EP2265542B1

EP2265542B1 - Vorrichtung zum befüllen von behältnissen

Info

Publication number: EP2265542B1
Application number: EP09731388.6A
Authority: EP
Inventors: Roland Laumer; Johann Justl
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2008-04-12
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: US8869496B2; US20110023996A1; CN102015517A; DE102008018516A1; WO2009124885A1; CN102015517B; EP2265542A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, and wie aus der GB 707,572 bekannt. Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei ist üblicherweise eine Vielzahl von Füllorganen vorgesehen, welche sich mit einer Transporteinrichtung mitbewegen und dabei während der kontinuierlichen Bewegung der Behältnisse diese befüllen. Auch sind aus dem Stand der Technik aseptische Abfüllanlagen bekannt, bei denen die Befüllung der Behältnisse in einem Sterilraum stattfindet.
Aus der DE 198 35 369 C1 ist eine Behälterbehandlungsmaschine bekannt. Bei dieser Behandlungsmaschine ist eine Trageinrichtung, welche ein Aggregat und eine Vielzahl von Behandlungsplätzen trägt, oberhalb der Behandlungsplätze des Aggregats angeordnet.
Die DE 199 22 873 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Einbringen und/oder Ausbringen von Behältern in einem oder aus einem Behandlungsraum. Dabei sind äußere und innere Sternrradpaare vorgesehen sowie Greif- und Halteeinrichtungen für die Behältnisse.
Die DE 198 16 239 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Ein-oder Ausbringen von Behältnissen in bzw. aus einem Behandlungsraum. Dabei sind nach außen hin offene Schleusenkammern vorgesehen, wobei ein Schleusenrad mit unmittelbar durch die Behälter und/oder mittelbar durch eine Steuereinrichtung betätigbaren Greifern vorgesehen ist, welches die Behälter in den Schleusenkammern vorübergehend fixiert.
Aus der DE 198 17 735 C1 ist eine Getränkeabfüllvorrichtung bekannt. Diese weist ein stationäres Füllorgan in einem den Behältereingriffsteil des Füllorgans und den in Füllstellung stehenden Behälter umgebenden mit dem Inertgas beaufschlagten Behandlungsraum auf, wobei in diesem Raum die Behälter durch eine Öffnung zuführbar sind. Des weiteren ist ein Einschleusraum vorgesehen, über den die Öffnung nach außen und zum Behandlungsraum hin über Schleusentore absperrbar ist.
Bei der sogenannten kaltaseptischen Abfüllung erfolgt zuerst die Sterilisation der abzufüllenden Behältnisse und Verschlüsse und danach wird das zuvor entkeimte Produkt einer abgeschlossenen sterilen Umgebung, dem sogenannten Reinraum, abgefüllt. Die Behältnisse werden unter aseptischen Bedingungen verschlossen.
Dabei ist es, wie gesagt, im Stand der Technik üblich, dass sich die entsprechenden Abfüllorgane mit den abzufüllenden Behältnissen mitbewegen. Hierdurch entstehen jedoch weitere Verfahrenstechnische Probleme, da beispielsweise die beweglichen Abfüllorgane mit dem abzufüllenden Medium versorgt werden müssen, was weiteren Dichtungsaufwand mit sich bringt. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen mit Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, welche in der Herstellung günstig ist und einen einfachen Betrieb ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß durch Vorrichtungen und Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen, bzw. 9 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen weist eine Transporteinrichtung auf, welche eine Vielzahl von Behältnissen durch einen Befüllungsraum transportiert, wobei der Befüllungsraums ein Sterilraum ist. Weiterhin ist eine Vielzahl von in dem Befüllungsraum angeordneten Behandlungsorganen vorgesehen, welche die Behältnisse behandeln, wobei wenigstens eines dieser Behandlungsorgane ein Befüllungsorgan ist, welches die Behältnissen mit der Flüssigkeit befüllt.
Die Transporteinrichtung ist derart gestaltet, dass sie die Behältnissen getaktet durch den Befüllungsraum transportiert. Unter dem Befüllungsraum wird derjenige Raum verstanden, durch den hindurch die Behältnisse geführt werden und innerhalb dessen sie mit Flüssigkeit gefüllt werden. Bei der Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um ein Getränk handeln, es wäre jedoch auch möglich, Medikamente oder andere pharmazeutische Produkte abzufüllen. Unter einem Sterilraum wird verstanden, dass der Befüllungsraum insbesondere gegenüber der Außenumgebung isoliert ist.
Es soll einerseits verhindert werden, dass Luft von außen in den Befüllungsraum eindringt, umgekehrt soll jedoch auch das Austreten von Gasen aus den Befüllungsraum nach außen verhindert werden. Vorzugsweise ist um den Befüllungsraum ein Gehäuse vorgesehen, welches diesen abdichtet. Damit wird vorgeschlagen, nicht, wie im Stand der Technik, die Behältnisse in einer kontinuierlichen Bewegung zu befördern, sondern in einer getakteten Bewegung.
