mal, wenn eine
Kapsel verwendet wird, eine neue Abdichtung vorgesehen wird. Ein
weiterer Vorteil ist, dass die Kapsel einfacher ausgegeben werden
kann, in dem verhindert wird, dass die Kapsel aufgrund des Effektes
der Saugwirkung oder des Vakuums in dem Kapselkäfig „haften” bleibt.
Um dies zu erreichen schlägt die Erfindung beispielsweise
vor, Luftkanäle, wie beispielsweise Nute oder Rillen, auf der
Presskante des Kapselkäfigs vorzusehen.
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Ein
Problem der Vorrichtung besteht dennoch darin, dass in dem Fall,
in dem Wasser in die Brüheinheit eingespritzt wird, während
keine Kapsel eingelegt ist, und da dann die Brüheinheit
nicht in einer wasserdichten Weise geschlossen ist, somit die Einheit
in unkontrollierbarer Weise an ihrer Schnittstelle undicht ist.
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Die
vorliegende Erfindung zielt dementsprechend auf eine Lösung
der vorgenannten Probleme sowie andere mögliche zusätzliche
Vorteile ab.
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Hierfür
bezieht sich die Erfindung auf eine Getränkeherstellungsvorrichtung,
die Teil des erfindungsgemäßen Systems ist, für
die Herstellung eines Getränkes aus einer Wegwerf-Kapsel,
die eine Getränkezutat enthält. Die Vorrichtung
weist auf:
eine Brüheinheit zur Aufnahme der Kapsel
nach einer relativen Schließbewegung des ersten und eines zweiten
Eingriffselements, die einen Hohlraum zum Umschließen der
Kapsel bilden und die Kapsel an dem flanschartigen Rand in einer
flüssigkeitsdichten Weise zusammenpressen,
wobei wenigstens
eines des ersten und zweiten Eingriffselements einen ringförmigen
Pressabschnitt zur Ausübung eines Abdichtdrucks auf den
dichtenden flanschartigen Rand der Kapsel aufweist,
wobei das
erste und das zweite Eingriffselement dazu ausgebildet sind, dass
in der relativen Schließstellung in den Hohlraum eingespritzte
Flüssigkeit an der Schnittstelle auslaufen kann, wenn keine
Kapsel vorliegt,
wobei wenigstens eines des ersten und zweiten
Eingriffselements Flussführungsmittel aufweist, die wenigstens
einen Durchlass an dem ringförmigen Pressabschnitt aufweisen,
der zur Steuerung des Flüssigkeitsaustritts in radialer
Richtung innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs ausgebildet ist,
wenn das erste und das zweite Eingriffselement an der Schnittstelle
geschlossen sind.
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Auf
diese Weise ist die Vorrichtung nunmehr an der Schnittstelle der
Eingriffselemente derart ausgebildet, dass die Austrittsrichtung
des Wassers oder der Flüssigkeit gesteuert werden kann,
welches aus der Brüheinheit kommt, wenn keine Kapsel in
der Einheit vorhanden ist und die Einheit geschlossen ist.
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Insbesondere
weist das erste Eingriffselement einen Pressabschnitt auf, der wenigstens
eine ringförmige Presskante aufweist, die mit wenigstens einem
Austrittsdurchlass ausgebildet ist, vorzugsweise einer Reihe von
Durchlässen, die innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs
des ringförmigen Abschnitts angeordnet sind, wobei die
Presskante außerhalb des besagten Winkelbereichs frei von
Austrittsdurchlässen ist.
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In
einer besonderen Ausführungsform weist das erste Eingriffselement
einen Pressabschnitt auf, der wenigstens eine äußerste
ringförmige Presskante aufweist, die wenigstens einen Durchlass
aufweist, vorzugsweise eine Reihe von Durchlässen, die
nur innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs der Presskante angeordnet
sind. Flüssigkeiten oder Wasser werden daher gezwungen,
innerhalb eines begrenzten Winkeldurchflussbereichs aus der Brüheinheit
zu fließen und nicht mehr in Richtung von 360° bezüglich
der Brüheinheit. Als Ergebnis kann die Flüssigkeit
einfacher gesammelt und abgelassen werden, zum Beispiel zu einem
Getränkeauslass und/oder einer Sammelschale in der Vorrichtung.
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Vorzugsweise
sind eine Reihe von Austrittsdurchlässen in dem Winkelbereich
der Presskante vorhanden, wobei der Winkelbereich weniger als 90° aufweist,
vorzugsweise zwischen ungefähr 1° und 50°.
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Vorzugsweise
weist die erste äußere ringförmige Presskante
auf ihrem Umfang verteilt eine Reihe von Auszackungen auf, um Durchflüsse
zwischen ihnen zu begrenzen, und einen im Wesentlichen flachen Bereich
der Kante außerhalb des begrenzten Winkelbereichs.
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In
der bevorzugten Ausführungsform weist das erste Eingriffselement
eine zweite Kante auf, d. h. eine innerste Presskante aufweisend
eine Reihe von Auszackungen, die radiale Flüssigkeitsaustrittsausnehmungen
bilden zwischen jeder der benachbarten Auszackungen, und eine ringförmige
Flüssigkeitssammelausnehmung erstreckt sich zwischen der
ersten und zweiten Presskante. Wenn keine Kapsel in der Brüheinheit
vorhanden ist, wird somit das Sammeln von Wasser durch die Flüssigkeitssammelausnehmung
verbessert, welche zwischen der innersten und äußersten
ringförmigen Presskante angeordnet ist. Dies ermöglicht
es, dass der Wasserfluss in die bevorzugte Richtung am Ausgang der Brüheinheit
geleitet wird und somit einfach gesammelt werden kann.
