DE69311321T2

DE69311321T2 - Vorrichtung und verfahren zum befüllen von behältern

Info

Publication number: DE69311321T2
Application number: DE69311321T
Authority: DE
Inventors: Ivan Hakansson; Lajos Pethoe
Original assignee: IMIA Dev AB
Current assignee: IMIA Dev AB
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2013-03-27
Also published as: AU3912593A; DE69311321D1; WO1993019985A1; US5522439A; SE9201037L; EP0632775A1; SE469125B; ATE153937T1; EP0632775B1; SE9201037D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Produkt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Füllen von Flaschen mit einem pharmazeutischen Präparat, wie etwa einer Lösung zur intravenösen Verabreichung. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Produkt mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung und insbesondere ein Verfahren zum Füllen von Flaschen mit einem pharmazeutischen Präparat und dann insbesondere mit einer Lösung zur intravenösen Verabreichung.
Wenn man Flaschen und andere Behätertypen mit pharmazeutischen Produkten füllt, umfaßt ein vollständiger Füllprozeß die folgenden Prozeßstufen:
1. eine Behäterwaschstufe.
2. eine Behälter-Sterilisationsstufe.
3. eine Flaschenfüllstufe.
4. eine Behälter-Verschlußstufe.
5. eine Sterilisationsstufe für gefüllte Behälter.
Während dieser verschiedenen Prozeßstufen sind die Behälter der Kontaminationsgefahr durch Bakterien und andere Mikroorganismen ausgesetzt, wobei die größte Gefahr in dieser Hinsicht in der Stufe 3 vorhanden ist, in welcher die Flaschen mit einem flüssigen Produkt gefüllt werden. Die Gefahren sind in dieser besonderen Prozeßstufe größer, da das Produkt, während es in die Flaschen gegossen wird und auch während des nachfolgenden Transports der Flaschen zu dem Stöpselmontageabschnitt der Vorrichtung, d.h. der Flaschenzustöpselungseinheit, zum Spritzen neigt und auch wegen des nachfolgenden Produkttropfens von den verwendeten Fülldüsen. Dieses Spritzen und nachfolgende Herabtropfen des flüssigen Produkts erzeugt die Gefahr eines dünnen Flüssigkeitsfilms, der sich zwischen dem Stöpsel und der Glasoberfläche am Flaschenhals ausbildet, und damit ein Kultursubstrat für Bakterienwuchs schafft, der auf das Produkt in der betroffenen Flasche übergreifen kann. Solcher Bakterienwuchs kann auch vorkommen, wenn eine Flüssigkeitsschicht zwischen dem Stöpsel und der Kapsel, die um den Stöpsel angeordnet ist, ausgebildet ist. Die eigentliche Behälterfüllstufe ist daher eine sehr kritische Stufe des ganzen Prozesses.
Die Entwicklung von Maschinen zum Befüllen von Behältern mit Lösungen zur parenteralen Verabreichung und dann insbesondere zur intravenösen Verabreichung, begann in den 1950er Jahren, obwohl die Verwendung von Vorrichtungen mit niedriger Kapazität etwas früher begann. Gegenwärtig sind Vorrichtungen kommerziell erhältlich, die in der Lage sind, Behälter mit intravenösen Lösungen mit einer Rate von 4.000 bis 5.000 x 100 ml/h zu befüllen.
In den meisten Fällen beruhen diese bekannten Maschinen auf der Verwendung von elektronischen Steuer- und Betriebseinheiten und sind in der Verwendung kompliziert und weniger zuverlässig als es erwünscht ist. Wegen der Elektronik ist die Vorrichtung hochempfindlich gegenüber den Beanspruchungen und Spannungen, welchen eine Abfülmaschine unter normalen Betriebsbedingungen ausgesetzt ist. Spillage kann während eines Füllbetriebs vorkommen und es ist oft notwendig, die Maschine gründlich zu reinigen, indem man große Mengen von Wasser und/oder Dampf in dem Prozeß verwendet. Dies kann leicht Fehlfunktionen der elektronischen Apparate verursachen, was Unterbrechungen im Maschinenbetrieb zur Folge hat.
