CN102015517A

CN102015517A - 用于填充容器的装置

Info

Publication number: CN102015517A
Application number: CN2009801137386A
Authority: CN
Inventors: 罗兰·劳梅尔; 约翰·贾斯特尔
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2008-04-12
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: CN102015517B; US20110023996A1; US8869496B2; DE102008018516A1; EP2265542A1; WO2009124885A1; EP2265542B1

Abstract

本发明公开了一种使用液体填充容器(10)的装置(1)，包括传输多个容器(10)通过填充空间(4)的第一传输工具(2)，其中填充空间(4)为无菌空间(4)，多个处理部件(8、16、18)设置在填充空间(4)内，所述处理部件处理容器(10)，处理部件(8、16、18)的至少一个为用液体填充容器的填充部件(8)。依据本发明，第一传输工具(2)设计为同步传输容器(10)通过填充空间(4)。

Description

用于填充容器的装置

技术领域

本发明涉及用于填充容器的装置。

背景技术

此类用于填充容器的装置在现有技术中是已知的。一般而言，提供多个填充部件，其与传输工具一起移动并在后者的连续移动中填充容器。另外，从现有技术中已知无菌填充系统，其中，在无菌空间内填充容器。

从DE 198 35 369 C1可知容器处理机器。在该处理机器中，承载某一单元和多个处理工作站(process station)的支承工具设置在该单元的处理工作站的上面。

DE 199 22 873 A1公开了用于进给瓶子进和/或出处理室的装置，其提供用于容器的内外星形轮对及夹持和保持装置。

DE 198 16 239 A1公开了用于进给瓶子进/出处理室的装置，其提供向外开口并带有包括设置的夹持件的锁止轮的锁止室，锁止室可直接由容器驱动，和/或通过控制装置间接驱动，其中，锁止轮在锁止室中临时锁止容器。

从DE 198 17 735中可知填充饮料的装置，其在处理室中具有固定的填充部件，处理室环绕填充部件的容器接合位置和位于填充位置的容器，且处理室中还施加有惰性气体，容器可通过该处理室中的开口进给。另外，提供进口室，经由进口室，朝外和朝向处理室的开口可通过锁止门锁止。

在所谓的无菌冷填充过程中，即将被填充的容器和盖子首先被消毒，之后事先消毒的产品在密闭的无菌环境(所谓的无菌室)中被填充到容器中。容器在无菌条件下被封闭。

如上面提到的，相应的填充部件与将被填充的容器一起移动在现有技术中是标准惯例。但是，因此将产生其它工艺过程问题，例如由于必须为移动的填充部件提供将要填充的介质，因而额外的密封劳动是必需的。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供使用液体填充容器的装置，其在生产是经济有效的，并且操作简单。

依据本发明，这通过依据独立权利要求的装置和方法实现。有利的实施方式和改进构成从属权利要求的主题。

依据本发明的填充容器的装置，包括传输多个容器通过填充室的传输工具，所述填充室优选地为无菌空间。另外，提供设置在填充室中的多个处理部件，处理部件处理容器，且这些处理部件的至少一个为使用液体填充容器的填充部件。

依据本发明，传输工具设计为，它们以循环方式传输容器通过填充室。填充室应当理解为意指容器被引导通过并在其中使用液体填充的空间。液体例如可以是饮料，但是填充药物或其它药学产品也是可能的。无菌空间应当理解为意指填充室特别是与外部环境隔绝开的。

一方面，目的是防止任何空气从外部进入填充室中，然而相反地，也防止任何气体从填充室逃逸到外部。优选地，在填充室周围提供壳体，其密封填充室。与现有技术不同，依据本发明，建议在循环移动而非连续移动中传输容器。

优选地，处理部件至少部分地设置为固定。此处，除了填充部件外，优选地也提供其它处理部件，例如用盖子封闭容器的部件、完成对容器的灭菌操作的部件和类似部件。通过固定设置填充部件和优选地其它处理部件，简化了整个装置，因为例如无需提供额外的旋转密封，这样减少了密封工作。这样，也可省去旋转分发器。