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Insbesondere
können die Auszackungen an der innersten Presskante im
Wesentlichen über den gesamten Umfang der Kante verteilt
sein. Dies hat den Vorteil, dass das Vakuum nach dem Aufbrühen einer
Kapsel in der Brüheinheit einwandfrei entlastet wird, da
die Luft in den Hohlraum über alle möglichen Richtungen
eindringen kann. Einerseits kann auf diese Weise das Entfernen der
Kapsel erleichtert werden. Andererseits wird das Aufsammeln des
Wassers weiterhin durch die intermediäre ringförmige Ausnehmung
(also die Flüssigkeitssammelausnehmung) übernommen
und durch die äußerste Presskante des Eingriffselements
in den begrenzten Winkelbereich abgelenkt.
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Vorzugsweise
hat das erste Eingriffselement eine nach innen ausgesparte Oberfläche,
die sich nach innen erstreckt, um einen inneren Hohlraum zur Aufnahme
eines Kapselkörpers zu begrenzen. Mit anderen Worten bildet
das erste Eingriffselement einen „Kapselkäfig”,
der die obere Wand und die Seitenwand des Kapselkörpers
abdeckt und am Pressabschnitt endet, um Klemmkräfte auf
den flanschartigen Rand der Kapsel auszuüben. Das erste
Eingriffselement kann als Einzelteil geformt sein oder aus verschiedenen
Teilen bestehen, welche als Hydraulikkolbenvorrichtung zum Bereitstellen
eines verstärken Schließdrucks gebildet ist, wie
dies auch in der anhängigen internationalen Patentanmeldung
PCT/EP07/059930 beschrieben
ist.
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In
einer bestimmten Ausführungsform können innere
Rippen auf der Oberfläche des Haupthohlraumes vorgesehen
sein. Mehrere innere Rippen sind vorzugsweise gleichmäßig
auf der Oberfläche des Hohlraums verteilt, um als eine
Art Zentrierung der Kapsel in dem Hohlraum zu dienen, um sicherzustellen,
dass das Dichtelement der Kapsel präzise zwischen den Pressabschnitten
der Schließelemente platziert ist. Es können zum
Beispiel drei Rippen mit einem Winkelabstand von 120° oder
vier Rippen mit einem Winkelabstand von 90° zueinander vorgesehen
sein.
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Zusätzlich
können mehrere Nuten oder Rillen in dem Hohlraum vorgesehen
sein, welche aus der Oberfläche des Hohlraumes ausgespart
sind. Die Nuten erstrecken sich dabei wenigstens über 20% der
Länge des Hohlraums und in der Längsrichtung des Hohlraums.
Die Nuten ermöglichen eine Reduktion des Vakuumeffekts
zwischen der Kapsel und dem Kapselkäfig und fördern
somit die Ausgabe der gebrauchten Kapsel nach dem Brühvorgang,
wenn die Vorrichtung wieder geöffnet wird, d. h. wenn die Eingriffselemente
relativ voneinander weg bewegt werden.
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Die
Kapsel der vorliegenden Erfindung kann eine gas- bzw. luftdichte
Kapsel sein, welche ein Durchbohren mittels einer Wassereinspritzvorrichtung
erfordern, um Wasser in die Kapsel einspritzen zu können.
Dafür können ein Wassereinlass sowie wenigstens
ein Schneidelement im Boden des Hohlraums vorgesehen sein, um Wasser
in die Kapsel einzuspritzen. Wenn die Eingriffselemente um die Kapsel
geschlossen sind, wird die Kapsel automatisch mittels des Schneidelements
bzw. der Schneidelemente durchbohrt als Folge des Schließens
der Eingriffselemente. Die Schneidelemente können Schneiden,
Nadeln oder andere geeignete scharfe Schneidelemente sein. Der Wassereinspritzeinlass des
Hohlraums kann separat von dem Schneidelement sein oder mit diesen
in Verbindung stehen. Die Schneidelemente können zum Beispiel
eine Reihe von Klingen aufweisen, welche um einen zentral angeordneten
Wassereinspritzeinlass angeordnet sind.
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Wie
hinlänglich bekannt, basiert das Öffnungsprinzip
auf dem Druck der Flüssigkeit, der in der Kapsel während
des Brühprozesses ansteigt, was ein Aufschneiden oder Aufreißen
einer Abflussfläche der Kapsel, wie zum Beispiel einer
durchstechbaren Membran oder einer Reißmembran, gegen Perforierungselemente
des zweiten Eingriffselements bedingt. Daher kann das zweite Eingriffselement,
auf dem die Kapsel ebenfalls gelagert ist, mit einer transversalen
Oberfläche vorgesehen sein, welche eine Reihe von Perforierungselementen
aufweist, die geeignet sind, die Abflussfläche der Kapsel zu
perforieren.
