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Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen und/oder Verschließen eines Behälters. Sie betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer fluiddynamischen Abdichtung an einer Wand eines Behälters, der in einem Raum einer Vorrichtung zum Befüllen und/oder Verschließen befindlich ist. Normalerweise handelt es sich beim Behälter um eine Ampulle oder einen gleichwertigen Behälter, der dazu bestimmt ist, Flüssigkeiten zu enthalten. Insbesondere wird er verwendet, um ein pharmazeutisches Produkt zu enthalten.
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Vor allem im pharmazeutischen Bereich ist es bekannt, eine Flüssigkeit in Ampullen zu verpacken und zu vermeiden, dass Luftblasen eingeschlossen bleiben. In diesem Fall ist es für das Anbringen eines Verschlusses der Ampulle bekannt, ein offenes Ende der zu verschließenden Ampulle in einen Raum einzufügen, in dem es axial auf ein ringförmiges Dichtungselement trifft. Während des Einfügens schlägt der stirnseitige Rand der Ampulle, der dazu bestimmt ist, den Verschluss aufzunehmen, am ringförmigen Dichtungselement an. Durch das ringförmige Dichtungselement führt axial eine Halterung, die den Verschluss hält und ihn an der Öffnung der Ampulle, die verschlossen werden soll, positioniert. Die Halterung des Verschlusses und die Ampulle werden in den Raum von entgegengesetzten Seiten eingeführt. Geschaffen wird somit ein Unterdruck, der in den Raum gedrückt wird, um die Luftmenge auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Bei der Wiederherstellung des Atmosphärendrucks fügt sich der Verschluss infolge des Schubs aufgrund der Druckerhöhung in die Ampulle ein. Das Einfügen der Ampulle in den Raum erfolgt mittels Greifmitteln, die einen vorgegebenen Hub ausführen. Ein Nachteil dieser Lösung steht damit in Verbindung, dass sich mit der veränderten Höhe der Ampullen der Druck ändert, den die Ampulle auf das ringförmige Dichtungselement ausübt. Kürzere Ampullen verformen das Ringelement in einem geringeren Maß.
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Entsprechend ist die fluiddynamische Abdichtung bei kürzeren Ampullen geringer. Dies kann zu Störungen führen, die damit zusammenhängen, dass die wirkungsvolle Dichtung beeinträchtigt wird.
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Das Ringelement nimmt darüber hinaus Platz im Raum ein und kann beispielsweise die Durchführung der Verschlusshalterung behindern. Die Greifmittel, die die Ampulle in den Raum einführen, müssen außerdem angemessen entwickelt und bemessen werden, um die Ampulle zu halten (um radiale Verschiebungen aufgrund von Druckänderungen zu vermeiden).
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In diesem Zusammenhang liegt dieser Erfindung die technische Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Befüllen und/oder Verschließen eines Behälters sowie ein Verfahren zur Herstellung einer fluiddynamischen Abdichtung an einer Wand eines zu befüllenden oder zu verschließenden Behälters vorzuschlagen, die die oben genannten Nachteile des Stands der Technik beseitigen.
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Insbesondere ist es die Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die eine optimale Abdichtung ermöglichen, unabhängig von der Behälterhöhe.
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Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, die eine Optimierung der Bestandteile ermöglichen, was zu einer Kosteneinsparung und zu Betriebszuverlässigkeit führt.
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Die näher erläuterte technische Aufgabe und die genauer angegebenen Aufgaben werden im Wesentlichen durch eine Vorrichtung und ein Verfahren erfüllt, die die technischen Merkmale umfassen, die in einem oder mehreren der beigefügten Ansprüche dargelegt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich deutlicher aus der als Beispiel dienenden und daher nicht einschränkenden Beschreibung einer bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Ausführungsform einer Vorrichtung und eines Verfahrens gemäß den Darstellungen in den beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:
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1 im Schnitt einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine Vergrößerung eines Teils aus 1;
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3 das Bild aus 2, dem ein Behälter hinzugefügt wurde, auf den die Vorrichtung ihre Wirkung ausübt.
