EP4313843B1 - Kartusche zum einsetzen in eine getränkezubereitungsmaschine, verfahren zum betrieb einer solchen kartusche - Google Patents

Kartusche zum einsetzen in eine getränkezubereitungsmaschine, verfahren zum betrieb einer solchen kartusche Download PDF

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EP4313843B1
EP4313843B1 EP22718872.9A EP22718872A EP4313843B1 EP 4313843 B1 EP4313843 B1 EP 4313843B1 EP 22718872 A EP22718872 A EP 22718872A EP 4313843 B1 EP4313843 B1 EP 4313843B1
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EP
European Patent Office
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cartridge
chamber
beverage
cartridge body
lid
Prior art date
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EP22718872.9A
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EP4313843C0 (de
EP4313843A1 (de
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Marc KRÜGER
Günter EMPL
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Freezio AG
Original Assignee
Freezio AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a cartridge for insertion into a beverage preparation machine and a method for operating a cartridge for insertion into a beverage preparation machine.
  • Cartridges for insertion into a beverage preparation machine are known from the prior art.
  • the publication WO 2017 / 121 802 A1 the production of drinks with cartridges that are pre-portioned with a beverage substance.
  • the production of drinks with such systems is extremely convenient for the user, as he only has to insert a cartridge into the beverage preparation machine and initiate a start-up procedure.
  • the beverage preparation machine also known as a dispenser, then takes over the preparation of the drink fully automatically, i.e. in particular that the beverage substance is mixed with a predetermined amount of liquid, in particular cold and carbonated water, and fed into a drinking vessel.
  • drinks can be produced much more easily, quickly and with less effort for the user.
  • the user can choose from a variety of different cartridges, so that he can produce different drinks as desired.
  • the cartridge has a cartridge body for insertion into the beverage preparation machine and for beverage production, which is connected to a cartridge lid.
  • the beverage substance for producing the beverage is arranged in the cartridge body and the cartridge lid serves as an interface for coupling with the beverage preparation machine, which makes it possible to bring the beverage substance into contact with water, for example, to mix it with it or to dissolve it in it.
  • a ready-to-eat drink When preparing drinks, it is not unusual that several drinks are to be prepared one after the other in quick succession. This can be several identical or different ready-to-eat drinks, for example to serve a group of people. However, it is also common for a ready-to-eat drink to be a mixed drink, which is prepared by preparing several drinks one after the other and then combining them to form the mixed drink. It has been shown that changing the cartridge makes the preparation of several drinks longer and this creates an unsatisfactory preparation experience for the user.
  • the dispensing is achieved with a cartridge according to claim 1 and a method according to claim 13.
  • the present invention relates to a cartridge for insertion into a beverage preparation machine, in particular for insertion into a dispenser.
  • a cartridge usually has a cartridge body with a chamber in which a beverage substance for preparing a beverage is arranged.
  • the cartridge has a cartridge lid.
  • the cartridge lid serves as an interface to the beverage production machine and provides a mixing chamber into which the beverage substance is transferred from the chamber by means of a cartridge emptying unit.
  • the beverage substance transferred into the mixing chamber is mixed with a liquid which is supplied from the beverage preparation machine to the mixing chamber via a fluid supply.
  • the cartridge lid has a connecting area for connecting to the cartridge body, whereby the cartridge lid can be inserted with the cartridge body into a beverage preparation machine.
  • the cartridge lid is preferably cap-shaped and has a large, free opening on the side facing the cartridge body.
  • the cartridge lid is preferably cleaned with connected to the cartridge body, in particular to a cartridge neck. This connection is particularly preferably reversible or irreversible, for example via a snap and/or screw cap.
  • the cartridge body is preferably clipped to the cartridge lid.
  • the cartridge body and the cartridge lid preferably have interlocking retaining elements. It is conceivable that the cartridge lid has a groove and the cartridge body has a flange that engages in the groove. However, it is also conceivable that the cartridge lid has the flange and the cartridge body has the groove. It is also conceivable that the cartridge lid has a locking lug arranged along the longitudinal axis that engages in a receptacle of the cartridge body and is locked into this. It is conceivable that the cartridge lid and the cartridge body are mounted so as to be rotatable relative to one another on the groove and the flange and/or on the locking lug and the receptacle.
  • the cartridge cover is preferably designed to be placed on a cartridge holder, in particular one designed like a balcony, of the beverage preparation machine.
  • Balcony-like preferably means that the cartridge holder protrudes laterally from a housing of the beverage preparation machine and has a substantially horizontal extension. So that the cartridge can be inserted into the cartridge holder, the cartridge holder preferably has a recess, in particular a centered one. The cartridge can then be inserted into this recess, particularly preferably from above with the cartridge cover first.
  • the cartridge, in particular the cartridge cover can be reversibly locked in the cartridge holder.
  • the cartridge lid has a mixing chamber that can be brought into fluid communication with the chambers and a fluid supply that opens into the mixing chamber for introducing liquid into the mixing chamber.
  • This mixing chamber is preferably a free volume in the cartridge lid and particularly preferably adjoins the cartridge body seamlessly.
  • the fluid supply is preferably a fluid supply opening, in particular in a side wall of the cartridge lid, so that the liquid is particularly preferably introduced into the mixing chamber essentially at a right angle to the longitudinal axis.
  • the cartridge lid has a cartridge unloading device for at least partially transferring the beverage substance from one or more chambers into the mixing chamber Furthermore, the cartridge lid preferably has a beverage outlet for discharging a beverage from the mixing chamber, in particular directly, into a beverage container.
  • the cartridge unloading device can preferably be activated in a targeted manner so that the beverage substance is not accidentally transferred into the mixing chamber.
  • the cartridge lid is particularly preferably provided in such a way that it can be mounted on the cartridge body and is then arranged in the beverage preparation machine with the cartridge lid pointing downwards in such a way that the mixed beverage is transferred from the cartridge lid into the beverage container, in particular by gravity.
  • the cartridge body and the cartridge lid are designed to be rotatable relative to one another about the longitudinal axis of the cartridge body. Rotating the cartridge body and the cartridge lid relative to one another causes the arrangement of the chambers of the cartridge body to be rotated relative to the cartridge emptying unit of the cartridge lid.
  • the cartridge according to the invention makes it possible, depending on the rotational position, to supply the beverage substance from different chambers to the mixing chamber. If different beverage substances are arranged in each of the chambers, a mixed beverage can be prepared, for example, by mixing the beverage substance from a first chamber with the liquid, then rotating and mixing the beverage substance from a second chamber with the liquid, without having to change the cartridge.
  • the same beverages can be prepared one after the other in quick succession by mixing the beverage substance from the first chamber with the liquid, then rotating and mixing the beverage substance from the second chamber with the liquid.
  • the cartridge lid, with its mixing chamber, fluid supply and cartridge emptying unit, is therefore used multiple times. In addition to being easy to use and significantly increasing the speed at which multiple drinks or a mixed drink can be prepared, significantly less waste is generated.
  • the cartridge lid is made entirely or partially from a plastic material, in particular by an injection molding and/or a blow molding process.
  • the beverage outlet is essentially channel-shaped, in particular longitudinally extended, and/or that the fluid supply is a fluid supply opening which is designed to produce a fluid connection with a fluid line of the beverage preparation machine.
  • the beverage outlet extends substantially along the longitudinal axis of the cartridge when the cartridge body and cartridge lid are connected.
  • the cartridge emptying unit is designed in such a way that it transfers the beverage substance from exactly one chamber into the mixing chamber, whereby this chamber can be selected by a relative rotational movement of the cartridge body relative to the cartridge lid.
  • the rotation to select the chamber from which the beverage substance is fed to the mixing chamber enables ergonomic and comfortable operation, which corresponds to a natural process when selecting available alternatives, for example by means of a rotary-press selector switch.
  • the rotation of the cartridge body enables a technically less complex construction, which enables a robust and cost-effective cartridge with maximum comfort.
  • the cartridge body has an outer wall, in particular in the form of a cylinder jacket, and the plurality of chambers are separated from one another by inner walls that run in a star shape from the longitudinal axis of the cartridge body radially outwards to the outer wall.
  • the star-shaped arrangement of the inner walls allows the chamber selected for transferring the beverage substance to be easily changed by rotating it around the longitudinal axis when the cartridge emptying unit is arranged eccentrically.
  • the outer wall is made entirely or partially from a plastic material.
  • the inner walls are made from a plastic material.
  • the inner walls and/or the outer wall are made by an injection molding and/or a blow molding process. It is also conceivable that the outer wall and/or the inner walls are made entirely or at least partially from a metal, preferably aluminum. It is also conceivable that the outer wall and/or the inner walls are made entirely or at least partially of coated paper or cardboard.
  • a base side of the cartridge body facing the cartridge lid is provided with a sealing element is closed, wherein the sealing element is preferably a sealing film, which is particularly preferably attached in a material-locking manner to an edge region or a flange of the cartridge body.
  • the sealing element preferably seals the cartridge body in an airtight manner. It is preferably provided that the sealing element is sealed to the edge region or the flange of the cartridge body or is welded or glued to the edge region or the flange of the cartridge body.
  • the sealing film is a plastic film or a metal film, for example an aluminum foil.
  • the sealing element extends over a plurality of chambers and in particular completely over the base of the cartridge body and is integrally connected to edge regions of the inner walls. This advantageously improves the stability of the sealing element and ensures that the chambers are securely separated from one another. The separation of the chambers ensures that the beverage substances in the chambers do not mix and that no beverage substance passes from a chamber filled with the beverage substance into a chamber that has already been emptied, which prevents a partially emptied cartridge body from leaking. It is preferably provided that the sealing element is sealed to the edge regions of the inner walls or is welded or glued to the edge regions of the inner walls.
  • the cartridge emptying unit has an opening means for opening the sealing element in the area of a chamber.
  • This advantageously opens the sealing means in the area of a selected chamber to transfer the beverage substance into the mixing chamber, thus ensuring that no beverage substance is transferred from a non-selected chamber into the mixing chamber. Inadvertent mixing of beverage substances from different chambers in the mixing chamber can thus be avoided.
  • the chambers in the area of which the sealing means is not opened remain closed so that no beverage substance can escape from them.
  • the cartridge unloading device can preferably be activated in a targeted manner so that no beverage substance is accidentally transferred into the mixing chamber.
  • the opening means comprises a perforation needle which can be moved between a retracted position in which it is spaced from the sealing element and an advanced Position in which it pierces the sealing element is movable.
  • a perforation needle which can be moved between a retracted position in which it is spaced from the sealing element and an advanced Position in which it pierces the sealing element is movable. This enables a targeted and small-area opening of the sealing element.
  • a single chamber can be opened very precisely. In the retracted position, it is ensured that no chamber is opened unintentionally.
  • the perforation needle can be used to hold the pierced opening in the sealing element open and to feed the beverage substance into the mixing chamber.
  • the perforation needle is made at least partially from a metal. However, it is also conceivable that the perforation needle is made at least partially from a plastic.
  • the cartridge lid comprises a mandrel guide within which the perforation needle is mounted so as to be displaceable, in particular in a direction towards the chamber.
  • the perforation needle is further provided so as to be moved from the retracted position into the advanced position by an actuator element of the beverage preparation machine.
  • the perforation needle has a compressed air channel for introducing compressed air into the respective chamber in the advanced position.
  • the compressed air is preferably supplied during preparation essentially at the same time as the liquid, so that the liquid and beverage substance enter the mixing chamber at the same time and mix there.