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Üblicherweise
weist das zweite Eingriffselement ebenfalls einen Getränkeabfluss
auf, der derart ausgebildet ist, dass er ein Getränk zu
einer Serviceablage leitet, auf welcher eine Tasse oder ein Glas platziert
ist, wenn ein Getränk mittels der Vorrichtung hergestellt
wird.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist die Brüheinheit in einem geschlossenen
Zustand der Eingriffselemente derart ausgerichtet, dass ein Flussführungsmittel
derart ausgerichtet ist, dass der Flüssigkeitsfluss nach
unten gerichtet ist. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit
oder das Wasser gesammelt werden und kann zum Beispiel zu einem
Sammelreservoir in der Vorrichtung abgelassen werden. Insbesondere
können die Eingriffselemente in einem geschlossenen Zustand
entlang einer horizontalen Achse ausgerichtet sein. Dies hat zudem
den Vorteil, dass das Einführen der Kapsel zwischen die
Eingriffselemente sowie das Herausholen der Kapsel nach dem Öffnen
der Eingriffselemente durch Einfluss der Gravitation erleichtert
wird.
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Die
Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein System für die
Herstellung eines Getränkes aus einer Wegwerf-Kapsel, die
eine Getränkezutat enthält, wobei das System aufweist:
- – eine Wegwerf-Kapsel mit einer Getränkezutat und
einem dichtenden flanschartigen Rand, und
- – einer Brüheinheit zur Aufnahme der Kapsel nach
einer relativen Schließbewegung des ersten und eines zweiten
Eingriffselements, die einen Hohlraum zum Umschließen der
Kapsel bilden und die Kapsel an dem flanschartigen Rand in einer
flüssigkeitsdichtenden Weise zusammenpressen,
wobei
wenigstens eines des ersten und zweiten Eingriffselements einen
ringförmigen Pressabschnitt zur Ausübung eines
Abdichtdrucks auf den dichtenden flanschartigen Rand der Kapsel
aufweist,
wobei das erste und das zweite Eingriffselement dazu
ausgebildet sind, dass in der relativen Schließstellung
in den Hohlraum eingespritzte Flüssigkeit an der Schnittstelle
auslaufen kann, wenn keine Kapsel vorliegt,
wobei wenigstens
eines des ersten und zweiten Eingriffselements Flussführungsmittel
aufweist, die wenigstens einen Durchlass an dem Pressabschnitt aufweisen,
der zur Steuerung des Flüssigkeitsaustritts in radialer
Richtung innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs ausgebildet ist,
wenn keine Kapsel in der Vorrichtung vorliegt und das erste und
das zweite Eingriffselement an der Schnittstelle geschlossen sind.
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Die
Kapsel kann an ihrem flanschartigen Rand eine Dicke eines verformbaren
Dichtmaterials aufweisen. Die Dicke der Dichtung kann ein Dichtelement
sein, welches auf den flanschartigen Rand angefügt ist
oder welches integral mit dem flanschartigen Rand ausgebildet ist.
Das Dichtelement kann z. B. ein gummielastisches Material oder ein
Kunststoffmaterial sein. Das Dichtelement ist beispielsweise ein
kleiner Ring aus Silikongummi, welcher mit dem flanschartigen Rand
verbunden ist.
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Unter
Beachtung der Beziehung zwischen der Brüheinheit und der
Kapsel, wenn diese in die Vorrichtung eingelegt ist, so kann der
Pressabschnitt des ersten Eingriffselements, z. B. der Kapselkäfig, fest
auf die Dicke des Dichtelements der Kapsel drücken, um
eine flüssigkeitsdichte Anordnung während des
Brühens bereitzustellen. Insbesondere können die
Dicke des Dichtmaterials sowie sein Härtegrad derart bestimmt
werden, dass das Dichtmaterial die Lücken zwischen den
Auszackungen der innersten Presskante ausfüllt, wenn die
Vorrichtung um die Kapsel geschlossen ist. Die Dicke des Dichtelements ist
beispielsweise im Wesentlichen maximal in dem Bereich der innersten
Presskante. Die maximale Dicke des Dichtelementes kann in einem
Bereich von 0,1 bis 2,0 mm, besonders vorzugsweise in einem Bereich
von 0,2 bis 1 mm liegen. Sein Härtegrad kann ebenfalls
vorteilhafterweise unterhalb einer Shore A-Härte von 61
liegen.
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Die
Kapsel gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine
gas- bzw. luftdichte Kapsel sein, die eine Portion einer Substanz,
wie zum Beispiel gemahlenem Kaffeepulver, enthält. Die
Kapsel kann von einer einfachen Struktur sein und einen Basiskörper
sowie eine Aufreißmembran umfassen, welche auf den Rand
des Basiskörpers geschweißt ist. Die Aufreißmembran
ist üblicherweise aus Aluminium und/oder Kunststoff mit
einer Dicke von mehreren Mikrometern. Bei Aluminium ist die Dicke
der Aufreißmembran vorzugsweise in einem Bereich zwischen 10
und 100 Mikrometern. Um die Frische in der Kapsel aufrechtzuerhalten,
ist aus der Kapsel im Wesentlichen der gesamte Sauerstoff entfernt
worden, und ein Schutzgas, wie zum Beispiel Stickstoff oder ein anderes
geeignetes Schutzgas, kann in der Kapsel enthalten sein.
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Kurze Beschreibung der Figuren:
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1 ist
eine perspektivische Teilansicht von einer Getränkeherstellungsvorrichtung
gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung
in einem geschlossenen Zustand.