Ein anderer Nachteil findet sich im Transport einer gefüllten Flasche zur stromabwärtigen Zustöpselungseinheit. Meistens sind die Flaschen stationär, wenn sie befüllt werden, müssen dann aber zu einer Flaschenzustöpselungseinheit bewegt werden. Dieser Flaschentransport bringt oft abrupte Beschleunigung der Flaschenbewegung mit sich, um die Bewegung der Flaschen der Rate anzugleichen, mit welcher die Flaschen in die Flaschenzustöpselungseinheit transportiert werden, welche oft mit einer relativ hohen Geschwindigkeit arbeitet. Solch eine abrupte Beschleunigung der Flaschen stellt eine beträchtliche Gefahr dar, daß Produkt von den Flaschen verspritzt.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die oben erwähnten Nachteile und stellt eine Behälterfüllvorrichtung und dann insbesondere eine Flaschenfüllvorrichtung bereit, durch welche die Kontaminationsgefahren durch Verspritzen und nachfolgendes Tropfen des flüssigen Produkts im wesentlichen beseitigt ist. Die Vorrichtung besitzt einen einfachen Aufbau und verwendet in erster Linie Vakuum und Überdruck für den Transport des flüssigen Produkts und nur ein Minimum an elektronischer Ausrüstung. Die Vorrichtung umfaßt auch eine Fördereinrichtung für gefüllte Behälter, welche so konstruiert ist, daß die Behälter sanft von einem stationären Zustand auf die Transportgeschwindigkeit der stromabwärtigen Zustöpselungseinheit beschleunigt werden.
Als ein Ergebnis dieses einfachen Aufbaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch kostengünstiger.
In der AT-B-382 852 ist eine Vorrichtung zum Füllen eines fließfähigen Mediums in eine Anzahl von Behältern offenbart. Diese Vorrichtung ist mit einer allgemein horizontalen Verteilereinrichtung versehen, welche mit einem Speicherbehälter verbunden ist und Auslässe aufweist, die zu Volumenbehältern führen, welche ein Auslaßventil aufweisen. Diese bekannte Vorrichtung entspricht der Präambel des vorliegenden Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zum Füllen von Produktbehältern und dann insbesondere Flaschen, mit einem flüssigen Produkt, und umfassend eine im wesentlichen horizontale Verteilereinrichtung oder Rohrverzweigung die mit einem Speicherbehälter für die Lieferung des in die Behälter zu füllenden Produkts verbunden ist, wobei die Verteilereinrichtung mit wenigstens einem Auslaß versehen ist, der zu einem Volumenbehälter führt, der ein Auslaßventil zum Zuführen des Produkts in die Produktbehälter aufweist. Was die Vorrichtung der Erfindung kennzeichnet ist, daß sie außerdem umfaßt:
a) einen mit der Verteilereinrichtung verbundenen Sammelbehälter zum Sammeln des restlichen Produkts das nicht in die Behälter zugeführt ist, wobei die Volumenbehälter mit einem vorbestimmten, einstellbaren Volumen ausgelegt sind, das dem Volumen des Produkts, das in jeden Produktbehälter zuzuführen ist, entspricht, wobei die Auslaß-Enden der Volumenbehälter mit Spitzenventilen versehen sind, welche den Ausfluß des Produkts zu den Produktbehältern einstellen, und wobei die Auslaßöffnung der Verteilereinrichtung, die zu einem Volumen behälter führt, auf einem Niveau abgibt, das über dem Bodenniveau der Verteilereinrichtung liegt;
eine Produkt-Rückleitung zum Zurückleiten von Produkt von dem Sammelbehälter zu dem Speicherbehälter;
c) Sensormittel, die das höchste und das niedrigste erlaubte Flüssigkeitsniveau in der Verteilereinrichtung überwachen;
d) Verbindungen zu einer Überdruck-Gasquelle, wobei dieses Gas wirkt, um flüssiges Produkt von den Volumenbehältern an die Produkt-Behälter auszustoßen und um Produktreste aus den Spitzenventilen auszutreiben, um verbleibendes flüssiges Produkt von der Verteilereinrichtung zu dem Sammelbehälter zu befördern, und um flüssiges Produkt von dem Sammelbehälter zu dem Speicherbehälter zu befördern;
