WO1998014372A1 - Vorrichtung zum abfüllen einer unter druck stehenden flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum abfüllen einer unter druck stehenden flüssigkeit Download PDF

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Werner Mayer
Helmut Ludwig
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/003—Filling medical containers such as ampoules, vials, syringes or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids

Definitions

  • the invention relates to a device for filling a liquid under pressure into packaging containers, as has become known for example from EP 0 430 897 B1.
  • This device has a storage container for a liquid under gas pressure, which is connected via a supply line to a distributor, to which, in turn, filling valves assigned to the packaging containers are connected.
  • the sterile filter Pass liquid through a sterile filter before filling. So that no further germs can get into the liquid after passing through the sterile filter, the sterile filter is as close as possible to the filling elements or the Filling valves arranged. For reasons of space and handling, however, in most cases it is not possible to arrange the sterile filter in the flow path between the distributor and the filling valves, rather it is located directly in front of the distributor.
  • the commonly used sterile filters containing ceramics have the disadvantage that as soon as they are only subjected to a gas pressure in the direction of flow, i.e. that there is no longer any liquid in the sterile filter, they have a blocking effect. Only when the gas pressure is much higher, for which the operation of the device is not otherwise designed, is the shut-off effect released again.
  • the storage container can be completely emptied, but due to the above-mentioned blocking effect of the sterile filter, liquid remains in the distributor, which due to the there only low liquid pressure can no longer be filled. In the case of expensive pharmaceutical products in particular, this liquid remaining in the distributor represents a considerable cost factor which burdens the operation of the device and thus the price of the end product.
  • claim 1 has the advantage that the amount of liquid remaining in the distributor when emptying the storage container can also be used for filling the packaging container. This makes the operation of the device less expensive.
  • the distributor has a separate pressure connection, so that the liquid in the distributor is acted upon by a second gas pressure which is independent of the pressure of the storage container.
  • FIG. 1 shows a first device for filling a pressurized liquid in a schematic representation
  • Figure 2 shows a distributor of a second embodiment, also in a schematic representation.
  • the device 10 shown in FIG. 1 for filling a liquid 1 has a product container 11 for the liquid 1.
  • a first is on the product container 11
  • Pressure line 12 connected, which is connected to a pressure source, not shown, and which acts on the liquid 1 in the product container 11 with a first gas pressure Pl.
  • a supply line 14 extends from the bottom 13 of the product container 11 and opens into a distributor 15. When viewed in the direction of flow of the liquid 1, a shut-off valve 17 and a sterile filter 18 are interposed in the supply line 14, the sterile filter 18 being arranged in the immediate area in front of the distributor 15.
  • a second pressure line 19 opens, via which the liquid 1 in the distributor 15 is acted upon by a second gas pressure P2.
  • a first fill level sensor 22 for detecting an upper liquid level and a second fill level sensor 23 for detecting a lower liquid level are arranged in a side or jacket wall 21 of the distributor 15. The two level sensors 22, 23 are with the
  • a pressure sensor 24 is also connected to the distributor 15 and detects the total pressure p in the liquid 1 prevailing in the distributor 15, consisting of the hydrostatic pressure component of the liquid 1 and the gas pressure component P2.
  • Filling hoses 25 are connected to the distributor 15, each of which is connected to a filling valve 26 that can be moved up and down.
  • Each filling valve 26 is assigned to a packaging container (not shown), for example a vial, an ampoule or the like.
  • the packaging containers are cyclically fed to the filling valves 26 for filling with a certain amount of liquid in a manner known per se, and further conveyed after the filling.
  • the metering of the amount of liquid is regulated by means of the control device of the device 10, taking into account the total pressure P of the liquid 1 detected by the pressure sensor 24.
  • the control device of the device 10 opens the shut-off valve 17 so that liquid 1 can flow from the product container 11 into the distributor 15.
  • the gas pressure P 1 together with the hydrostatic liquid pressure present up to the mouth at the distributor 15 is greater than the gas pressure P2 prevailing in the distributor 15. This condition must also be met to completely empty the product container 11. Despite the pressure loss through the sterile filter 18, these conditions can generally be achieved when the gas pressure Pl is greater than the gas pressure P2.