Vorzugsweise sind die Behandlungsorgane wenigstens teilweise stationär angeordnet. Dabei sind vorzugsweise neben den Befüllungsorganen noch andere Behandlungsorgane vorgesehen, beispielsweise Organe, welche die Behältnisse mit einem Verschluss verschließen, Organe, welche eine Sterilisierung der Behältnisse vornehmen und dergleichen. Durch die stationäre Anordnung der Befüllungsorgane und bevorzugt auch weiterer Behandlungsorgane wird die Vorrichtung in ihrer Gesamtheit vereinfacht, da beispielsweise keine zusätzlichen Drehdichtungen vorgesehen sein müssen und auf diese Weise der Dichtungsaufwand gesenkt werden kann. Auch kann auf diese Weise auf Drehverteiler verzichtet werden.
Die Vorrichtung weist eine weitere Transporteinheit auf, welche sowohl Behältnisse wenigstens mittelbar an die Transporteinheit übergibt als auch Behältnisse wenigstens mittelbar von der Transporteinrichtung übernimmt. Dabei kann es sich hier um ein Übergaberad handeln, welches die Behältnisse bevorzugt über eine Schleuseneinrichtung in dem Sterilraum bzw. in den Befüllungsraum einführt. Damit wird hier lediglich eine Transporteinheit vorgesehen, welche sowohl leere Behältnisse an die Vorrichtung bzw. die Transporteinrichtung übergibt, als auch gefüllte und verschlossene Behältnisse von dieser Transporteinrichtung übernimmt. Auf diese Weise ist es möglich, nur einen Zugang zu der Transporteinrichtung vorzusehen, über welchen sowohl Behältnisse eingeführt als auch ausgeführt werden.
In der Transportrichtung der Behältnisse ist zwischen der ersten Transporteinrichtung und der weiteren Transporteinheit eine Schleuseneinrichtung vorgesehen, welche sowohl leere Behältnisse von der weiteren Transporteinheit übernimmt und an die erste Transporteinrichtung übergibt, als auch befüllte und verschlossene Behältnisse von der ersten Transporteinrichtung übernimmt und an die weitere Transporteinheit übergibt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Transporteinrichtung ein Transportrad auf, welches die Behältnisse wenigstens abschnittsweise auf einer kreisförmig verlaufenden Bahn befördert. Eine derartige Transporteinrichtung wird im folgendem auch als Rundläufer bezeichnet. Die Behältnisse werden mit dieser Vorrichtung damit auf einer kreisförmigen Bahn getaktet befördert.
Die Transporteinheit weist eine Schleuseneinrichtung auf, welche ein Eintreten von Luft in den Befüllungsraum verhindert. Dabei werden die Behältnisse in den Schleusenraum eingeführt und anschließend an die Transporteinrichtung übergeben. Wie oben erwähnt, wird ein kombinierter Ein/Auslaufstern verwendet, um die Behältnisse zu der Transporteinrichtung bzw. von der Transporteinrichtung weg zu befördern. Vorzugsweise befindet sich auch die Schleuseneinrichtung innerhalb des Befüllungsraumes und damit in einem Reinraum.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Schleuseneinrichtung eine drehbare Schleuseneinrichtung. Das bedeutet, dass die Behältnisse vorzugsweise in die Schleuseneinrichtung eingeführt und anschließend um eine Drehachse der Schleuseneinrichtung gedreht werden. Dabei folgt vorzugsweise auch die Drehung der Behältnisse in der Schleuseneinrichtung getaktet. Auf diese Weise ist eine Übergabe bzw. Übernahme der Behältnisse an oder von der Transporteinrichtung erleichtert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Schleuseneinrichtung wenigstens ein Greifelement zum Greifen der Behältnisse auf, wobei dieses Greifelement sowohl entlang einer geraden Richtung verschiebbar als auch schwenkbar angeordnet ist. Damit werden zunächst die Behältnisse gegriffen, anschließend in die Schleuseneinrichtung eingezogen und schließlich geschwenkt um wieder an die Transporteinrichtung übergeben werden zu können. Dies wird genauer unter der Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die weitere Transporteinheit eine geradezahlige Anzahl von Greifelementen zum Greifen der Behältnisse auf. Vorzugsweise sind zwei oder vier derartige Greifelemente vorgesehen. Dabei dient ein Greifelement bzw. jedes erste Greifelement dazu, um ein leeres und unverschlossenes Behältnis an die Transporteinrichtung zu übergeben und das jeweils zweite bzw. ein zweites Greifelement dient zur Übernahme der gefüllten und verschlossenen Behältnisse von der Transporteinrichtung.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Greifelementen um aktive Greifelemente. Dies bedeutet, dass die Greifelemente sich selbstständig schließen können um ein Behältnis insbesondere an seinem Flaschenhals zu greifen.