e) eine Fördereinrichtung, zum Vorrücken von Produktbehältern, die zu befüllen sind, längs eines linearen Förderwegs, und zum Befördern der befüllten Produktbehälter zu einer Behälter-Verschlußvorrichtung, wobei die Fördereinrichtung so aufgebaut ist, daß die befüllten Behälter sanft von dem Behälter-Füllbereich zur Behälter-Vorschubein richtung der Behälter-Verschlußvorrichtung beschleunigt werden; und
f) ein Programm-Mechanismus, der Impulse von den Sensormitteln empfängt, welche das Flüssigkeitsniveau in der Verteilereinrichtung erfassen, und auch von Sensormitteln empfängt, welche die Positionen der Produktbehälter an der Fördereinrichtung erfassen, und auf der Basis von diesen Impulsen wirkt, um die Einstellung der Ventile in den Produkt- und Gasleitungen zu steuern, und auch um die Bewegung der Fördereinrichtung zu steuern.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Produktbehälter Glas- oder Plastikflaschen und das Abdichten der Flaschen wird mit einem Stöpsel und eventuell auch mit einer Kapsel bewerkstelligt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Befüllen von Produktbehältern mit einem flüssigen Produkt, umfassend die Schritte, daß man:
a) die Produktbehälter in eine Fördereinrichtung einführt und die Behälter längs eines linearen Wegs vorrückt, wobei die Bewegung der Behälter unterbrochen wird, wenn die Behälter sich in einer vorbestimmten Füllposition befinden;
b) das flüssige Produkt von einem Speicherbehälter einer im wesentlichen horizontalen Verteilereinrichtung zuführt, mit welcher wenigstens ein Auslaß eines Volumenbehälters verbunden ist, von welchem das Produkt an die Produktbehälter überführt wird, wobei die Volumenbehälter mit einem vorbestimmten, einstellbaren Volumen ausgelegt sind, das dem Produktvolumen, das in jeden Produktbehälter einzufüllen ist, entspricht, und wobei die Öffnung von dem Verteilereinrichtungsauslaß, der zu den Volumenbehältern führt, bei einem Niveau, das über dem Bodenniveau der Verteilereinrichtung liegt, abgibt, und wobei die Auslässe jeweiliger Volumenbehälter durch Nadelventile verschlossen werden, die geöffnet werden können;
c) nachdem man die Volumenbehälter und die Verteilereinrichtung auf ein Niveau befüllt hat, das über dem Niveau des Verteilereinrichtungsauslasses zu den Volumenbehältern liegt, die Lieferung von Produkt von dem Speicherbehälter unterbricht, und den Teil der Flüssigkeit, der nicht in die Volumenbehälter eintritt, sondern in der Verteilereinrichtung verbleibt, zu einem Produkt- Sammelbehälter ableitet, und dann dieses verbleibende flüssige Produkt durch eine Rückleitung zurück zu dem Speicherbehälter rückführt;
d) die Nadelventile an den Ausströmenden der Volumenbehälter öffnet, so daß flüssiges Produkt in die Produktbehälter fließt, wonach ein Gasstrom durch die Volumenbehälter und die Spitzenventile geleitet wird, um die Behälter und die Ventile von Produktresten zu reinigen;
die Fördereinrichtung wieder in Betrieb nimmt und die befüllten Produktbehälter längs eines Weges fördert, der mit einer Produktbehälter- Verschlußvorrichtung derart verbunden ist, daß die befüllten Produktbehälter sanft auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden, die an die Behälter- Vorschubgeschwindigkeitder Behälter-Verschlußvorrichtung angepaßt ist, und die Behälter in die Vorrichtung führt und die Behälter in der Vorrichtung verschließt; und
f) die Schritte a) bis e) in einer gewünschten Anzahl in Folge wiederholt.
