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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Abfüllsystem, umfassend eine Abfüllvorrichtung und eine in die Abfullvorrichtung eingesetzte Behalteranordnung, wobei die Behalteranordnung umfasst:
- – eine schlauchartige Hauptleitung, die eine mit einem Vorratsbehälter verbundene Zuleitung und eine der Zuleitung in linearer Verbindung nachgeordnete Stammleitung umfasst, sowie
- – eine Mehrzahl von Zielbehaltern, insbesondere flexible Beutel, die über je eine schlauchartige Verbindungsleitung mit der Stammleitung verbunden sind,
und wobei die Abfullvorrichtung umfasst:
- – ein Tragergestell zur Einzellagerung der Zielbehalter,
- – einen Ventiltrager mit einer Mehrzahl von Ventilen, umfassend eine der Mehrzahl der Zielbehalter entsprechende Mehrzahl von Zielbehalterventilen, mit denen jeweils ein Volumenfluss durch jeweils eine der Verbindungsleitungen steuerbar ist.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Abfüllverfahren unter Verwendung eines solchen Abfüllsystems, wobei in einem ersten Abfullschritt durch koordinierte Steuerung der Ventile des Ventilträgers ein oder mehrere Zielbehälter mit Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter befullt werden und wenigstens ein im folgendem als Restmengenbehalter bezeichneter Zielbehälter unbefullt bleibt.
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Stand der Technik
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Abfüllsysteme zur Befüllung so genannter Manifolds sind beispielsweise aus der
EP 152 513 8 B1 bekannt. Unter einem Manifold versteht man ein Schlauchsystem, das eine Mehrzahl von Behaltern miteinander verbindet. Als Behälter kommen insbesondere flexible Beutel aber auch steife oder halbsteife Behälter, wie z. B. Flaschen in Frage. Die Behalter werden über Verbindungsleitungen mit einem gemeinsamen, hier als Stammleitung bezeichneten Schlauch verbunden. Die Stammleitung ist einerseits mit einem Zuleitungsschlauch verbunden und kann andererseits mit einem Ableitungsschlauch verbunden sein. Eine scharfe Grenzziehung zwischen Stammleitung und Zuleitung bzw. Ableitung kann in der Praxis schwierig sein und ist im Kontext der vorliegenden Beschreibung vor allem funktional zu verstehen. Die Zuleitung stellt im Wesentlichen die Verbindung mit einem Vorratsbehalter z. B. einem Vorratstank zur Verfugung. Die Ableitung kann, sofern vorhanden, zum Abfuhren von im Leitungssystem oder in den Zielbehältern enthaltenem Gas wahrend des Abfullvorgangs dienen. Die Gesamtheit aus Zuleitung, Stammleitung und ggf. Ableitung wird hier als Hauptleitung bezeichnet.
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Zum Abfullen wird das Manifold mit den angeschlossenen Behältern in eine spezielle Abfullvorrichtung eingesetzt. Darin werden die Behälter einzeln, insbesondere liegend oder hängend in einem Trägergestell angeordnet. Weiter weist die Abfüllvorrichtung einen Ventiltrager auf, der vollständig oder teilweise in dem vorgenannten Tragergestell integriert sein kann. Der Ventiltrager weist fur jede Verbindungsleitung ein separat steuerbares Ventil, insbesondere ein Schlauchklemmventil auf. Hierdurch kann die Verbindung jedes Zielbehälters mit der Stammleitung individuell hergestellt oder unterbunden werden. Üblicherweise umfasst der Ventilträger auch ein Hauptventil, mit welchem der Volumenstrom von der Zuleitung in die Stammleitung gesteuert werden kann und das in der Praxis als funktionale Grenze zwischen Zuleitung und Stammleitung angesehen werden kann.