Es ist beispielsweise möglich, dass die Schleuseneinrichtung ein leeres Behältnis von einem Einlaufstern übernimmt, indem ein Linearschlitten der Schleuseneinrichtung ausfährt. Nach einer pneumatisch angetriebenen Übergabe (bzw. das Greifelement schließt), fährt der erwähnte Linearschlitten mit der leeren Flasche wieder in die Schleuse ein. Nachdem Schwenken der Schleuse um 180° fährt der Linearschlitten wieder aus und der leere Behälter wird an die bereits auf Position gefahrene entsprechende Greifeinrichtung der Transporteinrichtung übergeben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung einen zentralen Träger auf, an dem im wesentlichen alle Behandlungsorgane der Vorrichtung bzw. deren Arbeitselemente angeordnet sind. Unter Arbeitselementen werden dabei beispielsweise die Elemente eines Verschließers, die Befüllungsorgane, Elemente zum Spülen der Behältnisse, Elemente für die Innendesinfektion der Behältnisse und dergleichen verstanden. Durch die Anordnung dieser Elemente an einem zentralen Träger wird insgesamt die Zugänglichkeit für die Vorrichtung und die Wartung erleichtert. Vorzugsweise ist der zentrale Träger ein dem Befüllungsraum abschließender Deckel. Damit sind bei dieser Ausführungsform die Arbeitselemente der Vorrichtung hängend an diesem Deckel angeordnet. Auf diese Weise wird auch eine Innensterilisation der Vorrichtung erleichtert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Vielzahl von im Inneren des Befüllungsraums angeordneten Flüssigkeitsverteileinrichtungen auf. Genauer gesagt ist zur Reinigung und zur Desinfektion des Befüllungsraums eine CIP - Anlage (clean in process) installiert. Dabei sind im Inneren des Befüllungsraumes eine Vielzahl von einzeln steuerbaren Düsen verteilt. Diese ermöglichen, den gesamten Befüllungsraum zu reinigen. Dabei ist bevorzugt die Verrohrung dieser Reinigungsanlage derart ausgelegt, dass bei einer Entlüftung des Systems alle Rohre selbstständig leer laufen. Vorzugsweise werden zur effektiven Reinigung des Innenraums Rotationssprühköpfe eingesetzt d.h. Sprühköpfe die die Reinigungsflüssigkeit in Umfangsrichtung abgeben bevorzugt unter Drehung. Auch die Verrohrung für diese Innenreinigung ist bevorzugt an dem oben erwähnten Deckel bzw. Träger angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist im Inneren des Befüllungsraums eine Verschließeinrichtung angeordnet, um die Behältnisse mit Verschlüssen zu verschließen. Um das Behältnis zu verschließen muss ein entkeimter Verschluss auf den Verschlusskonus des Veschließers befördert werden.
Vorzugsweise ist ein Antrieb der Verschließeinrichtung außerhalb des Befüllungsraumes angeordnet. Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, bei denen der gesamte Verschließer einschließlich Motor und Antrieb im Reinraum angeordnet ist. Dabei treten jedoch relativ große zu reinigende Oberflächen auf. Daher wird für diese Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Mechanik und der Antrieb frei zugänglich außerhalb des Befüllungsraums angeordnet sind und lediglich der wechselbare Verschlusskonus, der anschließend die Verschlüsse auf den Behältnissen aufdreht, im Inneren des Befüllungsraums angeordnet ist. Damit wird hier eine Abtrennung dieses Veschlusskopfes durchgeführt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Wartung der Mechanik bei laufendem Betrieb durchgeführt werden kann und eine erneute Reinigung des Befüllungsraums nicht notwendig ist.
Vorzugsweise weist die Verschließeinrichtung einen Schwenkarm auf, der den Verschluss schwenkt. Wie oben ausgeführt, besteht eine Aufgabe darin, die Schraubverschlüsse aus einer Verschlussschiene in den Konus des Verschlussaggregats zu befördern. Dabei sollte der Verschluss nicht an seinem Innnengewinde berührt oder gehalten werden, da sonst wieder die Gefahr einer Verkeimung besteht. Nach der Entkeimung der Verschlüsse rutschen diese in eine Schiene. Anschließend führt der Schwenkarm eine Schwenkbewegung zu dem Ende dieser Schiene aus, wo bereits ein Verschluss angeordnet ist. Der Schwenkarm nimmt diesen Verschluss auf und schwenkt dann zurück über dem Konus des Verschließorgans.
Vorzugsweise ist der Schwenkarm in seiner Gesamtheit absenkbar und hebbar. Dies bedeutet, dass der Schwenkarm neben seiner Schwenkbewegung auch eine vertikale Bewegung nach oben und unten ausführt. Durch das Heben des Schwenkarms wird der Verschluss in dem oben erwähnten Konus geklemmt anschließend senkt sich der Schwenkarm wiederum ab und ein neuer Zyklus beginnt.
