[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befüllen von Spritzenzylindern gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung.
[0002] Solche Vorrichtungen und Verfahren eignen sich beispielsweise zum Befüllen von Spritzenzylindern mit hochviskosen Produkten.
[0003] Eine Vorrichtung und ein Verfahren der im Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 4 genannten Art sind aus DE-A1-4 320 098 bekannt. Pharmazeutische oder andere Produkte, insbesondere solche hoher Viskosität, werden unter Anwendung von Vakuum in den Spritzenzylinder eingebracht. Anschliessend wird in den Spritzenzylinder ein Kolben eingesetzt, mit dem später das eingefüllte Produkt herausgedrückt werden kann. Auch dieses Einsetzen des Kolbens erfolgt unter Vakuum. Unklar bleibt allerdings, wie dies geschieht, nämlich, wie im Rahmen einer Serienfertigung die einzelnen Kolben zugeführt werden und wie sie in die Spritzenzylinder eingesetzt werden.
[0004] Beim Einsetzen des Kolbens in den Spritzenzylinder, der zuvor mit dem Produkt gefüllt worden ist, muss offensichtlich ein Teil des Produkts aus dem Spritzenzylinder wieder verdrängt werden. Was mit diesem verdrängten Produkt geschieht und wie eine verschmutzungsfreie Handhabung möglich ist, ist aus dem Dokument nicht erkennbar. Wie der Kolben in den Spritzenzylinder eingeführt wird, ist gleichsam nicht erkennbar.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Befüllung von Spritzenzylindern zu vereinfachen.
[0006] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
[0007] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
[0008] Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>ein Schema einer Füllvorrichtung und
<tb>Fig. 2a bis 2c<sep>Details eines Spritzenzylinders in verschiedenen Phasen eines Befüllvorgangs.
[0009] In der Fig. 1 ist ein Spritzenzylinder 1 gezeigt, der eine erste Kammer 2a und eine zweite Kammer 2b aufweist. In die Kammern 2a und 2b werden später die Materialkomponenten eingefüllt. Beim Ausführungsbeispiel sind die beiden Kammern 2a und 2b deshalb vorhanden, weil der Spritzenzylinder 1 zwei verschiedene Materialkomponenten aufnehmen soll, die zum Gebrauch später vermischt werden sollen. Bei den Materialkomponenten handelt es sich beispielsweise um die beiden Komponenten eines Zwei-Komponenten-Klebers. In die erste Kammer 2a wird also die erste Materialkomponente eingefüllt und in die zweite Kammer 2b die zweite Materialkomponente. In jede Kammer 2a, 2b ist ein Kolben 3 eingesetzt, der beispielsweise durch eine Dichtung 4 die Kammern 2a, 2b dicht abschliesst.
Die Dichtung 4 ist schematisch als O-Ring dargestellt. Üblicherweise werden bei solchen Spritzenzylindern 1 jedoch Doppellippen-Dichtungen angewendet. Mit den Bezugszahlen 5a bzw. 5b sind Öffnungen bezeichnet, durch die einerseits die Kammern 2a, 2b befüllbar sind, und durch die andererseits zum Gebrauch der Materialkomponenten die Materialkomponenten aus den Kammern 2a, 2b mittels der Kolben 3 herausdrückbar sind. Erfindungsgemäss sind also die Kolben 3 bereits vor der Befüllung des Spritzenzylinders 1 eingesetzt, so dass die heikle Operation des nachträglichen Einsetzens der Kolben 3 in den Spritzenzylinder 1 nach dem Befüllen entfallen kann.
[0010] Somit wird erfindungsgemäss der Spritzenzylinder 1 von der gleichen Seite her befüllt, wie er später beim Gebrauch entleert wird. Damit sind zum Befüllen auch keine Verschlussteile wie Kappe und Stopfen nötig, die bei DE-A1-4 320 098 die der Einfüllseite gegenüberliegende Öffnung während des Füllvorgangs dicht verschliessen.
[0011] Zum Zwecke der Befüllung ist der Spritzenzylinder 1 an einen Dosierkopf 10 ansetzbar. Dieser Dosierkopf 10 enthält ein erstes Material-Einlassventil 11a und ein zweites Material-Einlassventil 11b. Diese beiden Material-Einlassventile 11a, 11b sind beispielsweise pneumatisch betätigbar. Von ersten Anschlüssen der Material-Einlassventile 11a, 11b führt jeweils eine Produktleitung 12a bzw. 12b zu einem Druckbehälter 13a bzw. 13b, in dem ein Vorratsgefäss 14a bzw. 14b angeordnet ist. In diesen Vorratsgefässen 14a, 14b befindet sich jeweils eine der Materialkomponenten A und B, nämlich je eine der einzufüllenden Materialkomponenten. Jedem Druckbehälter 13a bzw. 13b ist ein Pressluft-Druckregelsystem 15a bzw. 15b zugeordnet.