  • the person skilled in the art understands that, depending on the design, there may also be a slight time offset in order to achieve complete mixing in the mixing chamber.
  • the compressed air in particular together with gravity, presses the beverage substance out of the chamber and prevents a negative pressure from developing in the chamber that could prevent the chamber from being completely emptied.
  • the cartridge unloading device comprises a compressed air connection and a compressed air line which extends from the compressed air connection to the compressed air channel, wherein the compressed air channel opens into the chamber when the perforation needle is in the advanced position.
  • the compressed air connection is provided for connection to a compressed air supply of the beverage preparation machine.
  • the perforation needle has a transfer channel for transferring beverage substance from the respective chamber into the mixing chamber in the advanced position.
  • the perforation needle has a plurality of transfer channels for transferring beverage substance from the respective chamber into the mixing chamber in the advanced position.
  • the perforation needle has at least one, preferably a plurality of indentations and/or protrusions on its outer circumference, which are provided as an outlet for the beverage substance. The amount and size of the indentations and/or protrusions preferably depend on the viscosity of the substrate.
  • the compressed air channel and/or the transfer channel are designed as a groove that is open on one side on an outer surface of the perforation needle or as a tubular line within the perforation needle.
  • a groove that is open on one side on the outer surface is a particularly inexpensive way of providing a transfer channel or a compressed air channel.
  • the compressed air channel is designed as a tubular line within the perforation needle and that the transfer channel is designed as a groove that is open on one side on the outer surface of the perforation needle.
  • the outer wall of the perforation needle is therefore preferably provided with at least one side channel as a transfer channel for guiding the beverage substance in the direction of the mixing chamber.
  • the beverage substance can flow past the sealing element in the direction of the mixing chamber through the transfer channel formed on the side of the perforation needle.
  • a plurality of side channels are formed as transfer channels on the perforation needle.
  • the transfer channels are in particular all formed in the form of a groove that is open on one side. It is conceivable that the cross section of the transfer channels and/or the number of transfer channels are adapted to the viscosity of the beverage substance, so that the transfer channels control or limit the flow of the beverage substance in the direction of the mixing chamber.
  • Transfer channels or transfer channels with a larger cross section are used, while with a lower viscosity fewer Transfer channels or transfer channels with a smaller cross-section are provided.
  • a suitable cartridge lid is provided for each beverage substance and thus for different types of cartridge bodies.
  • the perforation needle is the only movable element of the cartridge lid and the cartridge lid is thus robustly constructed and easy to manufacture.
  • a fluid connection between the compressed air connection and the compressed air channel only exists in the advanced position. In particular, no compressed air can escape from the compressed air channel in the retracted position. This ensures in a particularly advantageous manner that compressed air only escapes from the compressed air channel in the advanced position, ie when the sealing element is pierced.
  • a ratchet mechanism is formed between the cartridge body and the cartridge lid, which defines locking positions in which the opening means is arranged centrally below a chamber.
  • the ratchet mechanism only allows rotation about the longitudinal axis of the cartridge body relative to the cartridge lid in one direction of rotation. This advantageously ensures that after a first beverage preparation with the beverage substance from a first chamber and a second beverage preparation from a second chamber for a subsequent beverage preparation, the first chamber, emptied by the first beverage preparation, is not accidentally positioned above the opening means again.
  • the ratchet mechanism has a pawl which engages in a toothed locking rail. It is conceivable that the pawl engages in an engagement position between the teeth of the locking rail and that the engagement position defines the locking position. It is conceivable that the pawl is pre-tensioned to engage in the engagement position.
  • the pawl and preferably the locking rail are made of a plastic. It is conceivable that the teeth of the locking rail have a slight incline on a first side and a strong incline on a second side. This advantageously makes it possible to use different levels of force to turn in different directions, which prevents or at least makes it difficult to turn back to a chamber that has already been emptied.
  • a locking mechanism is formed between the cartridge body and the cartridge lid, which locking mechanism can be adjusted between a locking position in which the relative rotational movement of the cartridge body relative to the cartridge lid is blocked, and a release position in which the relative rotational movement of the cartridge body relative to the cartridge lid is released.
  • the locking mechanism has a first locking element arranged on the cartridge body and a second locking element arranged on the cartridge lid. It is conceivable that the first locking element and the second locking element are connected to one another in a form-fitting and/or force-fitting manner in the locking position and that the locking elements are spaced apart from one another in the release position so that there is no form-fitting and no force-fitting connection between the locking elements.
  • the method according to the invention advantageously enables a chamber of the cartridge to be opened for beverage preparation by rotating the cartridge body relative to the cartridge lid. It is not necessary to change the cartridge to select a chamber, which significantly reduces the time required to prepare a drink when the cartridge is already in place.
  • the method according to the invention is more convenient, particularly when preparing a sequence of drinks, than comparable methods from the prior art in which no chamber of a plurality of chambers is selected by rotation.
  • a fourth method step the cartridge body is rotated again relative to the cartridge lid until the cartridge emptying unit is aligned with another chamber, and the second and third method steps are repeated with the other chamber.
  • the rotational movement in the fourth step allows another drink to be prepared in the fourth step after the drink has been prepared in the third step, without having to change the cartridge or the cartridge body. This advantageously enables a rapid sequence of drink preparations, for example when entertaining guests. If the chambers of the cartridge are filled with different drink substances, this makes it possible to prepare a mixed drink in a simple, quick and convenient way, in which the drink from the drink preparation from the fourth step is added to the drink from the drink preparation from the third step.
  • a sealing element closing the chamber is perforated by moving a perforation needle from a retracted position to an advanced position.
  • This advantageously ensures that the beverage substance only exits the chamber when the beverage is prepared.
  • the perforation of the sealing element with the perforation needle also ensures that only the chamber intended for beverage preparation is emptied. Unintentional mixing of beverage substances is thus excluded. It is conceivable that the perforation needle is transferred from the retracted position to the advanced position by an actuator element of the beverage preparation machine.
  • the actuator element has at least one projection that engages positively and/or non-positively in a lower end of the perforation needle and moves it in the direction of the chamber within a mandrel guide when the actuator element is activated in such a way that the perforation needle pierces the sealing element.
  • compressed air is passed through a compressed air channel of the perforation needle into the chamber and beverage substance is passed through a transfer channel of the perforation needle from the chamber into the mixing chamber.
  • the compressed air is preferably supplied during preparation essentially at the same time as the liquid, so that the liquid and beverage substance enter the mixing chamber at the same time and mix there.
  • the person skilled in the art will understand that, depending on the design, there may also be a slight time offset in order to achieve complete mixing in the mixing chamber.
  • the compressed air in particular together with gravity, presses the beverage substance out of the chamber and prevents a negative pressure from developing in the chamber that could prevent the chamber from being completely emptied.
  • the cartridge unloading device comprises a compressed air connection and a compressed air line which extends from the compressed air connection to the compressed air channel, wherein the compressed air channel opens into the chamber when the perforation needle is in the advanced position.
  • the compressed air connection is provided for connection to a compressed air supply of the beverage preparation machine.
  • the perforation needle in an intermediate step carried out after the third method step and before the fourth method step, is moved from the advanced position to the retracted position.
  • the perforation needle In the retracted position, the perforation needle is not in contact with the cartridge body, so that the rotation of the cartridge body and cartridge lid relative to one another is not hindered by the perforation needle. It is conceivable that the displacement of the perforation needle from the advanced position to the retracted position is brought about by the actuator element of the beverage preparation machine.
  • FIG. 1 (a) a cartridge 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention is shown in perspective.
  • the cartridge 1 has a cartridge body 3 with a plurality of chambers 4 and a cartridge lid 2.
  • a beverage substance for preparing a beverage in a beverage preparation machine (not shown) is arranged in each of the chambers 4.
  • the same beverage substance can be arranged in each of the chambers 4.
  • a first beverage substance is arranged in a chamber 4.1 and a second beverage substance is arranged in a further chamber 4.2.
  • the cartridge 1 and in particular the outer wall 5 of the cartridge body 3 can essentially have any shape, for example a round or square cross-section, and dimensions, in particular length and diameter, in a wide possible range.
  • the cartridge body 3 only has to be designed in such a way that it can be connected to the cartridge cover 2 of the cartridge 1.
  • the chambers 4 are formed by inner walls 7, which are preferably made of a plastic, which are arranged in a star shape from a center of the cartridge body 3 arranged on a longitudinal axis L of the cartridge body 3 to an outer wall 5 of the cartridge body 3.
  • the inner walls 7 divide the cartridge body 3 into cake-shaped chambers 4.
  • a cartridge body 3 with eight equally sized chambers 4 is shown. However, any other Number that is greater than one. It is also conceivable that the chambers 4 are of different sizes.
  • the outer wall 7 of the cartridge body 3 is preferably cylindrical and at least partially made of a plastic material and/or a metal.
  • the cartridge body 3 is arranged on a cartridge lid 2.
  • the cartridge lid 2 has a beverage outlet 6 and serves as an interface to the beverage preparation machine.
  • the cartridge lid 2 and the cartridge body 3 can be rotated relative to each other about the longitudinal axis L (shown by arrows).
  • FIG. 1 (b) the cartridge body 3 is shown as viewed from above.
  • a cartridge emptying unit 20 of the cartridge lid is shown, which is actually hidden by the cartridge body 3 when viewed from above.
  • the cartridge emptying unit 20 is used to remove the beverage substance from a chamber 4 in order to prepare a beverage with the beverage substance.
  • the cartridge emptying unit 20 is arranged centrally under a chamber 4, 4.1. In this position, the beverage substance can be removed from the chamber 4, 4.1 by the cartridge emptying unit 20 and fed into a beverage preparation. If the cartridge body 3 and cartridge lid are now rotated relative to each other about the longitudinal axis L (shown by the dashed arrow), the position of the cartridge emptying unit 20 relative to the cartridge body 3 also changes.
  • the cartridge 1 has a locking mechanism (not shown for the sake of clarity) between the cartridge body 3 and the cartridge lid 2, which defines locking positions in which the cartridge emptying unit 20 is arranged centrally under a chamber 4.
  • a drink can be prepared using the beverage substance from the chamber 4, 4.1. If another drink is to be prepared, the cartridge body 3 does not have to be removed.
  • the cartridge body 3 By rotating it about the longitudinal axis L, the cartridge body 3 is arranged so that the locking mechanism locks into a locking position and the cartridge emptying unit 20 is arranged centrally under another chamber 4.2.
  • the cartridge 1 has a locking mechanism (not shown).
  • the locking mechanism can be transferred from a locking position in which rotation is prevented to a release position in which rotation is released and back.
  • the cartridge body 3 is pressed onto the cartridge cover 2 or the cartridge body 3 is pulled away from the cartridge cover 2 or the cartridge body 3 is pressed in from the side.
  • FIG. 1 (c) the cartridge body 3 is shown in perspective with a view of a base side facing the cartridge lid 2.
  • a sealing element 19 preferably in the form of a sealing film, for example made of a plastic material or a metal, is provided on the base side of the cartridge body 3.
  • the sealing element 19 extends completely over the base side and covers all chambers 4 of the cartridge body 3.
  • it is materially attached to the cartridge body 3 at an edge region, in particular at the end of the outer wall 5 facing the base side, for example welded or sealed.
  • the sealing element 19 is also materially attached to the ends of the inner walls 7 facing the base side, for example welded or sealed.
  • the sealing element 19 closes the chambers in a particularly fluid-tight manner, i.e. liquid- and air-tight, among other things.
  • the chambers serve as a reservoir for a, preferably liquid, beverage substance.
