DE69633599T2

DE69633599T2 - Leitungsverbindungsvorrichtung, insbesondere eine automatisierte Leitungsverbindungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69633599T2
Application number: DE69633599T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Mobara-shi ISHIBASHI; Mieko Funabashi-shi KATOH; Kazumi Sakura-shi SHIMA
Original assignee: Toyo Engineering Corp
Current assignee: Toyo Engineering Corp
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2016-02-15
Also published as: EP0760447A4; JP2772248B2; JPH08219346A; DE69633599D1; EP0760447A1; EP0760447B1; US5927318A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft eine Leitungsverbindungsvorrichtung und insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, eine automatisierte Leitungsverbindungsvorrichtung für eine Leitungsumschaltstation, und spezifisch eine automatisierte Leitungsverbindungsvorrichtung für eine Leitungsumschaltstation, bei welcher eine Leitung, die beispielsweise in einem System für eine stapelweise bzw. schubweise Produktion verwendet wird, zum Transferieren von Rohmaterialien, eines Endprodukts, eines Zwischenprodukts und von ähnlichem umgeschaltet wird.
STAND DER TECHNIK
In einem System für eine stapelweise Produktion ist bislang eine Übertragung von Fluiden, wie beispielsweise Rohmaterialien und von einem Produkt (einem Zwischenprodukt oder einem Endprodukt), primär durch ein Übertragungssystem durchgeführt worden, das feste Leitungen verwendet und eine Umschaltoperation von ei nem oder mehreren Ventilen erfordert. Zum Übertragen eines Zwischenprodukts von einer Gruppe von mehreren Tanks bzw. Behältern in einem Schritt zu einer weiteren Gruppe von mehreren Tanks bzw. Behältern in einem weiteren Schritt, wie es beispielsweise in einer Nahrungsmittel- oder Getränkeherstellungsfirma nötig ist, wird diese Übertragung durch Anordnen einer Gruppe von festen Verteilerkopfleitungen und durch Umschalten der Leitungen, nämlich durch Durchführen einer Umschaltoperation von Ventilen, ausgeführt. Ein System, das aus einem Verteilerkopf und Ventilen aufgebaut ist, wie es oben beschrieben ist, ist von Problemen begleitet, wie beispielsweise einem Verlieren von den Rohmaterialien und den Produkten, die in den Leitungen bleiben, und einem Mischen mit einem Fluid anderer Art (einer Querkontamination).
Gebiete, die ein solches Umschalten von Produktarten enthalten, enthalten beispielsweise Gebiete, wie beispielsweise Nahrungsmittel, pharmazeutische Artikel, feine Chemikalien und ähnliches.
Auf dem Gebiet der Nahrungsmittelherstellung wird beispielsweise ein Waschen durchgeführt, um eine Kontamination oder ähnliches aufgrund eines möglichen Verderbens eines Zwischenprodukts zu vermeiden, das in einer Leitung bleibt, wann immer die Leitung umgeschaltet wird. Es ist allgemeine Praxis, dieses Waschen durch Waschen von Teilen, die mit einem Produkt in Kontakt gelangen, mit Waschwasser zu bewirken, während die Leitungseinrichtung ohne ein Auseinandernehmen, ein Bewegen und ähnlichem von Produktionseinrichtungen in einem festen Zustand bleibt, d.h. durch das so genannte Verfahren eines Reinigens vor Ort (hierin nachfolgend mit "CIP" = Cleaning-In-Place abgekürzt). Demgemäß sind bislang Wegeventile mit einem komplexen Aufbau zum Umschalten von einer Übertragung eines Produkts zu einem Waschen und umgekehrt verwendet worden.
Weiterhin wird auf den Gebieten von pharmazeutischen Artikeln und biotechnologiebezogenen Artikeln zusätzlich zu einer CIP-Waschoperation eine Sterilisierung durchgeführt, um eine Sterilität sicherzustellen, wann immer eine Leitung umgeschaltet wird. Es ist allgemeine Praxis, diese Sterilisierung durch das Verfahren einer Sterilisierung vor Ort (hierin nachfolgend mit "SIP" = Sterilization-In-Place abgekürzt) zu bewirken, d.h. durch Veranlassen, dass ein Fluid hoher Temperatur, wie beispielsweise Dampf oder ähnliches, auf Teile einwirken, die mit einem Produkt in Kontakt gelangen, während eine Leitungseinrichtung ohne ein Auseinandernehmen, eine Bewegen und ähnlichem von Produktionseinrichtungen in einem festen Zustand beibehalten wird. Zum Bewirken eines Umschaltens zwischen einer Übertragung eines Produkts, einem Waschen und einer Sterilisierung ist es somit nötig gewesen, einen komplizierteren Leitungsaufbau und viele Ventile zu verwenden.
Aus Hygienegründen ist es auch nötig, ein einfaches Zerlegen bzw. Auseinandernehmen von diesen Ventilen zuzulassen. Weiterhin wird als ihr Material korrosionsbeständiger rostfreier Stahl verwendet, und darüber hinaus sind ihre Oberflächen durch eine Oberflächenbehandlung geglättet. Ventile von diesem Typ sind daher teuer. Für eine Umschaltstation sind so viele Ventile nötig, wie das Produkt aus der Anzahl von Leitungen in einer Gruppe und der Anzahl von Leitungen in einer anderen Gruppe. Eine Verwendung von Leitungen in großer Anzahl führt daher zu einer wesentlichen Kostenerhöhung.
In den japanischen Patentanmeldungen Nr. 21252/1992, 215812/1992, 315207/1992 und 2140347/1993 haben die gegenwärtigen Erfinder daher Umschaltsysteme im Hinblick auf ein Überwinden einer solchen Situation vorgeschlagen.
Die in diesen Anmeldungen vorgeschlagenen Systeme sind von einem derartigen Typ, dass bei ihm erwünschte Leitungen ohne einen Aufbau von einem derartigen festen gitterartigen Ventilblock wie bei dem herkömmlichen System, das in 15 gezeigt ist, nach Notwendigkeit miteinander verbunden werden können.
Als Beispiel wird eine automatisierte Leitungsverbindungs-Umschaltvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 214034/1993 offenbart ist, unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Wenn zwei Gruppen von Leitungssträngen miteinander verbunden sind, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, ist eine Gruppe von beweglichen Schlittenzellen, die mit so vielen, wie es Leitungsstränge in einer der Leitungsgruppen gibt, mit deren Längen sich parallel zueinander erstreckend benachbart zueinander angeordnet sind, als Einheit A bezeichnet, während eine andere Gruppe von beweglichen Schlittenzellen, die mit so vielen, wie es Leitungsstränge in einer anderen Leitungsstranggruppe gibt, mit deren Längen sich unter rechten Winkeln relativ zu den Längen der bewegbaren Schlittenzellen in der Gruppe der Einheit A erstreckend benachbart zueinander angeordnet sind, als Einheit B angezeigt ist. Einzelne bewegliche Schlittenzellen in der Einheit A sind jeweils mit beweglichen Schlitten versehen, wobei die Schlitten mit den entsprechenden Leitungssträngen in der einen Leitungsstranggruppe über flexible Leitungen verbunden sind, so dass die beweglichen Schlitten in Richtungen der Längen der zugehörigen beweglichen Schlittenzellen bewegbar sind. Leitungskupplungen, die mit Endteilen der jeweiligen flexiblen Leitungen verbunden sind, sind jeweils in den beweglichen Schlitten zusammen angeordnet, und wenn sich die beweglichen Schlitten in den entsprechenden beweglichen Schlittenzellen bewegen, wird veranlasst, dass sich Endflächen der jeweiligen Leitungskupplungen entlang einer gemeinsamen einzigen imaginären Ebene bewegen.
Gleichermaßen sind in der Einheit B bewegliche Schlitten, die mit den entsprechenden Leitungssträngen in der anderen Leitungsstranggruppe über flexible Leitungen verbunden sind, auch in Richtungen senkrecht zu den Richtungen einer Bewegung der beweglichen Schlitten in der Einheit A bewegbar, so dass Endflächen von Leitungskupplungen, die in den jeweiligen beweglichen Schlitten zusammen angeordnet sind, entlang einer gemeinsamen einzigen imaginären Ebene bewegbar sind.
Die Einheit A und die Einheit B des oben beschriebenen Aufbaus sind mit ihren Imaginärebenen sich entgegengesetzt zueinander erstreckend in einer wechselseitig parallelen Beziehung zueinander angeordnet. Demgemäß bewegen sich die beweglichen Schlitten in der Einheit A und diejenigen in der Einheit B unter rechten Winkeln relativ zueinander. Jeder bewegliche Schlitten ist mit seiner entsprechenden Leitungskupplung versehen. Diese Leitungskupplung ist mit ihrer zugehörigen flexiblen Leitung verbunden, die an ihrem entgegengesetzten Ende mit einer der Leitungsstränge verbunden ist, die die entsprechende Leitungsstranggruppe bilden. In Reaktion auf einen Befehl für eine Kombination werden die entsprechenden beweglichen Schlitten durch ihre zugehörigen Antriebseinheiten zu vorbestimmten Positionen bewegt und miteinander verbunden. Aufgrund des Aufbaus, wie er oben beschrieben ist, werden die Leitungskupplungen in der Einheit A und der Einheit B durch ihre beweglichen Schlitten zu erwünschten Positionen bewegt und dann miteinander verbunden. Durchflussdurchgänge werden daher jeweils zwischen den Leitungen in der einen Leitungsstranggruppe und denjenigen in den anderen Leitungsstranggruppen über die flexiblen Leitungen gebildet. Es ist daher möglich, eine Verbindungs-Umschaltoperation zwischen der mit der Einheit A verbundenen Leitungsstranggruppe und der mit der Einheit B verbundenen gemäß Kombinationen der einzelnen beweglichen Schlitten durchzuführen.
Eine Verwendung eines Systems, wie beispielsweise demjenigen, das in der japanischen Patentanmeldung Nr. 214034/1993 offenbart ist, auf die oben Bezug genommen ist, als Verbindungs-Umschaltsystem hat es möglich gemacht, auf ein Wechseln von Produkten flexibel zu reagieren. Ein Wechseln auf Gebieten, bei welchen ein Waschen und eine Sterilisierung unverzichtbar und wichtig sind, enthält jedoch noch die folgenden Probleme.

(1) Nach einem Waschen werden die Leitungskupplungen getrennt und bleiben gegenüber der Luft freigelegt. Es gibt somit das potenzielle Problem, dass sich verschiedene Bakterien an den Leitungskupplungen ablagern können.
(2) Solange die Leitungen nach dem Waschen innen nicht sterilisiert werden, gibt es auch das potenzielle Problem, dass sich dort Bakterien vermehren können.

JP 5215300 offenbart eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von flexiblen Leitungssträngen, die aus einer ersten und einer zweiten Einheit zusammengesetzt sind, wobei jede Einheit eine Gruppe von Schläuchen und einen sich bewegenden Körper und eine Einrichtung zum linearen Bewegen von jedem Körper aufweist, wobei der sich bewegende Körper in der ersten Einheit zu einer spezifizierten Position bewegt wird, jeder sich bewegende Körper in der zweiten Einheit gleichermaßen zu einer spezifizierten Position bewegt wird und beide von der ersten und von der zweiten Einheit verbunden werden, so dass wechselseitig entsprechende Kupplungen miteinander verbunden werden oder die wechselseitig entsprechenden Kupplungen der zwei Einheiten, nämlich der ersten und der zweiten, die zueinander mit einem definiert gehaltenen Abstand gegenüberliegen, darauf folgend miteinander verbunden werden. Nachdem eine Fluidübertragung beendet ist, werden die Verbindungen der Kupplungen gelöst, wobei sowohl die erste als auch die zweite Einheit getrennt werden oder wobei die Kupplungen getrennt werden.