在另一优选实施方式中，所述装置包括另一传输单元，其既至少和优选间接地移交容器到处理单元，也至少和优选间接地从传输工具接收容器。在此，其可以是转移轮，该转移轮优选地通过锁止装置引导容器进入无菌空间或进入填充室。因此，此处只提供一个传输单元，其既移交空的容器到装置或传输工具，又从所述传输工具接收填充和密封的容器。这样可能的是，仅提供一个到传输工具的入口，通过该入口进出容器。

优选地，在容器传输方向上，在第一传输工具和另一传输单元之间提供锁止装置，锁止装置既从另一传输单元接收空的容器并将它们移交到第一传输工具，又从第一传输工具接收已填充和封闭的容器并将它们移交到另一传输单元。

在另一有利实施方式中，第一传输工具包括传输轮，传输轮至少在沿环路延伸的分段(in section)传输容器。这样的传输工具在下面也称为旋转系统。因此容器通过该装置以循环方式沿环形路径传输。

优选地，传输单元包括防止空气进入填充室的锁止装置。此处，将容器导入锁止室，随后将容器传递到传输工具。如上所述，利用组合的进口/出口星形轮，以便传输容器到传输工具或离开传输工具。优选地，锁止装置也位于填充室内，进而位于洁净空间(clean room)内。

在另一有利实施方式中，锁止装置为旋转锁止装置。这意味着，优选将容器导入锁止装置，并随后围绕锁止装置的旋转轴旋转。此处优选地，容器在锁止装置中的旋转也以循环方式完成。这样，方便了传输工具对容器的移交或接收。

在另一有利实施方式中，锁止装置具有至少一个用于夹持容器的夹持部件，所述夹持部件设置为可同时在线性方向上滑动和枢转。因此，首先夹持容器，随后将其导入锁止装置，最后枢转，从而可将容器传回到传输工具。后面会结合附图对此做详细说明。

在另一有利实施方式中，另一传输单元包括偶数个用于夹持容器的夹持部件。优选地，提供两个或四个这样的夹持部件。第一夹持部件或每个第一夹持部件用于移交空的和未封闭的容器到传输工具，各个第二或第二夹持部件用于从传输工具接收已填充和封闭的容器。

优选地，夹持部件为主动夹持部件。这意味着，夹持部件能够自我关闭，以便特别地通过容器的瓶颈夹持容器。

例如，可能的是，锁止装置通过向外移动的锁止装置的线性托架(linearcarriage)从进口星形轮接收空的容器。在气体驱动的移交后(或当夹持部件关闭时)，上述的线性托架将与空的容器一起移动返回锁止装置。通过180°枢转锁止装置，线性托架将再次移出，空的容器将被移交到那时已移动到工作位置的相应的传输工具的夹持部件。

在另一有利实施方式中，所述装置具有上面设有装置的几乎所有处理部件或工作部件的中心载体。此处的工作部件应理解为，例如，封口部件、填充部件、用于冲洗容器的部件、用于容器内部消毒的部件和类似部件。通过在中心载体上设置这些部件，有利于装置的整体可用性和维修。中心载体优选为封闭填充室的盖子。因此，在该实施方式中，装置的工作部件设置为悬挂于该盖子上。这样，也有利于装置的内部灭菌。

在另一有利实施方式中，所述装置包括多个设置在填充室内的液体分发装置。更具体地，安装CIP(就地清洗，Clean In Process)系统用于清洗和消毒填充室。此处，多个独立的可控喷嘴分布在填充室内。它们能够清洗整个填充室。在此优选地，该清洗系统的管道设计为，当系统放出液体时，所有管道自动空转。优选地，旋转喷头用于内部空间的有效清洗，即优选旋转情况下的喷头在圆周方向上喷出清洗液体。用于内部清洗的管道也优选地设置在上述盖子上或载体上。

