EP3877319A1

EP3877319A1 - Vorrichtung und verfahren zur behandlung von behältern

Info

Publication number: EP3877319A1
Application number: EP19783984.8A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Franz Vorwerk
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2021-09-15
Also published as: US20210354970A1; CN113165858A; WO2020094288A1; DE102018127962A1; DE102018127962B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zur Behandlung von Behältern (2) mit einem ortsfesten Maschinenelement (4), einem rotierenden Maschinenelement (5), einem Innenraum (3), einem ersten den Innenraum (3) begrenzenden Wandabschnitt (7) und einem zweiten den Innenraum (3) begrenzenden Wandabschnitt (8), wobei der erste Wandabschnitt (7) dem ortsfesten Maschinenelement (4) und der zweite Wandabschnitt (8) dem rotierenden Maschinenelement (5) zugeordnet ist, und mit einer zwischen dem ersten (7) und dem zweiten (8) Wandabschnitt ausgebildeten Labyrinthdichtung (9), die einen ringkanalartigen Schlitz (10) mit einem dem Innenraum (3) zugewandten inneren Kanalende (11) und einem dem Innenraum (3) abgewandten äußeren Kanalende (12) aufweist. Die Vorrichtung (1) zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie eine im Bereich des äußeren Kanalendes (12) angeordnete rotierbare Unterdruckeinrichtung (13) mit mindestens einem Flügelelement (14) aufweist, so dass durch das mindestens eine Flügelelement (14) bei der Rotation der Unterdruckeinrichtung (13) ein Unterdruck in der Labyrinthdichtung (9) und/oder eine vom inneren Kanalende (11) zum äußeren Kanalende (12) gerichtete Gasströmung erzeugbar ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Behandeln von Behältern (2) mittels einer Vorrichtung (1) gemäß der vorangegangenen Beschreibung.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Behältern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Behältern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Behältern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 15.

Anlagen zum aseptischen Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in Behälter, insbesondere in Flaschen, Becher oder Dosen, sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt und werden beispielsweise zum kaltaseptischen Abfüllen von hitzeempfindlichen Getränken (z.B. Fruchtsäften) verwendet. Die einzelnen, eine solche Anlage bildenden und in der Fertigungs- oder Behandlungslinie aneinander anschließenden Maschinen, wie z.B.

Rinser, Sterilisator, Füllmaschine oder Schließmaschine, sind mit Einhausungen versehen, und zwar derart, dass sich innerhalb der Anlage eine Förderstrecke für die Behälter oder Flaschen in einem sterilen Innenraum ergibt, der durch diese Einhausung gegenüber angrenzenden nicht sterilen Räumen oder Bereichen, beispielsweise der Umgebung, insbesondere auch gegen ein Eindringen von Keimen abgedichtet ist.

Unter anderem bei Verwendung von Maschinen umlaufender Bauart, wie sie für Rinser, Sterilisatoren, Füllmaschinen und/oder Schließmaschinen üblich ist, weist eine solche Einhausung in der Regel mehrere Übergänge zwischen einem rotierenden oder

umlaufenden Teil der Einhausung und einem ortsfesten Teil der Einhausung auf, so dass an diesen Bereichen spezielle Dichtungen erforderlich sind.

Dichtungen aus elastomerem Material, die an einem anderen Teil aus Metall gleiten, haben den wesentlichen Nachteil, dass sie sich schnell abnutzen, was dann auch zu einem Verlust der Dichtung führt.

Bewährt haben sich auch Spalt- und/oder Labyrinthdichtungen, die das Problem der Abnutzung der Dichtungen lösen, da sie keinerlei physischen Kontakt zwischen den zueinander beweglichen Teilen mit sich bringen. Die Güte der Abdichtung hängt jedoch von dem Abstand zwischen den beweglichen Teilen ab: sinkt dieser Abstand, dann steigt die Qualität der Abdichtung, geringe Abstände können jedoch bei großen Maschinen nur mit hohem Aufwand und hohen Kosten erzielt werden. Nachfolgend wird durchgängig zur sprachlichen Vereinfachung von Labyrinthdichtungen gesprochen, auch wenn diese nur aus einem einfachen Ringspalt gebildet sind, es sei denn, es wird ausdrücklich auf eine besondere Gestaltung eine Spalt- und/oder

Labyrinthdichtung verwiesen. Wesentlich ist, dass die Labyrinthdichtung den Übergang von drehenden zu nicht-drehenden Einhausungsteilen darstellt.