Vorzugsweise ist der Schwenkarm an einer Welle angeordnet und diese Welle ist in ihrer Umfangsrichtung von einem Faltenbalg umgeben. Wie oben ausgeführt, führt der Schwenkarm sowohl eine Schwenkbewegung als auch eine Hub- bzw. Absenkbewegung auf. Um auf diese Weise die Abdichtung gegenüber dem Befüllungsraum zu erreichen ist der erwähnte Faltenbalg vorgesehen, der gleichzeitig diese Isolation übernimmt.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Befüllen von Behältnissen mit Flüssigkeiten gerichtet, wobei die Behältnisse mit Hilfe einer Transporteinrichtung durch einen sterilen Befüllungsraum transportiert werden und innerhalb dieses sterilen Befüllungsraums mit einer Vielzahl von in dem Befüllungsraum angeordneten Behandlungsorganen behandelt werden, wobei wenigstens eines dieser Behandlungsorgane ein Befüllungsorgan ist, welches die Behältnisse mit der Flüssigkeit befüllt. Die Behältnisse werden getaktet durch den Befüllungsraum transportiert.
Damit wird auch bei dem Verfahren vorgeschlagen, die Behältnisse nicht mit einer kontinuierlichen Bewegung zu fördern, sondern getaktet. Auf diese Weise können auch hier die jeweiligen Behandlungsorgane innerhalb des Befüllungsraums stationär angeordnet sein. Bei dem Behandlungsraum handelt es sich bevorzugt um einen Sterilraum_.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird der Transporteinrichtung jeweils zeitgleich ein leeres Behältnis zugeführt und ein volles Behältnis von der Transporteinrichtung abgeführt. Durch diese zeitgleiche Zu- und Abführung kann mit Hilfe nur einer Übergabeeinrichtung sowohl das Zuführen der Behältnisse als auch das Abführen der Behältnisse erreicht werden. Auf diese Weise kann die Anzahl an Zugängen und Öffnungen des Befüllungsraums reduziert werden.
Vorzugsweise werden auf einer auch als Zufuhr- und Abführeinheit bezeichneten Transporteinheit für die Behältnisse zeitgleich sowohl befüllte als auch unbefüllte Behältnisse transportiert. Vorzugsweise handelt es sich hier um einen Zuführ- bzw. Abführstern, an dem zeitgleich sowohl befüllte und damit verschlossene Behältnisse als auch unbefüllte d.h. zu befüllende Behältnisse, angeordnet sind.
Die Behältnisse werden über eine Schleuseneinrichtung von der Transporteinheit an die erste Transporteinrichtung übergeben. Mit Hilfe dieser Schleuseneinrichtung wird verhindert, dass in den Befüllungsraum Luft eintritt und umgekehrt kann auch verhindert werden, dass aus dem Inneren des Befüllungsraums vorhandene aggressive Gase wie beispielsweise Wasserstoffperoxid austreten. Die Schleuseneinrichtung ist dabei sowohl zur Aufnahme der befüllten Behältnisse als auch zur Aufnahme der unbefüllten Behältnisse geeignet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
Darin zeigen:

Fig.1: eine Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig.2: ein Detail der Vorrichtung aus Fig.1;
Fig.3: eine Schleuseneinrichtung für die Vorrichtung aus Fig.1;
Fig.4: die Schleuseneinrichtung aus Fig.3 bei der Übernahme von Behältnissen von der weiteren Transporteinrichtung;
Fig.5: eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung aus Fig.1 zur Veranschaulichung unterschiedlicher Arbeitsstationen;
Fig.6: eine Ansicht zur Veranschaulichung einer Verrohrung für die Vorrichtung;
Fig.7: eine Darstellung zur Veranschaulichung des Transports der Behältnisse; und
Fig.8: eine Ansicht einer Verschließeinrichtung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig.1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese Vorrichtung 1 weist einen Befüllungsraum 4 auf, innerhalb dessen die Behältnisse 10 geführt und unter anderem auch mit einer Flüssigkeit wie beispielsweise einem Getränk befüllt werden. Dabei werden zunächst über eine weitere Transporteinheit 40, die als kombinierter Ein-/Auslaufstern ausgeführt ist dem Befüllungsraum sowohl leere und offene Behältnisse zugeführt als auch befüllte und verschlossene Behältnisse abgeführt. In Fig.1 sind dabei die leeren Behältnisse jeweils durch das Bezugszeichen 10a und die befüllten Behältnisse jeweils durch das Bezugszeichen l0b gekennzeichnet. Man erkennt, das jeweils zwei unbefüllte Behältnisse 10a und anschließend zwei befüllte Behältnisse 10b nebeneinander angeordnet sind. Die weitere Transporteinrichtung 40 dreht sich wie bei 1 gezeigter Ausführungsform im Uhrzeigersinn. Das Bezugszeichen 50 bezieht sich auf eine Schleuseneinrichtung, welche sowohl leere Behältnisse 10a von der weiteren Transporteinheit 40 übernimmt als auch befüllte Behältnisse 10b an diese weitere Transporteinheit 40 übergibt. Bei Betriebsbeginn wird dabei diese Transporteinheit 40 von Hand mit leeren Behältnissen 10a bestückt.
