DE102008028772A1

DE102008028772A1 - Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen

Info

Publication number: DE102008028772A1
Application number: DE102008028772A
Authority: DE
Inventors: Bernd Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2009-12-24
Also published as: JP2011524312A; US20120018038A1; BRPI0913373A2; RU2503597C2; AU2009259770A1; MX2010014167A; WO2009152926A1; AU2009259770B2; JP5571658B2; HK1153182A1; EP2285728B1; ATE530492T1; KR20110025173A; US8602070B2; CA2725850C; EP2285728A1; CN102056836A; CN102056836B; PL2285728T3; CA2725850A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen, mit einer Einrichtung (7) zum Zuführen von Füllgut zu mindestens einer Dosiereinrichtung (5), die einen Strömungsweg (27) bildet, in dem ein zumindest für den Zeitraum von Dosiervorgängen öffenbares Dosierventil (29) angeordnet ist, um Dosiermengen des Füllgutes über zumindest eine Füllleitung (9) an betreffende Behältnisse abzugeben, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (5) im Strömungsweg (27) stromabwärts des Dosierventiles (29) eine Einrichtung (31, 33, 43) zum wahlweisen Erzeugen einer Sogwirkung am Strömungsweg (27) aufweist und dass eine Steuereinrichtung (39) vorgesehenDosierventiles (29) jeweils beendeten Dosiervorgängen, die die Sogwirkung erzeugende Einrichtung (31, 33, 43) aktiviert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen, mit einer Einrichtung zum Zuführen von Füllgut zu mindestens einer Dosiereinrichtung, die einen Strömungsweg bildet, in dem ein zumindest für den Zeitraum von Dosiervorgängen öffenbares Dosierventil angeordnet ist, um Dosiermengen des Füllgutes über zumindest eine Fülleitung an betreffende Behältnisse abzugeben.
Im einschlägigen Stand der Technik ist unter der Markenangabe bottelpack^® ein System bekannt, das ein automatisiertes Formen (Blasen oder Vakuumformen), Füllen und Verschließen von Behältnissen auf wirtschaftliche Art und Weise ermöglicht. Wenn sensible Erzeugnisse in die genannten Behältnisse eingefüllt werden sollen, beispielsweise Pharmazeutika, sind einerseits die internationalen Standards für die aseptische Verpackung zu erfüllen, andererseits muss gewährleistet sein, dass bei jedem Füllvorgang eine bestimmte Dosiermenge eingefüllt wird, wobei die Größe der Füllmenge mit höchster Genauigkeit einzuhalten ist, insbesondere, wenn es sich um hochwirksame Pharmazeutika handelt.
Um dem Genüge zu leisten, ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die in dem Dokument EP 0 418 080 B1 aufgezeigt ist, für jede Fülleitung, die einem betreffenden, zu befüllenden Behältnis zugeordnet ist, ein Dosierventil vorgesehen, das mittels elektromagnetischer Betätigung zeitgesteuert öffnet und schließt, wobei die Öffnungszeit für jeden Dosiervorgang so gewählt ist, dass bei einem eingestellten Pufferdruck des in einem Dosierverteiler zur Verfügung stehenden Füllgutes während der Öffnungszeit die gewünschte Dosiermenge das Dosierventil durchströmt.
In Anbetracht dieses Standes der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, die sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine erhöhte Dosiergenauigkeit auszeichnet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Danach besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass stromabwärts des Dosierventiles eine steuerbare Einrichtung vorhanden ist, mittels deren bei Beendigung jeweiliger Dosiervorgänge, nämlich beim Schließen eines betreffenden Dosierventiles, am Strömungsweg eine Sogwirkung erzeugbar ist. Dadurch entsteht bei Beendigung des Dosiervorganges in der Fülleitung eine Saugwirkung, die ein Rücksaugen von Restflüssigkeit aus der Fülleitung veranlasst oder zumindest ein Nachtropfen von Flüssigkeit verhindert. Jedenfalls ist dadurch ein Höchstmaß an Dosiergenauigkeit erreichbar.
Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist zwischen dem Dosierventil und der Fülleitung eine den Strömungsweg während Dosiervorgängen verengende Drosselstelle vorhanden, wobei im Bereich der Drosselstelle ein bewegbares, in Abhängigkeit von seiner Lageeinstellung die Weite des Strömungsweges definierendes Steuerglied vorhanden ist, das bei Aktivierung der die Sogwirkung erzeugenden Einrichtung in eine den Strömungsweg an der Drosselstelle durch Bilden eines Bypasses erweiternde Stellung überführbar ist. Die Drosselstelle, die in Zusammenwirkung mit der Zeitsteue rung der Öffnungszeit des Dosierventiles die Dosiermenge bestimmt, bildet in Zusammenwirkung mit dem die Weite des Strömungsweges definierenden Steuerglied auch Teil der die Sogwirkung erzeugenden Einrichtung, deren Funktionsprinzip darin besteht, dass das bewegbare Steuerglied eine Erweiterung im Strömungsweg als Bypass der Drosselstelle bildet, woraus sich eine Vergrößerung des lichten Volumens des Strömungsweges und dadurch ein Nachströmeffekt ergibt.
In vorteilhafter Weise kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass die die Sogwirkung erzeugende Einrichtung durch ein Bypassventil in der Art eines Membranventiles gebildet ist, dessen das bewegliche Steuerglied bildende Membran mit ihrer einen Schließseite den Strömungsweg an der Drosselstelle begrenzt und an deren andere Steuerseite für die Erzeugung der Sogwirkung ein Unterdruck anlegbar ist, um die Membran zu der den Strömungsweg erweiternden Auslenkbewegung zu verlassen, deren Hub die Sogwirkung an der Fülleitung erzeugt. Bei derartigen Ausführungsbeispielen zeichnet sich die die Sogwirkung erzeugende Einrichtung durch eine besonders einfache Bauweise aus.
In entsprechend vorteilhafter Weise kann auch das Dosierventil durch ein Membranventil gebildet sein.
Ein besonders kompakter und einfacher Aufbau der Dosiereinrichtung ist erreichbar, wenn Dosierventil und nachgeschaltetes Bypassventil Membranventile sind, die durch eine ihnen gemeinsame, sich entlang des Strömungsweges erstreckende Membran gesteuert sind.
Um die Bewegung der Membran sowohl am Dosierventil als auch am Bypassventil in die Ruhestellung, das heißt in die jeweilige Schließstellung, zu unterstützen und die Auslenkbewegungen aus der Ruhestellung hervorzurufen, sind an der der Schließseite entgegengesetzten Steuerseite der Mem bran am betreffenden Dosierventil und am betreffenden Bypassventil über zugeordnete Steuerleitungen wahlweise Überdruck als Schließdruck und Unterdruck als Öffnungsdruck anlegbar.
Dabei kann in vorteilhafter Weise die Anordnung so getroffen sein, dass für eine Mehrzahl von Fülleitungen jeweils zugeordnete Dosiereinheiten in einem Dosierblock zusammengefasst sind, wobei die Eingangsseiten der jeweiligen Dosierventile mit einem gemeinsamen, unter eingestelltem Pufferdruck stehenden Füllgutverteiler in Verbindung sind.
Bei einer derartigen Bauweise kann im Dosierblock eine sämtlichen Dosiereinrichtungen gemeinsame, den Dosierventilen und Bypassventilen zugeordnete Membran vorgesehen sein.