Es ist erwünscht, eine verbesserte und/oder eine alternative Leitungsverbindungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Leitungsverbindungsvorrichtung zum selektiven und temporären Verbinden von einem einer Mehrzahl von ersten stationären Leitungssträngen (a1, a2) mit einem einer Mehrzahl von zweiten stationären Leitungssträngen (b1, b2) zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

eine erste Einheit (A), welche folgendes aufweist:
eine Mehrzahl von ersten flexiblen Leitungen, welche jeweils mit einer U-förmigen Gestalt in einer zugeordneten ersten Ebene ausgebildet sind, wobei ein Ende der beiden Enden der jeweiligen ersten flexiblen Leitung fest mit einem anderen ersten stationären Leitungsstrang (a1, a2) verbindbar ist, wobei das andere Ende der beiden Enden der jeweiligen ersten flexiblen Leitung in ihrer ersten Ebene bewegbar ist, und wobei die ersten flexiblen Leitungen in einer Richtung ausgerichtet sind, in der die zugeordneten ersten Ebenen parallel zueinander sind; und
eine Mehrzahl von ersten, beweglichen Schlitten (11), die jeweils eine obere Kupplung (25) haben, wobei das bewegliche Ende jeder ersten flexiblen Leitung mit einem zugeordneten anderen ersten beweglichen Schlitten verbunden ist, jeder erste bewegliche Schlitten individuell in der zugeordneten ersten Ebene der ersten hiermit verbundenen flexiblen Leitung in seiner zugeordneten ersten Achse (Y) bewegbar ist, die zugeordneten ersten Achsen parallel zueinander sind, und wobei jede obere Kupplung ein erstes inneres Ventil (48) zum Verschließen der oberen Kupplung (25) hat, welches einen inneren Sprühdurchgang (90) besitzt;
eine zweite Einheit (B), welche folgendes aufweist:
eine Mehrzahl von zweiten flexiblen Leitungen, welche jeweils mit einer Uförmigen Gestalt in einer zugeordneten zweiten Ebene ausgebildet sind, wobei ein Ende der beiden Enden der jeweiligen zweiten flexiblen Leitung fest mit einem anderen zweiten stationären Leitungsstrang (b1, b2) verbindbar ist, das andere der beiden Enden der jeweiligen zweiten flexiblen Leitung in der zweiten Ebene hiervon bewegbar ist, und wobei die zweiten flexiblen Leitungen in einer Richtung ausgerichtet sind, in der die zugeordneten zweiten Ebenen parallel zueinander und senkrecht zu den ersten Ebenen der ersten flexiblen Leitungen sind;
eine Mehrzahl von zweiten beweglichen Schlitten (14), welche jeweils eine untere Kupplung (26) haben, wobei das bewegliche Ende der zweiten flexiblen Leitung mit einem zugeordneten anderen zweiten beweglichen Schlitten verbunden ist, jeder zweite bewegliche Schlitten individuell in der zugeordneten zweiten Ebene der hiermit verbundenen flexiblen Leitung längs einer zugeordneten zweiten Achse (X) bewegbar ist, die zugeordneten zweiten Achsen (X) parallel zueinander sind, jede untere Kupplung (26) ein zweites inneres Ventil (49) zum Verschließen der unteren Kupplung (26) hat, das Ventil (49) eine innere Ablauföffnung (85) hat, und die innere Ab lauföffnung derart beschaffen und ausgelegt ist, dass sie mit dem Sprühdurchgang (90) eines. vorbestimmten ersten beweglichen Schlittens verbunden werden kann;
eine Kupplungsandockeinrichtung zum Andocken der oberen Kupplung (25) eines vorbestimmten ersten beweglichen Schlittens an der unteren Kupplung (26) eines vorbestimmten zweiten beweglichen Schlittens zum selektiven Verbinden eines der ersten stationären Leitungsstränge mit einem der zweiten stationären Leitungsstränge, nachdem der vorbestimmte erste bewegliche Schlitten längs einer ersten Achse (Y) bewegt worden ist und der vorbestimmte zweite bewegliche Schlitten längs einer zweiten Achse (X) bewegt worden ist und diese aufeinandertreffen;
wobei jede erste Achse (Y) jeweils senkrecht zu der jeweiligen zweiten Achse (X) ist und die von der ersten Achse (Y) gebildete Ebene parallel zu der von der zweiten Achse (X) gebildeten Ebene ist;
eine Ventilsteuereinrichtung zum Zusammenbringen des ersten Ventils (48) des vorbestimmten ersten beweglichen Schlittens und des zweiten inneren Ventils (49) des vorbestimmten zweiten beweglichen Schlittens, um den Sprühdurchgang (90) in kommunizierender Verbindung mit der Ablauföffnung (85) zu bringen und das erste innere Ventil (48) und das zweite innere Ventil (49) zu öffnen und zu schließen; und
erste Kappen (114) und zweite Kappen (111), welche jeweils mit den unteren und oberen Kupplungen (26, 25) verbindbar sind, wenn die Kupplungen in einer Grundposition sind, wobei die ersten Kappen jeweils eine Wasch- und/oder Sterilisierungskammer (90) haben und die jeweiligen zweiten Kappen einen Ableitungsdurchgang für das Wasch- und/oder Sterilisierungsfluid haben.

Ein Beispiel für eine automatisierte Verbindungsvorrichtung weist folgendes auf:

eine automatisierte Verbindungseinrichtung zum Umschalten einer Verbindung zwischen (A) einer Leitungsstranggruppe, die aus mehreren Leitungssträngen mit beweglichen Schlitten an ihren einen Endteilen zusammengesetzt ist, und (B) einer weiteren Leitungsstranggruppe, die aus mehreren Leitungssträngen mit beweglichen Schlitten an ihren einen Endteilen zusammengesetzt ist, wobei die automatisierte Verbindungseinrichtung, wie es nachfolgend unter [I] und [II] definiert werden wird, versehen ist mit:
[I] einer Einheit A mit beweglichen Schlittenzellen, die Seite an Seite mit so vielen, wie es Leitungsstränge in der Leitungsstranggruppe (A) gibt, in einer wechselseitig benachbarten Beziehung mit ihren Längen sich parallel zueinander erstreckend angeordnet sind, wodurch durch die beweglichen Schlittenzellen eine Ebene gebildet wird, und einer Einheit B mit beweglichen Schlittenzellen, die mit so vielen, wie es Leitungsstränge in der Leitungsgruppe (B) gibt, mit ihren Längen sich in einer wechselseitig parallelen Beziehung in einer Richtung senkrecht zu den Längen der beweglichen Schlittenzellen in der Einheit A erstreckend angeordnet sind, wodurch durch die beweglichen Schlittenzellen eine weitere Ebene gebildet wird, wobei die Einheit A und die Einheit B mit einem vorbestimmten Intervall dazwischen in einer wechselseitig gegenüberliegenden Beziehung so angeordnet sind, dass sich die beiden Ebenen parallel zueinander erstrecken, wobei jede der beweglichen Schlittenzellen in der Einheit A mit einem beweglichen Schlitten versehen ist, der in einer Richtung der Länge der beweglichen Schlittenzelle entlang der einen Ebene hin- und herbewegbar ist, wobei jede der beweglichen Schlittenzellen in der Einheit B mit einem beweglichen Schlitten versehen ist, der in einer Richtung senkrecht zu der Länge der beweglichen Schlittenzelle in der Einheit A hin- und herbewegbar ist, wobei jede der beweglichen Schlittenzellen versehen ist mit einer flexiblen Leitung und einer Antriebseinheit zum Bewegen des beweglichen Schlittens in der Richtung der Länge der entsprechenden beweglichen Schlittenzelle zu einer Position, die dieselbe wie eine erwünschte Position ist, wobei jede von solchen flexiblen Leitungen an ihrem Ende mit einer Kupplung des entsprechenden beweglichen Schlittens verbunden ist, wobei jede der Einheiten mit wenigstens einem beweglichen Schlitten versehen ist, der mit einer Wasch- und/oder Sterilisierungszweck-Kupplung ausgestattet ist, wobei einer der beweglichen Schlitten, die miteinander verbunden sind, mit einer automatisierten Verbindungsvorrichtung für die Kupplungen versehen ist, wobei entgegengesetzte Enden von solchen flexiblen Leitungen in jeder der Einheit A und der Einheit B in der Reihenfolge einer Anordnung der beweglichen Schlittenzellen in einer Ebene fest angeordnet sind, die sich im Wesentlichen parallel zu der Richtung einer Anordnung der beweglichen Schlittenzellen erstreckt und in einer Höhe angeordnet ist, die unterschiedlich von derjenigen der Ebene der Einheit ist, und einen Endteil der Einheit bilden, und [II] Kombinationen der folgenden Kupplungen IIa und IIb:
[IIa] Kupplungen, die individuell mit einer Druckschale versehen sind, die eine Öffnung eines Fluiddurchgangsteils definiert, der gegenüberliegend zu dem Ventilsitzteil angeordnet ist, und die ein Dichtungselement zum Bereitstellen einer Abdichtung zwischen dem Ventilsitzteil und dem inneren Ventil hat, eine Antriebseinrichtung für innere Ventile, die an einer Verlängerung eines Fußes des inneren Ventils ange ordnet ist, eine Wasch/Sterilisierungskammer, die im Fuß des inneren Ventils angeordnet ist, und eine Waschfluiddüse, die in einem freien Endteil der Wasch/Sterilisierungskammer angeordnet ist, und
[IIb] Kupplungen, die individuell versehen sind mit einer Druckschale, die eine Öffnung eines Fluiddurchgangsteils definiert, und eine weitere Öffnung mit einem Ventilsitzteil, einem inneren Ventil zum Öffnen oder Schließen des Fluiddurchgangsteils, der gegenüberliegend zu dem Ventilsitzteil angeordnet ist, mit einem Dichtungselement zum Liefern einer Abdichtung zwischen dem Ventilsitzteil und dem inneren Ventil der entsprechenden Kupplung, die oben unter [IIa] beschrieben ist, einer Antriebseinrichtung für das innere Ventil, die an einer Verlängerung eines Stempels des inneren Ventils angeordnet ist, und einem Durchflussdurchgang, der im Stempel des inneren Ventils ausgebildet ist, um Wasch- und/oder Sterilisierungsfluid von der oben unter [IIa] beschriebenen entsprechenden Kupplung nach außen ablaufen zu lassen, eine Mehrzweck-Zufuhreinrichtung zum Waschen und/oder Sterilisieren der Kupplungen und Leitungsstranggruppen in der automatisierten Verbindungseinrichtung, und eine Ablaufeinrichtung zum Ablaufenlassen von gereinigtem Abwasser, das als Ergebnis eines Waschens und/oder einer Sterilisierung erzeugt wird; wobei die beweglichen Schlitten der Leitungsstranggruppe (A) jeweils versehen sind mit Kupplungen in einer (IIa oder IIb) der Kupplungskombinationen [II], während die beweglichen Schlitten der Leitungsstranggruppe (B) jeweils versehen sind mit den Kupplungen in der anderen (IIb oder IIa) der Kupplungskombinationen, um dadurch eine Leitungsverbindung zwischen den zwei Leitungsgruppen zu ermöglichen; wobei Mehrzweckleitungen von der Mehrzweckeinheit verbunden sind mit Wasch- und/oder Sterilisierungskammern der Kupplungen, die in den jeweiligen beweglichen Schlitten der automatisierten Verbindungseinrichtung angeordnet sind, Öffnungen der Wasch- und/oder Sterilisierungszweck-Kupplungen, und einer ersten Gruppe von Kappen, die an den beweglichen Schlitten der automatisierten Verbindungseinrichtung angeordnet sein können, wobei die erste Gruppe von Kappen, die eine Wasch- und/oder Sterilisierungskammer (90) aufweisen, für eine Abwärtsverbindung zu Kupplungen angeordnet sind, die Ablaufdurchgänge für ein Wasch- und/oder Sterilisierungsfluid haben; wobei die Ablaufeinrichtung Schmutzwasser, das durch Wasch- und/oder Sterilisierungsoperationen erzeugt wird, über eine zweite Gruppen von Kappen ansammelt, die für eine Aufwärtsverbindung mit Kupplungen angeordnet sind, die darin Wasch- und/oder Sterilisierungskammern haben, wobei die zweite Gruppe von Kappen optional an den jeweiligen beweglichen Schlitten der automatisierten Verbindungseinrichtung angeordnet sind, wobei die Kupplungen Ablaufdurchgänge für ein Wasch- und/oder Sterilisierungsfluid und Ablauftore von Kupplungen für den Zweck eines Waschens und/oder eines Sterilisierens haben, und wobei jede Kappe in der zweiten Gruppe von Kappen einen Ablaufdurchgang für ein Wasch- und/oder Sterilisierungsfluid aufweist; und wobei die erste Gruppen von Kappen und die zweite Gruppe von Kappen an ihre entsprechenden Kupplungen anbringbar ist, wenn die Kupplungen nicht miteinander verbunden sind.