Der Begriff "flüssiges Produkt", wie er in der vorliegenden Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen verwendet wird, ist so gemeint, daß er reine Flüssigkeiten, Lösungen, Emulsionen und Suspensionen mit Viskositäten umfaßt, die innerhalb weiter Grenzen variieren können.
Die Figuren 1 bis 4 der zugehörigen Zeichnungen veranschaulichen die Fülvorrichtung in den verschiedenen Stufen eines Füllprozesses. Die Figuren 5 bis 7 veranschaulichen unterschiedliche Konstruktionen des Spitzenventus, das an die Auslaßenden der Volumenbehälter angebracht ist, und Figur 8 veranschaulicht schematisch die Konstruktion und die Art und Weise des Betriebs der Fördereinrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und die Art und Weise, in welcher die Vorrichtung arbeitet, wird nun im Detail mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in welchen gleichartige Teile durch gleichartige Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Die Figuren 1 bis 4 veranschaulichen schematisch die Konstruktion einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung umfaßt eine Verteilereinrichtung oder Rohrverzweigung 1, an welghe Auslaßleitungen 2 angeschlossen sind, die Produkt zu verschiedenen Volumenbehältern 3 leiten. Zusammen mit den Auslaßleitungen 2 besitzen diese Volumenbehälter 3 ein bestimmtes Volumen, welches dem Produktvolumen, das in die Produktbehälter (nicht gezeigt) einzuleiten ist, entspricht. Die Volumenbehälter 3 sind mit den Auslaßleitungen 2 durch Flanschverbindungen 4 verbunden, um Volumenbehältern mit unterschiedlichem volumetrischem Fassungsvermögen - entsprechend dem in die Produktbehälter einzuleitenden Flüssigkeitsvolumen - zu ermöglichen, leicht mit der Verteilereinrichtung 1 verbunden zu werden.
Die Einlaßöffnung des Einlaßendes 5 der verschiedenen Auslaßleitungen 2 liegt auf einem Niveau, das über dem niedrigsten Niveau in der Verteilereinrichtung 1 ist. Somit bleibt immer ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen in der Auslaßleitung 2 und dem Volumenbehälter 3 zurück, wenn überschüssiges Produkt aus der Verteilereinrichtung 1 entfernt wird.
Die Auslaßenden der Volumenbehälter 3 sind durch öffenbare Spitzenventile 6 verschlossen, welche im folgenden genauer beschrieben werden.
Mit einem Ende der Verteilereinrichtung list ein Dreiwegeventil 7 verbunden, dessen andere zwei Verbindungen jeweils mit einem Speicherbehälter 8, in welchem das flüssige Produkt gespeichert ist, und mit einem Produktsammelbehälter 9 verbunden sind. Eine Rückleitung 10, die sich zwischen dem Sammelbehälter 9 und dem Speicherbehälter 8 erstreckt, ist mit einem Ventil 11 versehen.
Die Verteilereinrichtung 1 umfaßt auch einen Sensor 12, welcher tätig ist, um zu erfassen, wenn die Flüssigkeit in der Verteilereinrichtung das höchste erlaubte Niveau erreicht, und einen Sensor 13, welcher erfaßt, wenn das flüssige Produkt auf dem niedrigsten erlaubten Niveau ist. Diese Niveausensoren sind mit einem Programm-Mechanismus (nicht gezeigt) verbunden, dessen Funktion im folgenden genauer beschrieben wird.