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2 ist
eine Querschnittsteilansicht der Getränkeherstellungsvorrichtung
aus 1 in einem geöffneten Zustand und bevor
eine Kapsel in die Vorrichtung eingesetzt ist,
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3 zeigt
eine Querschnittsteilansicht der Getränkeherstellungsvorrichtung
aus 1 in einem geschlossenen Zustand und mit keiner
eingelegten Kapsel,
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kapselkäfigs gemäß einem
ersten möglichen Aspekt der Erfindung,
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5 zeigt
eine Detailansicht des Kapselkäfigs aus 4,
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Kapselkäfigs gemäß einem
möglichen zweiten Aspekt der Erfindung,
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7 zeigt
eine Detailansicht des Kapselkäfigs aus 6,
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8 zeigt
ein Detail einer austrittsdichten Dichtanordnung der Kapsel in der
Brüheinheit an der Schnittstelle.
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1 und 2 zeigen
eine Teilansicht der Getränkeherstellungsvorrichtung. Aus
Gründen der Vereinfachung ist lediglich die Brüheinheit 1 der
gesamten Vorrichtung gezeigt. Eine solche Einheit ist jedoch integriert
in oder kombiniert mit einer weitaus komplexeren Vorrichtung, zum
Beispiel einer Kaffeemaschine, welche zusätzliche Komponenten
enthält, insbesondere eine Wasserversorgung, Wasserfördermittel
wie zum Beispiel eine Pumpe, eine Heizvorrichtung, eine elektronische
Bedienungstafel, eine Tropfschale, einen Kapselauffangbehälter,
usw.
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In
der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff „System
für die Herstellung eines Getränks” bzw. „Getränkeherstellungssystem” oder „System” verwendet,
um die Kombination einer Getränkeherstellungsvorrichtung
und einer Kapsel, die dafür geeignet ist, um in der Vorrichtung
aufgebrüht zu werden, zu definieren.
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Im
Allgemeinen umfasst die Brüheinheit 1 ein Gehäuse 2 sowie
eine Getränkeauslassanordnung 3, die eine Flussführung
für das Getränk bildet. Die Auslassanordnung umfasst
eine Abdeckung 4, welche in einem Auslass 5 endet,
der nach unten gerichtet ist.
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Die
Brüheinheit 1 ist zur Aufnahme einer Wegwerf-Kapsel 8,
die eine zu brühende Getränkezutat enthält,
ausgebildet. Der Begriff „Kapsel” umfasst jeden
flexiblen, halb starren und/oder starren Behälter. Vorzugsweise
ist die Kapsel ein gas- bzw. luftdichter Behälter, hergestellt
aus Aluminium und/oder Kunststoff, welcher durch geeignete Öffnungsmittel
der Vorrichtung geöffnet werden kann, um Wasser in die
Kapsel aufzunehmen.
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Dafür
umfasst die Brüheinheit
1 ein erstes Eingriffselement
6 und
ein zweites Eingriffselement
7 welche relativ zueinander
um eine Kapsel
8 schließbar sind, um ein Brühgehäuse
um die Kapsel zu bilden. Die Eingriffselemente
6,
7 können
aus mehreren Elementen hergestellt sein, welche fixiert oder relativ zueinander
beweglich sind. Wie in
2 gezeigt, kann die Kapsel
8 mittels
Gravitation in eine obere Öffnung
50 und entlang
von seitlichen Führungskanälen
51 der
Brüheinheit
1 eingesetzt werden und dann in einer
Zwischenposition gehalten werden, bevor die Eingriffselemente
6,
7 mittels
eines geeigneten Führungs-/Haltesystems geschlossen werden, welches
in der
EP 1 646 305
B1 oder der
EP
1 757 212 B1 beschrieben ist.
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Die
Kapsel 8 des bevorzugten Getränkeherstellungssystems
weist üblicherweise einen flanschartigen Rand 9 auf,
mittels dem die Kapsel 8 entlang der Führungskanäle 51 der
Brüheinheit 1 gleiten kann und die dafür
vorgesehen sind, dass der Schließdruck der Eingriffselemente
in ihrer geschlossenen Position um die Kapsel 8 herum auf
sie ausgeübt wird. Die Kapsel weist einen kegelstumpfartigen Basiskörper 10 und
eine Reißmembran 11 auf, welche auf den Rand 9 angebracht
ist. Ein Dichtelement 13 kann des Weiteren ein Teil der
Kapsel sein, um Wasserdichtheit an dem flanschartigen Rand 9 zu gewährleisten,
wenn das Dichtelement an der Schnittstelle mittels der Eingriffselemente
eingeklemmt ist.
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Das
Dichtelement 13 kann ein separates Element sein, hergestellt
aus einem gummielastischen Material oder weichem Kunststoff, einem
Schaum, Papier oder einem Textil oder jedem anderen geeigneten kompressiblen
Dichtelement, welches geeignet ist, einen effektiven Dichteffekt
zu erzielen. Das Dichtelement kann auch ein eingebauter Teil des flanschartigen
Randes selbst sein, zum Beispiel aus einem verhältnismäßig
weichen Kunststoff, wenn der Körper der Kapsel selbst aus
Kunststoff hergestellt ist.