Um sicherzustellen, dass keine Keime in den sterilen Innenraum gelangen, wird der Druck des sterilen Gases im Innenraum größer gehalten als der Druck der Umgebungsluft. Somit strömt ständig eine gewisse Menge des sterilen Gases über die Labyrinthdichtung in die Umgebung, und diese Menge an sterilem Gas muss dem Innenraum über eine Gasleitung kontinuierlich zugeführt werden. Die Menge an sterilem Gas, das vom Innenraum in die Umgebung strömt, hängt dabei sowohl von den Abständen zwischen den beweglichen Teilen als auch vom Druckunterschied zwischen dem Innenraum und der Umgebung ab. Dieser Druckunterschied wird dabei üblicherweise so gering wie möglich gehalten, aber auch so groß wie es nötig ist, um das Eindringen von Umgebungsluft und damit

möglicherweise von Keimen in den sterilen Innenraum sicher zu vermeiden. Je mehr steriles Gas dabei vom Innenraum in die Umgebung strömt, desto mehr steriles Gas muss auch bereitgestellt und dem Innenraum wieder zugeführt werden. Die DE 20 2009 010 813 U1 offenbart eine solche Labyrinthdichtung mit entsprechender Gasführung.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Behältern unter aseptischen Bedingungen bereitzustellen, die insbesondere das Strömungsverhalten des sterilen Gases optimieren.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Ein entsprechendes Verfahren ist Gegenstand des

nebengeordneten Patentanspruchs 15. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen dabei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung.

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Behandlung von Behältern, wobei es sich bei den Behältern insbesondere um Flaschen, Becher, Dosen und dergleichen handelt. Die Vorrichtung weist ein ortsfestes Maschinenelement, ein rotierendes Maschinenelement sowie einen Innenraum auf. Das rotierende Maschinenelement kann dabei ein

umlaufendes Transportelement sein, das die Behälter hält und/oder transportiert. Ferner ist es denkbar, dass die Vorrichtung weitere rotierende Maschinenelemente aufweist. Bei der Behandlung der Behälter befinden sich diese überwiegend oder ausschließlich im Innenraum der Vorrichtung. Der Innenraum ist dabei vorteilhafterweise ein steriler

Innenraum, wie er zum Beispiel beim aseptischen Abfüllen eines flüssigen Füllgutes in die Behälter benötigt wird. Begrenzt wird der Innenraum von zumindest einem ersten

Wandabschnitt und einem zweiten Wandabschnitt, wobei der erste Wandabschnitt dem ortsfesten Maschinenelement und der zweite Wandabschnitt dem rotierenden

Maschinenelement zugeordnet ist. Sind weitere rotierende Maschinenelemente

vorhanden, so ist es möglich, dass auch diesen ein den Innenraum begrenzender

Wandabschnitt zugeordnet ist; der Erfindungsgedanke ist dabei problemlos auch auf diesen Fall anwendbar.

Um ein Eindringen von im Allgemeinen nicht steriler Umgebungsluft in den Innenraum zu verhindern, ist zwischen dem ersten und dem zweiten Wandabschnitt eine

Labyrinthdichtung ausgebildet und der Druck im Innenraum wird höher gehalten als der Luftdruck der Umgebung, so dass stets eine geringe Gasströmung vom Innenraum durch die Labyrinthdichtung zur Umgebung herrscht. Die Labyrinthdichtung ist eine

berührungsfreie Dichtung, wobei zwischen dem ortsfesten und dem rotierenden Teil Maschinenelement ein ringkanalartiger Schlitz ausgebildet ist, der im Querschnitt einem Labyrinth ähnelt. Der ringkanalartige Schlitz weist ein dem Innenraum zugewandtes inneres Kanalende und ein dem Innenraum abgewandtes äußeres Kanalende auf. Die besondere Dichtwirkung der Labyrinthdichtung beruht dabei darauf, dass das Labyrinth den Strömungsweg vom Innenraum zur Umgebung verlängert, wodurch sich auch der Strömungswiderstand erhöht. Bei einem gegebenen Druckunterschied zwischen

Innenraum und Umgebung ist die Gasströmung durch die Labyrinthdichtung daher relativ gering.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine im Bereich des äußeren Kanalendes angeordnete rotierbare Unterdruckeinrichtung mit mindestens einem Flügelelement auf. Bei der Rotation der Unterdruckeinrichtung erzeugt das mindestens eine Flügelelement dabei einen Unterdrück in der Labyrinthdichtung und/oder eine vom inneren Kanalende zum äußeren Kanalende gerichtete Gasströmung. Die Strömung des sterilen Gases vom Innenraum zur Umgebung wird dadurch unterstützt und gleichzeitig ein Strömen von Umgebungsluft in den Innenraum weiter unterdrückt. Das Strömungsverhalten des sterilen Gases wird somit deutlich verbessert, so dass der Druckunterschied zwischen Innenraum und Umgebung klein gehalten werden kann und auch weniger steriles Gas in die

Umgebung strömt, wodurch wiederum weniger steriles Gas dem Innenraum wieder zugeführt werden muss.