在另一有利实施方式中，在填充室内设有封闭装置，以便用盖子封闭容器。为了封闭容器，必须将灭菌的盖子传输到封口单元的封闭锥体。

优选地，封闭装置具有设置在填充室外部的驱动器。现有技术中已知这样的装置，其中包括马达和驱动器的整个封口单元设置在洁净空间内。然而，这意味着，必须清洗相对较大的表面。因此，本实施方式中建议，机构和驱动器设置在填充室外部，并可自由获取，仅将随后把盖子转到容器上的可交换的封闭锥体安装在填充室内。因此，此处封闭头是隔离的。另一优点在于，该机构可在运转工作中检修，不需要填充室的重建的清洗工作(renewed cleaningoperation)。

封闭装置优选地包括枢转盖子的枢转臂。如上说明的，目的在于从封闭导轨上传输螺纹盖子到封闭单元的锥体中。该过程中，盖子并不通过其内螺纹被接触或保持，因为这将再次引入污染的风险。一旦消毒后，盖子滑入导轨。随后，枢转臂向着导轨末端进行枢转移动，此时盖子已经位于导轨末端。枢转臂带走盖子，并枢转回到封闭部件的锥体上。

枢转臂可优选地整体下降或上升。这意味着，除了枢转移动，枢转臂也进行垂直向上和向下的移动。由于枢转臂的上升，盖子在上述锥体中被夹住，随后枢转臂再次下降，开始新的循环。

优选地，枢转臂设置在轴上，该轴在其圆周方向上被波纹管(bellow)包住。如上说明，枢转臂进行枢转移动及上升和下降移动。为了实现对填充室的密封，提供上述波纹管，该波纹管同时起到隔离作用。

本发明还涉及使用液体填充容器的方法，其中，容器通过传输工具传输通过无菌的填充室，并优选在无菌的填充室中利用多个设置在填充室中的处理部件处理，至少一个处理部件是使用液体填充容器的填充部件。依据本发明，容器以循环方式传输通过填充室。

因此，依据本发明的方法也建议，不在连续性移动中，而是以循环方式传输容器。这样，此处各个处理部件也可固定地设置在填充室内。填充室优选为无菌空间。

在优选方法中，将空的容器提供给传输工具，同时满的容器由传输工具带走。通过该同时发生的进出供给，仅通过一个传输工具可实现容器的进出供给。这样，减少了填充室的入口和开口的数量。

优选地，已填充和未填充的容器均通过用于容器的传输单元同时传输，传输单元也称为向内和向外传输单元。优选地，这是进口和出口星形轮，其上面同时设置已填充且封闭的容器和未填充的容器(意指将被填充的容器)。

优选地，通过锁止装置将容器从传输单元移交到第一传输工具。通过该锁止装置，防止了空气进入填充室，并相反地防止了任何存在的腐蚀性气体，如过氧化氢从填充室内部的逃逸。此处的锁止装置既适于容纳已填充的容器，也适于容纳已填充的容器。

附图说明

其它有利实施方式可从附图得知，附图中：

图1示出依据本发明的装置的整体示意图；

图2示出图1所示装置的细节；

图3示出图1所示装置的锁止装置；

图4示出正在从另一传输工具接收容器的图3所示的锁止装置；

图5示出用于说明不同工作站的图1所示装置的局部顶视图；

图6示出用于说明装置的管道设计的示意图；

图7示出用于说明容器的传输过程的示意图；及

图8示出依据本发明的装置的封闭单元的示意图。

具体实施方式

图1示出依据本发明的装置1的简化示意图。该装置1包括填充室4，在其中引导容器10。除了别的处理之外，也利用饮料等液体填充容器10。首先，借助作为组合的进口和出口星形轮使用的另一传输单元，将空的和开口的容器供给到填充室，将已填充和封闭的容器带走。图1中，每个空的容器用标号10a标记，每个已填充的容器用标号10b标记。可以看出，所有情况下两个未填充的容器10a和两个已填充的容器10b彼此邻近地设置。在图1所示的实施方式中，另一传输单元40顺时针方向旋转。标号50是指锁止装置，其既从另一传输单元40接收空的容器10a，也移交已填充的容器10b到所述另一传输单元40。在开始运转时，手工装填空的容器10a到传输单元40。