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt, dargestellt in den
2 und
3 umfasst
ein erstes Eingriffselement
6 einen speziell ausgebildeten,
ringförmigen Pressabschnitt
14, welcher dafür
vorgesehen ist, einen Schließdruck auf den flanschartigen
Rand
9 der Kapsel auszuüben. Der Pressabschnitt
14 kann Teil
des Kapselkäfigs
15 sein, wobei der Kapselkäfig
15 einen
großen Hohlraum
16 umfasst, der zur Aufnahme des
Körpers der Kapsel nach dem Schließen ausgelegt
ist. Das erste Eingriffselement
6 ist derart in dem Gehäuse
ausgelegt, dass es in einer Bewegung, wie zum Beispiel einer translatorischen
Bewegung, von einer offenen Position zu einer geschlossenen Position
und umgekehrt geführt wird, d. h. also entgegen der Kapsel
und/oder dem zweiten Eingriffselement
7. Hierfür
umfasst der Kapselkäfig diametral entgegengesetzte seitliche
Vorsprünge
17 (
4), die
in längs gerichtete Führungsschienen oder Führungsnute
18 eingreifen,
wobei die Führungsschienen oder Führungsnute
18 in
dem Gehäuse vorgesehen sind. Die Bewegung des ersten Eingriffselements
6 in
die offene und geschlossene Position wird bewerkstelligt mittels
einer Betätigungsanordnung
19, welche entweder
manuell oder motorisch angetrieben werden kann. In der gezeigten
Ausführungsform umfasst die Betätigungsanordnung Kraftverringerungsmittel
20,
aufweisend einen Kniegelenkmechanismus und einen manuellen Hebel
21. Eine
genaue Beschreibung des Getränkeherstellungsmoduls, aufweisend
die vorgenannten Betätigungsmittel, ist in der
EP 1 859 713 A1 gegeben.
Andere mögliche Mechanismen, wie ein Nocken- bzw. Exzentersystem
oder ein hydraulisches Schließsystem, können ebenso
zur Betätigung der Eingriffselemente relativ zueinander
zum Verschließen verwendet werden. Ein Schließsystem
in einer anderen bevorzugten Weise ist zum Beispiel ebenfalls beschrieben
in der anhängigen europäischen Patentanmeldung
EP 07 117 853.7 .
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Das
zweite Eingriffselement
7 kann bezüglich des Gehäuses
fixiert werden. Gemäß einem bevorzugten Aspekt
umfasst das zweite Eingriffselement einen Kapselhalter
22 aufweisend
eine transversale Oberfläche, auf die die Kapsel gedrückt
wird. Genauer umfasst die Oberfläche eine im Wesentlichen
flache oder leicht konkave, ringförmige Pressoberfläche
23,
auf welche der flanschartige Rand der Kapsel gepresst werden kann.
Der Kapselhalter kann fest in einen vorderen Rahmen
26 der
Einheit eingeführt sein. In der Mitte des Kapselhalters
sind mehrere Perforierungselemente
24 platziert, die geeignet sind,
die Aufreißmembran
11 der Kapsel zu perforieren.
Die Perforierungselemente dienen zum Öffnen der Aufreißmembran
der Kapsel, wenn ein ausreichender Druck der Flüssigkeit
in der Kapsel erreicht worden ist. Die Perforierungselemente können
ein Netzwerk von kleinen Vorsprüngen, wie zum Beispiel Pyramiden
oder Kegel, bilden, welche voneinander beabstandet sind, um zwischen
ihnen Kanäle
25 zu begrenzen. Die Kanäle
25 ermöglichen
es der Getränkeflüssigkeit, gesammelt zu werden
und durch den Kapselhalter via die Durchgangsöffnungen
(nicht gezeigt) und in die Auslassanordnung
3 abzufließen. Die
Auslassanordnung
3 ist zum Beispiel an dem vorderen Rahmen
26 mittels
geeigneter Verbindungsmittel angebracht. Ein Haupthohlraum
27 verjüngt sich
in Richtung der Getränkeauslassanordnung, um das Getränk
zu sammeln und zu dem Auslass
5 zu leiten. Beispiele für
bestimmte Anordnungen eines Kapselhalters sind beschrieben in der
EP 0 512 470 B1 .
Selbstverständlich können auch andere mögliche Perforierungsstrukturen
für die Aufreißmembran vorgesehen sein, wie beispielsweise
Nadeln, umlaufende oder radiale gerichtet Rippen oder Klingen bzw. Schneiden.
Ebenso kann ein einziges Perforierungselement verwendet werden,
wie z. B. eine zentrale Spitze.
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Das
erste Eingriffselement kann des Weiteren Schneidelemente
28 aufweisen,
um Öffnungen in eine erste Wassereinführseite
der Kapsel zu stechen. Die Schneidelemente sind vorzugsweise in
dem Hohlraum
16 des Kapselkäfigs positioniert.
Vorzugsweise sind mehrere Schneidelemente in dem Hohlraum vorgesehen,
zum Beispiel 2 bis 8 Schneiden oder Nadeln. Beispielsweise zeigt
die
EP 1 299 022 B1 einen
Kapselkäfig aufweisend eine bevorzugte Anordnung von Schneidelementen
in dem Käfig. Der Hohlraum steht des Weiteren in Fluid-
bzw. Wasserkommunikation mit einer Wasserzuführleitung
29, welche
durch das erste Eingriffselement hindurch angeordnet ist. Die Wasserzuführleitung
29 endet
in dem Hohlraum mittels eines Wassereinlasses
30, welcher
wahlweise mittels eines Feder vorgespannten Ventils
31 geschlossen
werden kann, um zu verhindern, dass Restwasser in der Wasserleitung
in den Hohlraum tropft, wenn die Wasserpumpe stoppt, während
Wasser in der Wasserleitung verbleibt, um eine Selbstansaugung der
Pumpe zu erleichtern. Die Wasserleitung kann in einer dezentralen
Konfiguration in dem Hohlraum angeordnet sein (wie dargestellt)
oder alternativ fluchtend zu der Längsachse des Hohlraums
innerhalb des Musters definiert durch die Schneidelemente
28,
wie auch beschrieben in der
EP
1 299 022 B1 .