Das rotierende Maschinenelement rotiert um eine erste Rotationsachse und die

Unterdruckeinrichtung ist um eine zweite Rotationsachse rotierbar. Besonders vorteilhaft stimmt die erste Rotationsachse mit der zweiten Rotationsachse überein. Dann rotiert das mindestens eine Flügelelement entlang des äußeren Kanalendes und der Unterdrück in der Labyrinthdichtung beziehungsweise die vom inneren Kanalende zum äußeren

Kanalende gerichtete Gasströmung wird gleichmäßig entlang des Umfangs der

Labyrinthdichtung erzeugt.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Unterdruckeinrichtung mit dem rotierenden

Maschinenelement fest verbunden ist und/oder einen Teil des rotierenden

Maschinenelements bildet. Im Gegensatz zu einer separat rotierenden

Unterdruckeinrichtung ist hierbei die Anzahl an rotierenden Elementen geringer und es besteht kein Bedarf für einen eigenen Antrieb der Unterdruckeinrichtung. Eine Rotation des rotierenden Maschinenelements bedingt damit auch eine Rotation der

Unterdruckeinrichtung, mit den oben genannten Vorteilen.

Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn die Unterdruckeinrichtung motorisch drehbar ist und insbesondere einen eigenen Antrieb aufweist. Dann kann die Unterdruckeinrichtung unabhängig vom rotierenden Maschinenelement betrieben werden. Beispielsweise kann die Unterdruckeinrichtung dann auch für den Fall, dass das rotierende Maschinenelement betriebsbedingt kurzfristig anhalten muss, betrieben werden und den nötigen Unterdrück in der Labyrinthdichtung bzw. die Gasströmung vom inneren Kanalende zum äußeren Kanalende erzeugen. Des Weiteren kann die Rotationsgeschwindigkeit der

Unterdruckeinrichtung unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Maschinenelements gewählt und damit die Stärke des Unterdrucks in der

Labyrinthdichtung bzw. der Gasströmung vom inneren zum äußeren Kanalende bestimmt werden.

Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Flügelelement gebogen und/oder in Bezug auf eine Tangentialrichtung zur zweiten Rotationsachse gedreht oder drehbar ausgebildet. Ein nach aerodynamischen Gesichtspunkten gebogenes Flügelelement ist dabei zwar am aufwendigsten, kann aber im Vergleich zu einem gleich großen und gleich schnell rotierenden geraden Flügelelement einen stärkeren Unterdrück erzeugen. Eine Drehung oder ein Verschwenken des Flügelelements in Bezug auf die Tangentialrichtung zur zweiten Rotationsachse kann dabei den erzeugten Unterdrück verstärken. Dabei kann das Flügelelement eine konstante Neigung zur Tangentialrichtung aufweisen, was konstruktiv besonders einfach zu verwirklichen ist. Das Flügelelement kann aber auch drehbar sein, so dass seine Neigung zur Tangentialrichtung eingestellt werden kann. Durch die

Veränderung der Neigung kann beispielsweise die Stärke des Unterdrucks

beziehungsweise der Gasströmung vom inneren zum äußeren Kanalende beeinflusst werden. So kann beispielsweise eine veränderte Rotationsgeschwindigkeit der

Unterdruckeinrichtung oder ein geänderter Druckunterschied zwischen Innenraum und Umgebung ausgeglichen werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Unterdruckeinrichtung eine Mehrzahl an drehbaren

Flügelelementen aufweist, die einzeln oder gruppenweise gelagert sind. Eine Mehrzahl an insbesondere gleichmäßig verteilten Flügelelementen bewirkt einen konstanteren

Unterdrück bzw. eine konstantere Gasströmung vom inneren zum äußeren Kanalende. Sind diese Flügelelemente einzeln drehbar gelagert, so lässt sich die Neigung jedes Flügelelements zur Tangentialrichtung zur zweiten Rotationsachse einzeln verändern, um damit bestimmte Strömungsverhältnisse zu erhalten. Sind die Flügelelemente jedoch gruppenweise gelagert, so werden mit einer Verstellung der Neigung gleichzeitig mehrere Flügelelemente verstellt.