Ein Steuersystem für die automatisierte Leitungsverbindungsvorrichtung kann einen Hostcomputer zum Durchführen einer Steuerung von Kombinationen der Leitungsstränge und von Bedingungen für Operationen einschließlich CIP und SIP und einen Endgerätecomputer (Ablauffolgesteuerung bzw. Sequenzen oder ähnliches) zum Steuern einer Übertragung bzw. eines Transfers der beweglichen Schlitten, einer Kombination der Kupplungen und eines Transfers von Fluiden, wie beispielsweise von sterilisierter Luft, von Dampf und von Waschwasser für CIP oder SIP aufweisen.
Durch ein Durchführen einer so genannten Produktionssteuerung macht es ein Entscheiden über einen Transfer eines Materials zur nächsten Stufe oder einen Wechsel von einem Produkt zu einem anderen möglich, zu bestimmen, dass Leitungskombinationen zu der Leitungsverbindungs-Umschaltstation beordert werden, wobei durch den Hostcomputer eine Transfersequenz auch in Bezug auf Tank- bzw. Behälterinhalte und/oder eine Transfersequenz von Fluiden bestimmt werden kann, und eine Bestimmung von Transferwegen und eine Betriebssequenz von Ventilen auch gesteuert werden kann.
Als nächstes wird ein System zum Steuern von Bewegungen von erwünschten beweglichen Schlitten und Verbindungen davon betrieben. Hier werden die Richtung, in welcher jeder erwünschte bewegliche Schlitten bewegt werden kann, und die Position, zu welcher der bewegliche Schlitten bewegt werden kann, gesteuert, und weiterhin wird auch vorzugsweise eine Arbeit durchgeführt, um zu bestätigen, ob die Verbindungen genau gemacht worden sind.
Es ist erwünscht, diese Steuersysteme als verteilte Systeme aufzubauen, weil das automatisierte Leitungsverbindungssystem einfach in der Form von Einheiten aufgebaut werden kann und eine gute Erweiterbarkeit hat.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Verbindung zwischen der Einheit A und der Einheit B in der automatisierten Verbindungseinrichtung, die die automatisierte Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, erreicht werden durch Trennen eines erwünschten der beweglichen Schlitten in der Einheit A von der zugehörigen Kappe, Bewegen des beweglichen Schlittens zu einer vorbestimmten Position, Trennen eines erwünschten der beweglichen Schlitten in der Einheit B von der zugehörigen Kappe, Bewegen des beweglichen Schlittens zu einer vorbestimmten Position zum Lokalisieren der Kupplungen, die vorzugsweise in dem jeweiligen beweglichen Schlitten angeordnet sind, und zwar in einer Vorderseiten-zu-Vorderseiten-Beziehung, und dann durch vorzugsweises Verbinden dieser Kupplungen miteinander durch die automatisierte Verbindungsvorrichtung, die auf der Seite der Einheit B angeordnet ist, wodurch ein erwünschter Fluidtransferweg gebildet werden kann. Auf diese Weise kann eine Verbindung von Leitungen in einer erwünschten Kombination erreicht werden, oder es kann gleichzeitig eine Verbindung von Leitungen in erwünschten mehreren Kombinationen erhalten werden.
Vor einem Trennen der Kupplungen voneinander kann als nächstes eine CIP- und SIP-Operation der verbundenen Oberflächen durchgeführt werden. Nach der Trennung wird eine Verbindung mit der Kupplung zum Zwecke eines Waschens und/oder Sterilisierens durchgeführt, um ein internes Waschen und eine interne Sterilisierung jeder Leitung zuzulassen. Nach einer Beendigung des internen Waschens und/oder der internen Sterilisierung kann die Kupplung zu ihrer Ausgangsposition zurückkehren und wird an der Kappe angebracht.
Auf diese Weise können Kupplungsteile erzielt werden, deren Waschen und/oder Sterilisierung bislang unerreichbar gewesen sind, insoweit die Kupplungen miteinander verbunden sind. Nach der Beendigung des Waschens und/oder der Sterilisierung können die Kupplungen in einem keimfreien Zustand gehalten werden, und zwar beispielsweise durch Halten von ihnen unter einem positiven Druck mit sterilisierter Luft, bis das nächste Umschalten der Leitungsverbindung durchgeführt wird.
Damit die vorliegende Erfindung besser verstanden wird, werden nun Ausführungsbeispiele von ihr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nur anhand eines Beispiels beschrieben werden.
1 ist ein schematische Darstellung, die den Gesamtsystemaufbau einer automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, wie sie bei Ausgangspositionen angeschlossen ist;
2 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel eines Verbindungsmechanismus bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Leitungsverbindungsmechanismus bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung darstellt;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht von Kupplungen mit einer hohen Waschbarkeit, die bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung vor einer Verbindung verwendet werden;
5 ist ein schematisches Aussehen der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bei einer Verbindung einer Leitung A1 mit einer Leitung B1;
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem ein Fluid als Ergebnis einer Verbindung zwischen einer Kupplung auf einer Seite einer Einheit A und einer Kupplung auf einer Seite einer Einheit B fließt, und zwar bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Schnittstellenwaschen der Kupplung auf der Seite der Einheit A und der Kupplung auf der Seite der Einheit B bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung zeigt;
8 ist ein Diagramm, das Abläufe bzw. Flüsse durch ein Mehrzweckblock- und Ablaufblocksystem bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
9 ist ein schematisches Diagramm, das eine gesamte Anordnung der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bei einer Verbindung einer Kupplung zum Zwecke eines Waschens für die Einheit A mit einer Kupplung auf der Seite der Einheit A und bei einer Verbindung einer Kupplung zum Zwecke eines Waschens für die Einheit B mit einer Kupplung auf der Seite der Einheit B darstellt;
10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Fluid als Ergebnis einer Verbindung zwischen der Kupplung zum Zwecke eines Waschens für die Einheit A und einer Kupplung auf der Seite der Einheit A bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel fließt;
11 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Fluid als Ergebnis einer Verbindung zwischen der Kupplung zum Zwecke eines Waschens für die Einheit B und einer Kupplung auf der Seite der Einheit B bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel fließt;
12 ist ein Diagramm, das andere Beispiele eines Flussmusters durch die Mehrzweckblock- und Ablaufblockvorrichtung bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung zeigt;
13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem eine Kappe, die für Kupplungen auf der Seite der Einheit A dient, auf eine der Kupplungen auf der Seite der Einheit A bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet worden ist;
14 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem eine Kappe, die für Kupplungen auf der Seite der Einheit B dient, auf eine der Kupplungen auf der Seite der Einheit B bei der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet worden ist;
15 ist eine schematische Darstellung, die ein herkömmliches Beispiel einer Verbindung von Leitungen zeigt;
16 ist ein schematischer Umriss, der das herkömmliche Beispiel einer Verbindung von den Leitungen zeigt; und
17 ist ein gesamter schematischer Umriss der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf 1 ist die sterilisierbare automatisierte Leitungsverbindungsvorrichtung aus einer automatisierten Verbindungseinrichtung 1, einem Mehrzweckblock 2 und einem Ablaufblock 3 aufgebaut.
Automatisierte Verbindungseinrichtung 1
Solange nichts anderes angegeben ist, ist die automatisierte Verbindungseinrichtung 1 horizontal angeordnet.
Wie es in 2 dargestellt ist, ist die automatisierte Verbindungseinrichtung 1 zusammengesetzt aus der Einheit A mit flexiblen Leitungen, die nur in einer Richtung einer Y-Achse beweglich sind, und der Einheit B mit flexiblen Leitungen, die nur in einer Richtung einer X-Achse unter rechten Winkeln relativ zu der Einheit A beweglich sind. Die gesamte automatisierte Verbindungseinrichtung ist durch Anordnen beider Einheiten gegenüberliegend zueinander mit einem vorbestimmten Intervall dazwischen aufgebaut, so dass Bewegungsrichtungen von beweglichen Schlitten in den beiden Einheiten senkrecht zueinander werden.
Beide Einheiten sind horizontal angeordnet, so dass sie in einer Aufwärts- und Abwärts-Positionsbeziehung angeordnet sind. Die Einheiten A, B sind jeweils mit Antriebseinheiten 7 zum Antreiben ihrer entsprechenden beweglichen Schlitten versehen, die als so viele wie die zugehörigen flexiblen Leitungen angeordnet sind. Jede Antriebseinheit 7 endet in Vorwärtsrichtung in einer Welle 17 mit Gewinde. An der Welle 17 mit Gewinde ist über das Gewinde ein beweglicher Schlitten 11 (oder 12) oder 14 (oder 15) als ein Endbewegungsteil der flexiblen Leitung angebracht. Jede Antriebseinheit 7 kann beispielsweise einen Motor aufweisen. Die Welle mit Gewinde ist jeweils an ihrem Endteil mit der Antriebseinheit verbunden und an ihrem entgegengesetzten Endteil mit Drehlagern versehen. Eine bewegliche Schlittenzelle 9 und eine weitere bewegliche Schlittenzelle 10 sind aufgebaut, wie es oben beschrieben ist.
Solche beweglichen Schlittenzellen 9 sind als so viele wie die flexiblen Leitungen in einer Reihe in der Richtung der X-Achse angeordnet, um eine einzige Ebene zu bilden, wodurch die Einheit A auf einer Seite der automatisierten Verbindungseinrichtung aufgebaut ist. Andererseits sind solche beweglichen Schlittenzellen 10 als so viele wie die flexiblen Leitungen auf der Seite der Einheit B in einer Reihe in der Richtung der Y-Achse angeordnet, um eine weitere einzige Ebene zu bilden, wodurch die andere Einheit B der automatisierten Leitungsverbindungseinrichtung erhalten wird.