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Des
Weiteren kann das erste Eingriffselement
6 aus einem Kapselkäfig
mit mehreren Teilen gebildet sein, umfassend einen Kolbenteil
32,
der ein hydraulikverstärktes Schließsystem bildet,
wie auch beschrieben in der anhängigen internationalen
Patentanmeldung
PCT/EP07/059930 .
Dafür umfasst der Kapselkäfig den Kolbenteil
32 und
eine hintere Aufnahme
33, welche mit einer dazwischenliegenden Dichtung
34 zusammenmontiert
sind, um den Pressabschnitt
14 des Kolbenteils auf die
Kapsel und/oder den Kapselhalter zu drücken, unter dem
Einfluss des mit Druck beaufschlagten Wassers, welches in den Käfig
eingespritzt wird.
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Die
innere Oberfläche des Hohlraums 16 des Kapselkäfigs
umfasst mehrere innere Nuten oder Rillen 12, welche sich
im Wesentlichen in Längsrichtung in dem Hohlraum erstrecken,
um ein Anhaften der Kapsel an dem Kapselkäfig aufgrund
der Vakuumkräfte zu verhindern. Vorzugsweise erstrecken
sich die Rillen über die gesamte Länge des Kolbenteils 32.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist ein Flussführungsmittel an dem
ringförmigen Pressabschnitt 14 vorgesehen, um
den Flüssigkeitsaustritt zu steuern, insbesondere in einem
geschlossenen Zustand der Eingriffselemente, wenn eine geeignete Kapsel 8 nicht
in die Vorrichtung eingelegt ist.
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3 zeigt
eine Ausführungsform in welcher die Eingriffselemente 6, 7 geschlossen
sind, während keine Kapsel in der Vorrichtung vorliegt.
Die Eingriffselemente 6, 7 drücken daher
an der Schnittstelle 50 gegeneinander.
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4 zeigt
eine mögliche Konfiguration des Kolbenteils 32 von
dem ersten Eingriffselement mit einer bestimmten Ausgestaltung des
Pressabschnitts 14. In diesem Beispiel umfasst der Pressabschnitt 14 eine
erste äußere ringförmige Presskante 36,
aufweisend eine Reihe von Flüssigkeitsdurchlässen 37,
die entlang eines begrenzten Winkelbereichs 35 der ringförmigen
Kante 36 vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Durchlässe
innerhalb eines Winkelbereichs von weniger als 130 Grad, besonders
vorzugsweise weniger als 90 Grad, vorgesehen. Vorzugsweise sind
die Durchlässe unterhalb der Mittelhorizontalebene P des
Käfigs ausgerichtet, wenn der Käfig in einer im
Wesentlichen horizontalen Position in der Brüheinheit installiert
ist. Es kann beispielsweise zwischen 1 und 20 individueller Durchlässe
vorgesehen sein. Die Durchlässe sind vorzugsweise begrenzt durch
mehrere Auszackungen 38, welche innerhalb des Winkelbereichs
der Presskante verteilt sind. Die Presskante weist eine im Wesentlichen
flache Kante 39 außerhalb des die Durchlässe
aufweisenden Winkelbereichs auf. Die flache Kante ist dafür
vorgesehen, direkt auf die ringförmige Pressoberfläche 23 zu drücken,
um eine dichte Schnittstellendichtanordnung zu bilden, wenn die
zwei Eingriffselemente geschlossen sind, wenn keine Kapsel darin
eingelegt ist (3). Da sich die flache Kante
lediglich über einen Teil der ringförmigen Peripherie
der Kante erstreckt, so sorgen die Durchlässe 37 an
der Kante dennoch für einen gesteuerten Austritt der Flüssigkeit,
wenn die Eingriffselemente geschlossen sind und wenn keine geeignete
Kapsel in der Vorrichtung vorliegt. Insbesondere leiten die Durchlässe
den Fluss in einen begrenzten Winkelfließbereich oder Durchflussbereich 35.
Vorzugsweise wird der Fluss der Flüssigkeit, die den Hohlraum
verlässt, daher in eine nach unten gerichtete Richtung
an der Schnittstelle 50 geleitet.