  • the distributor 15a of a second embodiment of the invention shown in FIG. 2 differs from
  • Distributor 15 of Figure 1 in that the distributor 15a is now tubular, the main direction of extension of the distributor 15a is horizontal. Furthermore, the distributor 15a has a vertically upwardly projecting one that starts from one end face
  • the second pressure line 19a opens in the top of the pipe section 27, whereas the supply line 14a opens at the distributor 15a on the same side as the pipe section 27 in the distributor 15a.
  • the filling hoses 25a can be made shorter than in the distributor 15, since the filling hoses 25a can be arranged directly above the packaging containers. It follows that the length of the distributor 15a is based on the space required for the packaging containers which are fed in at intervals. In contrast, in the case of the distributor 15 in the first exemplary embodiment according to FIG. 1, longer or curved filling hoses 25 are required as a result of the cylindrical (with a vertical main direction of extension) distributor 15.
  • the distributor 15a enables advantages with regard to cleaning with CIP (Clean in place) or SIP (Sterile in place).
  • CIP Cylean in place
  • SIP Sterile in place
  • Forming the distributor 15a is particularly useful in the case of small filling quantities in the packaging containers, in which only a small total volume of the distributor 15 is required.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Abfüllen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit (1) in Verpackungsbehälter, wie Ampullen, Vials o.ä., hat einen Vorratsbehälter (11) für die Flüssigkeit (1) sowie einen über eine Versorgungsleitung (14; 14a) mit dem Vorratsbehälter (11) verbundenen Verteiler (15; 15a). In der Versorgungsleitung (14; 14a) ist ein Sterilfilter (18) zwischengeschaltet. Um zu ermöglichen, daß der Verteiler (15; 15a) vollständig entleert werden kann wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, am Verteiler (15, 15a) einen separaten Druckanschluß (19; 19a) auszubilden, so daß die im Verteiler (15; 15a) befindliche Flüssigkeit (1) von einem zweiten Gasdruck (P2) beaufschlagt ist.

Description

Vorrichtung zum Abfüllen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfüllen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit in Verpackungsbehälter, wie sie beispielsweise aus der EP 0 430 897 Bl bekannt geworden ist. Diese Vorrichtung weist einen unter Gasdruck stehenden Vorratsbehälter für eine Flüssigkeit auf, der über eine Versorgungsleitung mit einem Verteiler verbunden ist, an dem wiederum den Verpackungsbehältern zugeordnete Füllventile angeschlossen sind.
Um zu vermeiden, daß in der Flüssigkeit enthaltene Keime, insbesondere bei pharmazeutischen Produkten, in die Verpackungsbehälter gelangen, ist es bekannt, die
Flüssigkeit vor dem Abfüllen durch einen Sterilfilter zu leiten. Damit nach dem Passieren des Sterilfilters keine weiteren Keime in die Flüssigkeit gelangen können ist der Sterilfilter möglichst nahe an den Abfüllorganen bzw. den Füllventilen angeordnet. Aus Platz- und Handhabungsgründen ist es jedoch in den meisten Fällen nicht möglich, den Sterilfilter im Strömungsweg zwischen dem Verteiler und den Füllventilen anzuordnen, vielmehr befindet er sich unmittelbar vor dem Verteiler.
Die üblicherweise verwendeten, Keramik enthaltenden Sterilfilter haben jedoch den Nachteil, daß diese, sobald sie in Durchströmrichtung lediglich mit einem Gasdruck beaufschlagt werden, d.h., daß keine Flüssigkeit mehr im Sterilfilter vorhanden ist, absperrend wirken. Erst bei einem sehr viel höheren Gasdruck, für den der Betrieb der Vorrichtung ansonsten nicht ausgelegt ist, wird die Absperrwirkung wieder aufgehoben. Das bedeutet, daß bei den oben erwähnten gattungsgemäßen Vorrichtungen, die einen Vorratsbehälter und einen Verteiler und zusätzlich einen vorgeschalteten Sterilfilter aufweisen, zwar der Vorratsbehälter vollständig entleert werden kann, daß aufgrund der oben erwähnten Sperrwirkung des Sterilfilters jedoch Flüssigkeit im Verteiler verbleibt, die aufgrund des dort nur noch herrschenden geringen Flüssigkeitsdrucks nicht mehr abgefüllt werden kann. Insbesondere bei teueren pharmazeutischen Produkten stellt diese im Verteiler verbleibende Flüssigkeit einen erheblichen Kostenfaktor dar, der den Betrieb der Vorrichtung, und somit den Preis des Endproduktes belastet .