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Zur Befüllung werden in einem Vorflutungsschritt sämtliche Zielbehälterventile geschlossen und bei geoffnetem Hauptventil (sofern vorhanden) wird Flussigkeit von dem Vorratsbehälter in die Stammleitung gepumpt, bis diese gefullt ist, wobei in der Stammleitung befindliches Gas gegebenenfalls durch die Ableitung (sofern vorhanden) entweichen kann. Der Begriff des Pumpens ist weit zu verstehen und umfasst sowohl echte Pumpvorgange als auch andere, druckdifferenzbedingte Flussigkeitstransfervorgänge, beispielsweise unter Ausnutzung der Schwerkraft. Nach dem Vorfluten werden die Zielbehalterventile einzeln geoffnet, sodass Flussigkeit von dem Vorratsbehalter in den jeweiligen Zielbehalter stromen kann. Eine Fullmengenmessung kann dabei volumetrisch oder gravimetrisch erfolgen. Insbesondere kann die gesamte Abfüllvorrichtung inklusive Manifold auf einer elektronischen Waage positioniert sein, wobei die Anderungen der Wagewerte Aufschluss uber den Fullvorgang geben kann und die entsprechenden elektronischen Signale als Steuersignale für die Ventilsteuerung genutzt werden können. Sobald ein Zielbehälter befüllt ist, wird das entsprechende Zielbehälterventil geschlossen und der Vorgang wiederholt sich mit dem nachsten Zielbehalter. Nach Befüllung der gewünschten Anzahl von Zielbehälter werden diese verschlossen, z. B. verschweißt und von den Verbindungsleitungen getrennt.
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Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, dass eine nicht unerhebliche Flüssigkeitsmenge in der Stammleitung und den Verbindungsleitungen stammleitungsseitig der Zielbehälterventile verbleibt. Dieser Nachteil wiegt umso schwerer je teurer die Flussigkeit ist, wobei insbesondere im biotechnologischen und medizinischen Bereich, wo Manifolds verbreitet Einsatz finden, extrem teure Flüssigkeiten gehandhabt werden.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemaßes Abfüllsystem sowie ein gattungsgemaßes Abfüllverfahren derart weiterzubilden, dass der Flussigkeitsabfall wesentlich reduziert wird.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass außerhalb der Stammleitung an einer Verzweigungsstelle eine Zweigleitung zu einer Druckgasquelle von der Hauptleitung abzweigt und die Hauptleitung und die Zweigleitung auf der stammleitungsabgewandten Seite der Verzweigungsstelle eine Doppelventilanordnung mit zwei entgegengesetzt zueinander steuerbaren Schlauchklemmventilen durchlaufen.
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Die Aufgabe wird weiter in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 8 dadurch gelost, dass in einem zweiten Abfullschritt in der Hauptleitung verbliebene Restflüssigkeit in den Restmengenbehälter abgefüllt wird, indem das zugeordnete Zielbehalterventil geöffnet, die Stammleitung an ihrem der Abzweigstelle abgewandten Ende verschlossen, die Hauptleitung mittels des zugeordneten Schlauchklemmventils der Doppelventilanordnung verschlossen und die Zweigleitung mittels des zugeordneten Schlauchklemmventils der Doppelventilanordnung geoffnet wird, sodass Druckgas von der Druckgasquelle die Restflüssigkeit in den Restmengenbehälter presst.
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Bevorzugte Ausfuhrungsformen sind Gegenstand der abhangigen Anspruche.
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Die Erfindung äußert sich zunachst in einer Modifikation sowohl des Manifolds als auch der Abfullvorrichtung. Beide Modifikationen müssen aufeinander abgestimmt sein. Es sind im Wesentlichen zwei bevorzugte Varianten denkbar. Bei der ersten Variante ist im Bereich der Zuleitung eine Verzweigungsstelle angeordnet, sodass die eigentliche Zuleitung nach wie vor mit dem Vorratsbehalter und die abzweigende Zweigleitung mit einer Druckgasquelle, z. B. einem Druckluft-Kompressor verbunden ist. Alternativ hierzu kann die Verzweigungsstelle auch im Bereich der Ableitung angeordnet sein, sofern eine solche vorgesehen ist, d. h. von der Hauptleitung umfasst und in limerer Verbindung der Stammleitung nachgeordnet ist. Beiden Varianten ist die Grundidee gemeinsam, dass die Hauptleitung außerhalb des Bereiches der Stammleitung um einen Abzweig zu einer Druckgasquelle erweitert wird.