Von Vorteil ist es, wenn die Unterdruckeinrichtung eine Verstellvorrichtung umfasst, die die Neigung des Flügelelements oder der Flügelelemente zur Tangentialrichtung zur zweiten Rotationsachse verstellt. Diese Verstellvorrichtung kann in vielfältiger Weise ausgebildet sein, beispielsweise als manuelle Verstellvorrichtung, die von Bedienpersonal betätigt wird oder als automatische Verstellvorrichtung, die die Neigung der Flügelelemente in

Abhängigkeit von bestimmten Parametern, beispielsweise der Rotationsgeschwindigkeit der Unterdruckeinrichtung oder dem Druckunterschied zwischen Innenraum und

Umgebung, anpasst.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind ein oder mehrere Abdeckelement(e) vorgesehen, das oder die das äußere Kanalende zumindest teilweise überdecken. Durch dieses Überdecken des äußeren Kanalendes wird ein möglicher Eintritt von nicht steriler Umgebungsluft in den sterilen Innenraum weiter unterdrückt. Darüber hinaus können die Abdeckelemente dazu beitragen, dass der von der Unterdruckeinrichtung erzeugte

Unterdrück gezielter zum Einsatz kommt.

Vorteilhafterweise sind das oder die Abdeckelement(e) fest mit der Unterdruckeinrichtung verbunden oder stellen einen Teil der Unterdruckeinrichtung dar. Durch das

Zusammenwirken der Abdeckelemente mit der Unterdruckeinrichtung kann im Bereich des äußeren Kanalendes ein besonders guter Schutz gegen das Eindringen von nicht steriler Umgebungsluft in den sterilen Innenraum gewährleistet werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist ein weiterer Kanal vorgesehen, dessen eines Ende sich im Bereich des äußeren Kanalendes befindet. Der weitere Kanal hat keine direkte Verbindung mit dem Innenraum, ist mit Unterdrück beaufschlagbar und ist insbesondere von dem oder den Abdeckelement(en) überdeckt. Über diesen weiteren Kanal kann eine gezielte Luftströmung im Bereich des äußeren Kanalendes erzeugt werden. Diese Luftströmung erschwert es anderen Luftströmungen, nicht sterile Luft in den Innenraum gelangen zu lassen. Die Beaufschlagung mit Unterdrück kann dabei ebenfalls über die Unterdruckeinrichtung erfolgen.

Vorteilhaft ist es, wenn der weitere Kanal eine oder mehrere Öffnungen aufweist, über welche Gas zuleitbar ist. So sind die Strömungsverhältnisse im weiteren Kanal noch genauer kontrollierbar.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die Öffnungen in Verbindung zur Umgebungsluft stehen und das Gas Luft ist, da dies eine besonders einfache und kostengünstige

Ausführungsvariante darstellt.

Vorteilhafterweise kann bei eine verbesserten Ausführungsform ein oder mehrere

Filterelemente an der oder den Öffnungen befestigt sein, die von außen an die

Labyrinthdichtung führen und über die Fremdgas, das nicht aus dem Innenraum der Anlage oder Maschine kommt, angesaugt wird. So wird wirksam der Eintrag von Fremd- und/oder Schadstoffen in den Nahbereich der Labyrinthdichtung verhindert.

Vorteilhaft kann es aber auch sein, wenn die Öffnungen in Verbindung zu einem Reservoir mit gereinigtem und/oder sterilem Gas stehen. Dann ist die Gefahr einer Verunreinigung des Innenraums weiter reduziert. Ein Reservoir mit gereinigtem Gas kann dabei beispielsweise durch einen geschlossenen Ringkanal realisiert werden, der über eine Gaszuleitung mit einem Kompressor und einem Gasfilter verbunden ist.

In einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante sind mindestens eine in den Innenraum führende Leitung für sterile und/oder sterilisierende Medien sowie dazu zugehörige Auslässe im Innenraum vorgesehen. Damit kann, beispielsweise in

regelmäßigen zeitlichen Abständen oder nach Bedarf, eine Sterilisierung des Innenraums vorgenommen werden.