Es ist zu beachten, dass jede flexible Leitung an ihrem einen Ende oberhalb oder unterhalb ihrer entsprechenden beweglichen Schlittenzelle fixiert ist und an ihrem entgegengesetzten Ende mit dem entsprechenden beweglichen Schlitten verbunden ist. Jede flexible Leitung ist daher angeordnet, um eine U-förmige Gestalt zu einer horizontalen Richtung innerhalb ihrer entsprechenden beweglichen Schlittenzelle anzunehmen. In Zusammenhang mit jeder flexiblen Leitung kann eine bewegliche Schlittenzelle aufgebaut und angeordnet sein. Als solche flexiblen Leitungen sind flexible Schläuche praktisch. Ihr Material kann angesichts von Eigenschaften von Fluiden gewählt werden, welche innerhalb von ihnen fließen, von Einsatzbedingungen (Druck, Temperatur, etc.), einer Sicherheit und von ähnlichem. Schläuche, die frei von einer Flüssigkeitsstockung sind und eine hohe Reinheit haben, werden insbesondere für Gebiete wie beispielsweise die pharmazeutische Industrie und die Biotechnologie verwendet.
In jeder Einheit sind die flexiblen Leitungen an ihren entsprechenden Schlauchendfixierteilen 6 oder 8 fixiert, die oberhalb oder unterhalb der zugeordneten beweglichen Schlittenzellen 9 oder 10 angeordnet sind, um zu verhindern, dass sie verwickelt bzw. verheddert werden. In der Einheit A sind die beweglichen Schlitten 11 als die Schlauchendbewegungsteile nur in der Richtung der Y-Achse beweglich und sind die entgegengesetzten Endteile in der Richtung der X-Achse fest angeordnet. In der Einheit B sind andererseits die flexiblen Leitungen nur in der Richtung der X-Achse beweglich, während ihre entgegengesetzten Endteile in der Richtung der Y-Achse fest angeordnet sind. Es wird daher verhindert, dass die flexiblen Leitungen verwickelt bzw. verheddert werden. Ein Verwickeln wird durch Reduzieren des Bewegungsfreiheitsgrads der flexiblen Leitungen verhindert, wie es oben beschrieben ist.
Der Bewegungsmechanismus für bewegliche Schlitten, der in jeder oben beschriebenen beweglichen Schlittenzelle angeordnet ist, weist eine oder mehrere Führungseinrichtungen zum Führen von Bewegungen des beweglichen Schlittens auf, Innengewinde, die in Seitenwänden des beweglichen Schlittens ausgebildet sind, und die Welle 17 mit Außengewinde, die in einem Gewindeeingriff mit den Innengewinden gehalten wird, und die Antriebseinheit 7 zum Drehen der Welle mit Außengewinde, wobei die Antriebseinheit typischerweise ein Motor ist. Ein solcher Bewegungsmechanismus für bewegliche Schlitten kann beispielsweise aus einem Schrittmotor oder einem Servomotor und einer Welle mit Gewinde (in der Praxis einer Kugelumlaufspindel, einem trapezförmigem Schraubengewinde oder ähnlichem) aufgebaut sein und ist in der gegenwärtigen Automatisierungstechnologie wohlbekannt. Durch den Motor und, wenn es nötig ist, einen Rückkoppelmechanismus kann der bewegliche Schlitten, der der Endbewegungsteil der flexiblen Leitung ist und in Gewindeeingriff mit der zugehörigen Welle mit Gewinde gehalten wird, genau positioniert werden. Es muss nicht gesagt werden, dass beispielsweise ein Synchronriemen oder ein Zahnstangenmechanismus anstelle der Welle mit Gewinde verwendet werden kann. Zum Veranlassen, dass sich der bewegliche Schlitten linear bewegt, werden die Welle 17 mit Gewinde und ein Führungsstab 18 als Schraubenteil zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung bzw. als Führungseinrichtung benötigt.
In der obigen Beschreibung werden Motoren anhand eines Beispiels verwendet. Anstelle von Bewegungsmechanismen durch elektrische Energie kann ein Positionieren durch pneumatische Energie durchgeführt werden, und zwar insbesondere durch pneumatische Zylinder. Innerhalb der beweglichen Schlittenzellen mit diesen darin eingebauten Positioniermechanismen werden die Endbewegungsteile der flexiblen Leitung (die beweglichen Schlitten) in der Einheit A und der Einheit B so bewegt, dass sie zu wechselseitig gegenüberliegenden Positionen gebracht werden können.
Die automatisierte Verbindungseinrichtung 1, die aufgebaut ist, wie es oben beschrieben ist, ist mit dem Mehrzweckblock 2 und dem Ablaufblock 3 kombiniert.
Beispielsweise sind, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, mit der Einheit A der automatisierten Verbindungseinrichtung über die festen Schlauchenden insgesamt drei Leitungen verbunden, d.h. Verarbeitungsleitungen a1, a2, die mit Tanks bzw. Behältern vorbestimmter Rohmaterialien oder Zwischenprodukte verbunden sind, und eine Leitung a3, die mit einer Kupplung BWL (13) zum Zwecke eines Waschens und/oder Sterilisierens verbunden ist, die mit einer Waschflüssigkeit, mit Dampf oder mit sterilisierter Luft verbunden sein kann, um die Leitungen in der Einheit B zu waschen und/oder zu sterilisieren.
Andererseits sind mit der Einheit B über die entsprechenden festen Schlauchenden insgesamt mehrere Leitungen verbunden, und zwar insbesondere insgesamt drei Leitungen bei diesem Ausführungsbeispiel, d.h. mehrere Leitungen mit ihren freien Enden beispielsweise mit Auffüllmaschinen verbunden, und zwar insbesondere zwei Verarbeitungsleitungen b1, b2 und eine Leitung b3, die mit einer Kupplung AWL (16) zum Zwecke eines Waschens und/oder eines Sterilisierens verbunden ist, die mit einer Waschflüssigkeit, mit Dampf oder sterilisierter Luft verbunden sein kann, um die Leitungen in der Einheit A zu waschen und/oder zu sterilisieren.
Die Einheit A und die Einheit B sind jeweils mit den Antriebseinheiten für bewegliche Schlitten versehen, die als so viele wie die zugehörigen Leitungen angeordnet sind. Es ist keine Beschränkung auf die Anzahl von Verarbeitungsleitungen in jeder Einheit beim Ausführen der vorliegenden Erfindung auferlegt, obwohl die Anzahl der Verarbeitungsleitungen in jeder der Einheiten bei diesem Ausführungsbeispiel zwei ist.
Wie es in 1 dargestellt ist, sind beide bewegliche Schlitten A1 (11), A2 (12), die mit den Leitungen a1, a2 verbunden sind, wobei die beweglichen Schlitten auch die Kupplungen anzeigen, die in den beweglichen Schlitten angeordnet sind, so angeordnet, dass dann, wenn die beweglichen Schlitten bei ihren Ausgangspositionen angeordnet sind, die beweglichen Schlitten bei der Höhe der Ebene auf der Seite der Einheit B angeordnet sind und mit zweiten Kappen 111, 112 verbunden sind, die bei Positionen angeordnet sind, die jeweils gegenüberliegend zu den beweglichen Schlitten angeordnet sind.
Wie bei der Seite der Einheit A sind beide beweglichen Schlitten B1 (14), B2 (15), die mit den Leitungen b1, b2 verbunden sind, so angeordnet, dass dann, wenn die beweglichen Schlitten bei ihren Ausgangspositionen angeordnet sind, die beweglichen Schlitten bei der Höhe der Ebene auf der Seite der Einheit A angeordnet sind und mit ersten Kappen 114 verbunden sind, die bei Positionen angeordnet sind, die jeweils gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt zu den beweglichen Schlitten angeordnet sind. Es ist auch möglich, die Positionen der Kappen 114, 115 zu fixieren und als Ausgangspositionen der beweglichen Schlitten B1 (14), B2 (15) Positionen zu verwenden, zu welchen nur die beweglichen Schlitten für jeweils eine Verbindung mit den Kappen bewegt werden.
Kupplungen
3 und 4 sind Querschnittsansichten eines Beispiels von Kupplungen 25, 26, die eine ausgezeichnete Waschbarkeit haben und in jedem beweglichen Schlitten in der Einheit A bzw. in jedem beweglichen Schlitten in der Einheit B eingebaut sind. 3 stellt Verbindungen zu der Mehrzweckleitung bzw. der Ablaufleitung dar, wohingegen die 4 das Innere der Kupplungen vor einer Verbindung im Querschnitt zeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 25 in der Einheit A angeordnet, während die Kupplung 26 in der Einheit B angeordnet ist. Sie können ohne irgendein Problem vertauscht werden.
Die Kupplung 26 auf der Seite der Einheit B weist einen unteren sphärischen Schalenteil 52 als Ganzes auf, und ein Ventilelement 49, das innerhalb des unteren Schalenteils angeordnet ist. Die sphärische Schale ist an ihrem oberen Teil mit einem Ventilsitz 52a zum Sicherstellen einer Abdichtung zwischen der sphärischen Schale und einem äußeren Randteil des Ventilelements versehen. Das Ventilelement 49, das in der sphärischen Schale (dem unteren Schalenteil) 52 zentral angeordnet ist, ist in der Form eines Trichters. Diese Gestalt dient zum Sicherstelen eines ruhigen Flusses eines Fluids.
Aufgrund dieser Ausgestaltungen der sphärischen Schale 52 und des Ventilelements 49 wird ein ausreichender Flussbereich für den ruhigen Fluss des Fluids selbst dann sichergestellt, wenn das Ventilelement in eine offene Position gebracht wird. Weiter hin können diese Gestaltungen auch eine Flussunterbrechung und ein Verzögern bzw. Stocken der Flüssigkeit eliminieren und stellen eine gute Waschbarkeit sicher.
Das Ventilelement ist in seiner äußersten Peripherie mit einem O-Ring 52c zum Sicherstellen einer Abdichtung zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz 52a versehen. Dieser O-Ring ist aus einem Dichtungsmaterial mit Flexibilität hergestellt. Ein Ventilstempel 57, der bei einem zentralen Teil des Ventilelements angeordnet ist, erstreckt sich durch eine untere Endplatte 54 der sphärischen Schale nach unten, so dass der Ventilstempel aus der sphärischen Schale hervorsteht.
Es wird unter den Gesichtspunkten einer Widerstandsfähigkeit gegenüber Drücken, einer Gewichtsreduzierung und der Sicherstellung eines Flussbereichs um das Ventilelement auf eine Aktivierung des Ventils hin bevorzugt, den Schalenteil in eine solche sphärische Schale auszubilden.
In einem Bodenteil der sphärischen Schale 52 als Hauptkörper ist die untere Endplatte 54 durch eine Fixierklemme 72 fixiert. Die untere Endplatte 54 definiert zentral eine Öffnung, durch welche sich der Ventilstempel 57 erstreckt. Ein Dichtungselement 80 ist an einem peripheren Randteil der Öffnung angeordnet, um ein Ausfließen von Flüssigkeit zu verhindern.
Weiterhin ist ein Flansch mit einem kegelförmigen Randteil, nämlich einem schräg abgeschnittenen Teil 52b, an einer Außenseite des Ventilsitzes 52a ausgebildet. Wie es hierin nachfolgend beschrieben wird, wird dieser schräg abgeschnittene Teil zum Zwecke eines Klemmens verwendet, wenn die untere Kupplung mechanisch an der oberen Kupplung befestigt ist.
Das Ventilelement 49 ist bei seiner oberen Oberfläche bei einer Position weiter innen als eine Dichtung der oberen Kupplung 25 mit einer Dichtung 52e versehen, um eine Dichtung zwischen der oberen Oberfläche des Ventilelements 49 und einer unteren Oberfläche eines Ventilelements 48 der oberen Kupplung 25 zu bilden.
Der Ventilstempel 57 erstreckt sich zentral durch die untere sphärische Kupplung 26, und der Ventilstempel 57 ist an seinem unteren Endteil mit einer Feder 86 zum automatischen Schließen des Ventils 49 und einer Federeinheit 1800, die die Feder darin unterbringt, versehen. Der Ventilstempel 57 definiert ein Entladetor bzw. Auslasstor für CIP und/oder SIP, woran eine Ablaufleitung angeschlossen ist.