Die Vorrichtung ist durch Rohrleitungen 14, 15 und 16 mit einer Gasquelle und dann vorzugsweise mit einer Inertgasquelle, wie etwa Stickstoffgas oder Argon, mit einem geeigneten Druck über dem atmosphärischen Druck verbunden. Die Rohrleitungen 14 und 15 sind mit einem Dreiwegeventil 17 verbunden, wobei die dritte Verbindung von diesem mit einer Rohrleitung 18 verbunden ist, welche zu der Verteilereinrichtung 1 führt und auch mittels einer Rohrleitung 20 zu einem Dreiwegeventil 19 führt.
Die Inertgas-Einlaßrohrleitung 16 ist mit einem Ventil 22 und über das Ventil mit einer Rohrleitung 23 verbunden, welche zum Sammelbehälter 9 führt. Die Rohrleitung 23 umfaßt eine Verzweigung 24, welche zu dem Dreiwegeventil 19 führt. Die dritte Verbindung des Dreiwegeventils 19 ist mit einer Rohrleitung 25 verbunden, welche zur Atmosphäre führt.
Figur 5 ist eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer denkbaren Ausführungsform eines Spitzenventils 6. Das Ventil besitzt die Form eines Rohrs 30, das an seinem Einlaßende 31 mit einer geeigneten Verbindung zum Zusammenwirken mit dem Auslaßende eines Volumen behälters 3 versehen ist. Diese Verbindung kann eine Schraubgewindeverbindung, einen Flanschverbinder oder dgl. sein und ist nicht im Detail gezeigt. Das Rohr 30 umfaßt einen koaxialen Durchgang 32, der sich von dem Einlaßende 31 aus erstreckt. Dieser Durchgang 32 erstreckt sich nicht durch das ganze Rohr, ist aber nahe dem Auslaßende 33 durch zwei Kanäle 34, 35 begrenzt, die den Durchgang 32 mit der Außenseite verbinden.
Um das Rohr 30 herum ist eine Hülse 36 angebracht, welche längs des Rohrs 30 verschoben werden kann. Wenn die Hülse in einer oberen Position - in der in der Figur gezeigten Position - angeordnet ist, dann sind die Auslässe der zwei Kanäle 34 und 35 frei und Flüssigkeit oder Gas kann frei durch den Durchgang 32 und durch die Kanäle 34 und 35 hinausströmen. Andererseits ist der Flüssigkeitsauslaß oder der Gasauslaß geschlossen, wenn die Hülse 36 nach unten in eine Position bewegt wird, in welcher sie die Auslaßöffnungen der Kanäle 34 und 35 bedeckt. Es versteht sich, daß der Innendurchmesser der Hülse genau an den Außendurchmesser des Rohrs 30 angepaßt sein muß, um eine effektive Abdichtung zu erhalten. Es muß möglich sein, diesen Abdichteffekt über eine lange Zeitspanne beizubehalten, ungeachtet der sehr großen Anzahl von Malen, die die Hülse 36 das Rohr 30 auf und ab bewegt wird. Eine keramische Hülse wurde diesbezüglich als geeignet befunden, da keramische Materialien sehr verschleißfest sind und auf sehr enge Toleranzen gearbeitet werden können.
Die Figuren 6 und 7 veranschaulichen eine alternative Ausführungsform des Spitzenventus 6. Figur 6 ist eine Draufsicht des Ventus von einer Seite her gesehen, und Figur 7 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in Figur 6.
Dieses Ventil weist auch die Form eines Rohrs 30 auf, das mit einem Volumenbehälter 3-Verbindungsmittel an seinem Einlaßende 31 versehen ist.
Das Verbindungsmittel der in den Figuren 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsform ist ein Flanschverbinder.
Das Rohr 30 ist mit einem koaxialen Durchgang 37 versehen, der sich von dem Einlaßende 31 aus zu einem ersten Querkanal 38 erstreckt, welcher sich in die Seitenwand des Rohrs 30 öffnet. Ein zweiter Querkanal 39 ist etwas stromabwärts vom ersten Kanal 38 vorgesehen und öffnet sich auch in die Seitenwand des Rohrs 30. Dieser zweite Kanal ist mit einem Kanal 40 verbunden, welcher mit dem Rohr 30 und dem Durchgang 37 koaxial ist und sich am Auslaßende 41 des Rohrs 30 nach außen erweitert.