Ferner wird ein Verfahren zum Behandeln von Behältern vorgeschlagen. Die Behälter werden dabei in einer Vorrichtung behandelt, die ein ortsfestes Maschinenelement, ein rotierendes Maschinenelement sowie einen Innenraum aufweist. Der Innenraum wird von zumindest einem ersten Wandabschnitt und einem zweiten Wandabschnitt begrenzt, wobei der erste Wandabschnitt dem ortsfesten Maschinenelement und der zweite

Wandabschnitt dem rotierenden Maschinenelement zugeordnet ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Wandabschnitt ist eine Labyrinthdichtung ausgebildet, die einen ringkanalartigen Schlitz mit einem dem Innenraum zugewandten inneren Kanalende und einem dem Innenraum abgewandten äußeren Kanalende aufweist. Bei dem vorliegenden Verfahren wird das rotierende Maschinenelement gedreht, beispielsweise um von dem rotierenden Maschinenelement gehaltene Behälter zu transportieren.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren mittels einer Vorrichtung gemäß der

vorangegangenen Beschreibung durchgeführt. Insbesondere weist diese Vorrichtung eine rotierbare Unterdruckeinrichtung auf, die beim vorliegenden Verfahren gedreht wird, so dass ein Unterdrück in der Labyrinthdichtung und/oder eine vom inneren Kanalende zum äußeren Kanalende gerichtete Gasströmung erzeugt wird. Dadurch wird insbesondere das Strömungsverhalten des sterilen Gases verbessert.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer

Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von Behältern,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch ein Detail einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von Behältern,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch ein Detail einer nochmals weiteren

Ausfürhungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von Behältern,

Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch eine nochmals weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung von Behältern,

Fig. 5a eine rein schematische Seitenansicht eines Flügelelements und

Fig. 5b eine rein schematische Seitenansicht einer Gruppe von Flügelelementen.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den Figuren identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersichtlichkeit halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.

Figur 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung 1 zur Behandlung von Behältern 2. Die Vorrichtung 1 kann dabei beispielsweise ein Rinser, ein Sterilisator, eine Füllmaschine und/oder eine Schließmaschine sein. Die Behälter 2 sind in Figur 1 als Flaschen dargestellt, die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf andere Behälter 2, wie beispielsweise Becher oder Dosen oder dergleichen. Die Behälter 2 befinden sich während der Behandlung in einem Innenraum 3 der Vorrichtung 1. Dieser Innenraum 3 ist als steriler Innenraum ausgebildet, so dass sich die Vorrichtung 1 beispielsweise zum kaltaseptischen Abfüllen von hitzeempfindlichen Getränken wie z.B. Fruchtsäften eignet. Die Vorrichtung 1 weist - neben vielen weiteren Bauteilen, die für die Erfindung allerdings unwesentlich sind und in den schematischen Figuren daher nicht gezeigt werden - ein ortsfestes Maschinenelement 4 und ein rotierendes Maschinenelement 5 auf. Das rotierende Maschinenelement 5 umfasst dabei Haltevorrichtungen 6, die die Behälter 2 halten und bei Rotation des rotierenden Maschinenelements 5 transportieren. Die Rotation des rotierenden Maschinenelementes 5 erfolgt hierbei um eine erste Rotationsachse RA1.

Ein erster Wandabschnitt 7, der dem ortsfesten Maschinenelement 4 zugeordnet ist, und ein zweiter Wandabschnitt 8, der dem rotierenden Maschinenelement 5 zugeordnet ist, begrenzen den Innenraum 3. Zwischen dem ersten Wandabschnitt 7 und dem zweiten Wandabschnitt 8 ist zumindest eine Labyrinthdichtung 9 vorgesehen, die das Eindringen von nicht steriler Umgebungsluft in den Innenraum 3 verhindern soll. Vorzugsweise wird der Gasdruck im Innenraum 3 größer als der Luftdruck der Umgebungsluft gehalten, so dass stets etwas steriles Gas über die Labyrinthdichtung 9 in die Umgebung strömen kann, was wiederum dem Einströmen von Umgebungsluft in den Innenraum 3

entgegenwirkt. Hierzu ist es erforderlich, kontinuierlich neues steriles Gas in den

Innenraum 3 zuzuführen, was über eine hier nicht gezeigte Gasleitung geschieht.