Als nächstes wird die andere Kupplung beschrieben, die in Kombination zur Verbindung mit der einen Kupplung des oben beschriebenen Aufbaus angeordnet ist, d.h. die Kupplung 25 an der oberen Seite, nämlich auf der Seite der Einheit A.
Ein Ventilelement 48 ist zentral in der oberen Kupplung 25 angeordnet, die in der Form einer sphärischen Schale als gesamtes ist. Das Ventilelement 48 ist integral mit einem oberen Ventilstempel 58 ausgebildet. Der Ventilstempel 58 ist an seinem oberen Endteil mit einem Antriebsstellglied 1900 für ein inneres Ventil als Antriebseinrichtung für das innere Ventil versehen. Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ist ein Tei, über welchen der Ventilstempel 58 und das Stellglied 1900 miteinander verbunden sind, zwischen dem Stellglied und der sphärischen Schale angeordnet. Dieser Ventilstempel 58 ist auch mit einem Zufuhrtor versehen, das in Kommunikationsverbindung mit dem Wasch- und Sterilisierungs-Mehrzweckblock 2 steht, um sterilisierte Luft 21, Dampf 22 und Waschwasser 23 zuzuführen, welches zu einem freien Ende des Ventilelements 48 zu liefern ist.
Das Ventilelement 48 ist derart konfiguriert, dass es eine Form eines im Wesentlichen umgekehrten T hat, und ist in seiner äußersten Peripherie mit einer Dichtung 52c versehen, um eine Abdichtung zwischen dem Ventilelement 48 und dem Ventilsitz 52a der oberen Kupplung 25 zu bilden.
Ein O-Ring 52d ist in einem unteren Teil des Ventilsitzes 52a angeordnet, um eine Ausbildung eines abgedichteten Durchflussdurchgangs auf eine Verbindung der oberen Kupplung mit der unteren Kupplung hin zu ermöglichen. Es muss nicht gesagt werden, dass dieses Dichtungselement aus flexiblem Material hergestellt ist.
Eine obere Endplatte 55 ist mit der sphärischen Schale mit einer Klemme 73 integriert.
Der Ventilstempel 58 hat eine Doppelwandstruktur, so dass der Ventilstempel konzentrisch und intern mit einer Wasch- und Sterilisierungskammer 90 versehen ist, die in Kommunikationsverbindung mit Mehrzweckleitungen von Waschwasser, Dampf und sterilisierter Luft ist. Eine Düse 91 ist an einem freien Ende der Kammer ausge bildet, um Waschwasser und Dampf radial auszusprühen, das durch einen Innenraum der Kammer laufen gelassen wird. Die Wasch- und Sterilisierungskammer 90 ist intern von dem Ventilstempel 58 angeordnet und ist etwas abwärts von derselben Ebene angeordnet, wodurch ein Waschen und eine Sterilisierung der oberen und der unteren Kupplung, einschließlich der Dichtungen und der abgedichteten Oberflächen, und eine Entladung von gereinigtem Abwasser effektiv erreicht werden können. Die Düse 91, die an dem freien Ende der Wasch- und Sterilisierungskammer 90 ausgebildet ist, ist mit kleinen Löchern versehen, die bei adäquaten Intervallen oder in Richtung nach außen angeordnet sind. Das Waschwasser, der Dampf oder ähnliches, welches unter Druck geliefert worden ist, wird durch einen trichterförmigen zentralen Freigaberaum 85 der unteren Kupplung 26 und eine unterhalb des Raums 85 angeordnete (nicht gezeigte) Ablaufleitung nach außen entladen.
Gleich der unteren Kupplung ist die obere sphärische Schale 53 an ihrem unteren Teil mit einem schräg abgeschnittenen Teil bzw. Kegelteil 52b versehen, der für einen mechanischen Verriegelungszweck geeignet ist. Die obere Kupplung und die untere Kupplung sind durch eine Klemme 35 mechanisch miteinander verriegelt.
Der Ventilstempel 58 ist an seinem oberen Endteil mit dem Antriebsstellglied 1900 für innere Ventile verbunden. Das obere Ventilelement 48 wird in einen integralen Kontakt mit dem unteren Ventilelement 49 gebracht und wird weiter in Richtung nach unten bewegt. Als Antriebseinrichtung für innere Ventile für die untere Kupplung ist die Federeinheit 1800 mit der darin untergebrachten Feder 86 in einem Zustand vorgesehen, der vorgespannt ist, um ein automatisches Rückstellen zuzulassen.
Es ist zu beachten, dass die Aufwärts- und Abwärts-Positionsbeziehung in der obigen Beschreibung nicht spezifisch definiert ist und vertauscht sein kann, wenn es nötig ist.
Obwohl dem Material der oben beschriebenen Kupplungen keine besondere Beschränkung auferlegt ist, wird bei Gebieten, wo pharmazeutische Produkte behandelt werden, oft rostfreier Stahl verwendet. Weiterhin werden Oberflächen, mit welchen Fluide in Kontakt gebracht werden, in vielen Fällen durch Polieren und elektrolytisches Polieren veredelt.
Die Kupplung des beweglichen Schlittens A1 (11) auf der Seite der Einheit A und die Kupplung des beweglichen Schlittens B1 (14) auf der Seite der Einheit B sind durch eine Verbindungs-Antriebseinheit 1850 in 2 miteinander verbunden, die auf der Seite der Einheit B angeordnet ist. Obwohl die Verbindungs-Antriebseinheiten auf der Seite der Einheit B in 1 angeordnet sind, sollte man daran denken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt ist und die Verbindungs-Antriebseinheit offensichtlich auf der Seite der Einheit A angeordnet werden kann. Ein pneumatischer Zylinder mit einer darin untergebrachten Rückstellfeder wird oft als diese Verbindungs-Antriebseinheit verwendet. Die Verbindungs-Antriebseinheit ist jedoch nicht notwendigerweise auf einen solchen pneumatischen Zylinder beschränkt, und als Alternative kann ebenso ein Elektromotor eingesetzt werden, wie es benötigt wird.
Verbindungsverfahren der Kupplungen
Hierin nachfolgend wird ein Verfahren zum Wechseln bzw. Umschalten einer Verbindung von Leitungen beschrieben, die mit der Einheit A bzw. der Einheit B über die oben beschriebenen Kupplungen unter Verwendung der automatisierten Verbindungsvorrichtung verbunden sind, um eine Ausgabe eines Produkts oder von ähnlichem sowie ein Waschen und eine Sterilisierung durchzuführen.
Beispielsweise ist die 5 ein gesamtes Verbindungsdiagramm zum Liefern eines Produkts eines Tanks bzw. Behälters, der mit der Leitung a1 auf der Seite der Einheit A und mit der Leitung b auf der Seite der Einheit B verbunden ist.
Wenn der bewegliche Schlitten A1 (11) bei der Ausgangsposition ist, ist die Kupplung des beweglichen Schlittens A1 (11) mit der Kappe 111 für die Kupplung der Leitung A1 durch eine nicht dargestellte Antriebseinheit (1) abgedeckt. Vor einer Bewegung wird diese Abdeckung gelöscht. Als nächstes wird der bewegliche Schlitten A1 (11) der Einheit A in der Richtung der Länge davon durch die Antriebseinheit zum Positionieren von ihm bei einer erwünschten Stelle bewegt. Gleichermaßen ist die Kupplung des beweglichen Schlittens B1 (14) mit der Kappe 114 für die Kupplung der Leitung B1 durch eine nicht dargestellte Antriebseinheit (1) abgedeckt. Vor einer Bewegung wird diese Abdeckung gelöscht. Der bewegliche Schlitten B1 (14) auf der Seite der Einheit B wird dann in der Richtung der Länge davon durch die Antriebseinheit zum Positionieren von ihm bei einer erwünschten Stelle bewegt. Somit werden die Kupplung des beweglichen Schlittens A1 (11) und diejenige des beweglichen Schlittens B1 (14) bei Stellen positioniert, wo sie einander gegenüberliegen. Als nächstes werden die Kupplung des beweglichen Schlittens A1 (11) und diejenige des beweglichen Schlittens B1 (14) durch die Antriebseinheit 1850 miteinander verbunden, die auf der Seite des beweglichen Schlittens B1 (14) angeordnet ist.
Auf ein Durchführen dieser Verbindung hin werden ein Führungsmechanismus zum Ermöglichen bzw. Erleichtern eines Zentrierens und ein geeigneter Versatzabsorptionsmechanismus zum Absorbieren eines Zentrierungsfehlers verwendet. Diese Mechanismen sind in den Zeichnungen jedoch nicht dargestellt, weil sie gleich denjenigen sind, die für herkömmliche Kupplungen verwendet werden. Beispielsweise dient ein Mechanismus, der allgemein als solcher Führungsmechanismus verwendet wird, zum Verwenden eines kegelförmigen Konus oder eines Führungsstifts und eines Führungslochs, von welchen jedes Teil eine geneigte Oberfläche hat. Als solchen Versatzabsorptionsmechanismus gibt es einen Mechanismus, bei welchem die Kupplungen als Gesamtheit über ein freies Lager gestützt werden, so dass die Kupplungen in horizontaler Richtung verschiebbar sind.
Nachdem die Zentrierung durch einen Führungsmechanismus und einen Versatzabsorptionsmechanismus erreicht worden ist, wie beispielsweise denjenigen, die oben beschrieben sind, werden die Kupplungen schließlich gegeneinander gedrückt. Dies erlegt dem O-Ring 52d (4 und 6) einen geeigneten Sitzdruck auf, so dass die Kupplungen in einen Zustand gebracht werden, der bereit dafür ist, abgedichtet zu werden. Durch Befestigen der schräg abgeschnittenen Teile aneinander mit der Klemme 35 in diesem Zustand werden die Kupplungen mechanisch gehalten, d.h. miteinander verriegelt. Diese Klemmen kann durch automatisches Schließen einer halben Klemme erreicht werden, die zum Befestigen von Sanitärteilen oder - vorrichtungen verwendet wird. Wenn die schräg abgeschnittenen Teile bzw. Kegelteile 52b kegelförmig sind, kann ein Verwenden der Klemme 35, die auch kegelförmig ist, für das Befestigen eine große Befestigungskraft erhalten, nämlich einen Sitzdruck bzw. Passdruck durch eine kleine Kraft aufgrund des Keileffekts. Demgemäß kann das Klemmen durch eine geringe Kraft selbst dann erreicht werden, wenn der Druck eines Fluids hoch ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein mechanisches Verriegeln durch die Klemme 35 bewirkt. In Abhängigkeit von der Größe der Kupplungen, des Drucks des Fluids oder von ähnlichem kann eine ausreichende Abdichtung durch einfaches Ausüben einer Kraft erreicht werden, unter welcher der O-Ring 52d, der an den Kontaktoberflächen angeordnet ist, wo die obere und die untere Kupplung in Kontakt miteinander gehalten werden, in ausreichendem Maß zwischen der oberen und der unteren Kupplung gedrückt wird. In diesem Fall ist weder ein mechanisches Verriegeln durch eine Klemme noch ein schräges Abschneiden von verbundenen Teilen von Kupplungen nötig.
Zum Herstellen einer Kommunikationsverbindung von der Leitung a1 zu der Leitung b1 wird dann das Antriebsstellglied 1900 für innere Ventile, das in Zusammenhang mit der Kupplung des beweglichen Schlittens A1 (11) angeordnet ist, betrieben. Dieses innere Ventil ist so eingestellt, dass es normalerweise durch die Feder eine geschlossene Position annimmt; und ist eingestellt, um dann eine offene Position anzunehmen, wenn ihm beispielsweise Luft zugeführt wird.