标号3是指上面沿环形路径传输单个容器的传输轮。

图2示出图1所示装置的详细示意图。可以看出，另一传输单元40可绕旋转轴X旋转。标号47是指驱动机构，其以循环方式驱动齿轮43和载体42。该过程中，完成圆周角为15-45°的循环旋转移动。该旋转移动的每个循环后为休眠期。在休眠期内，容器被移交到锁止装置50。在该运转过程中，在容器的每次移交/接收后，载体42优选地旋转一个容器位置。

然而，也可能的是，在每次移交/接收后，载体旋转两个位置，并在所有情况下在载体上交互设置空的和满的容器。而且，锁止装置可包括四个或更多个相互邻近设置的夹持部件。除此之外，也可能的是，锁止装置总共包括4个夹持部件，其中两个部件分别在另一传输单元的方向上移动，另外两个部件在传输工具2的方向上移动。

图3示出了锁止装置50的示意图，其正处在从传输工具2接收已填充和封闭的容器10b，并基本上同时移交开口和空的容器到传输工具(未示出)的过程中。

图4示出这样的情况，空的容器10a处在由另一传输单元40接收的过程中，同时已填充的容器10b由锁止装置50移交到传输单元40。为此，锁止装置包括可优选地夹持容器颈部的夹持部件56。这些夹持部件56可沿箭头P2移动，从而可将容器导入锁止装置的内部空间51。在容器进入后，锁止装置绕其旋转轴y旋转180°，以便进行相应的到传输工具2的移交或从传输工具2的接收。优选地，锁止装置因此具有带枢转驱动器的支架。

容器被传输到锁止托架53中。

一旦枢转锁止装置50，线性托架(图4中未示出)将移出，空的容器移交到传输工具2的夹具或夹持部件34(图3)，夹具或夹持部件已移动到工作位置。容器位于传输工具2的上述夹具34的支承环中，并通过打开夹具或夹持部件56将容器移交到传输工具2。一旦锁止装置枢转180°返回，托架移出，开始新的循环。标号14是指检测装置，其检测盖子是否已附着到容器10。

图5示出用于说明不同区域的依据本发明的装置的顶视图。此处，单个的工作步骤标记为罗马字符I-XII。步骤I中，空的且脏的容器通过锁止装置50移交。步骤II中，从外面消毒容器10，并在步骤III中用热空气预加热。随后，在步骤IV中进行H₂O₂/空气混合气体对容器的连续内部消毒。随后，在步骤V中进行H₂O₂/空气混合气体对容器的非连续内部消毒。在步骤VI中，用无菌空气冲洗容器。

标号VII是指空闲或未使用的工作站。在步骤VIII中，容器例如被填充饮料，随后将液氮引入容器(步骤IX)。最后，采用螺纹盖子封闭容器(步骤X)，并在步骤XI中用铝封密封。最后，将满的容器移交到锁止装置50(步骤XII)。

为了能够完成各个工作步骤I-XII，特别是工作步骤II-XI，装置1包括多个固定设置在载体20上的处理部件。容器分别相对这些处理部件移动。标号8(仅概略性地)示出用于填充容器的填充部件。标号16和18示出(也是仅概略性地)两个用于进行步骤III和IV的其它处理部件。单个的处理部件沿环形路径设置，该路径也相当于容器的传输路径。

填充室4被三个分隔板24、25和26分成三个区域A、B和C。在A区，优选地存在5-10帕的真空。该真空是必要的，以确保没有H₂O₂蒸汽能通过锁止装置50逃逸。该真空通过排气控制装置维持。