Die Labyrinthdichtung 9 weist einen ringkanalartigen Schlitz 10 auf, der durch seinen labyrinthartigen Querschnitt den Strömungsweg vom Innenraum 3 zur Umgebung verlängert und damit den Strömungswiderstand zwischen Innenraum 3 und Umgebung erhöht. Durch den erhöhten Strömungswiderstand wird die Strömung des sterilen Gases vom Innenraum 3 in die Umgebung und damit der Verlust an sterilem Gas verringert. Der ringkanalartige Schlitz 10 hat dabei ein dem Innenraum 3 zugewandtes inneres Kanalende 11 und ein dem Innenraum 3 abgewandtes äußeres Kanalende 12.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung 1 eine im Bereich des äußeren Kanalendes 12 angeordnete rotierbare Unterdruckeinrichtung 13 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel einen Teil des rotierenden Maschinenelements 5 darstellt. Die rotierbare

Unterdruckeinrichtung 13 weist dabei zumindest ein Flügelelemnet 14, vorzugsweise eine Mehrzahl an Flügelelementen 14 auf, die bei der Rotation der Unterdruckeinrichtung 13 einen Unterdrück in der Labyrinthdichtung 9 und/oder eine vom inneren Kanalende 11 zum äußeren Kanalende 12 gerichtete Gasströmung erzeugen. Durch diesen Unterdrück bzw. diese Gasströmung wird ein Eintritt von nicht steriler Umgebungsluft in den sterilen Innenraum 3 weiter erschwert. Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Vorrichtung 1 zur Behandlung von Behältern 2 im Bereich der Labyrinthdichtung 9. Im Vergleich zur Vorrichtung 1 des in Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiels ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein

Abdeckelement 15 vorgesehen, das fest mit dem ortsfesten Maschinenelement 4 verbunden ist und das äußere Kanalende 12 zumindest abschnittsweise abdeckt. Durch das zumindest teilweise Abdecken des äußeren Kanalendes 12 wird ein Eindringen von verunreinigter Luft in den Innenraum 3 weiter erschwert.

Des Weiteren ist ein weiterer Kanal 16 vorgesehen, dessen oberes Ende im Bereich des äußeren Kanalendes 12 liegt und ebenfalls vom Abdeckelement 15 abgedeckt wird. Der weitere Kanal 16 ist beispielsweise in Form einer Durchgangsbohrung realisiert. Bei Betrieb der Unterdruckeinrichtung 13, d.h. bei Rotation des rotierenden

Maschinenelements 5, wird auch der weitere Kanal 16 mit Unterdrück beaufschlagt. Dies führt zu einer Gasströmung durch den weiteren Kanal 16. Die untere Öffnung 17 des weiteren Kanals 16 steht mit der Umgebungsluft in Verbindung, so dass die Gasströmung eine Strömung von Umgebungsluft ist. Da es sich hierbei um eine gerichtete Strömung handelt, wird ein Eindringen von verunreinigter Luft in den Innenraum 3 nochmals erschwert.

Weiterhin ist in Figur 2 gestrichelt eine Filterpackung 30 dargestellt, die optional an mindestens einer oder allen Öffnungen 17 befestigt sein kann und so den Eintrag von Fremd- oder Schadstoffen in den Dichtungsbereich verhindert.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel, das hier nicht dargestellt ist, steht die Öffnung 17 des weiteren Kanals 16 mit einem Reservoir mit gereinigtem und/oder sterilem Gas in Verbindung. Dies ist zwar aufwendiger als die in Figur 2 gezeigte Ausführungsvariante, führt aber dazu, dass eine Gasströmung mit gereinigtem und/oder sterilem Gas im weiteren Kanal 16 erzeugt wird, so dass ein Eindringen von verunreinigter Luft in den Innenraum 3 noch weiter erschwert wird.

Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsvariante der

erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Behandlung von Behältern 2 im Bereich der Labyrinthdichtung 9. In diesem Ausführungsbeispiel bildet das Abdeckelement 15 einen Teil der Unterdruckeinrichtung 13 aus, das über eine lösbare Verbindung, beispielsweise eine Schraubverbindung 18 fest mit dem rotierenden Maschinenelement 5 verbunden ist. Das Abdeckelement 15 weist hierbei vorzugsweise randseitig und/oder im Bereich der Flügelemente 14 angeordnete Öffnungsschlitze 19 auf, die dafür sorgen, dass der bei Rotation der Unterdruckeinrichtung 13 durch die Flügelelemente 14 erzeugte Unterdrück eine nach außen gerichtete Gasströmung in den Öffnungsschlitzen 19 verursacht, die wiederum einen Unterdrück im Bereich des äußeren Kanalendes 12 zur Folge hat. Auch dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht die Erzeugung definierter Strömungsverhältnisse im Bereich des äußeren Kanalendes 12 der Labyrinthdichtung 9 und bietet damit einen guten Schutz gegen das Eindringen von verunreinigter Umgebungsluft in den sterilen Innenraum 3.