Das Bezugszeichen 3 bezieht sich auf ein Transportrad, an dem die einzelnen Behältnisse entlang einer greisförmigen Bahn transportiert werden.
Fig.2 zeigt eine Detailansicht der in Fig.1 gezeigten Vorrichtung. Man erkennt, dass die weitere Transporteinheit 40 um eine Drehachse X drehbar ist. Das Bezugszeichen 47 bezieht sich dabei auf eine Antriebseinrichtung, welche ein gezacktes Rad 43 und damit auch den Träger 42 getaktet antreibt. Dabei wird eine getaktete Drehbewegung abwechselnd um einen Umfangswinkel zwischen 15 und 45° durchgeführt. Zwischen jedem Takt dieser Drehbewegung erfolgt eine Rast, während der die Behältnisse an die Schleuseneinrichtung 50 übergeben werden. Dabei wird bevorzugt der Träger 42 nach jeder übergabe/übernahme von Behältnissen bzgl. der Behältnisse um eine Position gedreht.
Es wäre jedoch auch möglich, den Träger nach jeder Übernahme/Übergabe um zwei Positionen zu drehen und jeweils abwechselnd ein leeres und ein volles Behältnis an dem Träger anzuordnen. Auch könnte die Schleuseneinrichtung vier oder mehrere Greifelemente aufweisen, welche nebeneinander angeordnet sind. Daneben wäre es auch möglich, dass die Schleuseneinrichtung insgesamt 4 Greifelemente aufweist, wobei zwei Elemente jeweils in Richtung der weiteren Transporteinheit bewegt werden und zwei weitere Elemente in Richtung der Transporteinrichtung 2
_Fig.3 zeigt eine Darstellung der Schleuseneinrichtung 50, welche gerade ein befülltes und verschlossenes Behältnis 10b von der Transporteinrichtung 2 übernimmt und im Wesentlichen gleichzeitig (nicht gezeigt) ein offenes und leeres Behältnis an die Transporteinrichtung übergibt.
Fig.4 zeigt eine Situation, in der gerade ein leeres Behältnis 10a von der weiteren Transporteinheit 40 übernommen wird und gleichzeitig ein befülltes Behältnis 10b von der Schleuseineinrichtung 5 an die Transporteinrichtung 40 übergeben wird. Zu diesem Zweck weist die Schleuseneinrichtung Greifelemente 56 auf, welche die Behältnisse, vorzugsweise an deren Hals greifen können. Diese Greifeinrichtungen 56 sind entlang des Pfeils P2 verschiebbar, so dass die Behältnisse in einen Innenraum 51 der Schleuseneinrichtung eingezogen werden können. Nach diesem Einziehen wird die Schleuseneinrichtung um ihre Drehachse y um 180° gedreht, um eine entsprechende Übergabe an die Transporteinrichtung 2 bzw. Übernahme von der Transporteinrichtung 2 durchführen zu können. Bevorzugt weist die Schleuseneinrichtung daher eine Lagerung mit einem Schwenkantrieb auf.
Der Transport der Behältnisse erfolgt in einer Schleusenzelle 53.
Nach dem Schwenken der Schleuseneinrichtung 50 fährt ein (in Fig.4 nicht gezeigter) Linearschlitten wieder aus und das leere Behältnis 10a wird an eine bereits auf Position gefahrene Klammer bzw. das Greifelement 34 der Transporteinrichtung 2 übergeben (Fig. 3). Das Behältnis liegt nun mit dem Tragring auf der erwähnten Klammer 34 der Transporteinrichtung 2 auf und wird durch öffnen der Klammer bzw. des Greifelementes 56 der Transporteinrichtung 2 übergeben. Nach dem Zurückschwenken der Schleuseneinrichtung um 180° fährt der Schlitten wieder aus und ein neuer Zyklus beginnt. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Inspektionseinrichtung, welche prüft, ob auf den Behältnissen 10 Verschlüsse angebracht sind.
Fig.5 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Darstellung der unterschiedlichen Bereiche. Dabei sind die einzelnen Arbeitsschritte mit römischen Zahlen I - XII gekennzeichnet. In dem Schritt I findet eine Übergabe einer leeren und verkeimten Behältnisses von der Schleuseneinrichtung 50 statt. In einem Schritt II wird das Behältnis 10 außen entkeimt und in einem Schritt III mit erhitzter Luft vorgewärmt. Anschließend erfolgt eine kontinuierliche Innenentkeimung des Behältnisses im Schritt IV mit einem H₂O₂-Luft-Gemisch. Anschließend erfolgt in einem Schritt V eine diskontinuierliche Innenentkeimung des Behältnisses mit einem H₂O₂-Luft-Gemisch. In einem VI wird das Behältnis mit Sterilluft durchgespült.