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Parallel hierzu wird die Abfullvorrichtung, bevorzugt deren Ventilträger, um eine Doppelventilanordnung erweitert, die in einer bevorzugten Ausführungsform als gemeinsame Ventileinheit ausgebildet ist. Diese Doppelventilanordnung umfasst zwei Schlauchklemmventile in deren eines die eigentliche Zu- bzw. Ableitung und in deren anderes die Zweigleitung eingelegt ist. Wichtig ist dabei, dass beide Einzelventile der Doppelventilanordnung vorzugsweise unabhangig zumindest jedoch gegensätzlich zueinander angesteuert werden können.
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Diese aufeinander abgestimmten Modifikationen von Manifold und Abfullvorrichtung erlauben es, die Stammleitung alternativ in der ublichen Weise mit eigentlicher Zu- bzw. Ableitung oder mit der Druckgasquelle zu koppeln. Die letztgenannte Option wird gemaß dem erfindungsgemaßen Verfahren zum Abschluss eines Abfullvorgangs gewahlt, wenn die gewünschte Anzahl von Zielbehaltern in der bekannten Weise befüllt und ein Restmengenbehalter noch unbefullt geblieben ist. In diesem Stadium wird dann das Zielbehälterventil des Restmengenbehälters geoffnet, Zu- bzw. Ableitung geschlossen und die Verbindung zur Druckgasquelle hergestellt. Daraufhin presst das Druckgas die in der Stammleitung verbliebene Restflussigkeit in den Restmengenbehälter, sodass sie gesichert und in geeigneter Weise weiterverwendet werden kann.
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Dabei ist es besonders gunstig wenn der Restmengenbehälter mit der Stammleitung über diejenige der Verbindungsleitungen verbunden ist die am weitesten von der Abzweigstelle beabstandet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der größtmogliche Teil der Stammleitung zwischen dem Druckgaseinlass und dem Restmengenbehalter liegt, sodass die Maximalmenge an Restflüssigkeit in den Restmengenbehälter gepresst werden kann.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in die Zweigleitung ein gasdurchlässiger Sterilfilter integriert. Dieser stellt sicher, dass durch das Druckgas keine Kontamination in Inneren des Schlauchsystems erfolgt. Die Sterilfilterung an dieser Stelle erlaubt auch bei sterilen Vorgängen die Verwendung einer unsterilen Druckgasquelle, beispielsweise eines herkommlichen Druckluftkompressors.
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Alternativ oder zusätzlich zur Anordnung eines Sterilfilters in der Zweigleitung kann bei der oben erlauterten Variante der Erfindung, bei der die Verzweigungsstelle in der Ableitung integriert ist, der Sterilfilter auf der stammleitungszugewandten Seite der Abzweigungsstelle in die Ableitung integriert sein. Diese Anordnung des Sterilfilters ist besonders bevorzugt, da Manifolds mit Ableitung ohnehin haufig über einen Sterilfilter in der Ableitung verfugen, um zu verhindern, dass über diese eine Kontamination des Schlauchsystems und der Flüssigkeit erfolgt.
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Wie aus der Stand der Technik grundsätzlich bekannt, kann auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der Ventiltrager weiter ein Hauptventil umfasst, mit dem ein Volumenstrom von der Zuleitung in die Stammleitung steuerbar ist. Allerdings kann im Rahmen der Erfindung auf ein separates Hauptventil auch verzichtet werden, wenn das der eigentlichen Zuleitung zugeordneten Einzelventil der Doppelventilanordnung funktional so ausgestattet ist, dass es die Aufgabe des herkömmlichen Hauptventils übernehmen kann. Insbesondere kann es günstig sein, wenn das funktionale Hauptventil den Volumenstrom in mehreren Stufen steuern kann.