6 stellt eine Situation dar, in welcher das Ventilelement 48 auf der Seite der oberen Kupplung 25 betätigt worden ist und somit in einer offenen Position ist. Insbesondere ist beschrieben, dass das Ventilelement 48 herunterkommt bzw. abfällt, um das Ventilelement 49 der unteren Kupplung 26 weiter nach unten zu drücken. Als Ergebnis wird ein Fluiddurchflussdurchgang gebildet.
Nach einer Beendigung einer nötigen Ausgabe wird das Zuführen von Luft zum pneumatischen Zylinder gestoppt, so dass zugelassen wird, dass die Ventilelemente zu ihren Ursprungspositionen zurückkehren (7).
Mehrzweckblock (2)
Der Mehrzweckblock 2 zum Zuführen von verschiedenen Mitteln bzw. Leistungen der öffentlichen Versorgungsbetriebe bzw. von Strom, Gas und Wasser zum Erreichen von CIP und SIP ist aufgebaut, wie es in 1 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Mehrzweckblock 2 aus einer Waschwasserversorgungsleitung, einer Dampfversorgungsleitung und einer Versorgungsleitung für sterilisierte Luft aufgebaut. Jede Leitung kann an ihrem freien Ende mit der Sprüheinrichtung einer jeweiligen Kupplung verbunden sein, einer jeweiligen Kappe und der Öffnung der Kupplung zum Zwecke eines Waschens und Sterilisierens. Wenn es nötig ist, ist es auch möglich, zusätzlich eine Spülleitung und/oder eine Mehrzweckleitung, wie beispielsweise eine Stickstoffgasleitung anzuordnen, die auch für ein Waschen und eine Sterilisierung erforderlich sein können.
Der Mehrzweckblock 2 ist wünschenswerterweise bei einer Position angeordnet, die höher als der Ablaufblock 3 ist, um ein Stocken von Flüssigkeit zu vermeiden. Zum Minimieren der Menge an Flüssigkeit, die in jeder Leitung des Mehrzweckblock zurückbleiben kann, ist es bevorzugt, die einzelnen Leitungen für die sterilisierte Luft 21, den Dampf 22 und das Waschwasser 23 in der Reihenfolge von oben nach unten im Mehrzweckblock zuzuteilen, obwohl die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Der Mehrzweckblock 2 ist beispielsweise über Schläuche 20 mit der Seite der automatisierten Leitungsverbindungsvorrichtung 1 verbunden, wo CIP und SIP erwünscht sind.
Der Schlauch kann im Hinblick auf Drücke und Temperaturen während CIP und SIP ausgewählt werden. Es ist bevorzugt, ihn aus Schläuchen mit Sanitärleistungsfähigkeit auszuwählen. Wenn die sterilisierte Luft 21, der Dampf 22 oder das Waschwasser 23 nötig ist, wird die Lieferung davon durch Betreiben von beispielsweise einem Wegeventil 210, 220 oder 230 durchgeführt. Diese gerichteten Steuerventile können aus kommerziellen Produkten durch Berücksichtigen der Größen, der Fluidtemperaturen, der Sanitärleistungsfähigkeit und von ähnlichem ausgewählt werden.
Ablaufblock (3)
Zum Entladen bzw. Ablaufenlassen von Dampf und Waschwasser ist der Ablaufblock 3 angeordnet, wie es in 1 gezeigt ist. Dieser Ablaufblock weist Ablaufleitungen auf, die mit den trichterförmigen Ventilelementen 49 der Kupplungen verbunden sind, Kappen zum Abdecken der gegenüberliegenden Kupplungen, Ablaufleitungen, die mit den Kappen verbunden sind, und Ablaufleitungen, die mit den Entladetoren der Kupplungen zum Zwecke eines Waschens und Sterilisierens verbunden sind. Die Kappen 111, 112 können mit den beweglichen Schlitten der automatisierten Verbindungsvorrichtung verbunden sein, so dass die Kappen beweglich angeordnet sind. Als Alternative können die Positionen der Kappen ohne irgendein Problem fixiert sein.
Die einzelnen Ablaufleitungen 30 sind mit einem Ablauf-Verteilerkopf 300 zum Entladen von Dampf und Waschwasser zu einem Außenablauf verbunden.
Auf eine Dampfsterilisierung hin wird veranlasst, dass Dampf von dem Mehrzweckblock 2 beispielsweise durch den beweglichen Schlitten A1 (11), die Kappe 111 und die Ablaufleitung 30 fließt. Nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird ein Ventil 31 geschlossen, und zum Erhöhen der Temperatur auf einen voreingestellten Pegel wird ein oberhalb eines Dampf-Wasserabscheiders 33 angeordnetes Ventil 32 geöffnet. Dies macht es möglich, Dampf über den Dampf-Wasserabscheider zu entladen und gleichzeitig eine Sterilisierungstemperatur beizubehalten. Auf ein Ablaufenlassen von Waschwasser hin wird das Ventil 32 geschlossen und wird das Waschwasserentladeventil 31 geöffnet. Solche Dampf-Wasserabscheider und Ventile können aus denjenigen ausgewählt werden, die auf dem Markt erhältlich sind, und zwar im Hinblick auf die Temperatur eines gereinigten Abwassers und von ähnlichem. Es ist bevorzugt, den Ablaufblock bei einer Position anzuordnen, die niedriger als diejenige der automatisierten Verbindungseinrichtung 1 ist, und weiterhin die Leitungen zu veranlassen, sich in einer Stromabwärtsrichtung nach unten zu neigen, und zwar für die Verhinderung einer Flüssigkeitsstockung. Es ist auch möglich, sterilisierte Luft zum Entladen von irgendeiner übrigen Flüssigkeit zu verwenden.
Wasch- und Sterilisierungsverfahren
7 stellt eine Situation dar, in welcher die Schnittstelle unter Verwendung der Wasch- und Sterilisierungskammer 90 gewaschen und sterilisiert wird. In dieser Situation ist eine Zufuhr von Luft zu dem Antriebsstellglied 1900 für innere Ventile, das am oberen Endteil des Ventilstempels 58 der oberen Kupplung 25 angeordnet ist, gestoppt worden.
Innerhalb des Ventilstempels ist die Wasch- und Sterilisierungskammer 90 konzentrisch angeordnet. Zu dem Raum dieser Kammer werden die sterilisierte Luft 21, der Dampf 22 und das Waschwasser 23 über den Schlauch 20 zugeführt. Die sterilisierte Luft 21, der Dampf 22 und das Waschwasser 23 werden über die Sprüheinrichtung (Düse) 91, die am freien Ende der Kammer angeordnet ist, ausgesprüht. Als die Sprüheinrichtung gibt es eine Vielfalt von Beispielen, einschließlich eines Mechanismus, der enge Schlitze verwendet, eines Mechanismus, der kleine Löcher verwendet, die schräg ausgebildet sind, und eines Mechanismus mit kleinen Löchern, die in tangentialen Richtung gebohrt sind, um jedes Fluid in der Form eines Wirbels zu sprühen.
Als illustratives Beispiel für die Zufuhrsequenz wird das Waschwasser 23, das unter Druck zugeführt worden ist, durch die Sprüheinrichtung 91 zum Waschen der Dichtung 52e, die das obere und das untere Ventilelement zusammen abdichtet, und eine kontaktierende Oberfläche 61 des inneren Ventils gesprüht. Das Waschwasser wird dann über den trichterförmigen zentralen Hohlraum 85, der innerhalb des unteren Ventilelements angeordnet ist, und die Ablaufleitung 30, die mit dem Ablaufblock 3 verbunden ist, zu einem Ablauf entladen. Bei dem Ablaufblock 3 wird das Ablaufventil 31 vor einem Zuführen des Waschwassers 23 geöffnet.
Zum Ausstoßen des Waschwassers 23 wird dann die sterilisierte Luft 21 von dem Mehrzweckblock 2 zugeführt, gefolgt durch das Zuführen des Dampfes 22 für eine Sterilisierung. Vor einem Zuführen des Dampfes 22 wird das Ablaufventil 31 im Ablaufblock 3 geschlossen. Weil der Dampf-Wasserabscheider 33 als Einrichtung zum Extrahieren eines Dampfkondensats während SIP verwendet wird, wird das Ventil 31 nur für eine bestimmte Zeit offen gehalten, um zuzulassen, dass der Dampf dort hindurch fließt, und wird dann geschlossen, und darauf folgend wird das Ventil 32, das oberhalb des Dampf-Wasserabscheiders 33 angeordnet ist, geöffnet. Schließlich wird das oberhalb des Dampf-Wasserabscheiders 33 angeordnete Ventil 32 geschlossen und wird das Ablaufventil 31 geöffnet. Die sterilisierte Luft 21 wird dann von dem Mehrzweckblock 2 zugeführt, um einen Dampf zu reinigen, der während des Dampfens abgegeben wird. 8 zeigt eine Betriebssequenz (8a bis 8d), in welcher die Ventile, die vollständig in schwarz angemalt sind, anzeigen, dass sie offen sind.
Die Betriebssequenz dient zum Durchführen eines Schnittstellen-CIP (eines Reinigens vor Ort) und einer Schnittstellen-SIP (einer Sterilisierung vor Ort). Da ein Waschen und eine Sterilisierung vor einer Trennung durchgeführt werden, kontaminiert bzw. verschmutzt diese Betriebssequenz einen Umgebungsbereich nicht, und darüber hinaus ist die Schnittstelle selbst sterilisiert worden. Es ist daher möglich, eine Ausbreitung von verschiedenen Bakterien zu verhindern. Es muss nicht gesagt werden, dass diese Operationen vor einem Liefern eines Rohmaterials, eines Zwischenprodukts oder von ähnlichem durchgeführt werden können.
Danach wird die Befestigung durch die halbe Klemme 35 für das oben beschriebene mechanische Halten gelöst, um eine Trennung zuzulassen.
9 ist ein gesamter Umriss, der Verbindungen zum Durchführen eines Waschens und einer Sterilisierung der Leitungen a1, b1 gleichzeitig zeigt.
Es muss nicht gesagt werden, dass es möglich ist, die Kupplungen der beweglichen Schlitten A1 (11), B1 (14) mit der Kupplung AWL (16) oder BWL (13) zum Zwecke eines Waschens und Sterilisierens unabhängig zu verbinden, so dass das Innere der zugehörigen Leitungen unabhängig gewaschen und sterilisiert werden kann. Hierin nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung erfolgen.
Nachdem ein Übertragen bzw. Transferieren durch die Leitungen a1, b1 fertiggestellt ist, werden die kontaktierenden Oberflächen der Kupplungen der beweglichen Schienen A1 (11), B1 (14) durch ein Schnittstellen-CIP und ein Schnittstellen-SIP einem Waschen und einer Sterilisierung unterzogen. Die Kupplungen werden dann voneinander getrennt, und die Leitungen, durch welche ein Fluid geliefert wurde, werden einem internen Waschen und einer internen Sterilisierung unterzogen. Zu diesem Zweck wird die Kupplung A1 (11) der Leitung a1 mit der Kupplung AWL (16) zum Zwecke eines Waschens und Sterilisierens für die Einheit A verbunden. Die Kupplung AWL (16) zum Zwecke eines Waschens und Sterilisierens für die Einheit A ist in ihrem Schalenteil mit einem Tor 160 versehen, das ausschließlich für die sterilisierte Luft 21, den Dampf 22 und das Waschwasser 23 ausgebildet ist, von welchen alles von dem Mehrzweckblock zugeführt wird. Gleichzeitig wird zum Waschen und Sterilisieren der Leitung b1 auf gleiche Weise die Kupplung B1 (14) mit der Kupplung BWL (13) zum Zwecke eines Waschens und Sterilisierens für die Einheit B (11) verbunden. Die Kupplung BWL (13) zum Zwecke eines Waschens und Sterilisierens für die Einheit B ist in ihrem Schalenteil mit einem Tor 130 versehen, das ausschließlich für die sterilisierte Luft 21, dem Dampf 22 und das Waschwasser 23 ausgebildet ist, von welchem alles von dem Mehrzweckblock zugeführt wird.