Das Bezugszeichen VII bezeichnet eine freie bzw. unbenutzte Station. In einem Schritt VIII wird das Behältnis beispielsweise mit einem Getränk befüllt und anschließend wird (Schritt IX) flüssiger Stickstoff in den Behälter eingebracht. Schließlich wird (Schritt X) das Behältnis mit einem Schraubverschluss verschlossen und in einem Schritt XI mit einem Aluminiumsiegel versiegelt. Schließlich wird (Schritt XII) das volle Behältnis an die Schleuseneinrichtung 50 übergeben.
Um die einzelnen Arbeitsschritte I - XII und insbesondere die Arbeitsschritte II - XI durchführen zu können, weist die Vorrichtung 1 mehrere Behandlungsorgane auf, die stationär an dem Träger 20 angeordnet sind. Die Behältnisse werden jeweils gegenüber diesen Behandlungsorganen bewegt. Das Bezugszeichen 8 zeigt (nur schematisch) ein Befüllungsorgan zum Befüllen der Behältnisse. Die Bezugszeichen 16 und 18 zeigen (ebenfalls nur stark schematisch) zwei weitere Behandlungsorgane zur Durchführung der Schritte III und IV. Die einzelnen Behandlungsorgane sind entlang einer kreisförmigen Bahn angeordnet, wobei diese Bahn auch der Transportbahn der Behältnisse entspricht.
Der Befüllungsraum 4 ist durch drei Trennscheiben 24, 25, 26 in drei Bereiche A, B, C unterteilt. In dem Bereich A herrscht vorzugsweise ein Unterdruck im Bereich von 5 - 10 Pascal. Dieser Unterdruck ist erforderlich, um auszuschließen, dass H₂O₂-Dämpfe die Anlage über die Schleuse 50 verlassen. Dieser Unterdruck wird über eine Abluftregelung aufrechterhalten.
In dem Bereich B finden sich die oben erwähnten Stationen zur Entkeimung des Behältnisses. Der mit H₂O₂-Dampf belastete Teil der Anlage wird mit einem leichten Überdruck von ca. 10 Pascal betrieben. Auf diese Weise kommt es zu einer ständigen Überströmung (Pfeil P4) in den Übergabebereich A der Schleuseneinrichtung 50. Auch hier wird der Druck durch eine Abluftregelung aufrechterhalten.
In dem Bereich C ist der Druck in diesem sterilen Bereich derart gewählt (beispielsweise 20 Pascal Überdruck), dass es zu Überströmungen (Pfeile P5, P6) in den beiden benachbarten Bereiche A, C kommt. Auf diese Weise kann eine Kontermination durch unsterile Luft aus dem Bereich A und eine Kontermination durch H₂O₂ beladene Luft aus dem Bereich B verhindert werden. Auch die in den Figuren gezeigte Transporteinrichtung 2 wird wie oben erwähnt getaktet betrieben, wobei hierbei vorzugsweise ein elektrischer Servomotor vorgesehen ist, der eine getaktete Schwenkbewegung, beispielsweise in 30° Schritten ausführt.
Das Bezugszeichen 55 bezieht sich auf einen in der Schleuseneinrichtung 50 vorgesehenen Träger, dem gegenüber ein Schlitten 54, an dem wiederum die Greifelemente 56 angeordnet sind, in der Richtung P2 verschiebbar ist. Dabei ist hier die Schleuseneinrichtung 50 derart gegenüber der Transporteinrichtung 2 angeordnet, dass in einem ausgefahrenen Zustand die beiden Greifelemente 56 der Schleuseneinrichtung zeitgleich an die Greifelemente 34 der Transporteinrichtung herangeführt werden und so im Wesentlichen zeitgleich sowohl ein leeres Behältnis übergeben als auch ein volles Behältnis übernehmen können. Entsprechend ist auch die Schleuseneinrichtung 50 derart gegenüber der weiteren Transporteinheit angeordnet, dass die erwähnte zeitgleiche Übernahme und Übergabe möglich ist. Es wäre jedoch auch möglich, unabhängig von einander ansteuerbare Schlitten für die beiden Greifelemente 56 vorzusehen.
Fig.6 zeigt eine Darstellung des Befüllungsraums 4. Dieser Befüllungsraum 4 weist ein Grundgehäuse 5 mit einem Träger 20 auf. An diesem Träger 20 sind die einzelnen (nicht im detail gezeigten) Behandlungselemente der Vorrichtung angeordnet. Das Bezugszeichen 31 bezieht sich auf eine CIP - Verrohrung. Das Bezugszeichen 32 bezieht sich auf Reinigungsdüsen, die zur Innenraumreinigung des Befüllungsraums 4 genutzt werden. Dabei wird genauer aus der erwähnten Vorlaufleitung 31 eine Reinigungsflüssigkeit auf 12 einzeln steuerbare Düsenstöcke bzw. Reinigungsdüsen 32 verteilt, die es ermöglichen, den gesamten Befüllungsinnenraum zu reinigen. Die Verrohrung ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass bei einer Entlüftung des Systems alle Rohre 31 selbstständig leer laufen. Bei den Sprühköpfen handelt es sich vorzugsweise um Rotationssprühköpfe, welche einen Austritt von Reinigungsmitteln voll umfänglich, d.h. um 180° erlauben.