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Der
Pressabschnitt 14 umfasst des Weiteren eine innere ringförmige
Presskante 40, welche detaillierter in 5 gezeigt
ist. Die innere Kante 40 umfasst ebenfalls eine Reihe von
Auszackungen 41, die einen Durchfluss 42 zwischen
ihnen begrenzen. Vorzugsweise ist eine mittige ringförmige
Ausnehmung 43 zwischen der äußeren Kante 36 und
der inneren Kante 40 gebildet. Die mittige Ausnehmung 43 ermöglicht
die Ansammlung von Flüssigkeit, die durch die innere Kante
gelaufen ist und bevor sie durch die äußere Kante
läuft. In dem gezeigten Beispiel sind die Auszackungen
auf der inneren Kante lediglich entlang eines begrenzten Winkelbereichs
auf dieser vorgesehen. Beispielsweise sind die Auszackungen im Wesentlichen
in dem gleichen Winkelbereich vorgesehen, sie müssen aber
nicht zwangsläufig entlang des gleichen Winkelbereichs
verteilt sein. Wie in 4 gezeigt ist, kann ein Fließableitteil 44 in
einer dezentralen Position an dem Umfang des Pressabschnitts 14 vorgesehen
sein. Genauer ist das Fließableitteil 44 unterhalb
der Durchlässe 37 der äußeren
Presskante platziert, um den Flüssigkeitsfluss aufzunehmen
und diesen in der geschlossenen Position der Eingriffselemente in
die Auslassanordnung 3 zu leiten. In 3 kann
man beispielsweise sehen, dass das Fließableitteil 44 in
eine hintere Öffnung 45 der Abdeckung der Auslassanordnung
eingreift. Das Teil 44 dient dazu, den Flüssigkeitsfluss
in einen Hohlraum 46 der Auslassanordnung 3 zu
leiten und dann direkt zu dem Getränkeauslass 5.
Der Hohlraum 46 kann von dem Haupthohlraum 27 durch
eine Trennwand 47 abgegrenzt werden, oder alternativ kann
es auch der gleiche Hohlraum wie der Hohlraum 27 sein.
Es ist ferner anzumerken, dass die Flüssigkeit ebenso zu
einem anderen Ort hin abgelassen werden kann, wie z. B. in ein Abflussreservoir, welches
direkt unterhalb der Schnittstelle platziert ist. In diesem Fall
würde ein Fließableitteil nicht mehr notwendig
sein. Das Fließableitteil 44 kann unterschiedliche
Formen haben, wie z. B. eine geneigte Oberfläche mit oder
ohne einem Trichterteil und/oder einem Kanal.
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6 und 7 zeigen
ein anderes Ausführungsbeispiel des Flussführungsmittels
des Pressabschnitts. Der Pressabschnitt 14 umfasst hier
eine äußere Kante 36 und eine innere
Kante 40, welche über eine ringförmige
Ausnehmung 43 getrennt sind. Die äußere
Kante hat eine Reihe von Auszackungen 38, welche zwischen
ihnen Flüssigkeitsaustrittsdurchlässe 37 bilden,
die in einem begrenzten Winkelbereich oder Durchlassbereich 35 der
Kante angeordnet sind. Außerhalb des Durchlassbereiches
ist die Kante dann flach, d. h. sie ist in der Umfangsrichtung nicht
geriffelt, um eine kontinuierliche Presskantenoberfläche
oder Kantenlinie 39 zu erhalten. Die innere Kante 40 hat
dann Auszackungen 48, welche im Wesentlichen entlang ihrer
gesamten Umfangslänge verteilt sind. Gemäß diesem
Prinzip ist ein Austrittsbereich über den gesamten Umfang
der inneren Kante durch kleine Ausnehmungen 49, die zwischen
den Auszackungen 48 gebildet sind, begünstigt.
Die Flüssigkeit kann dann in der ringförmigen
Ausnehmung 43 gesammelt werden, welche den Flüssigkeitsfluss zu
dem örtlich begrenzten Durchflussbereich 35 der äußeren
Kante leitet. Die Auszackungen 48 können derart
geformt sein, dass jede von Ihnen in einem Scheitelpunkt endet und
jeder Durchlass 49 eine konkave Kurve bildet, um eine bessere
Abdichtung auf dem flanschartigen Rand der Kapsel zu begünstigen.
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Es
ist anzumerken, dass der Pressabschnitt aus einer äußeren
und einer inneren Kante gebildet ist, welche integral aus demselben
Element ausgebildet sind. Dennoch kann die äußere
Kante alternativ aus einem anderen Element gebildet sein. Die äußere
Kante kann beispielsweise aus einem elastischeren Material, wie
zum Beispiel thermoplastische Elastomere (TPE), gebildet sein, im
Vergleich zu der inneren Kante, welche aus einem harten Kunststoff
oder Metall gebildet sein kann.
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In
der inneren Oberfläche des Hohlraums 16 des Kapselkäfigs
können des Weiteren innere Rillen oder Nuten 12 vorgesehen
sein, die sich im Wesentlichen längs erstrecken, um ein
Anhaften der Kapsel an dem Kapselkäfig aufgrund von Vakuumkräften
zu vermeiden.
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Zusätzlich
können mehrere Rippen 52 in einem regelmäßigen
Intervall in dem Kapselkäfig platziert sein, um ein Zentriermittel
für die Kapsel in dem Kapselkäfig vorzusehen.
Die Zentrierung der Kapsel in dem Kapselkäfig ermöglicht
es, dass der flanschartige Rand der Kapsel präzise an der
Schnittstelle zwischen den Pressabschnitten der Eingriffselemente platziert
wird.