Figur 4 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Behandlung von Behältern 2. Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist die Unterdruckeinrichtung 13 in diesem Ausführungsbeispiel nicht mit dem rotierenden Maschinenelement 5 verbunden, sondern über zumindest einen eigenen Antrieb 20 motorisch drehbar ausgebildet, und zwar vorzugsweise um eine zweite Rotationsachse RA2 rotierbar. Dies ist zwar konstruktiv aufwendiger, ermöglicht es aber, die Unterdruckeinrichtung 13 unabhängig vom

rotierenden Maschinenelement 5 zu drehen, so dass beispielsweise die Flügelelemente 14 durch eine höhere Rotationsgeschwindigkeit einen stärkeren Unterdrück im Bereich des äußeren Kanalendes 12 erzeugen können. Vorzugsweise fallen die erste und zweite Rotationsachse RA1 , RA2 zusammen. Besonders vorteilhaft ist die Unterdruckeinrichtung 13 mit eigenem Antrieb 20 dann, wenn das rotierende Maschinenelement 5

betriebsbedingt kurzfristig angehalten werden muss. In diesem Fall kann die

Unterdruckeinrichtung 13 durch den eigenen Antrieb 20 weiter gedreht werden und für die gewünschten Gasströmungsverhältnisse im Bereich des äußeren Kanalendes 12 sorgen.

Des Weiteren ist eine Leitung 21 für sterilisierende Medien mit einem im Innenraum 3 befindlichen Auslass 22 vorgesehen. Durch diese Leitung können in vorgegebenen zeitlichen Abständen oder bei Bedarf sterilisierende Medien in den Innenraum 3 eingeleitet werden, die die sterilen Verhältnisse im Innenraum 3 wiederherstellen.

Figur 5a zeigt eine schematische Seitenansicht eines gebogenen Flügelelements 14.

Dabei ist die Biegung des Flügelelements 14 nach aerodynamischen Gesichtspunkten so gewählt, dass der im Bereich des äußeren Kanalendes 12 erzeugte Unterdrück eine vorgegebenen Größe erreicht und/oder möglichst konstant ist.

Schließlich zeigt Figur 5b eine Gruppe von um jeweils einen Drehpunkt 23 drehbaren Flügelelementen 14. Eine Stange 24, die über Gelenke 25 die freien Enden der

Flügelelemente 14 verbindet, bildet dabei eine Verstellvorrichtung 26 für die Neigung der Flügelelemente 14. Je nach gewünschtem Unterdrück in der Labyrinthdichtung 9 bzw. gewünschter Gasströmung vom inneren Kanalende 11 zum äußeren Kanalende 12 kann mit der Verstellvorrichtung 26 die Neigung der Flügelelemente 14 eingestellt werden.

Selbstverständlich kann die Verstellvorrichtung 26 auch motorisch, hydraulisch oder pneumatisch gesteuert werden und auch eine automatische Steuerung der Neigung der Flügelelemente 14, beispielsweise in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit der Unterdruckeinrichtung 13, dem Druckunterschied zwischen Innenraum 3 und Umgebung und/oder dem Grad der Verschmutzung der Umgebungsluft, ist denkbar.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Behälter

3 Innenraum

4 ortsfestes Maschinenelement

5 rotierendes Maschinenelement

6 Haltevorrichtung

7 erster Wandabschnitt

8 zweiter Wandabschnitt

9 Labyrinthdichtung

10 ringkanalartiger Schlitz

1 1 inneres Kanalende

12 äußeres Kanalende

13 Unterdruckeinrichtung

14 Flügelelement

15 Abdeckelement

16 weiterer Kanal

17 Öffnung

18 Schraubverbindung

19 Öffnungsschlitz

20 Antrieb

21 Leitung

22 Auslass

23 Drehpunkt

24 Stange

25 Gelenk

26 Verstellvorrichtung

30 Filterpackung

RA1 erste Rotationsachse

RA2 zweite Rotationsachse

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Behandlung von Behältern (2) mit einem ortsfesten Maschinenelement (4), einem rotierenden Maschinenelement (5), einem Innenraum (3), einem ersten den Innenraum (3) begrenzenden Wandabschnitt (7) und einem zweiten den Innenraum (3) begrenzenden Wandabschnitt (8), wobei der erste Wandabschnitt (7) dem ortsfesten Maschinenelement (4) und der zweite Wandabschnitt (8) dem rotierenden