An der Außenseite des Rohrs 30 ist eine Hülse 42 angebracht, die um das Rohr rotiert werden kann, aber nicht der Länge nach daran entlang bewegt werden kann. Die Hülse 42 bedeckt die Auslaßöffnungen der zwei Querkanäle 38 und 39 und ist konfiguriert, um gegenüber der Außenwand des Rohrs 30 abzudichten.
Die Innenfläche der Hülse 42 ist mit Ausnehmungen 43 und 44 versehen. Diese Ausnehmungen sind einander diametral entgegengesetzt und weisen eine solche Längenausdehnung auf, daß sie sich über die zwei Auslaßöffnungen der Querkanäle 38 und 39 paarweise erstrecken und dadurch ermöglichen, daß zwischen den zwei Querkanälen 38 und 39 eine Verbindung hergestellt wird. Es versteht sich, daß die zwei Querkanäle 38 und 39 allgemein parallel sein sollten, um dies zu ermöglichen.
Wie vorher erwähnt, kann die Hülse 42 um das Rohr 30 herum rotiert werden. Wenn die Hülse in der in Figur 7 veranschaulichten Position ist, ist sie so angeordnet, daß sich ihre Ausnehmungen 43 und 44 nicht mit den Positionen der Auslaßöffnungen der Querkanäle 38 und 39 decken. In dieser Position der Hülse kann keine Flüssigkeit oder Gas zwischen den Querkanälen 38 und 39 strömen, und der Strom durch das Ventil ist daher abgestellt.
Wenn die Hülse 42 aus der Position der Figur 7 um 90º gedreht wird, werden die Ausnehmungen 43 und 44 an der Innenwand der Hülse den Öffnungen in der Rohrseitenwand für die zwei Querkanäle 38 und 39 gegenüberliegend angeordnet. Flüssigkeit oder Gas kann nun aus dem Volumenbehälter 3 (nicht gezeigt) in den Durchgang 37, durch den ersten Querkanal 38 hinaus, durch die Ausnehmungen 43 und 44 in der Hülseninnenwand, durch den zweiten Querkanal 39 und zum Schluß durch den Auslaßkanal 40 hinausströmen. Das Ventil ist dann offen.
Figur 8 veranschaulicht schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung. Die Figur veranschaulicht die bevorzugte Ausführungsform, in welcher die Fördereinrichtung doppelt vorgesehen ist und zwei Förder- und Fülleinrichtungen 51 und 52 umfaßt, von welchen beide mit einer Behälter-Verschlußvorrichtung 53 verbunden sind. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in welcher die zu befüllenden Behälter Flaschen sind, umfaßt die Verschlußeinrichtung eine Vorrichtung, um Stöpsel in die Flaschen einzusetzen und eventuell eine Kapsel daran anzubringen.
Leere Behälter 54 werden längs eines Förderwegs 55 zu Einlässen 56 und 57 zu den Fördereinrichtungen 51 bzw. 52 vorgeschoben. Wegabsperrmittel 58 und 59 fungieren, um zu bewirken, daß die Behälter 54 entweder der Fördereinrichtung 51 oder der Fördereinrichtung 52 für Füllzwecke zugeführt werden.
Jede der Fördereinrichtungen 51 und 52 weist einen jeweiligen Abschnitt 60 und 61 auf, in dem die Behälter gefüllt werden. Diese Abschnitte sind vorzugsweise geradlinig, und die Behälter bleiben in den Abschnitten während einer Behälterfülltätigkeit stationär.
Die Behälter werden mit der Hilfe von Mitnehmerelementen 62 vorgeschoben, die mit Gliedern 63 einer endlosen Förderkette verbunden sind. Die Förderkette umfaßt auch Oberflächen, auf welchen die Behälter während des Transports und des Füllens der Behälter getragen werden.