在B区，上述用于消毒容器的工作站位于其中。充满H₂O₂蒸汽的系统局部在大约10帕的微正压条件下运转。这样，实现了向锁止装置50的移交区A的连续溢出(箭头P4)。在此也通过排气控制装置维持压力水平。

在C区，选择该无菌区的压力(例如20帕的正压)，以使得溢出(箭头P4、P5、P6)发生在相邻的区域A和C。这样，可以防止A区未灭菌空气的污染和B区充满H₂O₂的空气的污染。而且，图中示出的传输工具2如上所述地以循环方式运转，此处优选地提供电动伺服马达，其完成循环的枢转移动，例如枢转30°。

标号15是指在锁止装置50中提供的载体，在其对面，可在箭头P2方向上移动载体54，载体54上依次设有夹持部件56。此处，锁止装置50相对传输工具2设置为，锁止装置的两个夹持部件56同时上移到传输工具的夹持部件34，以便基本在同一时间内，空的容器可被移交，满的容器可被接收。因此，锁止装置50也相对另一传输单元设置为，上述同时发生的接收和移交成为可能。然而，也可能的是，提供用于夹持部件56的托架，其可分别独立地被驱动。

图6示出填充室4的示意图。该填充室4包括带载体20的基壳5。在该载体20上设置有装置的各个处理部件(未详细示出)。标号31是指CIP管道。标号32是指用于清洗填充室4内部空间的清洗喷嘴。为此，分配清洗液体，更具体地，清洗液体从上述液体管道31，分配到12个独立的可控喷嘴块或清洗喷嘴32，它们能够清洗填充室的整个内部空间。管道优选地设计为，当系统放出液体时，所有管道31自动空转。喷头优选为允许洗涤剂在整个圆周上喷出的旋转喷头，即大约180°。

标号35概括地指用于供给饮料及装入容器的任何其它气体的所有管道。

图7示出传输工具2的透视图。它包括支承部件82。标号34指夹持容器的夹持部件。这些夹持部件34可借助升降驱动器85在箭头P7方向上上升或下降。标号87指填充室4的顶板，即在该顶板上方提供非灭菌空间的区域。标号86指用于上升和下降夹持部件84的升降装置。该升降装置86被提供用于无菌密封的波纹管89包住。

标号91指具有上游锥齿轮及齿轮的伺服马达。通过该伺服马达，传输工具2以循环方式被驱动。4点扭矩轴承94被固定到轴承板91。轴承94在内环上装配有内齿，可作为独立轴承支承高负荷，基本无晃动且是经济有效的。在内环，即内齿上，上述伺服马达与上游锥齿轮和齿轮接合。

图8示出封闭装置70。为了用螺纹盖子封闭容器，无菌盖子必须首先被传输到封闭锥体41中。这可通过将其移交到枢转单元44实现。图8示出封闭单元的底视图。螺纹盖子(未示出)从盖子导轨72移动到容纳区73。通过该导轨72，实现了在灭菌后，盖子定位到正确的方向，且其开口向外。盖子在容纳区73前堆积。最初，枢转臂44绕轴Z完成向导轨末端的枢转移动。该区域中，盖子已存在(未示出)于存放盘74上。存放盘74设置在弹簧板75上。通过推开存放盘74，盖子被推到枢转臂44或其末端45上，在此应当注意，枢转臂在存放盘74下面枢转。该部件45容纳枢转臂上的盖子。之后，枢转臂44在锥体41下面枢转返回。除了枢转移动，枢转臂也进行沿箭头P1向上和向下的垂直移动。通过上升枢转臂，盖子被夹持到锥体41中。

在此应当注意，枢转臂44的驱动器(未示出)设置在填充室4的外部，即非无菌区域。安装在枢转臂44上的轴46因此延伸通过枢转单元的盖子。标号48指允许枢转单元44在箭头P1方向上枢转及上升和下降的波纹管。因此，波纹管48一方面完成密封旋转移动的作用，另一方面平衡升降移动，最终也密封平板或载体20上的封闭单元。封闭锥体41随后通过相对容器的相对移动上移到容器，并将盖子旋到容器的开口。此处，容器可通过上升移动上移到锥体，但也可能的是，在容器方向上反向移动锥体。