Beim Betrieb mit einem derartigen Dosierblock kann die Membran an den Bypassventilen von einer gemeinsamen Steuerleitung her gemeinsam angesteuert sein, während für die Steuerseiten der Membran an den Dosierventilen für jede Fülleitung je eine eigene Steuerleitung für Druck und Unterdruck vorgesehen sind.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine gegenüber einer praktischen Ausführungsform näherungsweise in halber Größe dargestellte Seitenansicht lediglich des Dosierblockes mit zugehörigem Füllgutverteiler eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine gegenüber 1 vergrößert gezeichnete Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie II-II von 1;
3 einen schematisch vereinfacht gezeichneten Vertikalschnitt einer Vorrichtung zum Herstellen und Befüllen von Behältnissen, wobei eine Fülleitung gezeigt ist, die sich an einen betreffenden Fülleitungsausgang des in 1 und 2 gezeigten Dosierblockes anschließt, und
4a bis 4c schematisierte Skizzen zur Verdeutlichung der Bauweise und Funktionsweise der Dosierventileinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Beispieles erläutert, bei dem die Vorrichtung eine Mehrzahl von Dosiereinrichtungen, nämlich entsprechend der Darstellung von 1 fünfzehn Dosiereinrichtungen 5 enthält, die in einem gemeinsamen Dosierblock 1 zusammengefasst sind. Von einem gemeinsamen Füllgutverteiler 3 her, in dem die einzufüllende Flüssigkeit unter einem eingestellten Pufferdruck steht, erhält jede der Dosiereinrichtungen 5 innerhalb des Dosierblockes 1 die Füllgutflüssigkeit über eine Zulaufleitung 7, von denen in 1 lediglich einige beziffert sind. Im Betrieb geben die Dosiereinrichtungen 5 die Dosiermengen jeweils an eine zugehörige Fülleitung 9 ab (in 1 ebenfalls nicht sämtliche beziffert). Jede Fülleitung 9 führt zu einer in 1 nicht gezeigten Vorrichtung zum Herstellen und Befüllen von Behältern, beispielsweise einer Vorrichtung entsprechend dem bekannten bottelpack^®-System.
Von einer solchen Vorrichtung ist lediglich in 3 eine Herstell- und Fülleinheit schematisiert dargestellt. Wie aus dieser Fig. ersichtlich, weist jede dieser Einrichtungen einen Fülldorn 11 auf, an dessen in der Fig. oben liegendem Ende ein Versorgungskopf 13 für die Versorgung von Kanälen im Fülldorn 11 mit Medien vorgesehen ist. Wie 3 zeigt, ist am Versorgungskopf 13 eine betreffende Fülleitung 9 mit einem im Fülldorn 11 zentral verlaufenden Füllgutkanal 15 in Verbindung. Das über die jeweiligen Fülleitungen 9 dosiert zugeführte Füllgut tritt am unteren, füllnadelartigen Ende 17 des Fülldornes 11 zur Befüllung eines jeweiligen Behälters 19 aus, der in einer Formeinrichtung 21 nach Art des erwähnten bottelpack^®- Systems aus einem Kunststoffschlauch 23 gebildet wird, der mittels eines Extruderkopfes 25 aus plastifiziertem Kunststoffmaterial erzeugt ist.
Nähere Einzelheiten der im Dosierblock 1 zusammengefassten Dosiereinheiten 5 sind aus 2 und 4 ersichtlich. Wie ersichtlich, sind an einem zwischen Zulaufleitung 7 und Fülleitung 9 verlaufenden Strömungsweg 27 zwei Ventile hintereinander geschaltet, nämlich ein stromaufwärtiges Dosierventil 29 und ein demgegenüber stromabwärts gelegenes Bypassventil 31. Beide Ventile sind Membranventile mit einer für Auslenk- und Rückstellbewegungen pneumatisch gesteuerten Membran 33. Die vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial wie PTFE oder einem Kautschukwerkstoff gefertigte Membran 33 ist sowohl beiden Ventilen 29 und 31 einer Dosiereinrichtung 5 gemeinsam, als auch sämtlichen, im Dosierblock 1 enthaltenden Dosiereinrichtungen 5 gemeinsam, das heißt die Membran 33 erstreckt sich über den Längenbereich des Dosierblockes 1. jedes Dosierventil 29 besitzt einen eigenen Pneumatikanschluss 35 für eine individuelle Beaufschlagung der Steuerseite 37 am jeweiligen Dosierventil 29 mit Druck oder Unterdruck. in 1 sind nicht sämtliche der Pneumatikanschlüsse 35 beziffert. Die Bypassventile 31 besitzen sämtliche einen ihnen gemeinsamen Pneumatikanschluss 39, um die Steuerseite 37 der Membran 33 am jeweiligen Bypassventil 21 mit Druck oder Unterdruck zu beaufschlagen.