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abfüllen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß auch die im Verteiler beim Entleeren des Vorratsbehälters verbleibende Flüssigkeitsmenge zum Abfüllen der Verpackungsbehälter verwendet werden kann. Dadurch wird der Betrieb der Vorrichtung kostengünstiger. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Verteiler einen separaten Druckanschluß aufweist, so daß die im Verteiler befindliche Flüssigkeit von einem vom Druck des Vorratsbehälters unabhängigen zweiten Gasdruck beaufschlagt ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abfüllen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figur 1 eine erste Vorrichtung zum Abfüllen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit in einer schematischen Darstellung, und die
Figur 2 einen Verteiler eines zweiten Ausführungsbeispiels, ebenfalls in einer schematischen Darstellung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung 10 zum Abfüllen einer Flüssigkeit 1 weist einen Produktbehälter 11 für die Flüssigkeit 1 auf. An dem Produktbehälter 11 ist eine erste Druckleitung 12 angeschlossen, die mit einer nicht dargestellten Druckquelle verbunden ist, und die die im Produktbehälter 11 befindliche Flüssigkeit 1 mit einem ersten Gasdruck Pl beaufschlag . Vom Grund 13 des Produktbehälters 11 geht eine Versorgungsleitung 14 aus, die in einem Verteiler 15 mündet. In der Versorgungsleitung 14 sind in Strömungsrichtung der Flüssigkeit 1 betrachtet ein Absperrventil 17 und ein Sterilfilter 18 zwischengeschaltet , wobei der Sterilfilter 18 im unmittelbaren Bereich vor dem Verteiler 15 angeordnet ist.
Auf der Oberseite des zylindrisch ausgebildeten Verteilers 15 mündet eine zweite Druckleitung 19, über die die im Verteiler 15 befindliche Flüssigkeit 1 mit einem zweiten Gasdruck P2 beaufschlagt ist. In einer Seiten- oder Mantelwand 21 des Verteilers 15 sind ein erster Füllstandsensor 22 zum Erfassen eines oberen Flüssigkeitsstandes, und ein zweiter Füllstandsensor 23 zum Erfassen eines unteren Flüssigkeitsstandes angeordnet. Die beiden Füllstandsensoren 22, 23 sind mit der
Steuereinrichtung der Vorrichtung 10 gekoppelt. Mit dem Verteiler 15 ist ebenfalls ein Drucksensor 24 verbunden, der den im Verteiler 15 herrschenden Gesamtdruck p in der Flüssigkeit 1, bestehend aus dem hydrostatischen Druckanteil der Flüssigkeit 1, und dem Gasdruckanteil P2 erfaßt. Vom
Grund des Verteilers 15 gehen Füllschläuche 25 aus, die mit jeweils einem auf- und abbewegbaren Füllventil 26 verbunden sind. Jedes Füllventil 26 ist einem nicht dargestellten Verpackungsbehälter, beispielsweise einem Vial, einer Ampulle o.a. zugeordnet. Die Verpackungsbehälter werden auf an sich bekannte Weise taktweise den Füllventilen 26 zum Befüllen mit einer bestimmten Flüssigkeitsmenge zugefördert, und nach dem Befüllen weitergefördert. Das Dosieren der Flüssigkeitsmenge wird mittels der Steuereinrichtung der Vorrichtung 10 unter Berücksichtigung des vom Drucksensor 24 erfassten Gesamtdrucks P der Flüssigkeit 1 geregelt.
Wenn der Flüssigkeitsstand der Flüssigkeit 1 im Verteiler 15 den vom zweiten Füllstandsensor 23 erfassten unteren
Füllstand unterschritten hat, wird von der Steuereinrichtung der Vorrichtung 10 das Absperrventil 17 geöffnet, so daß Flüssigkeit 1 vom Produktbehälter 11 in den Verteiler 15 nachfließen kann. Dazu ist es erforderlich, daß der Gasdruck Pl zusammen mit dem bis zur Mündung am Verteiler 15 anstehenden hydrostatischen Flüssigkeitsdruck größer ist als der im Verteiler 15 herrschende Gasdruck P2. Diese Bedingung muß auch zum vollständigen Entleeren des Produktbehälters 11 erfüllt sein. Diese Bedingungen lassen sich trotz des Druckverlustes durch den Sterilfilter 18 in der Regel dann erreichen, wenn der Gasdruck Pl größer ist als der Gasdruck P2.