Das Bezugszeichen 35 bezieht sich in seiner Gesamtheit auf eine Verrohrung zum Zuführen des Getränks sowie gegebenenfalls weiterer Gase, welche in die Behältnisse eingefüllt werden.
Fig.7 zeigt eine Gesamtdarstellung der Transporteinrichtung 2. Diese weist Abstützelemente 82 auf. Das Bezugszeichen 34 bezieht sich auf Greifelemente, welche die Behältnisse greifen. Diese Greifelemente 34 sind über einen Hubantrieb 85 in Richtung des Pfeils P7 heb- bzw. senkbar. Das Bezugszeichen 87 bezieht sich dabei auf die Decke des Befüllungsraums 4, d.h. oberhalb dieser Decke ist ein nicht steriler Raumbereich vorgesehen. Das Bezugszeichen 88 bezieht sich auf die Hubeinrichtung zum Heben und Senken der Greifelemente 34. Diese Hubeinrichtung 88 ist dabei von einem Balg 89 umgeben, der für eine sterile Abdichtung sorgt .
Das Bezugszeichen 91 zeigt einen Servomotor mit einem vorgeschalteten Kegelradgetriebe sowie einem Zahnrad. Mit Hilfe dieses Servomotors wird die Transporteinrichtung 2 getaktet angetrieben. An einer Lagerplatte 92 ist ein 4-Punkt Momentlager 94 befestigt. Das mit einer Innenverzahnung an dem Innenring ausgestattete Lager 94 kann als einzelnes Lager hohe Belastungen aufnehmen und ist annährend spielfrei und zusätzlich kostengünstig. An dem Innenring, d.h. der Innenverzahnung greift der erwähnte Servomotor mit dem vorgeschalteten Kegelradgetriebe und dem zahnrad an.
In Fig.8 ist eine Verschließeinrichtung 70 dargestellt. Um das Behältnis mit einem Schraubverschluss zu verschließen, muss zunächst entkeimter Verschluss in einen Verschlusskonus 41 befördert werden. Dies wird mit Übergabe an eine Schwenkeinheit 44 realisiert. In Fig.8 ist die Verschließeinheit in einer Ansicht von unten dargestellt. Die (nicht gezeigten) Schraubverschlüsse gelangen zunächst aus einer Verschlussschiene 72 in einen Aufnahmebereich 73. Durch diese Schiene 72 wird erreicht, dass die Verschlüsse nach der Entkeimung mit der Öffnung nach unten in die richtige Richtung zeigen. Vor dem Aufnahmebereich 73 stauen sich die Verschlüsse auf. Zunächst führt ein Schwenkarm 44 eine Schwenkbewegung um die Achse Z zu dem Schienenende hin aus. In diesen Bereich sitzt bereits (nicht gezeigt) Verschluss auf einer Ablageblech 74. Dieses Ablageblech 74 ist an einem Federblech 75 angeordnet. Durch wegdrücken des Blechs 74 schiebt sich ein Verschluss auf den Schwenkarm 44 bzw. dessen Ende 45, wobei hier zu beachten ist, dass in der Schwenkarm unterhalb des Blechs 74 schwenkt. Dieses Bauteil 45 nimmt den Verschluss am Schwenkarm auf. Danach schwenkt der Schwenkarm 44 zurück unter den Konus 41. Neben der Schwenkbewegung führt der Schwenkarm auch eine vertikale Bewegung nach oben und unten entlang des Pfeils P1 aus. Durch Heben des Schwenkarms wird der Verschluss in den Konus 41 geklemmt.
Dabei ist zu beachten, dass ein Antrieb (nicht gezeigt) des Schwenkarms 44 außerhalb des Befüllungsraumes 4 d.h. in einem nicht sterilen Bereich angeordnet ist. Eine Welle 46, an der der Schwenkarm 44 angeordnet ist verläuft damit durch den Deckel der Schwenkeinheit hindurch. Das Bezugszeichen 48 bezieht sich auf einen Faltenbalg, der erlaubt, dass die Schwenkeinheit 44 sowohl schwenkbar als auch in Richtung des Pfeils P1 heb- bzw. senkbar ist. Damit übernimmt der Faltenbalg 48 einerseits eine-Abdichtung der Drehbewegung andererseits jedoch einen Ausgleichen der Hubbewegung und schließlich auch eine Abdichtung des Verschlussaggregates an der Platte bzw. des Trägers 20. Der Verschlusskonus 41 wird anschließend durch eine Relativbewegung bezüglich des Behältnisses (nicht gezeigt) an dieses herangeführt und schraubt den Verschluss auf die Mündung des Behältnisses. Dabei kann das Behältnis durch eine Hubbewegung an den Konus herangeführt werden, es wäre jedoch auch möglich, umgekehrt den Konus in Richtung des Behältnisses zu bewegen.