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Wie
in 3 dargestellt, wird ein gesteuerter Flüssigkeitsaustritt
ausgeführt, wenn keine Kapsel in die Vorrichtung eingelegt
ist (oder in bestimmten möglichen Umständen, wenn
eine nicht erwünschte Kapsel eingelegt ist, welche nicht
dazu geeignet ist, einen flüssigkeitsdichten Abdichteingriff
zu erzielen). Dieser Flüssigkeitsaustritt wird, wie beschrieben, durch
die Flussführungsmittel erzeugt, insbesondere durch die
entsprechend platzierten Durchlässe in dem Pressabschnitt
der Eingriffselemente. Insbesondere sind die Flussführungsmittel
derart ausgebildet, so dass Wasser, welches in den Hohlraum eingespritzt
wird, durch die Durchlässe zu dem Abfluss fließt,
zum Beispiel zu dem Fließableitteil, und dann zu dem Hohlraum
des Getränkeauslasses. Diese Anordnung ermöglicht
das Aufsammeln des gesamten Wassers, wenn keine Kapsel in der Vorrichtung
vorgesehen ist (z. B. während der Spülung des
Kapselkäfigs).
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8 zeigt
eine Kapsel, die in der Brüheinheit eingeschlossen ist,
wobei ihr Dichtelement 13 an der Schnittstelle 35 eingeklemmt
ist. Die Kapsel weist ein Dichtelement auf, welches durch die innerste Presskante 40 eingeklemmt
ist, um eine austrittsdichte Dichtanordnung zu erhalten. Insbesondere wird
das Material des Dichtelements, wie z. B. Silikongummi, durch die
Auszackungen 41 eingeklemmt, während das Material
die Durchlässe oder Ausnehmungen, welche zwischen den Auszackungen
vorgesehen sind, ausfüllt. Daraus resultierend entsteht
eine effektive Flüssigkeitsschranke an der innersten Presskante 40,
und ein Flüssigkeitsbeipass kann an der Schnittstelle verhindert
werden, wodurch ein hoher Druck in der Kapsel erzeugt werden kann, wenn
Wasser in die Kapsel eingespritzt wird, und folglich die Aufreißmembran 11 gegen
die Perforierungselemente 24 als Resultat des Anstiegs
des Druckes in der Kapsel aufreißen. Die äußerste
Presskante 36 kann ebenfalls auf den flanschartigen Rand 9 der
Kapsel an oder in der Nähe des Dichtelementes drücken.
Die äußerste Presskante 36 und die ringförmige
Ausnehmung 43 können die Effektivität
der Flüssigkeitsdichtheit des Pressabschnitts 14 durch Erzeugen
einer zweiten physikalischen Hürde für die Flüssigkeit
noch weiter verstärken.
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Die
Effektivität der Dichtung hängt ebenso von der
Dimensionierung, der Geometrie und des Grads (Härtegrad)
des Materials von dem Dichtelement ab, und sie sollten daher angepasst
werden, um Lücken zu kompensieren, die aufgrund der Durchlässe
in dem Pressabschnitt bleiben, insbesondere die der Durchlässe 42, 49 an
der innersten Presskante 40. Insbesondere ist die Dicke
des Dichtelements in dem Bereich von der innersten Presskante höher
als die Höhe des Durchlasses 42, 49.
Der Härtegrad des Dichtmaterials ist vorzugsweise nicht
höher als die Shore A-Härte 60, besonders
vorzugsweise beträgt der Härtegrad ungefähr
Shore A-Härte 30 +/– 5, um ausreichend kompressibel
zu bleiben. Lediglich als Beispiel kann die Dicke des Dichtelementes
zwischen 0,4 und 1 mm liegen. Die Durchlässe 42 können
zwischen 0,2 und 0,7 mm liegen. Diese numerischen Parameter sind
selbstverständlich nicht beschränkend für
die Erfindung, sondern dienen lediglich zu Illustrationszwecken
eines Arbeitsbeispiels.
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Das
Dichtelement kann ebenfalls integral mit dem Basiskörper 10 ausgebildet
sein, und sein Material kann dasselbe sein wie das Material des
Basiskörpers der Kapsel, wie beispielsweise ein vergleichsweise
weiches Kunststoffmaterial. In diesem Fall kann das Dichtelement
beispielsweise durch eine erhöhte Dicke des flanschartigen
Randes in dem Bereich des Pressabschnitts 14 ausgebildet
sein.
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Die
Erfindung kann viele mögliche Varianten umfassen. Zum Beispiel
kann die Brüheinheit zwei Eingriffselemente umfassen, welche
beide in die Schließstellung verfahrbar sind. In einer
anderen möglichen Ausführungsform kann der Pressabschnitt lediglich
aus einer einzigen Presskante gebildet sein, welche einen Austrittsdurchlass
oder Austrittsdurchlässe in einem begrenzten Winkelbereich
aufweist. In einer weiteren möglichen Ausführungsform
kann das System derart ausgebildet sein, dass es Kapseln mit symmetrischer
Form aufnimmt, wie z. B. die Kapseln beschrieben in der
EP 0 606 203 B1 .
Das heißt, dass die Eingriffselemente Aufnahmehohlräume
mit im Wesentlichen der gleichen Form aufweisen, um die Kapsel aufzunehmen
und auf den flexiblen flanschartigen Rand zu drücken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0512470
A [0003]
- - US 5402707 [0003]
- - EP 1654966 [0004]
- - EP 07/059930 [0015, 0044]
- - EP 1646305 B1 [0038]
- - EP 1757212 B1 [0038]
- - EP 1859713 A1 [0041]
- - EP 07117853 [0041]
- - EP 0512470 B1 [0042]
- - EP 1299022 B1 [0043, 0043]
- - EP 0606203 B [0058]