因此，仅封闭单元的封闭锥体41伸出到洁净空间中，其机构和驱动器位于载体20上，可自由地使用。标号52指设置在封闭锥体41或其轴上的另一波纹管。

本申请文件中公开的所有特征对本发明均是非常重要的，到目前为止，它们单独或结合均相对现有技术是新颖的。

Claims

1.一种使用液体填充容器(10)的装置(1)，包括传输多个容器(10)通过填充室(4)的第一传输工具(2)，所述填充室(4)优选为包括设置在所述填充室(4)内用于处理容器(10)的多个处理部件(8、16、18)的无菌室(4)，所述处理部件(8、16、18)的至少一个为使用液体填充容器的填充部件(8)，其特征在于，所述第一传输工具(2)设计为以循环方式传输容器(10)通过所述填充室(4)。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述处理部件(8、16、18)设置为至少部分固定。

3.根据至少一项前述权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括另一传输单元(40)，所述另一传输单元(40)既至少间接地移交容器(10a)到所述传输工具(2)，又至少间接地从所述传输工具(2)接收容器(10a)。

4.根据至少一项前述权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述第一传输工具(2)包括至少在沿环形路径分段传输容器(10)的传输轮(3)。

5.根据至少一项前述权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括防止空气进入所述填充室(4)的锁止装置(50)。

6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，所述锁止装置(50)设置在所述第一传输工具(2)和所述另一传输单元(40)之间。

7.根据前述权利要求5-6的至少一项所述的装置(1)，其特征在于，所述锁止装置(50)包括用于夹持容器(10)的至少一个夹持部件(56)，所述夹持部件(56)设置为同时在线性方向上可移动和可枢转。

8.根据前述权利要求3-5的至少一项所述的装置(1)，其特征在于，所述锁止装置(50)包括偶数个用于夹持所述容器(10)的夹持部件(56)。

9.根据权利要求8所述的装置(1)，其特征在于，所述锁止装置(50)的夹持部件(56)为主动夹持部件(56)。

10.根据至少一项前述权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括中心载体(20)，在所述中心载体(20)上设有所述装置(1)的几乎所有处理部件(8、16、18)。

11.根据权利要求10所述的装置(1)，其特征在于，所述中心载体(20)为封闭所述填充室(4)的盖子。

12.根据至少一项前述权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括设置在所述填充室(4)内的多个液体分发装置。

13.根据至少一项前述权利要求所述的装置(1)，其特征在于，在所述填充室(4)内设有封闭装置(18)以使用盖子封闭容器(10)。

14.根据权利要求13所述的装置(1)，其特征在于，在所述填充室(4)外部设有用于所述封闭装置(10)的驱动器。

15.根据权利要求13所述的装置(1)，其特征在于，所述封闭装置(18)包括枢转盖子的枢转臂(44)。

16.根据权利要求14所述的装置(1)，其特征在于，枢转臂(44)可整体上升或下降。

17.根据权利要求14所述的装置(1)，其特征在于，所述枢转臂(44)安装在轴(46)上，所述轴(46)在其圆周方向上被波纹管(48)包住。

18.一种用液体填充容器(10)的方法，其中所述容器由传输工具(2)传输通过无菌填充室(4)，并在所述无菌填充室(4)中由多个设置在填充室(4)中的处理部件(8、16、18)处理，所述处理部件(8、16、18)的至少一个为使用液体填充容器(10)的填充部件(8)，其特征在于，容器(10)以循环方式传输通过填充室(4)。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，将空的容器(10)供给传输工具(2)，同时满的容器(10)分别由传输工具(2)带走。

20.根据至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，已填充和未填充的容器(10)同时在用于所述容器(10)的传输单元(40)上传输。

21.根据至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，容器(10)通过锁止装置(50)从传输单元(40)移交到传输工具(2)。