[0012] Der Dosierkopf 10 enthält ausserdem ein erstes Vakuum-Ventil 20a und ein zweites Vakuum-Ventil 20b. Auch diese Vakuum-Ventile 20a, 20b sind beispielsweise pneumatisch betätigbar. Von jedem der Vakuum-Ventile 20a, 20b führt eine Saugleitung 21a bzw. 21b zu einem Vakuumbehälter 22a bzw. 22b. An jeden der Vakuumbehälter 22a, 22b ist eine Vakuumpumpe 23a bzw. 23b angeschlossen. Anstelle zweiter Vakuumpumpen 23a, 23b kann auch eine einzige Vakuumpumpe 23 vorhanden sein.
[0013] Die jeweils zweiten Anschlüsse der Material-Einlassventile 11a, 11b und der Vakuum-Ventile 20a, 20b stehen in Verbindung mit Kanälen 25a, 25b. Dabei bildet ein erster Kanal 25a die Verbindung vom Material-Einlassventil 11a und vom Vakuum-Ventil 20a zur Kammer 2a des Spritzenzylinders 1 und ein zweiter Kanal 25b bildet die Verbindung vom Material-Einlassventil 11b und vom Vakuum-Ventil 20b zur Kammer 2b des Spritzenzylinders 1. Konstruktiv ist die Vorrichtung vorteilhaft so gestaltet, dass das Volumen der Kanäle 25a, 25b möglichst klein ist.
[0014] Vorteilhaft ist jedem Kolben 3 des Spritzenzylinders 1 ein verstellbarer Stössel 30 zugeordnet, der mit einem Näherungsschalter 31 zusammenwirkt. Die Funktion wird noch beschrieben werden.
[0015] Nicht gezeigt ist eine Halterung für den Spritzenzylinder 1, in die dieser eingesetzt werden kann. Ebenfalls nicht gezeigt ist eine Bewegungsvorrichtung, mit der der Dosierkopf 10 gegenüber dem Spritzenzylinder 1 bewegbar ist, so dass er auf den Spritzenzylinder 1 abgesenkt werden kann, wodurch, beispielsweise pneumatisch gesteuert, sichergestellt ist, dass die Öffnungen 5a, 5b des Spritzenzylinders 1 genau mit den Kanälen 25a, 25b fluchten. Für die Gestaltung kennt der einschlägige Fachmann die entsprechenden Gestaltungsmöglichkeiten. Aus Sicherheitsgründen kann die ganze Vorrichtung für eine Zwei-Hand-Steuerung ausgelegt sein.
[0016] Die in der Fig. 1 gezeigte Vorrichtung wird wie folgt betrieben.
[0017] Nachdem ein Spritzenzylinder 1 unter dem Dosierkopf 10 richtig positioniert ist, öffnen die beiden Vakuum-Ventile 20a, 20b, so dass in den Kammern 2a, 2b sowie in den Kanälen 25a, 25b ein Vakuum vorbestimmter Grösse entsteht. Auf den Kolben 3 wirkt somit eine Druckdifferenz, so dass die Kolben 3 in die oberste mögliche Stellung gedrückt werden, sofern sie diese Stellung nicht schon von vornherein hatten. Nach einer vorbestimmten Zeit, beispielsweise 1 Sekunde, schliessen die beiden Vakuum-Ventile 20a, 20b und sofort darauf öffnen die beiden Material-Einlassventile 11a, 11b.
Weil die Druckbehälter 13a bzw. 13b, in denen die Vorratsgefässe 14a bzw. 14b angeordnet sind, unter einem Druck von beispielsweise 2 bis 6 Bar stehen, werden die beiden Materialkomponenten A, B gleichzeitig von den Vorratsgefässen 14a und 14b durch die Produktleitungen 12a bzw. 12b und die Material-Einlassventile 11a, 11b in die Kanäle 25a, 25b und weiter in die Kammern 2a, 2b gedrückt. Dabei werden die Kolben 3 automatisch verdrängt. Jeder Kolben 3 trifft dann auf den ihm zugeordneten Stössel 30 und bewegt diesen. Mit Hilfe des jeweils zugeordneten Näherungsschalters 31 werden die Material-Einlassventile 11a, 11b unabhängig voneinander gleichzeitig oder nacheinander geschlossen. Nun sind die beiden Kammern 2a, 2b mit den Materialkomponenten A bzw. B gefüllt. Die Kammern 2a, 2b stehen nun aber noch unter jenem Druck, der in den Druckbehältern 13a bzw. 13b herrscht.