Als nächstes wird ein Wasch- und Sterilisierungsverfahren des Inneren der Leitung a1 unter Bezugnahme auf die 10 und 12 beschrieben. Positionier- und Verbindungsverfahren sind dieselben wie diejenigen, die beim Durchführen einer Verbindung zwischen der Kupplung der beweglichen Schiene A1 (11) und der Kupplung der beweglichen Schiene B1 (14) verwendet werden.
Die Kupplung AWL (16) zum Zwecke eines Waschens und Sterilisierens und die Kupplung der beweglichen Schiene A1 (11) werden miteinander verbunden. Von dem Mehrzweckblock 2 wird veranlasst, dass die sterilisierte Luft 21, der Dampf 22 und die Waschlösung 23 durch den Durchflussdurchgang in der Leitung a1 fließen, so dass die Leitung innen gewaschen und sterilisiert wird. Beispielsweise werden CIP und SIP gemäß den folgenden Prozeduren durchgeführt.
Zum Wiedergewinnen oder Entladen irgendeines Flüssigkeitsprodukts, das noch in der Leitung a1 zurückbleibt, wird die Leitung a1 durch Zuführen der sterilisierten Luft 21 von dem Mehrzweckblock 2 durch die Kupplung AWL (16) zum Zwecke eines Waschens und Sterilisierens und die Kupplung der beweglichen Schiene A1 (11) gereinigt. Das Waschwasser 23 wird dann vom Mehrzweckblock 2 zugeführt. Nach einer Beendigung des Waschens der Innenseite der Leitung a1 wird die sterilisierte Luft 21 von dem Mehrzweckblock 2 in die Leitung a1 zugeführt, um das Waschwasser 23 zu reinigen, so dass irgendein zurückbleibendes Waschwasser aus der Innenseite der Leitung entfernt wird.
Zur Sterilisierung wird der Dampf 22 dann von dem Mehrzweckblock 2 zugeführt. Nach einer Beendigung der Sterilisierung des Inneren der Leitung a1 wird die sterilisierte Luft 21 von dem Mehrzweckblock 2 zugeführt, um irgendwelches zurückgebliebenes Dampfkondensat zu entladen. Die Leitung wird somit so gereinigt, dass das übrige Dampfkondensat nicht länger innerhalb der Leitung a1 zurückbleibt. Es ist natürlich möglich, die sterilisierte Luft 21 von dem Mehrzweckblock 2 so zuzuführen, dass durch die Kupplung AWL (16) für ein Waschen und Sterilisieren und die Kupplung der beweglichen Schiene A1 (11) das Innere der Leitung mit der sterilisierten Luft 21 aufgefüllt wird, um das Innere der Leitung im sterilisierten Zustand zu halten.
Gemäß Prozeduren, die gleich denjenigen sind, die oben beschrieben sind, kann ein Waschen und eine Sterilisierung des Inneren der Leitung b1 entweder gleichzeitig oder unabhängig erreicht werden (11).
13 ist ein schematisches Diagramm der Kupplung der oberen beweglichen Schiene A1 (11) und der Kappe 111 für die obere Kupplung. Wie es aus 13 gesehen wird, weist die Kappe 111 einen Entladedurchflussdurchgang 30 auf. Zum Abdichten eines Fluiddurchflussdurchgangs auf eine Verbindung der oberen sphäri schen Schale mit der unteren sphärischen Schale hin ist der O-Ring 52d im Kegelteil 52b der sphärischen Schale angeordnet. Dieser Teil ist die Stelle, mit welcher das Fluid in Kontakt war, und erfordert somit ein Waschen. Das oben beschriebene Schnittstellenwaschen, das vor einer Trennung durchgeführt wird, ist selbst nicht zum dortigen Waschen möglich. Zum Waschen des O-Rings (primäre Dichtung) und seines Inneren wird die Kupplung der beweglichen Schiene A1 (11) bei ihrer Ausgangsposition mit der Kappe 111 verbunden, die ausschließlich für die Kupplung angeordnet ist. Diese Verbindung wird durch die Antriebseinheit durchgeführt, die auf der Seite der Kappe vorgesehen ist. Die Kappe wird unter einer geeigneten Druckkraft gedrückt, um eine Abdichtung zu bilden, und dann wird ein Waschen durchgeführt. Diese Kappe wird gegen einen Randteil des Kegelteils der sphärischen Schale gedrückt, wobei der Randteil auf einer Außenseite des O-Rings 52d angeordnet ist.
Demgemäß wird der Innendurchmesser der Kappe auf größer als der Außendurchmesser des O-Rings 52d eingestellt, wenn er angeordnet wird. Die Kappe ist an ihrem unteren Teil mit der Ablaufleitung 30 versehen, die mit dem Ablaufblock 3 kommuniziert. Zum Bilden einer Dichtung zwischen der Kappe und der oberen Kupplung ist ein O-Ring 118 im äußeren Randteil der unteren Kappe bei einer Stelle vorgesehen, die der oberen Kupplung gegenüberliegt. Weiterhin sind die obere Kupplung und die Kappe durch die Klemme 35 mechanisch miteinander verriegelt.
Aufgrund der Kappenvorrichtung ist es möglich, zuzulassen, dass eine geringe Menge an Dampf selbst dann hineinfließt, wenn die Kupplung bei der Ausgangsposition ist und im Wartezustand ist. Dies kann verhindern, dass verschiedene Bakterien durch den abgedichteten Teil der Kupplung in die Atmosphäre eintreten.
14 ist ein schematisches Diagramm der Kupplung der unteren beweglichen Schiene B1 (14) und der Kappe 114 für die untere Kupplung. Wie es aus 14 gesehen werden wird, weist die Kappe 114 eine Wasch- und/oder Sterilisierungskammer 90 auf. Zum Waschen eines Kontaktteils 62, mit welchem die primäre Dichtung 52d in Kontakt war, und des Inneren davon, wird die Kupplung der beweglichen Schiene B1 (14) bei ihrer Ausgangsposition in Kontakt mit der Kappe 114 gebracht, die ausschließlich für die bewegliche Schiene B1 angeordnet ist. Diese Verbindung wird durch die Antriebseinheit durchgeführt, die auf der Seite der Kupplung der beweglichen Schiene B1 vorgesehen ist. Die Kappe wird unter einer geeigneten Druckkraft gedrückt, wodurch ein Waschen durchgeführt wird, während ein abgedichteter Zustand beibehalten wird. Diese Kappe wird gegen einen Randteil des Kegelteils der sphärischen Schale gedrückt, wobei der Randteil auf einer Außenseite des Teils 62d angeordnet ist, mit welchem der O-Ring in Kontakt gebracht wird. Demgemäß ist der Innendurchmesser der Kappe auf größer als der Außendurchmesser des O-Rings 52d eingestellt, wenn sie angeordnet sind. In einem oberen Teil der Kappe ist die Wasch- und Sterilisierungskammer 90 in Kommunikation mit dem Mehrzweckblock 2 angeordnet. Durch die Sprüheinrichtung 91, die am freien Ende der Kammer angeordnet ist, werden die sterilisierte Luft 21, der Dampf 22 und das Waschwasser 23 radial gesprüht. Um in Kontakt mit der unteren Kupplung gehalten zu werden, um eine Dichtung dazwischen zu bilden, ist ein O-Ring 119 im äußeren Randteil der oberen Kappe bei einer Stelle angeordnet, die der unteren Kupplung gegenüberliegt. Weiterhin sind die untere Kupplung und die Kappe durch die Klemme 35 mechanisch miteinander verriegelt.
Die Zufuhrsequenz von dem Mehrzweckblock 2 und die Positionen der Ventile im Ablaufblock 3 sind im Wesentlichen dieselben wie diejenigen, die oben unter Bezugnahme auf 8 in Bezug auf das Waschen und Sterilisieren einer Schnittstelle zwischen den Kupplungen beschrieben sind.
Ein Waschen und ein Sterilisieren werden durchgeführt, wie es in den 13 und 14 gezeigt ist. Durch die Sprüheinrichtung, die am freien Ende angeordnet ist, werden das Waschwasser 23 zum Waschen, die sterilisierte Luft 21 zum Reinigen des Waschwassers, der Dampf 22 zur Sterilisierung und die sterilisierte Luft 21 zum Reinigen von irgendeinem zurückbleibenden Dampfkondensat in der Reihenfolge, in der sie präsentiert worden sind, gesprüht.
Auf diese Weise werden der Teil, der für die Ausbildung eines Flussdurchgangs für die oben beschriebenen Fluide und der Dichtungskontaktteil gewaschen und sterilisiert, und das Waschwasser wird durch die untere Ablaufleitung 30 zum Ablaufblock 3 entladen. Bezüglich der Position des Ventils im Ablaufblock 3 wird das Ablaufventil 31 auf ein Entladen des Waschwassers hin geöffnet, und das Ablaufventil 31 wird auch dann geöffnet, wenn ein Reinigen mit der sterilisierten Luft für die Eliminierung des Waschwassers erfolgt. Weiterhin wird auf ein Veranlassen hin, dass Dampf zur Sterilisierung fließt, das Ablaufventil 31 geschlossen, und um den Dampf-Wasserabscheider 33 zu verwenden, wird das oberhalb des Dampf-Wasserabscheiders angeordnete Ventil 32 geöffnet. Auf eine Beendigung der Sterili sierung hin wird das oberhalb des Wasserabscheider angeordnete Ventil 32 geschlossen. Auf ein Reinigen von irgendeinem übrigen Dampfkondensat mit der sterilisierten Luft hin wird das Ablaufventil 31 geöffnet, und auf eine Beendigung des Reinigens hin wird das Ventil 31 geschlossen. Zum Beibehalten des sterilisierten Zustands kann die sterilisierte Luft natürlich kontinuierlich von dem Mehrzweckblock zugeführt werden, wobei die Ventile im Ablaufblock geschlossen sind, so dass die automatisierte Verbindungsvorrichtung mit der sterilisierten Luft aufgefüllt bleibt.
Entladebetrieb
Die Zufuhrsequenz von dem Mehrzweckblock 2 und die Positionen der Ventile im Ablaufblock 3 sind in 12 gezeigt. Die Ventile, die vollständig in schwarz ausgemalt sind, zeigen an, dass sie offen sind. Die sterilisierte Luft 21 wird zuerst veranlasst, zum Treiben eines Produkts nach außen, das innerhalb der Leitung zurückbleibt (12a). Um zu waschen wird dann veranlasst, dass Waschwasser 23 fließt (12b). Zum Eliminieren des Waschwassers wird dann ein Reinigung mit der sterilisierten Luft 21 durchgeführt (12c). Der Dampf 22 wird zur Sterilisierung zugeführt (12d). Weiterhin wird irgendein übriges Dampfkondensat mit der sterilisierten Luft 21 gereinigt (12e).