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Vergleichbares gilt fur ein Auslassventil. So kann, wie aus dem Stand der Technik grundsatzlich bekannt der Ventiltrager weiter ein Auslassventil umfassen, mit dem ein Volumenstrom zwischen der Stammleitung und der Ableitung (sofern vorhanden) steuerbar ist. Auch hier kann das der eigentlichen Ableitung zugeordnete Einzelventil der Doppelventilanordnung grundsatzlich die Aufgabe des bekannten Auslassventils ubernehmen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigen:
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1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abfüllsystems
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2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Abfullsystems
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Die 1 und 2 zeigen unterschiedliche Ausfuhrungsformen eines erfindungsgemaßen Abfullsystems 10. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder analoge Elemente. Soweit moglich sollen die 1 und 2 zunachst gemeinsam diskutiert werden. Auf Unterschiede zwischen den Ausfuhrungsformen soll anschließend eingegangen werden. Die nachfolgende Beschreibung ist auf die bevorzugte Ausfuhrungsform gerichtet, bei der die Zielbehalter einschließlich des Restmengenbehälters als flexible Beutel ausgebildet sind. Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich auch auf Ausfuhrungsformen anwendbar, bei denen ein, mehrere oder gar alle Zielbehalter als steife oder halbsteife Behalter, z. B. als Flaschen ausgebildet sind.
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Das Abfüllsystem umfasst ein Manifold 100 sowie eine Abfüllvorrichtung 200. Weiter ist in den Figuren eine Gerateperipherie 300 dargestellt.
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Das Manifold 100 umfasst eine Hauptleitung, die aus einer Zuleitung 102, einer sich an diese anschließenden Stammleitung 104 und einer sich wiederum an diese anschließenden Ableitung 106 besteht. Von der Stammleitung (104) zweigen mehrere Verbindungsleitungen 108 sowie eine Restmengenbeutel-Verbindungsleitung 108' ab. Die Unterscheidung zwischen den Verbindungsleitungen 108 und der Restmengenbeutel-Verbindungsleitung 108' erfolgt hier nur zum Zwecke der Vereinfachung der Erläuterung. Die Verbindungsleitungen 108 verbinden die Stammleitung 104 jeweils mit einem Beutel 110; die Restmengenbeutel-Verbindungsleitung 108' verbindet die Stammleitung 104 mit einem Restmengenbeutel 110'. Die Unterscheidung zwischen den Beuteln 110 und dem Restmengenbeutel 110' erfolgt hier nur zur Vereinfachung der Erläuterung.
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Die Zuleitung 102 des Manifolds 100 ist über eine Pumpe 302 mit einem Vorratsbehalter 304, z. B. einem Tank, verbunden. Die Ableitung 106 des Manifolds 100 weist bei der dargestellten Ausführungsform einen integrierten Sterilfilter 112 auf.
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Das Manifold 100 ist in eine Abfüllvorrichtung gesetzt. Diese weist ein Tragergestell 202 zur Einzellagerung der Beutel 110, 110' auf. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Tragergestell 202 mit einer Ventilsaule 204 gekoppelt, die eine Vielzahl von Ventilen trägt. So ist der Übergangsbereich zwischen der Zuleitung 102 und der Stammleitung 104 in ein als Schlauchklemmventil ausgebildetes Hauptventil 206 eingelegt. Der Übergangsbereich zwischen der Stammleitung 104 und der Ableitung 106 ist ein ebenfalls als Schlauchklemmventil ausgebildetes Auslassventil 208 eingelegt. Weiter ist jede Verbindungsleitung 108 in ein ebenfalls als Schlauchklemmventil ausgebildetes Beutelventil 210 eingelegt. Die Restmengenbeutel-Verbindungsleitung 108' ist in ein ebenfalls als Schlauchklemmventil ausgebildetes Restmengenbeutelventil 210 eingelegt.
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Die gesamte Apparatur ist auf einer elektronischen Waage 212 montiert, die zur gravimetrischen Füllmengenüberwachung und zur entsprechenden Ausgabe von Steuersignalen fur die einzelnen Ventile eingerichtet ist.