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In den beigefügten Zeichnungen gibt das Bezugszeichen 1 eine Vorrichtung zum Befüllen und/oder Verschließen eines Behälters an. Bei diesem Behälter handelt es sich um ein Element außerhalb der Vorrichtung 1, das nicht zur Vorrichtung 1 gehört. Beim Behälter handelt es sich typischerweise um eine Ampulle. Vorteilhafterweise, aber nicht unbedingt, weist diese einen gekrümmten oder abgerundeten Querschnitt auf (in der bevorzugten Lösung ist dieser kreisförmig, könnte jedoch beispielsweise auch oval sein). Vorzugsweise besteht der Behälter aus Glas.
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Er wird normalerweise eingesetzt, um Flüssigkeiten zu enthalten. Insbesondere für Produkte, die im pharmazeutischen und/oder kosmetischen Bereich genutzt werden können.
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Die Vorrichtung 1 umfasst einen ersten Raum 2, der mindestens teilweise den Behälter aufnimmt. Dieser erste Raum 2 nimmt einen Teil des Behälters auf, aufweisend ein offenes Ende (das zu verschließen oder mit einem Fluid zu füllen oder einer Spülung mittels einer inerten oder sterilisierenden Flüssigkeit zu unterziehen ist).
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Die Vorrichtung 1 umfasst zudem Mittel 3 für die fluiddynamische Abdichtung, die eine erste Schelle 31 umfassen, die ringförmig und verformbar ist. Diese erste ringförmige, verformbare Schelle 31 besteht beispielsweise aus Kautschuk oder einem Elastomermaterial. Die erste Schelle 31 definiert eine Öffnung 315, die axial durch sie führt und eine radiale Dicke aufweist.
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Die Vorrichtung 1 umfasst zudem einen mechanischen Steller 4 für die radiale Verformung der ersten Ringschelle 31. Der Steller 4 nimmt eine erste und eine zweite Position ein. Der mechanische Steller 4 verfährt entsprechend von der ersten in die zweite Position und umgekehrt. Diese Verschiebung erfolgt vorteilhafterweise längs einer Richtung, die parallel zur Achse 310 angeordnet ist, die durch die erste Ringschelle 31 führt.
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Der ersten Position des Stellers 4 entspricht eine erste Konfiguration der ersten Ringschelle 31. In der ersten Konfiguration ermöglicht die erste Schelle 31 die Querung zum Behälter. Der zweiten Position des Stellers 4 entspricht eine zweite Konfiguration der ersten Ringschelle 31. In der zweiten Konfiguration wird die erste Schelle 31 radial zur Innenseite hin verformt, um den Behälter abzusperren. In der ersten Konfiguration kann die erste Schelle 31 unverformt oder vorkomprimiert sein. In beiden Fällen wird die erste Schelle 31 in der zweiten Konfiguration stärker zusammengedrückt als in der ersten Konfiguration.
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Der mechanische Steller 4 umfasst einen fluiddynamischen Kolben 41, der Mittel 42 zum axialen Zusammendrücken der ersten Ringschelle 31 bewegt, um eine radiale Verformung zu bewirken.
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Die erste Ringschelle 31 entwickelt sich in der Dicke radial zwischen einer innenseitigen Oberfläche 311 und einer außenseitigen Oberfläche 312. Auf der außenseitigen Oberfläche 312 ist eine ringförmige Vertiefung 313 ausgebildet. Auf der innenseitigen Oberfläche 311 ist eine ringförmige Wölbung 314 ausgebildet. Die Vertiefung 313 und/oder die Wölbung 314 definieren eine Hilfe zur radialen Verformung der ersten Schelle 31. Insbesondere ist die Wölbung 314 der Teil der ersten Schelle 31, der vor anderen Teilen mit dem Behälter in Berührung kommt.
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Der erste Raum 2 begrenzt innenseitig eine Aufnahme 20, aufweisend einen Durchführungsquerschnitt 201, der kleiner oder gleich einem Durchführungsquerschnitt 202 ist, der in der ersten Konfiguration von der ersten Ringschelle 31 definiert wird. Unter Durchführungsquerschnitt ist ein Durchführungsschnitt zu verstehen, der rechtwinklig zur Einfügerichtung des Behälters in den ersten Raum 2 angeordnet ist. Die erste Ringschelle 31 stellt somit kein Hindernis für die Einführung des Behälters in den ersten Raum 2 dar, da sie in der ersten Konfiguration eine Mindestquerabmessung besitzt, die größer oder gleich der des ersten Raums 2 ist. Aus demselben Grund stellt sie kein Hindernis für etwaige, im ersten Raum 2 befindlichen Elemente dar (beispielsweise Flüssigkeitsspender, Mittel zur Abstützung eines Verschlusses usw.).