In dieser Sequenz werden die Leitungen a1, a2, b1, b2 innen durch die Kupplungen der beweglichen Schienen A1 (11), A2 (12), B1 (14), B2 (15) gewaschen und sterilisiert, die mit den Kupplungen AWL (16), BWL (13) durch den Hauptkörper 1 der automatisierten Verbindungsvorrichtung verbunden sind. Das Waschwasser wird durch den trichterförmigen zentralen Hohlraum 85, der innerhalb des unteren Ventilelements 49 angeordnet ist, und die Ablaufleitung 30, die unterhalb des Raums angeordnet ist, zum Ablaufblock 3 entladen. In Bezug auf die Positionen der Ventile im Ablaufblock 3 wird das Ablaufventil auf ein Reinigen mit der sterilisierten Luft 21 hin zum Treiben der in der Leitung zurückbleibenden Flüssigkeit nach außen geöffnet, wird das Ablaufventil auf ein Entladen des Waschwassers hin geöffnet und wird das Ablaufventil 31 auf ein Reinigen mit der sterilisierten Luft hin zum Treiben des Waschwassers nach außen geöffnet. Auf ein Veranlassen hin, dass der Dampf 22 zur Sterilisierung fließt, wird das Ablaufventil 31 geschlossen, und zum Verwenden des Dampf-Wasserabscheiders 33 wird das oberhalb des Wasserabscheiders angeordnete Ventil 32 geöffnet. Weiterhin wird das Ventil 32 oberhalb des Wasserabscheiders 33 auf eine Beendigung der Sterilisierung hin geschlossen. Das Ablaufven til 31 wird auf ein Reinigen des zurückbleibenden Dampfkondensats mit der sterilisierten Luft 21 hin geöffnet, wird aber auf eine Beendigung des Reinigens hin geschlossen.
Zum Ausfüllen der Leitung mit der sterilisierten Luft 21 ist es natürlich möglich, dieses Füllen durch Zuführen der sterilisierten Luft 21 von dem Mehrzweckblock 2 zu erreichen, was zulässt, dass sie durch die Kupplungen fließt, und was dann die Ventile 31, 32 im Ablaufblock 3 schließt.
Sobald das Waschen und die Sterilisierung des Inneren der Leitung beendet ist, wird die Befestigung durch die halbe Klemme 35 für das oben beschriebene mechanische Halten sofort gelöst, um eine Trennung zu erreichen.
Die bewegliche Schiene A1 (11), die Kupplung AWL (16), die bewegliche Schiene B1 (14) und die Kupplung BWL (13) bewegen sich jeweils zu ihren Ausgangspositionen.
Zum Durchführen eines Waschens und eines Sterilisierens des Teils des O-Rings 52d, der abgedichtet wurde, um einen Durchflussdurchgang sicherzustellen, wenn die Kupplung der beweglichen Schiene A1 (11) und die Kupplung der beweglichen Schiene B1 (14) miteinander verbunden wurden, wird jede der Kupplungen mit ihrer entsprechenden Kappe bei ihrer Ausgangsposition verbunden, gefolgt durch ein Waschen und ein Sterilisieren (13 und 14).
Eine Öffnung/Schließ-Steuerung der Ventile im Mehrzweckblock 2 und diejenige der Ventile im Ablaufblock 3 werden beide durch einen Computer ausgeführt. Eine Kombination aus Waschwasser, sterilisierter Luft und Dampf kann so eingestellt werden, dass sie für das Maß jedes Produkts optimal wird. Darüber hinaus können selbst dann, wenn die Kupplungen in einer Kombination miteinander verbunden werden und ein Fluid dort hindurch fließt, die Kupplungen in den übrigen Kombinationen mit ihren entsprechenden Kappen verbunden werden, um sie in einem sterilisierten Zustand zu halten.
Zweites Ausführungsbeispiel
sAls das erste Ausführungsbeispiel wurde die automatisierte Verbindungsvorrichtung für die Umschaltstation beschrieben, die einem Waschen und einem Sterilisieren un terzogen wird. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es in 17 dargestellt ist, wird ein Mehrzweckblock 2 exklusiv zum Waschen vorbereitet und ist nur mit einer Luftleitung und einer Waschwasserleitung versehen. In einem Ablaufblock 3 sind Ablaufleitungen mit Öffnungs/Schließ-Ventilen versehen, durch welche Abläufe jeweils zu einem Ablauf-Verteilerkopf entladen werden. Die automatisierte Leitungsverbindungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel für eine automatisierte Leitungsverbindungsvorrichtung für eine Umschaltstation für nur den Waschschritt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Luft zum Treiben des Waschwassers nach außen zugeführt und ist nicht auf sterilisierte Luft beschränkt. Der Hauptkörper 1 der automatisierten Verbindungsvorrichtung hat einen Aufbau, der gleich dem Hauptkörper der automatisierten Verbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Weiterhin sind ein Operationsverfahren und ein Kupplungsverbindungsverfahren gleich denjenigen, die für das erste Ausführungsbeispiel verwendet werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
Bei jedem des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels ist der Mehrzweckblock 2 angeordnet. Wenn verschiedene Mittel bzw. Leistungen der öffentlichen Versorgungsbetriebe nur für CIP benötigt werden, d.h. wenn die verschiedenen Mittel bzw. Leistungen der öffentlichen Versorgungsbetriebe einzig in Waschwasser bestehen, ist nur eine Anordnung einer Waschleitung nötig, und ist der Aufbau des Mehrzweckblocks 2 nicht nötig. Selbst in diesem Fall ist ein Hauptkörper einer automatisierten Verbindungsvorrichtung wie beim ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut. Weiterhin sind ein Operationsverfahren und ein Kupplungsverbindungsverfahren gleich denjenigen, die für das erste Ausführungsbeispiel verwendet werden.
Wie es oben beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung eine automatisierte Leitungsverbindungsvorrichtung zur Verfügung stellen, die auf Gebieten nützlich ist, wo ein Waschen und/oder ein Sterilisieren nötig sind, und die die folgenden charakteristischen Merkmale hat:

– Leitungen sind physikalisch voneinander isoliert, so dass ein Mischen mit einem Produkt einer anderen Art vollständig vermieden werden kann.
– Wasch- und/oder Sterilisierungsoperationen können gemäß den erforderlichen Stufen einer Sanitärsituation und einer Sterilisierung, die für jedes Produkt spezifiziert sind, flexibel kombiniert und durchgeführt werden.
– Leitungen in mehreren Kombinationen können gleichzeitig umgeschaltet werden.
– Selbst in einem Wartezustand gibt es kein potenzielles Problem eines Eintretens von verschiedenen Bakterien durch den abgedichteten Teil einer jeweiligen Kupplung.

Claims

Leitungsverbindungseinrichtung zum selektiven und temporären Verbinden eines einer Mehrzahl von ersten stationären Leitungssträngen (a1, a2) mit einem einer Mehrzahl von zweiten stationären Leitungssträngen (b1, b2), wobei die Einrichtung folgendes aufweist: eine erste Einheit (A), welche folgendes aufweist: eine Mehrzahl von ersten flexiblen Leitungen, welche jeweils mit einer U-förmigen Gestalt in einer zugeordneten ersten Ebene ausgebildet sind, ein Ende der beiden Enden der jeweils ersten flexiblen Leitung fest mit einem ersten stationären Leitungsstrang (a1, a2) verbindbar ist, das andere Ende der beiden Ende der jeweiligen ersten flexiblen Leitung in der ersten Ebene bewegbar ist, und wobei die ersten flexiblen Leitungen in einer Richtung ausgerichtet sind, in der die zugeordneten ersten Ebenen parallel zueinander sind; und eine Mehrzahl von ersten, beweglichen Schlitten (11), die jeweils eine obere Kupplung (25) haben, wobei das bewegliche Ende jeder ersten flexiblen Leitung mit einem zugeordneten anderen ersten beweglichen Schlitten verbunden ist, jeder erste bewegliche Schlitten individuell in der zugeordneten ersten Ebene der ersten hiermit verbundenen flexiblen Leitung in seiner zugeordneten ersten Achse (Y) bewegbar ist, die zugeordneten ersten Achsen parallel zueinander sind, und wobei jede obere Kupplung ein erstes inneres Ventil (48) zum Verschließen der oberen Kupplung (25) hat, welches einen inneren Sprühdurchgang (90) besitzt; eine zweite Einheit (B), welche folgendes aufweist: eine Mehrzahl von zweiten flexiblen Leitungen, welche jeweils mit einer U-förmigen Gestalt in einer zugeordneten zweiten Ebene ausgebildet sind, ein Ende der beiden Enden der jeweiligen zweiten flexiblen Leitung fest mit einem anderen zweiten stationären Leitungsstrang (b1, b2) verbindbar ist, das andere der beiden Enden der jeweiligen zweiten flexiblen Leitung in der zweiten Ebene hiervon bewegbar ist, und wobei die zweiten flexiblen Leitungen in einer Richtung ausgerichtet sind, in der die zugeordneten zweiten Ebenen parallel zu einander und senkrecht zu den ersten Ebenen der ersten flexiblen Leitungen sind; eine Mehrzahl von zweiten, beweglichen Schlitten (14), welche jeweils eine untere Kupplung (26) haben, das bewegliche Ende der zweiten flexiblen Leitung mit einem zugeordneten anderen zweiten beweglichen Schlitten verbunden ist, jeder zweite bewegliche Schlitten individuell in der zugeordneten zweiten Ebene der hiermit verbundenen flexiblen Leitung längs einer zugeordneten zweiten Achse (X) bewegbar ist, die zugeordneten zweiten Achsen (X) parallel zueinander sind, jede untere Kupplung (26) ein zweites, inneres Ventil (49) zum Verschließen der unteren Kupplung (26) hat, das Ventil (49) eine innere Ablauföffnung (85) hat, und die innere Ablauföffnung derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie mit dem Sprühdurchgang (90) eines vorbestimmten ersten beweglichen Schlittens verbunden werden kann; eine Kupplungsandockeinrichtung zum Andocken der oberen Kupplung (25) eines vorbestimmten ersten beweglichen Schlittens an der unteren Kupplung (26) eines vorbestimmten zweiten beweglichen Schlittens zum selektiven Verbinden einer der ersten stationären Leitungsstränge mit einem der zweiten stationären Leitungsstränge, nachdem der vorbestimmte erste bewegliche Schlitten längs einer ersten Achse (Y) bewegt worden ist, und der vorbestimmte zweite bewegliche Schlitten längs einer zweiten Achse (X) bewegt worden ist, und diese aufeinander treffen; wobei jede erste Achse (Y) jeweils senkrecht zu der jeweiligen zweiten Achse (X) ist, und die von der ersten Achse (Y) gebildete Ebene parallel zu der von der zweiten Achse (X) gebildeten Ebene ist; eine Ventilsteuereinrichtung zum Zusammenbringen des ersten Ventils (48) des vorbestimmten ersten beweglichen Schlittens und des zweiten inneren Ventils (49) des vorbestimmten zweiten beweglichen Schlittens, um den Sprühdurchgang (90) in kommunizierender Verbindung mit der Ablauföffnung (85) zu bringen, und das erste innere Ventil (48) um das zweite innere Ventil (49) zu öffnen und zu schließen; und erste Kappen (114) und zweite Kappen (111), welche jeweils mit den unteren und oberen Kupplungen (26, 25) verbindbar sind, wenn die Kupplungen in einer Grundposition sind, wobei die ersten Kappen jeweils eine Wasch- und/oder Sterilisierungskammer (90) haben, und die jeweiligen zweiten Kappen einen Ableitungsdurchgang für das Wasch- und/oder Sterilisierungsfluid haben.
Leitungsverbindungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der ausgewählte Kupplungen (AWL, BWL) derart beschaffen und ausgelegt sind, daß sie mit einem System (2) zum Reinigen oder Sterilisieren der Kupplungen über den Fluiddurchgang und die Ablauföffnung verbunden werden können.