  • a beverage substance there can also be a, particularly liquid, food substance, such as baby food, porridge, soup, or medical products such as high-calorie food.
  • the decisive factor is that the (beverage) substance is intended to be mixed with a liquid, particularly water.
  • the design of the cartridge cover 2 which is only an example here, can be seen.
  • This has at its upper end, which corresponds to the lower end according to the illustrations in the Figures 1 (a) and 2 (b) corresponds, a wall-like rectangular edge area within which the beverage outlet 6, a gas outlet 16 and an actuator receptacle 9 are arranged on a perforation needle 8.
  • the cartridge cover 2 is preferably made of a plastic material.
  • the cartridge lid 2 essentially has a dome shape, i.e. it is basically rounded at its end opposite the opening.
  • FIG. 2 (a) A jet-forming element 18 is shown in the beverage outlet 6, which here is rib- and cross-shaped.
  • FIG. 2 (b) a schematic cross section of a cartridge lid 2 of a cartridge 1 according to an exemplary embodiment of the present invention is shown.
  • the cartridge lid 2 is open towards the cartridge body 3, in particular towards the sealing means 19.
  • the cartridge lid 2 has at least two openings.
  • One opening is the beverage outlet 6, through which the finished, mixed beverage can exit and is preferably transferred directly into a beverage container such as a cup, mug or glass.
  • the beverage outlet 6 is preferably designed like a channel, i.e. it comprises side walls and a longitudinal extension. The length of the beverage outlet 6 is selected in particular such that a directed and homogeneous beverage jet is generated.
  • the beverage outlet particularly preferably also comprises a jet shaping element 18, for example a cross, which is arranged in the lower area and is designed to shape the jet as desired.
  • a fluid supply 15 is provided in a side wall of the cartridge lid 2, which is designed here as a hole, in particular with a conical border. This fluid supply 15 interacts in the beverage preparation machine with a coupling element (not shown), through which a liquid, in particular cooled and/or carbonated water, is introduced into the cartridge lid 2 through the fluid supply 15.
  • the free volume of the cartridge lid 2 serves as a mixing chamber 14 in which the beverage substance is mixed with the inflowing liquid and thus forms the desired beverage before it exits through the beverage outlet 6.
  • the cartridge holder 1 also has a residue outlet 21, which is provided in particular at the lowest point of the mixing chamber (in the orientation as it exists in the arrangement mounted in the beverage preparation machine).
  • the residual outlet 21 is particularly preferably provided adjacent to the beverage outlet 6 and/or is at least partially part of the beverage outlet 6.
  • the beverage outlet 6 is provided such that it has a substantially circular cross-section, but a small area of the cross-section in a region of the circumference is designed as a residual outlet 21.
  • the upper inlet surface of the residual outlet 21 is arranged lower than the upper inlet surface of the beverage outlet 6. This also means that the length and cross-sectional area of the residual outlet 21 are significantly smaller than the length and cross-sectional area of the beverage outlet 6, since the residual outlet 21 is only provided for discharging a relatively small residual volume.
  • the cartridge lid 2 In order to transfer the beverage substance from the chamber 4 into the mixing chamber 14, the cartridge lid 2 has a cartridge unloading device 20.
  • the cartridge lid 2 has a compressed air connection 13 below the fluid supply 15, which here also has a conical border in order to interact with a compressed air supply of the beverage preparation machine so that compressed air can be introduced into the cartridge lid 2.
  • a coupling element on the machine side preferably comprises both a compressed air line and a liquid line so that the coupling element can be coupled to both openings, the fluid supply 15 and the compressed air connection 13, in particular simultaneously.
  • the compressed air is guided from the compressed air connection 13 in the direction of a mandrel guide 17.
  • This is designed here as an opening which positively receives a perforation needle 8 in such a way that it can be moved longitudinally between a retracted position and an advanced position.
  • the mandrel guide 17 and the perforation needle 8 are part of the cartridge unloading device 20.
  • the perforation needle 8 is designed to cooperate with an actuator element (not shown) of the beverage preparation machine, so that the Perforation needle 8 can be transferred from its retracted position into the advanced position.
  • the perforation needle 8 perforates the sealing element 19 so that the beverage substance can flow through the sealing film 19 into the mixing chamber 14, in particular via at least one transfer channel 10 arranged on the outer circumference of the perforation needle 8 in the form of a groove-shaped channel.
  • the perforation needle 8 Since a negative pressure would or could arise in the chamber 4 when the beverage substance is transferred from the latter, the perforation needle 8 has an internal tubular compressed air channel 11 which opens into the tip of the perforation needle 8, the perforation needle 8 and in particular the compressed air line 12 being designed such that the compressed air channel 11 is only in fluid communication with the compressed air connection 13 in the advanced position. This ensures that compressed air is not accidentally introduced into the mixing chamber 14. The compressed air is introduced into the chamber 4 during the preparation of the beverage and replaces the volume released by the outflow of the beverage substance into the mixing chamber 14 and expels the beverage substance.
  • the beverage preparation machine controls the compressed air supply in such a way that towards the end of the beverage preparation a residual volume of the beverage substance, the liquid and/or the beverage is expelled from the cartridge 1 via the residue outlet 21.
  • the cartridge lid 2 therefore has a gas outlet 16 which is designed in particular separately from the beverage outlet 6. Separate here means in particular that liquid and/or gas downstream from the mixing chamber 14 cannot pass from the beverage outlet 6 into the gas outlet 16 and vice versa. There are therefore no holes or fluid connections between the two outlets, which are preferably designed in the form of channels. In order to ensure that no liquid, i.e.
  • the gas outlet 16 is provided essentially in the middle of the cartridge holder 1, but can also be arranged in an edge area, for example.
  • the arrangement shown here is advantageous, however, since it is desirable that the liquid and the beverage substance travel as long a path as possible between the fluid supply 15 and the beverage outlet 6 in the sense of complete mixing, and thus the central area between the mandrel guide 17 and the beverage outlet 6 is advantageously available.
  • the perforation needle preferably has a tip and an obliquely arranged surface, which assist in perforating the sealing element 19.
  • the compressed air channel 10 preferably opens into the aforementioned surface and in particular centrally in the perforation needle 8.
  • the perforation needle 8 has an actuator receptacle 9, an area designed here as a recess, in which the actuator element of the beverage preparation machine engages in order to transfer the perforation needle 8 from the retracted position to the advanced position.
  • This area is preferably designed to taper upwards, i.e. in the direction of the tip of the perforation needle 8, at least in sections, in order to thus enable easy centering of the actuator element, thereby preventing the perforation needle 8 from jamming in the mandrel guide 17 and the resulting possible damage to the cartridge 1 and/or the beverage preparation machine.
  • the lower end region of the cartridge lid 2 is provided at an angle, but this is primarily an aesthetic decision; for example, an essentially horizontally arranged end region would also be possible, which is aligned in particular parallel to the opening plane defined by the connecting region and in particular the upper circumferential edge.
  • the gas outlet 16 and the beverage outlet 6 essentially have a circular cross-section, with a small area being excluded in the case of the beverage outlet 6, which is occupied by the residue outlet 21.
  • the person skilled in the art will understand that in principle other cross-sections, for example oval or polygonal cross-sections, are also possible.
  • FIG. 2 (c) A top view of the cartridge lid 2 from the direction of the sealing element 19 of the cartridge body 3 is now shown.
  • This embodiment corresponds essentially the embodiments already explained above, so that the relevant statements are also relevant here.
  • the cartridge lid 2 has a substantially circular cross-section, with a flattening in the area of the fluid supply 15 and the compressed air connection 13 in order to enable easier coupling to the beverage preparation machine.
  • the mandrel guide 17, the gas outlet 16, the beverage outlet 6 and/or the residue outlet 21 are preferably formed in one piece.

Landscapes

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Kartusche zum Einsetzen in eine Getränkezubereitungsmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Kartusche zum Einsetzen in eine Getränkezubereitungsmaschine.
  • Kartuschen zum Einsetzen in eine Getränkezubereitungsmaschine sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die Druckschrift WO 2017 / 121 802 A1 die Herstellung von Getränken mit Kartuschen, welche mit einer Getränkesubstanz vorportioniert sind. Die Herstellung von Getränken mit solchen Systemen ist für den Anwender äußerst komfortabel, da er lediglich eine Kartusche in die Getränkezubereitungsmaschine einsetzen und eine Startprozedur initiieren muss. Die Getränkezubereitungsmaschine, auch als Dispenser bezeichnet, übernimmt dann vollautomatisiert die Zubereitung des Getränks, d.h. insbesondere, dass die Getränkesubstanz mit einer vorbestimmten Menge an Flüssigkeit, insbesondere kaltem und karbonisiertem Wasser, vermischt wird und in ein Trinkgefäß geleitet wird. Auf diese Weise lassen Getränke für den Anwender deutlich einfacher, schneller und mit weniger Aufwand herstellen. Der Anwender kann dabei aus einer Vielzahl von verschiedenen Kartuschen auswählen, so dass er je nach Belieben unterschiedliche Getränke herstellen kann.
  • Die Kartusche weist zum Einsetzen in die Getränkezubereitungsmaschine und zur Getränkeherstellung einen Kartuschenkörper auf, welcher mit einem Kartuschendeckel verbunden ist. Im Katuschenkörper die Getränkesubstanz zur Herstellung des Getränks angeordnet ist und der Kartuschendeckel dient als ein Interface zur Kopplung mit der Getränkezubereitungsmaschine, welches es ermöglicht, die Getränkesubstanz beispielsweise mit Wasser in Kontakt zu bringen, mit diesem zu vermischen oder in diesem aufzulösen.
  • Bei der Zubereitung von Getränken ist es nicht unüblich, dass in schneller Folge mehrere Getränke hintereinander bereitgestellt werden sollen. Dies können mehrere gleiche oder unterschiedliche verzehrfertige Getränke sein, um hiermit beispielsweise eine Gruppe von Personen zu bewirten. Es kommt aber auch häufig vor, dass ein verzehrfertiges Getränk ein Mischgetränk ist, zu dessen Zubereitung mehrere Getränke hintereinander zubereitet und zu dem Mischgetränk zusammengefügt werden. Es hat sich gezeigt, dass das Wechseln der Kartusche die Zubereitung mehrerer Getränke in die Länge zieht und hierdurch für den Benutzer ein unbefriedigendes Zubereitungserlebnis entsteht.
  • Die Druckschrift US 2019/284036 A1 offenbart eine Kartusche für eine Getränkezubereitungsmachine.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kartusche zum Einsetzen in eine Getränkezubereitungsmaschine zur Verfügung zu stellen, die den Anforderungen an eine schnelle Folge von Getränkezubereitungen ohne längere Pausen zwischen den Getränkezubereitungen gerecht wird. Insbesondere soll in einfacher Weise eine Ausgabe von mehreren Getränken hintereinander oder das Zusammenfügen mehrerer Getränke zu einem Mischgetränk ohne einen Wechsel der Kartusche ermöglicht werden.
  • Gelöst wird die Ausgabe mit einer Kartusche gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren gemäß Anspruch 13.
  • Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehörigen Ausführungen gelten auch gleichermaßen für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung und umgekehrt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kartusche zum Einsetzen in eine Getränkezubereitungsmaschine, insbesondere zum Einsetzen in einen Dispenser. Eine derartige Kartusche weist üblicherweise einen Kartuschenkörper mit einer Kammer auf, in welcher eine Getränkesubstanz zur Zubereitung eines Getränks angeordnet ist. Darüber hinaus weist die Kartusche einen Kartuschendeckel auf. Der Kartuschendeckel dient als Interface zur Getränkeherstellungsmaschine und stellt eine Mischkammer bereit, in die die Getränkesubstanz von der Kammer mittels einer Kartuschenentleerungseinheit überführt wird. Die in die Mischkammer überführte Getränkesubstanz wird zur Zubereitung des Getränks mit einer Flüssigkeit vermischt, welche durch eine Fluidzuführung der Mischkammer von der Getränkezubereitungsmaschine zugeführt wird.
  • Der Kartuschendeckel weist einen Verbindungsbereich auf zum Verbinden mit dem Kartuschenkörper auf, wobei der Kartuschendeckel mit dem Kartuschenkörper in eine Getränkezubereitungsmaschine einsetzbar ist. Der Kartuschendeckel ist vorzugsweise kappenförmig ausgebildet und weist auf der zum Kartuschenkörper weisenden Seite eine große, freie Öffnung auf. Vorzugsweise wird der Kartuschendeckel vor der Benutzung mit dem Kartuschenkörper verbunden, insbesondere mit einem Kartuschenhals. Besonders bevorzugt erfolgt diese Verbindung reversibel oder irreversibel, beispielsweise über einen Schnapp- und/oder Schraubverschluss.
  • Der Kartuschenkörper ist vorzugsweise mit dem Kartuschendeckel verclipst. Vorzugsweise weisen der Kartuschenkörper und der Kartuschendeckel ineinandergreifende Halteelemente auf. Denkbar ist, dass der Kartuschendeckel eine Nut aufweist und der Kartuschenkörper einen in die Nut eingreifenden Flansch aufweist. Denkbar ist aber auch, dass der Kartuschendeckel den Flansch aufweist und der Kartuschenkörper die Nut aufweist. Denkbar ist ferner, dass der Kartuschendeckel eine in eine Aufnahme des Kartuschenkörpers eingreifende und in dieser eingerastete entlang der Längsachse angeordnete Einrastnase aufweist. Denkbar ist, dass der Kartuschendeckel und der Kartuschenkörper an der Nut und dem Flansch und/oder an der Einrastnase und der Aufnahme relativ zueinander drehbar gelagert sind.
  • Der Kartuschendeckel ist vorzugsweise dafür vorgesehen, auf eine, insbesondere balkonartig ausgebildete, Kartuschenhalterung, der Getränkezubereitungsmaschine aufgesetzt zu werden. Balkonartig meint dabei vorzugsweise, dass die Kartuschenhalterung seitlich aus einem Gehäuse der Getränkezubereitungsmaschine herausragt und eine im Wesentlichen horizontale Erstreckung aufweist. Damit die Kartusche in die Kartuschenhalterung einsetzbar ist, weist die Kartuschenhalterung vorzugsweise eine, insbesondere zentrierte, Ausnehmung auf. In diese Ausnehmung ist dann die Kartusche besonders bevorzugt von oben mit dem Kartuschendeckel zuerst, einsetzbar. Ganz besonders bevorzugt ist die Kartusche, insbesondere der Kartuschendeckel, in der Kartuschenhalterung reversibel verriegelbar.
  • Der Kartuschendeckel weist eine mit den Kammern in Fluidverbindung bringbare Mischkammer und eine in die Mischkammer mündende Fluidzuführung zum Einleiten von Flüssigkeit in die Mischkammer auf. Diese Mischkammer ist vorzugsweise ein freies Volumen in dem Kartuschendeckel und grenzt besonders bevorzugt nahthlos an den Kartuschenkörper an. Die Fluidzuführung ist vorzugsweise eine Fluidzuführungsöffnung, insbesondere in einer seitlichen Wandung des Kartuschendeckels, so dass die Flüssigkeit besonders bevorzugt im Wesentlichen in einem rechten Winkel zur Längsachse in die Mischkammer eingebracht wird.
  • Der Kartuschendeckel weist eine Kartuschenentladeeinrichtung zum zumindest teilweisen Überführen der Getränkesubstanz von einer oder mehrerer Kammern in die Mischkammer auf. Ferner weist der Kartuschendeckel vorzugsweise einen Getränkeauslass auf zum Ausleiten eines Getränks aus der Mischkammer, insbesondere unmittelbar, in einen Getränkebehälter. Die Kartuschenentladeeinrichtung ist vorzugsweise gezielt aktivierbar, so dass kein versehentliches Überführen der Getränkesubstanz in die Mischkammer erfolgt. Besonders bevorzugt ist der Kartuschendeckel derart vorgesehen, dass dieser auf dem Kartuschenkörper montierbar ist und anschließend mit dem Kartuschendeckel nach unten weisend derart in der Getränkezubereitungsmaschine angeordnet wird, dass das gemischte Getränk aus dem Kartuschendeckel, insbesondere durch die Schwerkraft, in den Getränkebehälter überführt wird.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kartuschenkörper und der Kartuschendeckel relativ zueinander um die Längsachse des Kartuschenkörpers drehbar ausgebildet sind. Ein Verdrehen von Kartuschenkörper und Kartuschendeckel relativ zueinander bewirkt ein Verdrehen der Anordnung der Kammern des Kartuschenkörpers relativ zur Kartuschenentleerungseinheit des Kartuschendeckels. Hierdurch ermöglicht die erfindungsgemäße Kartusche, je nach Drehposition, die Getränkesubstanz aus unterschiedlichen Kammern der Mischkammer zuzuführen. Sind in den Kammern jeweils unterschiedliche Getränkesubstanzen angeordnet, so kann beispielsweise durch Mischen der Getränkesubstanz aus einer ersten Kammer mit der Flüssigkeit, anschließendem Verdrehen und Mischen der Getränkesubstanz aus einer zweiten Kammer mit der Flüssigkeit ein Mischgetränk zubereitet werden, ohne dass die Kartusche gewechselt werden müsste. Sind in den Kammern gleiche Getränkesubstanzen angeordnet, so können durch Mischen der Getränkesubstanz aus der ersten Kammer mit der Flüssigkeit, anschließendem Verdrehen und Mischen der Getränkesubstanz aus der zweiten Kammer mit der Flüssigkeit in schneller Folge gleiche Getränke nacheinander zubereitet werden. Der Kartuschendeckel wird mit seiner Mischkammer, der Fluidzuführung und der Kartuschenentleerungseinheit somit mehrfach verwendet. Neben der einfachen Bedienbarkeit und deutlichen Zunahme der Geschwindigkeit der Zubereitung von mehreren Getränken bzw. einem Mischgetränk, entsteht deutlich weniger Abfall.
  • Vorzugsweise ist der Kartuschendeckel ganz oder teilweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, insbesondere durch ein Injection-Moulding- und/oder ein Blasverfahren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Getränkeauslass im Wesentlichen kanalförmig, insbesondere längserstreckt, ausgebildet ist und/oder dass die Fluidzuführung eine Fluidzuführungsöffnung ist, die zur Herstellung einer Fluidverbindung mit einer Fluidleitung der Getränkezubereitungsmaschine ausgebildet ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Getränkeauslass im Wesentlichen entlang der Längsachse der Kartusche, wenn Kartuschenkörper und Kartuschendeckel verbunden sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kartuschenentleerungseinheit derart ausgebildet ist, dass sie die Getränkesubstanz aus genau einer Kammer in die Mischkammer überführt, wobei diese Kammer durch eine relative Drehbewegung des Kartuschenkörpers gegenüber dem Kartuschendeckel auswählbar ist. Hierdurch ergibt sich der vorteilhafte technische Effekt, dass stets die Getränkesubstanz aus nur einer Kammer der Mischkammer zugeführt wird. Eine ungewollte zu hohe Dosierung der Getränkesubstanz wird hierdurch vermieden. Die Drehung zur Anwahl der Kammer, aus welcher die Getränkesubstanz der Mischkammer zugeführt wird, ermöglicht eine ergonomische und komfortable Bedienung, welche einem natürlichen Ablauf bei der Anwahl von zur Verfügung stehenden Alternativen, beispielsweise mittels eines Dreh-Drück-Wahlschalters, entspricht. Hierbei macht die Drehung am Kartuschenkörper eine technisch wenig aufwendige Konstruktion möglich, womit bei einem Maximum an Komfort eine robuste und kostengünstige Kartusche ermöglicht ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kartuschenkörper eine insbesondere zylindermantelförmige Außenwandung aufweist und die Mehrzahl von Kammern durch sternförmig von der Längsachse des Kartuschenkörpers radial nach außen zur Außenwandung verlaufende Innenwände voneinander separiert sind. Hierdurch ist auf vorteilhafte Weise eine optimale Nutzung des zur Verfügung stehenden Volumens für die Kammern zur Anordnung der Getränkesubstanz ermöglicht. Die sternförmige Anordnung der Innenwände erlaubt bei exzentrisch angeordneter Kartuschenentleerungseinheit einen einfachen Wechsel der zum Überführen der Getränkesubstanz angewählten Kammer durch die Drehung um die Längsachse. Denkbar ist, dass die Außenwandung ganz oder teilweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist. Denkbar ist ferner, dass die Innenwände aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sind. Denkbar ist, dass die Innenwände und/oder die Außenwandung durch ein Injection-Moulding- und/oder ein Blasverfahren hergestellt sind. Denkbar ist aber auch, dass die Außenwandung und/oder die Innenwände ganz oder zumindest teilweise aus einem Metall, vorzugsweise aus Aluminium hergestellt sind. Vorstellbar ist auch, dass die Außenwandung und/oder die Innenwände ganz oder zumindest teilweise aus beschichtetem Papier oder Pappe hergestellt sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine dem Kartuschendeckel zugewandte Grundseite des Kartuschenkörpers mit einem Dichtelement verschlossen ist, wobei das Dichtelement bevorzugt eine Dichtfolie ist, die besonders bevorzugt stoffschlüssig an einem Randbereich oder einem Flansch des Kartuschenkörpers befestigt ist. Hierdurch ist auf vorteilhafte Weise sichergestellt, dass die Getränkesubstanz in den Kammern gehalten wird, bis sie zur Getränkezubereitung der Mischkammer zugeführt wird. Das Dichtelement schließt den Kartuschenkörper vorzugsweise luftdicht ab. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Dichtelement an dem Randbereich oder dem Flansch des Kartuschenkörpers angesiegelt oder mit dem Randbereich oder dem Flansch des Kartuschenkörpers verschweißt oder verklebt ist. Denkbar ist, dass die Dichtfolie eine Kunststofffolie oder eine Metallfolie, beispielsweise eine Aluminiumfolie ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich das Dichtelement über eine Mehrzahl von Kammern und insbesondere vollständig über die Grundseite des Kartuschenkörpers erstreckt und stoffschlüssig mit Randbereichen der Innenwände verbunden ist. Hierdurch sind eine vorteilhaft verbesserte Stabilität des Dichtelementes und eine sichere Trennung der Kammern voneinander bewirkt. Die Trennung der Kammern stellt sicher, dass sich die Getränkesubstanzen der Kammern nicht vermischen und dass keine Getränkesubstanz von einer mit der Getränkesubstanz gefüllten Kammer in eine bereits geleerte Kammer gelangt, was einem Auslaufen eines teilweise entleerten Kartuschenkörpers vorbeugt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Dichtelement an den Randbereichen der Innenwände aufgesiegelt oder mit den Randbereichen der Innenwände verschweißt oder verklebt ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kartuschenentleerungseinheit ein Öffnungsmittel zum Öffnen des Dichtelements im Bereich einer Kammer aufweist. Hierdurch ist auf vorteilhafte Weise, dass das Dichtmittel im Bereich einer angewählten Kammer zum Überführen der Getränkesubstanz in die Mischkammer geöffnet und damit sichergestellt wird, dass keine Getränkesubstanz aus einer nicht angewählten Kammer in die Mischkammer überführt wird. Ein unabsichtliches Mischen von Getränkesubstanzen aus unterschiedlichen Kammern in der Mischkammer kann so vermieden werden. Die Kammern, in deren Bereich das Dichtmittel nicht geöffnet ist, bleiben verschlossen, so dass aus diesen keine Getränkesubstanz austreten kann. Die Kartuschenentladeeinrichtung ist vorzugsweise gezielt aktivierbar, so dass kein versehentliches Überführen der Getränkesubstanz in die Mischkammer erfolgt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Öffnungsmittel eine Perforationsnadel umfasst, die zwischen einer zurückgezogenen Stellung, in welcher sie von dem Dichtelement beabstandet ist, und einer vorgeschobenen Stellung, in welcher sie das Dichtelement durchsticht, verschiebbar ist. Hierdurch ist eine gezielte und kleinflächige Öffnung des Dichtelementes ermöglicht. Durch das Öffnen durch Durchstechen des Dichtelementes mit der Perforationsnadel kann sehr gezielt eine einzelne Kammer geöffnet werden. In der zurückgezogenen Stellung ist sichergestellt, dass keine Kammer ungewollt geöffnet wird. In der vorgeschobenen Stellung kann die Perforationsnadel zum Offenhalten der eingestochenen Öffnung im Dichtelement und zum Zuführen der Getränkesubstanz in die Mischkammer dienen. Denkbar ist, dass die Perforationsnadel zumindest teilweise aus einem Metall hergestellt ist. Denkbar ist aber auch, dass die Perforationsnadel zumindest teilweise aus einem Kunststoff hergestellt ist.