Die Funktionsweise der Dosiereinrichtungen 5 ist am Besten aus 4a bis 4d ersichtlich. Wie gezeigt, befindet sich am Dosierventil 29 und Bypassventil 31 an der Steuerseite 37 der Membran 33 jeweils ein kugelkalottenartiger Raum 43, in den hinein ein Flächenbereich der Membran 33 auslenkbar ist, wenn über die Pneumatikanschlüsse 35 oder 39 Unterdruck an der Steuerseite 37 angelegt wird, wodurch die gegenüberliegende Schließseite 45 der Membran 33 aus der Schließstellung abgehoben und in den jeweiligen Raum 43 hinein ausgelenkt wird, was die Öffnung des betreffenden Ventils 29 oder 31 bewirkt. 4a zeigt das Dosierventil 29 in der Schließ stellung, während das Bypassventil 31 geöffnet ist. 4b zeigt das Dosierventil 29 geöffnet, während das Bypassventil 31 geschlossen ist. 4c zeigt beide Ventile 29 und 31 in geschlossener Stellung, während 4d wiederum das Dosierventil 29 geschlossen und das Bypassventil 31 geöffnet darstellt. Am Bypassventil 31 befindet sich am Strömungsweg 27 jeweils eine Drosselstelle 41. 4a zeigt die Ruhestellung der Einrichtung vor einem jeweiligen Dosiervorgang, wobei das Dosierventil 29 noch geschlossen ist, während sich das Bypassventil 31 in der Offenstellung befindet. Bei dieser Offenstellung des Bypassventiles 31, bei der die Membran 33 in den kalottenartigen Raum 43 hinein ausgelenkt ist, ist der Strömungsweg 27 gegenüber dem Zustand bei geschlossenem Bypassventil 31 wesentlich entsprechend dem Volumen der jeweiligen Kammer 43 erweitert. Bei geöffnetem Bypassventil 31 steht für den Strömungsweg daher nicht nur der Durchgang über die Drosselstelle 41 zur Verfügung. 4b verdeutlicht den Dosiervorgang, bei dem das Dosierventil 29 geöffnet wird, während das Bypassventil 31 geschlossen ist, so dass die Durchlassgröße der Drosselstelle 41 in Verbindung mit der zeitgesteuerten Öffnungsdauer des Dosierventiles 29 die Dosiermenge bestimmt.
Die 4c und 4d verdeutlichen die Beendigung eines Dosiervorganges durch Schließen des Dosierventiles 29 (4c). Nach erfolgtem Schließen des Dosierventiles 29 wird entsprechend 4d das Bypassventil 31 geöffnet. Die entsprechende Auslenkbewegung der Membran 33 in den kalottenartigen Raum 43 hinein führt zu einer wesentlichen Erweiterung des Strömungsweges 27 am Bypassventil 31. Diese Hubbewegung der Membran 33 erzeugt bei geschlossenem Dosierventil 29 eine Sogwirkung, durch die es zu einem Nachsaugen von Flüssigkeit aus der nachgeschalteten Fülleitung 9 kommt.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Bestimmung der Dosiermenge durch Zeitsteuerung der Öffnungsdauer des jeweiligen Dosierventiles 29 über den individuellen Pneumatikanschluss 35. Die Erzeugung der Sogwirkung an den Fülleitungen 9 kann für sämtliche Dosiereinrichtungen 5 simultan erfolgen, indem der ihnen gemeinsame Pneumatikanschluss 39 angesteuert wird.