Der in der Figur 2 dargestellte Verteiler 15a einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich vom
Verteiler 15 der Figur 1 dadurch, daß der Verteiler 15a nunmehr rohrförmig ausgebildet ist, wobei die Haupterstreckungsrichtung des Verteilers 15a horizontal verläuft. Ferner weist der Verteiler 15a einen von einer Stirnseite ausgehenden, senkrecht nach oben ragenden
Rohrabschnitt 27 auf, in dem die beiden Füllstandsensoren 22a, 23a angeordnet sind. Die zweite Druckleitung 19a mündet in der Oberseite des Rohrabschnitts 27, wohingegen die Versorgungsleitung 14a in Höhe des Verteilers 15a auf derselben Seite wie der Rohrabschnitt 27 im Verteiler 15a mündet .
Durch die nunmehr rohrförmige Ausbildung des Verteilers 15a können die Füllschläuche 25a kürzer als beim Verteiler 15 ausgebildet werden, da die Füllschläuche 25a unmittelbar über den Verpackungsbehältern angeordnet werden können. Daraus folgt, daß sich die Länge des Verteilers 15a an dem benötigten Raum für die jeweils taktweise zugeführten Verpackungsbehälter orientiert. Im Gegensatz dazu sind beim Verteiler 15 beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 infolge des zylindrischen (mit senkrechter Haupterstreckungsrichtung) Verteilers 15 längere bzw. kurvenförmig angeordnete Füllschläuche 25 erforderlich.
Darüber hinaus ermöglicht der Verteiler 15a aufgrund seiner Form Vorteile bezüglich einer Reinigung bei CIP (Clean in place) bzw. SIP (Sterile in place) . Eine rohrförmige
Ausbildung des Verteilers 15a ist insbesondere bei kleinen Füllmengen in den Verpackungsbehältern sinnvoll, bei denen auch nur ein geringes Gesamtvolumen des Verteilers 15 erforderlich ist.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Abfüllen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit (1) in Verpackungsbehälter, wie Ampullen, Vials oder dergleichen, mit einem von einem ersten Gasdruck (Pl) beaufschlagten Vorratsbehälter (11) für die Flüssigkeit (1) , und mit einem mit Füllventileinrichtungen (25, 26; 25a, 26a) gekoppelten Verteiler (15; 15a), der mit dem Vorratsbehälter (11) über eine Versorgungsleitung (14; 14a) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Versorgungsleitung (14; 14a) zwischen dem Vorratsbehälter (11) und dem Verteiler (15; 15a) ein
Filterelement (18) für die Flüssigkeit (1) angeordnet ist und daß der Verteiler (15; 15a) einen zusätzlichen Druckanschluß (19; 19a) zum Beaufschlagen der im Verteiler (15; 15a) befindlichen Flüssigkeit (1) mit einem zweiten Gasdruck (P2) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gasdruck (Pl) größer ist als der zweite Gasdruck (P2) .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Verteiler (15; 15a) wenigstens eine Füllstandsmeßeinrichtung (22, 23; 22a, 23a) angeordnet ist, die mit einem in der Versorgungsleitung (14; 14a) angeordneten Absperrventil (17) zusammenwirkt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verteiler (15; 15a) ein Drucksensor (24; 24a) zum Erfassen eines Gasamtdrucks der Flüssigkeit (1) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (18) im Eingangsbereich des Verteilers (15; 15a) in der Versorgungsleitung (14, 14a) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche _ bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (15) zylindrisch mit senkrechter Haupterstreckungsrichtung ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (15a) rohrförmig mit horizontaler Haupterstreckungsrichtung ausgebildet ist und daß der Verteiler (15a) einen auf der den
Füllventileinrichtungen (25a, 26a) abgewandten Seite angeordneten, senkrecht nach oben ragenden Bereich (27) aufweist, in dem die wenigstens eine Füllstandsmeßeinrichtung (22a, 23a) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement ein Sterilfilter (181 ist .
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