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kartuschendeckel eine Dornführung umfasst, innerhalb welcher die Perforationsnadel, insbesondere in einer Richtung zur Kammer hin, verschiebbar gelagert ist. Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Perforationsnadel dazu vorgesehen ist, von einem Aktuatorelement der Getränkezubereitungsmaschine von der zurückgezogenen Stellung in die vorgeschobene Stellung überführt zu werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Perforationsnadel einen Druckluftkanal zum Einleiten von Druckluft in die jeweilige Kammer in der vorgeschobenen Stellung aufweist. Hierdurch ist es auf vorteilhafte Weise möglich, dass die Getränkesubstanz durch Einleiten von Druckluft in die Kammer zum Überführen in die Mischkammer aus der Kammer ausgetrieben wird. Die Druckluft wird während der Zubereitung vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitig mit der Flüssigkeit zugeführt, so dass Flüssigkeit und Getränkesubstanz zum gleichen Zeitpunkt in die Mischkammer gelangen und sich dort vermischen. Der Fachmann versteht, dass je nach Ausgestaltung auch ein geringer zeitlicher Versatz vorliegen kann, um ein vollständiges Vermischen in der Mischkammer zu erreichen. Die Druckluft drückt, insbesondere zusammen mit der Schwerkraft, die Getränkesubstanz aus der Kammer und verhindert, dass in der Kammer ein Unterdruck entsteht, der ein vollständiges Entleeren der Kammer verhindern könnte. Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Kartuschenentladeeinrichtung einen Druckluftanschluss und eine Druckluftleitung umfasst, welche sich vom Druckluftanschluss zum Druckluftkanal erstreckt, wobei der Druckluftkanal in vorgeschobener Stellung der Perforationsnadel in die Kammer mündet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Druckluftanschluss zum Anschluss an eine Druckluftversorgung der Getränkezubereitungsmaschine vorgesehen ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Perforationsnadel einen Überführungskanal zum Überführen von Getränkesubstanz von der jeweiligen Kammer in die Mischkammer in der vorgeschobenen Stellung aufweist. Hierdurch wird in besonders einfacher und zuverlässiger Weise ein Ausfluss der Getränkesubstanz aus der Kammer ermöglicht. Vorzugsweise weist die Perforationsnadel mehrere Überführungskanäle zum Überführen von Getränkesubstanz von der jeweiligen Kammer in die Mischkammer in der vorgeschobenen Stellung auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Perforationsnadel an seinem äußeren Umfang mindestens eine, vorzugsweise mehrere Ein- und/oder Ausbuchtungen auf, die als Ablauf für die Getränkesubstanz vorgesehen sind. Die Menge und die Größe der Ein- und/oder Ausbuchtungen hängen vorzugsweise von der Viskosität des Substrats ab.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Druckluftkanal und/oder der Überführungskanal als einseitig offene Nut auf einer Außenfläche der Perforationsnadel oder als rohrförmige Leitung innerhalb der Perforationsnadel ausgebildet sind. Eine einseitige offene Nut auf der Außenfläche ist eine besonders günstig herzustellende Art, einen Überführungskanal oder einen Druckluftkanal bereitzustellen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Druckluftkanal als rohrförmige Leitung innerhalb der Perforationsnadel ausgebildet ist und dass der Überführungskanal als einseitig offene Nut auf der Außenfläche der Perforationsnadel ausgebildet ist. Hierdurch ist auf vorteilhafte Weise eine ausreichende räumliche Trennung zwischen aus dem Druckluftkanal austretender Druckluft und in den Überführungskanal eintretender Getränkesubstanz bewirkt. Insbesondere ist so bewirkt, dass die Druckluft zielgenau in die Kammer geführt wird, während die typischerweise zumindest leicht viskose Getränkesubstanz mit reduzierter Gefahr einer Anhaftung an den Kanalwänden eines röhrenförmigen Kanals und somit leichter in die Mischkammer überführt wird.
  • Die Außenwandung der Perforationsnadel ist also vorzugsweise mit wenigstens einem Seitenkanal als Überführungskanal zum Leiten der Getränkesubstanz in Richtung der Mischkammer versehen. Insbesondere kann durch den seitlich an der Perforationsnadel ausgebildeten Überführungskanal die Getränkesubstanz an dem Dichtelement vorbei in Richtung der Mischkammer fließen. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Seitenkanälen als Überführungskanäle an der Perforationsnadel ausgebildet. Die Überführungskanäle sind insbesondere alle jeweils in Form einer einseitig offenen Nut ausgebildet. Denkbar ist, dass der Querschnitt der Überführungskanäle und/oder die Anzahl der Überführungskanäle an die Viskosität der Getränkesubstanz angepasst sind, so dass die Überführungskanäle den Fluss der Getränkesubstanz in Richtung Mischkammer kontrollieren bzw. begrenzen. Bei einer hohen Viskosität werden mehrere Überführungskanäle oder Überführungskanäle mit größerem Querschnitt verwendet, während bei einer niedrigeren Viskosität weniger Überführungskanäle oder Überführungskanäle mit geringerem Querschnitt vorgesehen sind. Der Fachmann versteht, dass dies insbesondere bedeutet, dass für jede Getränkesubstanz und somit für verschiedene Arten von Kartuschenkörpern ein passender Kartuschendeckel vorgesehen ist. Die Perforationsnadel ist das einzige bewegliche Element des Kartuschendeckels und der Kartuschendeckel ist somit robust aufgebaut und einfach herstellbar. Vorzugsweise besteht nur in der vorgeschobenen Stellung eine Fluidverbindung zwischen dem Druckluftanschluss zu dem Druckluftkanal. Insbesondere kann in der zurückgezogene Stellung keine Druckluft aus dem Druckluftkanal treten. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise sichergestellt, dass nur in der vorgeschobenen Stellung, d.h. wenn das Dichtelement durchstochen ist, Druckluft aus dem Druckluftkanal gelangt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen dem Kartuschenkörper und dem Kartuschendeckel ein Ratschenmechanismus ausgebildet ist, welcher Rastpositionen definiert, in welchen das Öffnungsmittel jeweils zentral unterhalb einer Kammer angeordnet ist. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise sichergestellt, dass nach einer Drehung des Kartuschenkörpers relativ zum Kartuschendeckel die relative Position von Kartuschenkörper zu Kartuschendeckel so ist, dass bei der Zubereitung eines Getränks die Getränkesubstanz aus genau einer Kammer in die Mischkammer überführt wird. Durch die zentral unterhalb der Kammer gelegene Position in welcher sich das Öffnungsmittel in einer Rastposition befindet, ist ferner sichergestellt, dass eine optimale und nahezu vollständige Zuführung der Getränkesubstanz zur Mischkammer, insbesondere eine optimale und vollständige Austreibung der Getränkesubstanz durch die Druckluft, erfolgt. Denkbar ist, dass der Ratschenmechanismus eine Drehung um die Längsachse des Kartuschenkörpers relativ zum Kartuschendeckel nur in einer Drehrichtung erlaubt. Hiermit ist auf vorteilhafte Weise sichergestellt, dass nach einer ersten Getränkezubereitung mit der Getränkesubstanz aus einer ersten Kammer und einer zweiten Getränkezubereitung aus einer zweiten Kammer für eine nachfolgende Getränkezubereitung nicht aus Versehen wieder die erste, durch die erste Getränkezubereitung entleerte, Kammer oberhalb des Öffnungsmittels positioniert wird. Denkbar ist, dass der Ratschenmechanismus eine Klinke aufweist, welche in eine gezahnte Rastschiene eingreift. Denkbar ist, dass die Klinke in eine Eingriffsposition zwischen den Zähnen der Rastschiene eingreift und dass die Eingriffsposition die Rastposition definiert. Denkbar ist, dass die Klinke zum Eingreifen in die Eingriffsposition vorgespannt ist. Denkbar ist beispielsweise, dass die Klinke und vorzugsweise die Rastschiene aus einem Kunststoff gefertigt sind. Denkbar ist, dass die Zähne der Rastschiene auf einer ersten Seite eine geringe Steigung und auf einer zweiten Seite eine starke Steigung aufweisen. Hierdurch ist auf vorteilhafte Weise eine unterschiedlich starke Kraftaufwendung zum Drehen in unterschiedliche Richtungen bewirkt, wodurch ein Zurückdrehen zu einer bereits entleerten Kammer verhindert oder zumindest erschwert wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen dem Kartuschenkörper und dem Kartuschendeckel eine Sperrmechanismus ausgebildet ist, welcher zwischen einen Sperrstellung, in welcher die relative Drehbewegung des Kartuschenkörpers gegenüber dem Kartuschendeckel blockiert wird, und einer Freigabestellung, in welcher die relative Drehbewegung des Kartuschenkörpers gegenüber dem Kartuschendeckel freigegeben wird, verstellbar ist. Hierdurch ist auf vorteilhafte Weise ein unabsichtliches Drehen des Kartuschenkörpers relativ zum Kartuschendeckel verhindert. Denkbar ist, dass zur Überführung der Kartusche von der Sperrstellung in die Freigabestellung der Kartuschenkörper relativ zum Kartuschendeckel entlang der Längsachse bewegt werden, vorzugsweise, dass Kartuschenkörper und Kartuschendeckel ein Stück weit auseinandergezogen oder zusammengedrückt werden. Denkbar ist aber auch, dass der Kartuschenkörper oder der Kartuschendeckel zur Überführung der Kartusche von der Sperrstellung in die Freigabestellung seitlich eingedrückt wird. Denkbar ist, dass der Sperrmechanismus ein am Kartuschenkörper angeordnetes erstes Sperrelement und ein am Kartuschendeckel angeordnetes zweites Sperrelement aufweist. Denkbar ist, dass der erste Sperrelement und das zweite Sperrelement in Sperrstellung formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind und dass in Freigabestellung die Sperrelemente voneinander beabstandet sind, so dass kein Formschluss und kein Kraftschluss zwischen den Sperrelementen besteht.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Kartusche mit den folgenden Verfahrensschritten:
    1. a. Drehen des Kartuschenkörpers relativ zum Kartuschendeckel bis die Kartuschenentleerungseinheit mit einer gewünschten Kammer fluchtet in einem ersten Verfahrensschritt;
    2. b. Öffnen der Kammer mittels der Kartuschenentleerungseinheit in einem zweiten Verfahrensschritt;
    3. c. Überführen der in der Kammer angeordneten Substanz in die Mischkammer mittels der Kartuschenentleerungseinheit in einem dritten Verfahrensschritt; und
    4. d. Zuführen einer Flüssigkeit in die Mischkammer mittels der Fluidzuführung im dritten Verfahrensschritt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf vorteilhafte Weise, zur Getränkezubereitung eine Kammer der Kartusche durch Drehen des Kartuschenkörpers relativ zum Kartuschendeckel zu wählen. Ein Kartuschentausch zur Wahl einer Kammer ist nicht notwendig, wodurch sich die Zeit, welche zur Zubereitung eines Getränks benötigt wird, bei bereits eingesetzter Kartusche deutlich verringert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei einer Abfolge von Getränkezubereitungen komfortabler als vergleichbare Verfahren aus dem Stand der Technik, bei denen keine Kammer einer Mehrzahl von Kammern durch Drehung angewählt wird, sehr komfortabel.
  • Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehörigen Ausführungen gelten auch gleichermaßen für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung und umgekehrt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem vierten Verfahrensschritt der Kartuschenkörper erneut relativ zum Kartuschendeckel gedreht wird, bis die Kartuschenentleerungseinheit mit einer weiteren Kammer fluchtet, und wiederholen des zweiten und dritten Verfahrensschrittes mit der weiteren Kammer. Die Drehbewegung im vierten Schritt erlaubt nach der Getränkezubereitung im dritten Schritt eine weitere Getränkezubereitung im vierten Schritt, ohne dabei die Kartusche oder den Kartuschenkörper wechseln zu müssen. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise eine schnelle Folge von Getränkezubereitungen, beispielsweise bei der Bewirtung von Gästen. Sind die Kammern der Kartusche mit unterschiedlichen Getränkesubstanzen gefüllt, so kann hierdurch auf einfache, schnelle und komfortable Weise ein Mischgetränk zubereitet werden, bei welchem dem Getränk der Getränkezubereitung aus dem dritten Schritt das Getränk der Getränkezubereitung aus dem vierten Schritt hinzugefügt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im zweiten Verfahrensschnitt ein die Kammer verschließendes Dichtelement perforiert wird, indem eine Perforationsnadel von einer zurückgezogenen Stellung in eine vorgeschobene Stellung verschoben wird. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise sichergestellt, dass die Getränkesubstanz erst zur Getränkezubereitung aus der Kammer austritt. Die Perforation des Dichtelementes mit der Perforationsnadel stellt weiterhin sicher, dass lediglich die zur Getränkezubereitung vorgesehene Kammer entleert wird. Eine ungewollte Vermischung von Getränkesubstanzen ist somit ausgeschlossen. Denkbar ist, dass die Perforationsnadel von einem Aktuatorelement der Getränkezubereitungsmaschine von der zurückgezogenen Stellung in die vorgeschobene Stellung überführt wird. Denkbar hierzu ist, dass das Aktuatorelement wenigstens einen Vorsprung aufweist, der formschlüssig und/oder kraftschlüssig in ein unteres Ende der Perforationsnadel eingreift und diese in Richtung der Kammer bei einer Aktivierung des Aktuatorelementes derart innerhalb einer Dornführung verschiebt, dass die Perforationsnadel das Dichtelement durchsticht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im dritten Verfahrensschritt Druckluft durch einen Druckluftkanal der Perforationsnadel in die Kammer geleitet wird und Getränkesubstanz durch einen Überführungskanal der Perforationsnadel von der Kammer in die Mischkammer geleitet wird.
  • Hierdurch ist es auf vorteilhafte Weise möglich, dass die Getränkesubstanz durch Einleiten von Druckluft in die Kammer zum Überführen in die Mischkammer aus der Kammer ausgetrieben wird. Die Druckluft wird während der Zubereitung vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitig mit der Flüssigkeit zugeführt, so dass Flüssigkeit und Getränkesubstanz zum gleichen Zeitpunkt in die Mischkammer gelangen und sich dort vermischen. Der Fachmann versteht, dass je nach Ausgestaltung auch ein geringer zeitlicher Versatz vorliegen kann, um ein vollständiges Vermischen in der Mischkammer zu erreichen. Die Druckluft drückt, insbesondere zusammen mit der Schwerkraft, die Getränkesubstanz aus der Kammer und verhindert, dass in der Kammer ein Unterdruck entsteht, der ein vollständiges Entleeren der Kammer verhindern könnte. Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Kartuschenentladeeinrichtung einen Druckluftanschluss und eine Druckluftleitung umfasst, welche sich vom Druckluftanschluss zum Druckluftkanal erstreckt, wobei der Druckluftkanal in vorgeschobener Stellung der Perforationsnadel in die Kammer mündet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Druckluftanschluss zum Anschluss an eine Druckluftversorgung der Getränkezubereitungsmaschine vorgesehen ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem nach dem dritten Verfahrensschritt und vor dem vierten Verfahrensschritt durchgeführten Zwischenschritt die Perforationsnadel von der vorgeschobenen Stellung in die zurückgezogene Stellung verschoben wird. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise das Drehen im vierten Schritt erleichtert. In der zurückgezogenen Stellung ist die Perforationsnadel nicht in Kontakt mit dem Kartuschenkörper, so dass die Drehung von Kartuschenkörper und Kartuschendeckel relativ zu einander nicht durch die Perforationsnadel behindert wird. Denkbar ist, dass die Verschiebung der Perforationsnadel von der vorgeschobenen Stellung in die zurückgezogene Stellung durch das Aktuatorelement der Getränkezubereitungsmaschine bewirkt wird.
    • Figurenbeschreibung
  • Im folgendem wird die Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. Diese Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen erfindungsgemäßen Gedanken nicht ein. Die Erläuterungen gelten für die erfindungsgemäße Kartusche und das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen. Gleiche Elemente werden dabei insbesondere gleich bezeichnet.
    • Figur 1 (a) - (c)
    zeigt eine Kartusche gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie einen einzelnen Kartuschenkörper einer Kartusche gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus unterschiedlichen Blickwinkeln.
    Figur 2 (a) - (c)
    zeigt einen Kartuschendeckel Kartusche gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus unterschiedlichen Blickwinkeln.
  • In Figur 1 (a) ist eine Kartusche 1 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung perspektivisch dargestellt. Die Kartusche 1 weist einen Kartuschenkörper 3 mit einer Mehrzahl von Kammern 4 sowie einen Kartuschendeckel 2 auf. In den Kammern 4 ist jeweils eine Getränkesubstanz zum Zubereiten eines Getränks in einer Getränkezubereitungsmaschine (nicht dargestellt) angeordnet. In jeder der Kammern 4 kann die gleiche Getränkesubstanz angeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, dass in einer Kammer 4.1 eine erste Getränkesubstanz und in einer weiteren Kammer 4.2 eine zweite Getränkesubstanz angeordnet ist.
  • Die Kartusche 1 und insbesondere die Außenwandung 5 des Kartuschenkörpers 3 können im Wesentlichen eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise einen runden oder eckigen Querschnitt, und Abmessungen, insbesondere Länge und Durchmesser, in einem weiten möglichen Bereich. Einzig muss der Kartuschenkörper 3 derart ausgebildet sein, dass mit dem Kartuschendeckel 2 der Kartusche 1 verbindbar ist.
  • Die Kammern 4 werden durch Innenwände 7, welche vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt sind, gebildet, welche ausgehend von einer an einer Längsachse L des Kartuschenkörpers 3 angeordneten Mitte des Kartuschenkörpers 3 sternförmig zu einer Außenwandung 5 des Kartuschenkörpers 3 verlaufend angeordnet sind. Die Innenwände 7 teilen den Kartuschenkörper 3 so in kuchenstückartige Kammern 4 auf. Dargestellt ist ein Kartuschenkörper 3 mit acht gleichgroßen Kammern 4. Denkbar ist aber auch jede andere Zahl, welche größer als eins ist. Denkbar ist ferner, dass die Kammern 4 unterschiedlich groß sind.
  • Die Außenwandung 7 des Kartuschenkörpers 3 ist vorzugsweise zylindrisch und zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial und/oder einem Metall gefertigt.
  • Der Kartuschenkörper 3 ist auf einem Kartuschendeckel 2 angeordnet. Der Kartuschendeckel 2 weist einen Getränkeauslass 6 auf und dient als Interface zur Getränkezubereitungsmaschine.
  • Der Kartuschendeckel 2 und der Kartuschenkörper 3 sind um die Längsachse L relativ zueinander drehbar (dargestellt durch Pfeile).
  • In Figur 1 (b) ist der Kartuschenkörper 3 mit Blick von oben eingezeichnet. Zur Verdeutlichung des technischen Effekts einer Drehung um die Längsachse (hier orthogonal zur Papierebene), ist eine, eigentlich beim Blick von oben durch den Kartuschenkörper 3 verdeckte, Kartuschenentleerungseinheit 20 des Kartuschendeckels eingezeichnet. Die Kartuschenentleerungseinheit 20 dient der Entnahme der Getränkesubstanz aus einer Kammer 4 zur Zubereitung eines Getränks mit der Getränkesubstanz.
  • Die Kartuschenentleerungseinheit 20 ist zentral unter einer Kammer 4, 4.1 angeordnet. In dieser Position kann durch die Kartuschenentleerungseinheit 20 die Getränkesubstanz aus der Kammer 4, 4.1 entnommen und einer Getränkezubereitung zugeführt werden. Werden nun Kartuschenkörper 3 und Kartuschendeckel relativ zueinander um die Längsachse L gedreht (dargestellt durch den gestrichelten Pfeil), so ändert sich auch die Position der Kartuschenentleerungseinheit 20 relativ zum Kartuschenkörper 3.
  • Die Kartusche 1 weist einen Rastmechanismus (der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt) zwischen dem Kartuschenkörper 3 und dem Kartuschendeckel 2 auf, welcher Rastpositionen definiert, in welchen die Kartuschenentleerungseinheit 20 zentral unter einer Kammer 4 angeordnet ist. In der dargestellten Position kann mit der Getränkesubstanz aus der Kammer 4, 4.1 ein Getränk zubereitet werden. Soll ein weiteres Getränk zubereitet werden, so muss der Kartuschenkörper 3 nicht entnommen werden. Durch eine Drehung um die Längsachse L wird der Kartuschenkörper 3 so angeordnet, dass der Rastmechanismus in einer Rastposition einrastet und die Kartuschenentleerungseinheit 20 zentral unter einer weiteren Kammer 4.2 angeordnet ist.