Maschinenelement (5) zugeordnet ist, und mit einer zwischen dem ersten (7) und dem zweiten (8) Wandabschnitt ausgebildeten Labyrinthdichtung (9), die einen

ringkanalartigen Schlitz (10) mit einem dem Innenraum (3) zugewandten inneren Kanalende (11 ) und einem dem Innenraum (3) abgewandten äußeren Kanalende (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) eine im Bereich des äußeren Kanalendes (12) angeordnete rotierbare Unterdruckeinrichtung (13) mit mindestens einem Flügelelement (14) aufweist, so dass durch das mindestens eine Flügelelement (14) bei der Rotation der Unterdruckeinrichtung (13) ein Unterdrück in der Labyrinthdichtung (9) und/oder eine vom inneren Kanalende (11 ) zum äußeren Kanalende (12) gerichtete Gasströmung erzeugbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende

Maschinenelement (5) um eine erste Rotationsachse (RA1 ) rotiert, die

Unterdruckeinrichtung (13) um eine zweite Rotationsachse (RA2) rotierbar ist und insbesondere die erste Rotationsachse (RA1 ) mit der zweiten Rotationsachse (RA2) übereinstimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Unterdruckeinrichtung (13) mit dem rotierenden Maschinenelement (5) fest verbunden ist und/oder einen Teil des rotierenden Maschinenelements (5) darstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Unterdruckeinrichtung (13) motorisch drehbar ist und insbesondere einen eigenen Antrieb (20) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Flügelelement (14) gebogen und/oder in Bezug auf eine Tangentialrichtung zur zweiten Rotationsachse (RA2) gedreht oder drehbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckeinrichtung (13) eine Mehrzahl an drehbaren Flügelelementen (14) aufweist, die einzeln oder gruppenweise gelagert sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckeinrichtung (13) eine Verstellvorrichtung (26) umfasst, die die Neigung des Flügelelements (14) oder der Flügelelemente (14) zur Tangentialrichtung zur zweiten Rotationsachse verstellt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Abdeckelement(e) (15) vorgesehen sind, das bzw. die das äußere Kanalende (12) zumindest teilweise überdecken.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Abdeckelement(e) (15) fest mit der Unterdruckeinrichtung (13) verbunden sind oder einen Teil der Unterdruckeinrichtung (13) bilden.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Kanal (16) vorgesehen ist, dessen eines Ende sich im Bereich des äußeren Kanalendes (12) befindet, der keine direkte Verbindung mit dem Innenraum (3) hat, mit Unterdrück beaufschlagbar und insbesondere von dem oder den

Abdeckelement(en) (15) überdeckt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Kanal (16) eine oder mehrere Öffnungen (17) aufweist, über welche Gas zuleitbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (17) in Verbindung zur Umgebungsluft stehen und/oder dass das Gas Luft ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (17) in Verbindung zu einem Reservoir mit gereinigtem und/oder sterilem Gas stehen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine in den Innenraum (3) führende Leitung (21 ) für sterile und/oder sterilisierende Medien sowie dazu zugehörige Auslässe (22) im Innenraum (3) vorgesehen sind.

15. Verfahren zum Behandeln von Behältern (2) in einer Vorrichtung (1 ) mit einem

ortsfesten Maschinenelement (4), einem rotierenden Maschinenelement (5), einem Innenraum (3), einem ersten den Innenraum (3) begrenzenden Wandabschnitt (7) und einem zweiten den Innenraum (3) begrenzenden Wandabschnitt (8), wobei der erste Wandabschnitt (7) dem ortsfesten Maschinenelement (4) und der zweite

Wandabschnitt (8) dem rotierenden Maschinenelement (5) zugeordnet ist, und mit einer zwischen dem ersten (7) und dem zweiten (8) Wandabschnitt ausgebildeten Labyrinthdichtung (9), die einen ringkanalartigen Schlitz (10) mit einem dem

Innenraum (3) zugewandten inneren Kanalende (11 ) und einem dem Innenraum (3) abgewandten äußeren Kanalende (12) aufweist, wobei das rotierende

Maschinenelement (5) gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels einer Vorrichtung (1 ) mit einer rotierbaren Unterdruckeinrichtung (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14 durchgeführt wird, wobei über die Rotation der Unterdruckeinrichtung (13) ein Unterdrück in der Labyrinthdichtung (9) und/oder eine vom inneren Kanalende (11 ) zum äußeren Kanalende (12) gerichtete Gasströmung erzeugt wird.