Damit ragt nur der Verschlusskonus 41 der Verschließeinheit in den Reinraum und seine Mechanik und Antrieb stehen frei zugänglich auf dem Träger 20. Das Bezugszeichen 52 bezieht sich auf einen weiteren Faltenbalg, der an dem Verschlusskonus 41 bzw. dessen Welle angeordnet ist.

Claims

Vorrichtung (1) zum Befüllen von Behältnissen (10) mit Flüssigkeiten mit einer ersten Transporteinrichtung (2), welche eine Vielzahl von Behältnissen (10) durch einen Befüllungsraum (4) transportiert, wobei der Befüllungsraum (4) ein Sterilraum (4) ist, mit einer Vielzahl von in dem Befüllungsraum (4) angeordneten Behandlungsorganen (8, 16, 18), welche die Behältnisse (10) behandeln, wobei wenigstens eines dieser Behandlungsorgane (8, 16, 18) ein Befüllungsorgan (8) ist, welches die Behältnisse mit der Flüssigkeit befüllt, wobei
die erste Transporteinrichtung (2) derart gestaltet ist, dass sie die Behältnisse (10) getaktet durch den Befüllungsraum (4) transportiert, wobei die Vorrichtung (1) eine Schleuseneinrichtung (50) aufweist, welche ein Eintreten von Luft in den Befüllungsraum (4) verhindert, dadurch gekenzeichnet, dass die Schleuseneinrichtung (50) zwischen der ersten Transporteinrichtung (2) und einer weiteren Transporteinheit (40) angeordnet ist, wobei die weitere Transporteinheit (40) sowohl Behältnisse (10a) wenigstens mittelbar an die Transporteinrichtung (2) übergibt als auch Behältnisse (10b) wenigstens mittelbar von der Transporteinrichtung (2) übernimmt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Behandlungsorgane (8, 16, 18) wenigstens teilweise stationär angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Transporteinrichtung (2) ein Transportrad (3) aufweist, welches die Behältnisse (10) wenigstens abschnittsweise auf einer kreisförmig verlaufenden Bahn befördert.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schleuseneinrichtung (50) wenigstens ein Greifelement (56) zum Greifen der Behältnisse (10) aufweist, wobei dieses Greifelement (56} sowohl entlang einer geraden Richtung verschiebbar als auch schwenkbar angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (1) eine Vielzahl von im Inneren des Befüllungsraums (4) angeordneten Flüssigkeitsverteileinrichtungen aufweist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Inneren des Befüllungsraums (4) eine Verschließeinrichtung (18) angeordnet ist, um die Behältnisse (10) mit Verschlüssen zu verschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verschließeinrichtung (18) einen Schwenkarm (44) aufweist, der die Verschlüsse schwenkt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schwenkarm (44) in seiner Gesamtheit absenkbar und hebbar ist.
Verfahren zum Befüllen von Behältnissen (10) mit Flüssigkeiten, wobei die Behältnisse mit Hilfe einer Transporteinrichtung (2) durch einen sterilen Befüllungsraum (4) transportiert werden und innerhalb dieses sterilen Befüllungsraums (4) mit einer Vielzahl von in dem Befüllungsraum (4) angeordneten Behandlungsorganen (8, 16, 18) behandelt werden, wobei wenigstens eines dieser Behandlungsorgane (8, 16, 18) ein Befüllungsorgan (8) ist, welches die Behältnisse (10) mit der Flüssigkeit befüllt,
wobei
die Behältnisse (10) getaktet durch den Befüllungsraum (4) transportiert werden,
wobei die Vorrichtung (1) eine Schleuseneinrichtung (50) aufweist, welche ein Eintreten von Luft in den Befüllungsraum (4) verhindert, dadurch gekenzeichnet, dass die Schleuseneinrichtung (50) zwischen der ersten Transporteinrichtung (2) und einer weiteren Transporteinheit (40) angeordnet ist, und wobei die weitere Transporteinheit (40) sowohl Behältnisse (10a) wenigstens mittelbar an die Transporteinrichtung (2) übergibt als auch Behältnisse (10b) wenigstens mittelbar von der Transporteinrichtung (2) übernimmt.
Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils zeitgleich der Transporteinrichtung (2) ein leeres Behältnis (10a) zugeführt und ein volles Behältnis (10b) von der Transporteinrichtung (2) abgeführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Transporteinheit (40) für die Behältnisse (10) zeitgleich sowohl befüllte als auch unbefüllte Behältnisse (10) transportiert werden.