  • Um eine ungewollte Drehung des Kartuschenkörpers 3 relativ zum Kartuschendeckel 2 zu verhindern, weist die Kartusche 1 einen Sperrmechanismus (nicht dargestellt) auf. Der Sperrmechanismus kann von einer Sperrstellung, in der eine Drehung unterbunden wird, in einer Freigabestellung, in der eine Drehung freigegeben wird, und zurück überführt werden. Hierzu ist denkbar, dass zum Überführen des Sperrmechanismus von der Sperrstellung in die Freigabestellung der Kartuschenkörper 3 auf den Kartuschendeckel 2 gedrückt oder der Kartuschenkörper 3 von dem Kartuschendeckel 2 weggezogen oder der Kartuschenkörper 3 seitlich eingedrückt wird.
  • In Figur 1 (c) ist der Kartuschenkörper 3 perspektivisch mit Blick auf eine dem Kartuschendeckel 2 zugewandte Grundseite eingezeichnet. Damit die Getränkesubstanz in den Kammern 4 bis zur Getränkezubereitung sicher gelagert ist, ist an der Grundseite des Kartuschenkörpers 3 ein Dichtelement 19, vorzugsweise in Form einer Dichtfolie, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder einem Metall, vorgesehen. Das Dichtelement 19 erstreckt sich vollständig über die Grundseite und bedeckt alle Kammern 4 des Kartuschenkörpers 3. Hierzu ist es an einem Randbereich, insbesondere an dem der Grundseite zugewandten Ende der Außenwandung 5, stoffschlüssig am Kartuschenkörper 3 befestigt, beispielsweise aufgeschweißt oder aufgesiegelt. Um die Kammern 4 voneinander zu trennen und zu verhindern, dass die Getränkesubstanz von einer Kammer 4 in eine andere Kammer 4 gelangt, ist das Dichtelement 19 ferner stoffschlüssig an den der Grundseite zugewandten Enden der Innenwände 7 befestig, beispielsweise aufgeschweißt oder angesiegelt.
  • Das Dichtelement 19 schließt die Kammern insbesondere fluiddicht, d.h. u.a. flüssigkeits- und luftdicht, ab. Die Kammern dienen dabei als Reservoir für eine, vorzugsweise flüssige, Getränkesubstanz. Der Fachmann versteht, dass anstelle einer Getränkesubstanz auch eine, insbesondere flüssige, Lebensmittelsubstanz sein kann, wie beispielsweise Babynahrung, Brei, Suppe, oder medizinische Produkte wie Hochkaloriennahrung. Entscheidend ist, dass die (Getränke-)Substanz dazu vorgesehen ist, mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, vermischt zu werden.
  • In Figur 2 (a) ist eine perspektivische Aufsicht auf den Kartuschendeckel 2 einer Kartusche gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt
  • Zu sehen ist dabei insbesondere die hier lediglich beispielhafte Formgebung des Kartuschendeckels 2. Dieser weist an seinem oberen Ende, welches dem unteren Ende gemäß der Darstellungen in der Figuren 1 (a) und 2 (b) entspricht, einen wandartigen rechteckigen Randbereich auf, innerhalb welchem der Getränkeauslass 6, ein Gasauslass 16 und eine Aktuatoraufnahme 9 an einer Perforationsnadel 8 angeordnet sind. Der Kartuschendeckel 2 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt.
  • Von diesem Bereich ausgenommen weist der Kartuschendeckel 2 hier im Wesentlichen eine Kuppelform auf, d.h. sie ist grundsätzlich an ihrem der Öffnung gegenüberliegenden Ende gerundet ausgebildet.
  • Ferner ist in Figur 2 (a) in dem Getränkeauslass 6 ein Strahlformelement 18 dargestellt, welches hier rippen- und kreuzförmig ausgebildet ist. Die Länge des Getränkeauslasses 6, dessen Querschnitt und das Strahlformelement 15 zusammen dienen dazu den austretenden Getränkestrahl zu formen und/oder zu richten.
  • In Figur 2 (b) ist ein schematischer Querschnitt eines Kartuschendeckels 2 einer Kartusche 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
  • Der Kartuschendeckel 2 ist zum Kartuschenkörper 3, insbesondere zum Dichtmittel 19 hin offen. Am gegenübergesetzten Ende weist der Kartuschendeckel 2 wenigstens zwei Öffnungen auf. Die eine Öffnung ist der Getränkeauslass 6, über den das fertige, vermischte Getränk austreten kann und vorzugsweise unmittelbar in einen Getränkebehälter wie eine Tasse, einen Becher oder ein Glas überführt wird. Der Getränkeauslass 6 ist vorzugsweise kanalartig ausgebildet, d.h. er umfasst seitliche Wände eine Längserstreckung. Dabei ist die Länge des Getränkeauslasses 6 insbesondere derart gewählt, dass ein gerichteter und homogener Getränkestrahl erzeugt wird. Besonders bevorzugt umfasst der Getränkeauslass hierzu auch ein Strahlformelement 18, beispielsweise ein Kreuz, welches im unteren Bereich angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, den Strahl wunschgemäß zu formen.
  • In einer Seitenwand des Kartuschendeckels 2 ist eine Fluidzuführung 15 vorgesehen, die hier als Loch, insbesondere mit einer konischen Umrandung, ausgebildet ist. Diese Fluidzuführung 15 wirkt in der Getränkezubereitungsmaschine mit einem Koppelelement (nicht dargestellt) zusammen, durch welches eine Flüssigkeit, insbesondere gekühltes und/oder karbonisiertes Wasser, durch die Fluidzuführung 15 in den Kartuschendeckel 2 eingebracht wird.
  • Das freie Volumen des Kartuschendeckels 2 dient dabei als Mischkammer 14, in der die Getränkesubstanz mit der einströmenden Flüssigkeit vermischt wird und somit das gewünschte Getränk bildet, bevor es durch den Getränkeauslass 6 austritt.
  • Wie der Abbildung entnommen werden kann, liegt eine obere Öffnung des Getränkeauslasses 6, damit eine für die Strahlformung ausreichende Länge erzielt wird, oberhalb eines unteren Bereichs der Mischkammer 15. Damit dennoch das in der Mischkammer 14 erzeugte Getränk restlos aus der Kartuschenaufnahme 1 ausgeleitet werden kann und insbesondere somit ein Nachtropfen bei einer Entnahme des Kartuschensystems aus der Getränkezubereitungsmaschine sowie ein verbleibendes, nicht nutzbares Totvolumen vermieden werden kann weist die Kartuschenaufnahme 1 ferner ein Residuumauslass 21, auf, der insbesondere am tiefsten Punkt der Mischkammer (in der Orientierung wie sie in der in der Getränkezubereitungsmaschine montierten Anordnung vorliegt) vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist der Residuumauslass 21 benachbart zu dem Getränkeauslass 6 vorgesehen und/oder wenigstens teilweise Teil des Getränkeauslasses 6. Hier ist beispielsweise der Getränkeauslass 6 derart vorgesehen, dass er einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist, wobei jedoch ein kleiner Bereich des Querschnitts in einem Bereich des Umfangs als Residuumauslass 21 ausgebildet ist. Insbesondere ist die obere Eintrittsfläche des Residuumauslasses 21 niedriger angeordnet als die obere Eintrittsfläche des Getränkeauslasses 6. Daraus folgt vorliegend auch, dass die Länge und die Querschnittsfläche des Residuumauslasses 21 deutlich kleiner ist als die Länge und die Querschnittsfläche des Getränkeauslasses 6, da der Residuumauslass 21 lediglich zur Ausleitung eines verhältnismäßig geringen Restvolumens vorgesehen ist.
  • Um die Getränkesubstanz von der Kammer 4 in die Mischkammer 14 zu überführen weist der Kartuschendeckel 2 eine Kartuschenentladeeinrichtung 20 auf. Der Kartuschendeckel 2 weist unterhalb der Fluidzuführung 15 einen Druckluftanschluss 13 auf, der hier ebenfalls eine konische Umrandung aufweist, um mit einer Druckluftzuführung der Getränkezubereitungsmaschine zusammenzuwirken, so dass Druckluft in den Kartuschendeckel 2 eingebracht werden kann. Vorzugsweise umfasst ein maschinenseitiges Koppelelement sowohl eine Druckluftleitung als auch eine Flüssigkeitsleitung, so dass das Koppelelement mit beiden Öffnungen, der Fluidzuführung 15 und dem Druckluftanschluss 13, insbesondere gleichzeitig, koppelbar ist. Von dem Druckluftanschluss 13 wird die Druckluft in Richtung einer Dornführung 17 geleitet. Diese ist hier als Öffnung ausgebildet, die formschlüssig eine Perforationsnadel 8 derart aufnimmt, dass diese zwischen einer zurückgefahrenen Stellung und einer vorgeschobenen Stellung längsverschiebbar ist. Die Dornführung 17 und die Perforationsnadel 8 sind dabei Teil der Kartuschenentladeeinrichtung 20.
  • Die Perforationsnadel 8 ist derart vorgesehen, dass sie mit einem (nicht dargestellten) Aktuatorelement der Getränkezubereitungsmaschine zusammenwirkt, so dass die Perforationsnadel 8 von ihrer zurückgezogenen Stellung in die vorgeschobene Stellung überführbar ist. In der vorgeschobenen Stellung perforiert die Perforationsnadel 8 das Dichtelement 19, so dass die Getränkesubstanz, insbesondere über wenigstens einen an dem Außenumfang der Perforationsnadel 8 angeordneten Überführungskanal 10 in Form eines nutförmigen Kanals durch die Dichtfolie 19 in die Mischkammer 14 fließen kann. Da beim Überführen der Getränkesubstanz aus der Kammer 4 ein Unterdruck in dieser entstehen würde oder könnte, weist die Perforationsnadel 8 einen internen röhrenförmigen Druckluftkanal 11 auf, der in der Spitze der Perforationsnadel 8 mündet, wobei die Perforationsnadel 8 und insbesondere die Druckluftleitung 12 derart ausgebildet ist, dass nur in der vorgeschobenen Stellung der Druckluftkanal 11 mit dem Druckluftanschluss 13 in Fluidverbindung steht. Hierdurch wird sichergestellt, dass nicht versehentlich Druckluft in die Mischkammer 14 eingebracht wird. Die Druckluft wird während der Zubereitung des Getränks in die Kammer 4 eingebracht und ersetzt dort das durch den Ausfluss der Getränkesubstanz in die Mischkammer 14 frei gewordene Volumen und treibt die Getränkesubstanz aus.
  • Denkbar ist, dass die Getränkezubereitungsmaschine die Druckluftzufuhr derart steuert, dass gegen Ende der Getränkezubereitung ein Restvolumen der Getränkesubstanz, der Flüssigkeit und/oder des Getränks über den Residuumauslass 21 aus der Kartusche 1 ausgetrieben wird.
  • In der Regel wird dennoch ein gewisses Volumen von Gas, insbesondere Kohlenstoffdioxid, in der Mischkammer freigesetzt. Dieses Gas könnte beispielsweise durch den Getränkeauslass 6 in die Umgebung austreten und dabei jedoch den Getränkestrahl stören. So kann es beispielsweise zu einem intermittierenden Strahl kommen, zu Spritzern oder Blasen. Dies ist nicht wünschenswert. Daher weist der Kartuschendeckel 2 einen Gasauslass 16 auf, der insbesondere separat von dem Getränkeauslass 6 ausgebildet ist. Separat meint dabei insbesondere, dass Flüssigkeit und/oder Gas ab der Mischkammer 14 stromabwärts nicht von dem Getränkeauslass 6 in den Gasauslass 16 und umgekehrt gelangen kann. Es gibt also keine Löcher oder Fluidverbindungen zwischen den beiden vorzugsweise kanalartig ausgebildeten Auslässen. Damit sichergestellt ist, dass wiederum keine Flüssigkeit, also weder die eingebrachte Flüssigkeit, noch die Getränkesubstanz oder das fertige Getränke, über den Gasauslass 16 austritt, sondern das Getränk primär über den Getränkeauslass 6 und sekundär über den, kleineren, Residuumauslass 21 abgeführt wird, ist eine obere Eintrittsfläche des Gasauslasses 16, wie hier abgebildet, höher angeordnet als die obere Eintrittsfläche des Getränkeauslasses 6.