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Die erste Ringschelle 31 befindet sich an einem ersten Ende 21 des ersten Raums 2. Ein Ende 22, das dem ersten Raum 2 gegenüberliegend angeordnet ist, umfasst eine Öffnung 220 zur Einführung einer Düse 8 zum Befüllen des Behälters oder eines Stabs 7 zur Halterung eines am Behälter anzubringenden Verschlusses.
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Entsprechend umfasst die Vorrichtung 1 Mittel 5 für die Druckentlastung oder Druckbeaufschlagung des ersten Raums 2.
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Diese Mittel 5 können mindestens eine Bohrung umfassen, die in den ersten Raum 2 mündet, der in Fluidkommunikation mit einem Speicher/einer Flüssigkeitsquelle steht, der/die mit Druck beaufschlagt ist, oder mit Saugmitteln (um ein Unterdruck zu erzeugen).
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Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung 1 einen zweiten Raum 6 zur Aufnahme eines Behälters. Die Beschreibung unter Bezugnahme auf den ersten Raum 2 kann für den zweiten Raum 6 entsprechend wiederholt werden.
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Die Vorrichtung 1 umfasst auch eine zweite Ringschelle 32, die eine fluiddynamische Abdichtungswirkung auf den im zweiten Raum 6 befindlichen Behälter ausübt.
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Der ersten Position des Stellers 4 entspricht eine Konfiguration der zweiten Ringschelle 32, in der die zweite Schelle 32 die Durchquerung zum Behälter, der im zweiten Raum 6 positioniert werden kann, ermöglicht.
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Der zweiten Position des Stellers 4 entspricht eine Konfiguration der zweiten Ringschelle 32, in der die zweite Schelle 32 radial hinführend zum Innenraum verformt wird, um den im zweiten Raum 6 befindlichen Behälter abzusperren. Mit anderen Worten kann der Steller 4 gleichzeitig eine Vielzahl an Schellen aktivieren, die in der Lage sind, eine fluiddynamische Abdichtungswirkung auszuüben (im spezifischen Fall handelt es sich um die mit den Bezugszeichen 31 und 32 bezeichneten Schellen).
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Unter Bezugnahme auf die in 1 als Beispiel dargestellte Lösung handelt es sich beim ersten Raum 2 um einen Raum zum Verschließen des Behälters. In diesem Fall umfasst die Vorrichtung 1 einen Stab 7 zur Halterung eines am Behälter anzubringenden Verschlusses. Dieser Stab 7 erstreckt sich innenseitig in den ersten Raum 2. Insbesondere wird dieser Stab 7 mit einem zu verschließenden Ende des Behälters in Kontakt gebracht. Mithilfe der Mittel 5 zur Druckentlastung wird ein Unterdruck im ersten Raum 2 erzeugt, um die Luftmenge im Behälter auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Wenn der Druck erhöht und beispielsweise wieder auf den Wert des Atmosphärendrucks gebracht wird, wird der Verschluss in den Behälter geschoben.
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Ebenfalls unter Bezugnahme auf 1 ermöglicht der zweite Raum 6 die Befüllung eines Behälters. Dieser Vorgang erfolgt vorzugsweise in einer druckentlasteten Umgebung. Diesbezüglich umfasst die Vorrichtung 1 eine Düse 8 zum Einführen einer Flüssigkeit in den Behälter, die sich in den zweiten Raum 6 erstreckt. Es wird zudem darauf hingewiesen, dass die 2 eine Ausstoßvorrichtung 9 zeigt. Sie ermöglicht die Entfernung des Behälters nach der Befüllung. Um die Befüllung zu ermöglichen, wird die Ausstoßvorrichtung 9 so angehoben, dass die zweite Schelle 32 mit dem Behälter in Kontakt kommen kann.
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Entsprechend gehört der erste Raum 2 in der speziellen dargestellten Lösung zu einer Verschließvorrichtung, während der zweite Raum 6 zu einer Füllvorrichtung gehört. Es könnte jedoch das Gegenteil der Fall sein. In ähnlicher Weise könnte einer der beiden Räume fehlen. In einer weiteren baulichen Lösung könnte der erste Raum 2 Druckbeaufschlagungsmitteln unterliegen (diese Lösung ist gegenwärtig nicht dargestellt).