[0018] Um nun zu verhindern, dass die Materialkomponenten A, B beim Lösen der Verbindung zwischen Spritzenzylinder 1 und Dosierkopf 10 austreten und Verschmutzungen verursachen, werden die beiden Vakuum-Ventile 20a, 20b kurz geöffnet, um den Druck abzubauen.
[0019] Daran anschliessend wird der Dosierkopf 10 gegenüber der den Spritzenzylinder 1 tragenden Halterung um eine kleine Strecke bewegt. Zwischen den Kammern 2a, 2b und den Kanälen 25a, 25b besteht nun ein Spalt, in den Luft eintreten kann. Anschliessend werden die Vakuum-Ventile 20a, 20b nochmals kurzzeitig geöffnet. Dadurch werden überstehende Mengen der Materialkomponenten A, B aus den Öffnungen 5a und 5b abgesaugt. Diese überstehenden Mengen der Materialkomponenten A, B werden gleichzeitig auch aus den Kanälen 25a, 25b abgesaugt und durch die Saugleitungen 21a bzw. 21b in die Vakuumbehälter 22a bzw. 22b gefördert, wo sie sich am Boden sammeln und gegebenenfalls wiederverwertet werden können.
[0020] In den Fig. 2a bis 2c sind Einzelheiten eines Spritzenzylinders 1 in verschiedenen Phasen des Befüllvorgangs gezeigt. In allen drei Figuren ist unten der Spritzenzylinder 1 gezeigt, der oben auf der dem Dosierkopf 10 (Fig. 1) zugewandten Seite für jede der Öffnungen 5a und 5b (Fig. 1) einen Hals 32 aufweist. In die Öffnung dieses Halses 32 ist eine Düse 33 einführbar, die zum Dosierkopf 10 gehört und an jeden der Kanäle 25a, 25b (Fig. 1) anschliesst.
[0021] In der Fig. 2a sitzt die Düse 33 dichtend in der Öffnung des Halses 32. Mit einem Aufwärtspfeil ist angezeigt, dass Luft aus dem Raum oberhalb des Kolbens 3 gesaugt wird, was beim zuvor beschriebenen Schritt des Erzeugens des Vakuums bei geöffneten Vakuum-Ventilen 20a, 20b der Fall ist. Der Kolben 3 wird dabei in die oberste der möglichen Stellungen gezogen.
[0022] In der Fig. 2b ist der Zustand "Füllen" gezeigt, wenn die Material-Einlassventile 11a, 11b offen sind. Nun wird die Materialkomponente A bzw. B in den Raum oberhalb des Kolbens 3 gedrückt, der dabei gleichzeitig nach unten gedrückt wird. Auch hier bezeichnet ein Pfeil die Förderrichtung. Auch in der Düse 33 befindet sich die jeweilige Materialkomponente A bzw. B, was aus der Fig. 2b aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht erkennbar ist.
[0023] In der Fig. 2c ist der letzte Verfahrensschritt gezeigt, bei dem die überflüssige jeweilige Materialkomponente A bzw. B abgesaugt wird. Die Düse 33 ist hier etwas zurückgezogen, so dass zwischen dem unteren Ende der Düse 33 und der Dichtfläche im Inneren des Halses 32 ein Spalt entstanden ist. Beim Absaugen, wiederum gekennzeichnet mit einem geraden Pfeil, kann Luft zwischen Hals 32 und Düse 33 eintreten. Dabei wird jener Teil der Materialkomponenten A bzw. B abgesaugt, der sich oberhalb der Unterkante der Düse 33 befindet. Hierdurch wird deutlich, dass es vorteilhaft ist, wenn das Volumen der Räume zwischen den Vakuum-Ventilen 20a, 20b (Fig. 1), den Material-Einlassventilen 11a, 11b und der Unterkante der Düse 33 möglichst klein ist, weil dann nur wenig der Materialkomponente A, B abgesaugt werden muss.
Mit dem Absaugen ist dann der Füllvorgang für den Spritzenzylinder 1 beendet.
[0024] Durch die Erfindung wird die Befüllung von Spritzenzylindern 1 vereinfacht.