  • Der Gasauslass 16 ist hier im Wesentlichen mittig in der Kartuschenaufnahme 1 vorgesehen, kann aber auch beispielsweise in einem Randbereich angeordnet sein. Die hier gezeigte Anordnung ist jedoch vorteilhaft, da ohnehin erwünscht ist, dass im Sinne einer vollständigen Vermischung die Flüssigkeit und die Getränkesubstanz einen möglichst langen Weg zwischen der Fluidzuführung 15 und dem Getränkeauslass 6 zurücklegen und somit der mittige Bereich zwischen Dornführung 17 und Getränkeauslass 6 vorteilhafterweise zur Verfügung steht.
  • Die Perforationsnadel weist vorzugsweise eine Spitze und eine schräg angeordnete Fläche auf, die ein Perforieren des Dichtelementes 19 unterstützen. Der Druckluftkanal 10 mündet vorzugsweise in der vorgenannten Fläche und insbesondere mittig in der Perforationsnadel 8.
  • An seinem unteren Ende weist die Perforationsnadel 8 eine Aktuatoraufnahme 9, einen hier als Vertiefung ausgeführten Bereich auf, in welchem das Aktuatorelement der Getränkezubereitungsmaschine eingreift, um die Perforationsnadel 8 von der zurückgezogenen Stellung in die vorgeschobene Stellung zu überführen. Dieser Bereich ist vorzugsweise nach oben, also in Richtung der Spitze der Perforationsnadel 8, hin wenigstens abschnittsweise zulaufend ausgebildet, um somit eine einfache Zentrierung des Aktuatorelements zu ermöglichen, wodurch ein Verkanten der Perforationsnadel 8 in der Dornführung 17 und daraus resultierend eine mögliche Beschädigung der Kartusche 1 und/oder der Getränkezubereitungsmaschine, vermieden wird.
  • Vorliegend ist der untere Endbereich des Kartuschendeckels 2 schräg vorgesehen, dies ist jedoch vorrangig eine ästhetische Entscheidung, es wäre beispielsweise auch ein im Wesentlichen horizontal angeordneter Endbereich möglich, der insbesondere parallel zu der durch den Verbindungsbereich und insbesondere die obere umlaufende Kante definierten Öffnungsebene ausgerichtet ist.
  • Hier weisen der Gasauslass 16 und der Getränkeauslass 6 im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei im Falle des Getränkeauslasses 6 ein kleiner Bereich ausgenommen ist, der durch den Residuumauslass 21 eingenommen wird. Der Fachmann versteht jedoch, dass prinzipiell auch andere Querschnitte, beispielsweise ovalförmige oder vieleckige Querschnitte möglich sind.
  • In Figur 2 (c) ist nun eine Aufsicht auf den Kartuschendeckel 2 aus Richtung des Dichtelementes 19 des Kartuschenkörpers 3 dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen den bereits zuvor erläuterten Ausführungsformen, so dass die diesbezüglichen Ausführungen auch hier einschlägig sind. Hier ist insbesondere zu erkennen, dass der Kartuschendeckel 2 einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist, mit einer Abflachung im Bereich der Fluidzuführung 15 und dem Druckluftanschluss 13, um eine einfachere Kopplung an die Getränkezubereitungsmaschine zu ermöglichen..
  • Die Dornführung 17, der Gasauslass 16, der Getränkeauslass 6 und/oder der Residuumauslass 21 sind vorzugsweise einstückig geformt sind.
  • Gut zu erkennen sind hier die nutförmigen Überführungskanäle 10 sowie der Druckluftkanal 11 der Perforationsnadel 8 der Kartuschenentleerungseinheit 20.
  • Schließlich ist aus der Darstellung in Figur 2 (c) erkennbar, dass insbesondere der Residuumauslass 21, der Getränkeauslass 6, der Gasauslass 16, die Dornführung 17 und die Fluidzuführung 15 sowie der Druckluftanschluss 13 im Wesentlichen auf einer gedachten Achse liegen, die hier im Bild von links nach rechts verläuft, und dass die Mischkammer 14 größtenteils beidseitig diese Achse vorgesehen ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kartusche
    2
    Kartuschendeckel
    3
    Kartuschenkörper
    4, 4.1
    Kammer
    4.2
    weitere Kammer
    5
    Außenwandung
    6
    Getränkeauslass
    7
    Innenwand
    8
    Perforationsnadel
    9
    Aktuatoraufnahme
    10
    Überführungskanal
    11
    Druckluftkanal
    12
    Druckluftleitung
    13
    Druckluftanschluss
    14
    Mischkammer
    15
    Fluidzuführung
    16
    Gasauslass
    17
    Dornführung
    18
    Strahlformelement
    19
    Dichtelement
    20
    Kartuschenentleerungseinheit
    L
    Längsachse

Claims (15)

  1. Kartusche (1) zum Einsetzen in eine Getränkezubereitungsmaschine aufweisend einen Kartuschenkörper (3) und einen mit dem Kartuschenkörper (3) verbundenen Kartuschendeckel (2), wobei der Kartuschenkörper (3) eine Mehrzahl von mit Getränkesubstanz gefüllten Kammern (4) aufweist, wobei der Kartuschendeckel (2) eine Kartuschenentleerungseinheit (20), eine Mischkammer (14) und eine in die Mischkammer (14) mündende Fluidzuführung (15) aufweist, wobei die Kartuschenentleerungseinheit (20) zum Überführen von Getränkesubstanz aus einer der Kammern (4) in die Mischkammer (14) vorgesehen ist und wobei die Mischkammer (14) zur Erzeugung eines Getränks durch Mischen der aus der einen Kammer (4) in die Mischkammer (14) überführten Getränkesubstanz mit einem durch die Fluidzuführung (15) in die Mischkammer (14) zugeführten Flüssigkeit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenkörper (3) und der Kartuschendeckel (2) relativ zueinander um eine Längsachse (L) des Kartuschenkörpers (3) drehbar ausgebildet sind.
  2. Kartusche (1) nach Anspruch 1, wobei die Kartuschenentleerungseinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie die Getränkesubstanz aus genau einer Kammer (4) in die Mischkammer (14) überführt, wobei diese Kammer (4) durch eine relative Drehbewegung des Kartuschenkörpers (3) gegenüber dem Kartuschendeckel (2) auswählbar ist.
  3. Kartusche (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kartuschenkörper (3) eine insbesondere zylindermantelförmige Außenwandung (5) aufweist und die Mehrzahl von Kammern (4) durch sternförmig von der Längsachse (L) des Kartuschenkörpers (3) radial nach außen zur Außenwandung (5) verlaufende Innenwände (7) voneinander separiert sind.
  4. Kartusche (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine dem Kartuschendeckel (2) zugewandte Grundseite des Kartuschenkörpers (3) mit einem Dichtelement (19) verschlossen ist, wobei das Dichtelement (19) bevorzugt eine Dichtfolie ist, die besonders bevorzugt stoffschlüssig an einem Randbereich oder einem Flansch des Kartuschenkörpers (3) befestigt ist.
  5. Kartusche (1) nach Anspruch 4, wobei sich das Dichtelement (19) über eine Mehrzahl von Kammern (4) und insbesondere vollständig über die Grundseite des Kartuschenkörpers (3) erstreckt und stoffschlüssig mit Randbereichen der Innenwände (7) verbunden ist.
  6. Kartusche (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kartuschenentleerungseinheit (20) ein Öffnungsmittel zum Öffnen des Dichtelements im Bereich einer Kammer (4) aufweist.
  7. Kartusche (1) nach Anspruch 6, wobei das Öffnungsmittel eine Perforationsnadel (8) umfasst, die zwischen einer zurückgezogenen Stellung, in welcher sie von dem Dichtelement (19) beabstandet ist, und einer vorgeschobenen Stellung, in welcher sie das Dichtelement (19) durchsticht, verschiebbar ist.
  8. Kartusche (1) nach Anspruch 7, wobei die Perforationsnadel (8) einen Druckluftkanal (11) zum Einleiten von Druckluft in die jeweilige Kammer (4) in der vorgeschobenen Stellung aufweist.
  9. Kartusche (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Perforationsnadel (8) einen Überführungskanal (10) zum Überführen von Getränkesubstanz von der jeweiligen Kammer (4) in die Mischkammer (14) in der vorgeschobenen Stellung aufweist.
  10. Kartusche (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Kartuschenkörper (3) und dem Kartuschendeckel (3) ein Ratschenmechanismus ausgebildet ist, welcher Rastpositionen definiert, in welchen das Öffnungsmittel jeweils zentral unterhalb einer Kammer (4) angeordnet ist.
  11. Kartusche (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Kartuschenkörper (3) und dem Kartuschendeckel (2) eine Sperrmechanismus ausgebildet ist, welcher zwischen einen Sperrstellung, in welcher die relative Drehbewegung des Kartuschenkörpers (3) gegenüber dem Kartuschendeckel (2) blockiert wird, und einer Freigabestellung, in welcher die relative Drehbewegung des Kartuschenkörpers (3) gegenüber dem Kartuschendeckel (2) freigegeben wird, verstellbar ist.
  12. Verfahren zum Betrieb einer Kartusche (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Verfahrensschritten:
    a. Drehen des Kartuschenkörpers (3) relativ zum Kartuschendeckel (2) bis die Kartuschenentleerungseinheit (20) mit einer gewünschten Kammer (4, 4.1) fluchtet in einem ersten Verfahrensschritt;
    b. Öffnen der Kammer (4, 4.1) mittels der Kartuschenentleerungseinheit (20) in einem zweiten Verfahrensschritt;
    c. Überführen der in der Kammer (4, 4.1) angeordneten Getränkesubstanz in die Mischkammer (14) mittels der Kartuschenentleerungseinheit (20) in einem dritten Verfahrensschritt; und
    d. Zuführen einer Flüssigkeit in die Mischkammer (14) mittels der Fluidzuführung (15) im dritten Verfahrensschritt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei in einem vierten Verfahrensschritt der Kartuschenkörper (3) erneut relativ zum Kartuschendeckel (2) gedreht wird, bis die Kartuschenentleerungseinheit (20) mit einer weiteren Kammer (4.2) fluchtet, und wiederholen des zweiten und dritten Verfahrensschrittes mit der weiteren Kammer (4.2).
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei im zweiten Verfahrensschnitt ein die Kammer (4, 4.1) verschließendes Dichtelement perforiert wird, indem eine Perforationsnadel (8) von einer zurückgezogenen Stellung in eine vorgeschobene Stellung verschoben wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei im dritten Verfahrensschritt Druckluft durch einen Druckluftkanal (11) der Perforationsnadel (8) in die Kammer (4, 4.1) geleitet wird und Getränkesubstanz durch einen Überführungskanal (10) der Perforationsnadel (8) von der Kammer (4, 4.1) in die Mischkammer (14) geleitet wird.
EP22718872.9A 2021-03-25 2022-03-25 Kartusche zum einsetzen in eine getränkezubereitungsmaschine, verfahren zum betrieb einer solchen kartusche Active EP4313843B1 (de)

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