Es sei noch bemerkt, dass für die üblichen Reinigungs- und Sterilisiermaßnahmen, wie sie üblicherweise vor Beginn von Produktionsphasen durchgeführt werden, die Dosierventile 29 und die Bypassventile 31 in die Offenstellung gesteuert sind. Somit steht der ungedrosselte Strömungsweg 27 für den Durchstrom von Reinigungs- und Sterilisiermedien zur Verfügung, also vom Füllgutverteiler 3 ausgehend über Zulaufleitung 7, Dosiereinrichtung 5, Fülleitung 9 bis zum Füllgutkanal 15 eines jeweils betreffenden Fülldornes 11.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0418080 B1 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen, mit einer Einrichtung (7) zum Zuführen von Füllgut zu mindestens einer Dosiereinrichtung (5), die einen Strömungsweg (27) bildet, in dem ein zumindest für den Zeitraum von Dosiervorgängen öffenbares Dosierventil (29) angeordnet ist, um Dosiermengen des Füllgutes über zumindest eine Fülleitung (9) an betreffende Behältnisse (19) abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (5) im Strömungsweg (27) stromabwärts des Dosierventiles (29) eine Einrichtung (31, 33, 43) zum wahlweisen Erzeugen einer Sogwirkung am Strömungsweg (27) aufweist und dass eine Steuereinrichtung (39) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von durch Schließen des Dosierventiles (29) jeweils beendeten Dosiervorgängen die die Sogwirkung erzeugende Einrichtung (31, 33, 43) aktiviert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dosierventil (29) und der Fülleitung (9) eine den Strömungsweg (27) während Dosiervorgängen verengende Drosselstelle (41) vorhanden ist und dass im Bereich der Drosselstelle (41) ein bewegbares, in Abhängigkeit von seiner Lageeinstellung die Weite des Strömungsweges (27) definierendes Steuerglied (33) vorhanden ist, das bei Aktivierung der die Sogwirkung erzeugenden Einrichtung (31, 33, 43) in eine den Strömungsweg (27) an der Drosselstelle (41) durch Bilden eines Bypasses erweiternde Stellung überführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Sogwirkung erzeugende Einrichtung ein Bypassventil (31) in der Art eines Membranventiles aufweist, dessen das bewegliche Steuerglied bildende Membran (33) mit ihrer einen Schließseite (45) den Strömungsweg (27) an der Drosselstelle (41) begrenzt und an deren andere Steuerseite (37) für die Erzeugung der Sogwirkung ein Unterdruck anlegbar ist, um die Membran (33) zu der den Strömungsweg (27) erweiternden Auslenkbewegung zu veranlassen, deren Hub die Sogwirkung an der Fülleitung (9) erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierventil (29) durch ein Membranventil gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Dosierventil (29) und nachgeschaltetes Bypassventil (31) Membranventile sind, die durch eine ihnen gemeinsame, sich entlang des Strömungsweges (27) erstreckende Membran (33) gesteuert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Schließseite (45) entgegengesetzten Steuerseite (37) der Membran (33) am betreffenden Dosierventil (29) und am Bypassventil (31) über zugeordnete Steuerleitungen (35, 39) wahlweise Überdruck als Schließdruck und Unterdruck als Öffnungsdruck anlegbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Mehrzahl von Fülleitungen (9) jeweils zugeordnete Dosiereinrichtungen (5) in einem Dosierblock (1) zusammengefasst sind, wobei die Eingangsseiten der jeweiligen Dosierventile (29) mit einem gemeinsamen, unter eingestelltem Pufferdruck stehenden Füllgutverteiler (3) in Verbindung sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Dosierblock (1) eine sämtlichen Dosiereinrichtungen (5) gemeinsame, den Dosierventilen (29) und Bypassventilen (31) zugeordnete Membran (33) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerseite (37) der Membran (33) an den Dosierventilen (29) für jede Fülleitung (9) je eigene Steuerleitungen (35) für Druck und Unterdruck vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerseite (37) der Membran (33) an den Bypassventilen (31) als Steuereinrichtung eine gemeinsame Leitung (39) zugeordnet ist, über die zur gleichzeitigen Aktivierung der jeweiligen, die Sogwirkung erzeugenden Einrichtungen Unterdruck anlegbar ist.