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Diese Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung einer fluiddynamischen Abdichtung an einer Wand eines Behälters 10 in einem ersten Raum 2 einer Vorrichtung zum Befüllen und/oder Verschließen. Diese Vorrichtung zum Befüllen und/oder Verschließen weist entsprechend eins oder mehrere der zuvor beschriebenen Merkmale auf. Auch der Behälter 10 weist vorteilhafterweise eins oder mehrere der zuvor beschriebenen Merkmale auf.
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Das Verfahren umfasst den Schritt zum mindestens teilweisen Einführen des Behälters 10 in den ersten Raum 2, der so positioniert wird, dass er axial durch eine Öffnung 315 führt, die von einer ersten ringförmigen, verformbaren Schelle 31 definiert ist. Das Verfahren sieht vor, dass ein offenes Ende des Behälters 10 durch die Öffnung 315 geführt wird.
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Das Verfahren umfasst den Schritt zum axialen Zusammendrücken der ersten Ringschelle 31 mittels eines mechanischen Stellers 4. Dadurch wird die erste Ringschelle 31 in radialer Richtung verformt, sodass der Behälter 10, der axial durch die erste Schelle 31 führt, außenseitig abgesperrt wird. Die Phase zum außenseitigen Absperren des Behälters 10 sieht vor, dass eine seitliche Oberfläche des Behälters abgesperrt wird (dieser weist normalerweise zwei Basen auf, eine bereits verschlossene und eine andere, die noch zu verschließen ist, sowie eine seitliche Oberfläche, die dazwischen angeordnet ist).
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Nach dem Schritt zum außenseitigen Absperren des Behälters 10, der durch die erste Schelle 31 führt, umfasst das Verfahren einen Schritt zum Druckentlasten des Innenraums des ersten Raums 2, der mittels der ersten Schelle 31 fluiddynamisch von der Außenseite isoliert ist.
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Ein Beispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft das Anbringen eines Verschlusses am Behälter. Diesbezüglich kann ein Stab 7 zur Halterung des Verschlusses von einem Ende in den ersten Raum 2 eingeführt werden, das dem gegenüberliegend angeordnet ist, an dem der Behälter 10 eingeführt wird. Insbesondere kann dieser Verschluss an einer zu verschließenden Öffnung des Behälters 10 positioniert werden. Nach dem Schritt zum Druckentlasten des ersten Raums 2 kann das Verfahren vorsehen, dass der Druck erhöht wird (beispielsweise wieder auf den Atmosphärendruck). Dadurch wird der Verschluss in den Behälter 10 eingeführt.
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Ein weiteres Beispiel zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft das Einführen einer Flüssigkeit in den Behälter. Diesbezüglich sieht das Verfahren vor, dass eine Fülldüse 8 und das Behälter 10 von entgegengesetzten Enden in den zweiten Raum 6 eingeführt werden. Eine Ausstoßvorrichtung 9 wird nach dem Befüllen des Behälters 10 genutzt, um den Behälter 10 auszustoßen.
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Die Erfindung weist zahlreiche Vorteile auf.
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In erster Linie ist der Druck, der von den Mitteln 3 für die fluiddynamische Abdichtung ausgeübt wird, unabhängig von der Höhe der zu befüllenden Behälter. Dadurch ist eine korrekte Druckentlastung möglich.
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Zudem sperren die Mittel 3 für die fluiddynamische Abdichtung den Behälter umfangsseitig ab. Dies ermöglicht das Halten des Behälters. Zusätzliche Greifmittel, um Schwingungen oder Verschiebungen während des Druckentlastens oder der Druckbeaufschlagung zu vermeiden, sind somit nicht notwendig. Die Mittel 3 für die fluiddynamische Abdichtung stellen zudem im ersten Raum 2 kein Hindernis für das Durchführen des Behälters oder anderer Geräte dar (beispielsweise eines Stabs 7 zur Halterung des Verschlusses, einer Fülldüse 8 usw.).
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Die so konzipierte Erfindung unterliegt zahlreichen Änderungen und Varianten, die unter das entsprechende Erfindungskonzept fallen. Alle Einzelteile können außerdem durch andere, technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden. Praktisch können die eingesetzten Materialien sowie die Abmessungen je nach Bedarf beliebig sein.