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Weiter ist in den Figuren eine Druckgasquelle 306, nämlich ein Druckluftkompressor dargestellt. Die spezielle Ankopplung der Druckgasquelle 306 ist wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
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Bei der Ausführungsform gemäß 1 weist die Zuleitung 102 eine Verzweigungsstelle 114 auf, an der eine Zweigleitung 116 von der Zuleitung 102 abzweigt. Die Zweigleitung 116 ist mit der Druckgasquelle 306 verbunden. Sie durchlauft dabei ein als Schlauchklemmventil ausgebildetes erstes Einzelventil 214a einer Doppelventilanordnung 214. Vorratsbehalterseitig der Verzweigungsstelle 14 durchläuft die Zuleitung 102 ein ebenfalls als Schlauchklemmventil 214b ausgebildetes, zweites Einzelventil der Doppelventilanordnung 214.
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In der Zweigleitung 116 ist ein Sterilfilter 118 angeordnet, der im Druckgas eventuell enthaltene Keime herausfiltert und das Manifold 100 vor Kontamination schutzt.
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Bei einem Abfullvorgang ist das erste Einzelventil 214a der Ventilanordnung 214 geschlossen. Der Abfullvorgang verläuft in bekannter Weise, bis die Beutel 110 gefüllt und ihre zugeordneten Beutelventile 210 geschlossen sind. Typischerweise ist auch das Auslassventil 204 zu diesem Zeitpunkt geschlossen. Um nun die in der Stammleitung 104 und teilweise auch in der Zuleitung 102 verbliebene Flussigkeit nicht verwerfen zu mussen, werden in einem nachfolgenden Schritt das zweite Einzelventil 214b der Ventilanordnung 214 geschlossen und das Restmengenbeutel-Ventil 210' sowie das erste Einzelventil 214a der Doppelventilanordnung 214 geoffnet. In der Folge strömt Druckgas von der Druckgasquelle 216 uber die Verzweigungsstelle 114 in die Zuleitung 102 und presst die in der Zuleitung 102 sowie der Stammleitung 104 verbliebene Restflüssigkeit in den Restmengenbeutel 110'. Abschließend werden das Restmengenbeutel-Ventil 210' sowie das erste Einzelventil 214a der Doppelventilanordnung 214 geschlossen und der Restmengenbeutel 110' kann, wie auch die ubrigen Beutel 110 bei leerer Stammleitung 104 abgetrennt und der gewünschten Weiterbehandlung zugefuhrt werden.
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Die Ausfuhrungsform von 2 unterscheidet sich von derjenigen der 1 lediglich durch die Anordnung der Verzweigungsstelle 114 und der Doppelventilanordnung 214. Die Zweigleitung 116 zweigt bei dieser Ausführungsform von der Ableitung 106 ab. Diese ist in das erste Einzelventil 214a der Doppelventilanordnung 214 eingelegt. Der Fachmann wird keine Schwierigkeiten haben die oben erlauterte Funktionsweise mutatis mutandum auf die in 2 dargestellte Ausfuhrungsform zu ubertragen.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausfuhrungsformen nur illustrative Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmoglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere können Anzahl, Form, Große und relative Anordnung der Beutel 110, 110' innerhalb des Manifolds 100 an die Erfordernisse des jeweiligen Einzelfalls angepasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abfüllsystem
- 100
- Manifold
- 102
- Zuleitung
- 104
- Stammleitung
- 106
- Ableitung
- 108
- Verbindungsleitung
- 108'
- Restmengenbeutel-Verbindungsleitung
- 110
- Beutel
- 110'
- Restmengenbeutel
- 112
- Sterilfilter
- 114
- Verzweigungsstelle
- 116
- Zweigleitung
- 118
- Sterilfilter
- 200
- Abfullvorrichtung
- 202
- Tragergestell
- 204
- Ventiltrager
- 206
- Hauptventil
- 208
- Auslassventil
- 210
- Beutelventil
- 210'
- Restmengenbeutel-Ventil
- 212
- elektronische Waage
- 214
- Doppelventilanordnung
- 214a, b
- Einzelventile von 214
- 300
- Peripheriegerate
- 302
- Pumpe
- 304
- Vorratsbehalter
- 306
- Druckgasquelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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