Fördereinrichtungen der oben beschriebenen Art und Konstruktion sind dem Fachmann bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden.
Die Bewegung der Fördereinrichtung wird durch den oben erwähnten Programm-Mechanismus gesteuert, mit dem auch ein Sensor verbunden ist, welcher die Position der leeren und der gefüllten Behälter erfaßt. Dieser Programm-Mechanismus stellt sicher, daß leere Behälter in einer Füllposition aggeordnet sind, wenn die Spitzenventile 6 für die Volumenbehälter offen sind und Flüssigkeit aus diesen austritt, und daß die andere Fördereinrichtung sich zur selben Zeit bewegt, so daß leere Behälter zum Füllabschnitt vorgeschoben werden und gefüllte Behälter aus dem Füllabschnitt zur Behälter-Verschlußvorrichtung 53 hinausbewegt werden.
Beide Fördereinrichtungen 51 und 52 sind mit der Verschlußvorrichtung 53 verbunden. Im üblichsten Fall, in dem die Behälter Flaschen umfassen, kann die Verschlußvorrichtung die Form einer Zustöpselungsvorrichtung der bekannten Karussellart aufweisen.
Jede der Fördereinrichtungen 51 und 52 ist vorzugsweise mit der Behälter- Verschlußvorrichtung an einem Punkt verbunden, an dem sich die Förderbahn krümmt, um sich in die entgegengesetzte Richtung zur gefüllten Behälter- Transportrichtung zu bewegen und kehrt zurück, um neue zu befüllende Behälter aufzunehmen. Die Geschwindigkeit der Behälter ist an diesem Umkehrpunkt am größten und soll an die Behälter-Vorschubgeschwindigkeit der Verschlußvorrichtung angepaßt sein, wobei diese letztere Geschwindigkeit normalerweise größer als die lineare Fördergeschwindigkeit ist. Auf diese Art und Weise werden die Behälter sanft von einer stationären Füllposition auf die Maximalgeschwindigkeit vom Eintritt zu der Verschlußvorrichtung beschleunigt, dadurch vermeidet man auf eine einfache Art solche Spillage, wie jene, die wahrscheinlich auftritt, wenn die Behälter zu abrupt beschleunigt werden.
Die befüllten und verschlossenen Behälter werden üblicherweise von der Verschlußvorrichtung 53 zu nachfolgenden Prozeß- und Behandlungseinheiten, wie etwa einer Sterilisationseinheit, einer Etiketten-Anbringungseinheit und einer Verpackungseinheit, geleitet.
Die Art und Weise, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet, wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 veranschaulicht Phase 1 der Füllsequenz. Das Inertgas-Zuleitungsventil 22 und das Ventil 11 in der Rückleitung, durch welche das Produkt von dem Sammelbehälter 9 zu dem Speicherbehälter 8 zurückgeleitet wird, sind beide offen, wohingegen das Ventil 7 in der Zuführungsleitung, durch welche Produkt der Verteilereinrichtung zugeführt wird, geschlossen ist, wie es auch die Spitzenventile 6 an den jeweiligen Volumenbehälterauslässen sind. Die Inertgasventile 17 und 19 sind auch geschlossen. Die Verteilereinrichtung 1 und die Volumenbehälter 3 sind nicht mit Flüssigkeit gefüllt.
Figur 2 veranschaulicht Phase 2 der Füllsequenz. In dieser Phase ist das Ventil 7 offen, so daß flüssiges Produkt in der Lage ist, von dem Speicherbehälter 8 in die Verteilereinrichtung 1 zu strömen. Um zu ermöglichen, daß dieser Strom von flüssigem Produkt erreicht wird, ohne daß man die Verwendung von Pumpen oder einer anderen komplizierten Apparatur benötigt, ist der Speicherbehälter 8 günstigerweise auf einem höheren Niveau als die Verteilereinrichtung 1 angeordnet, so daß der Produktstrom durch den so erzeugten hydrostatischen Druck erreicht wird. Der Strom von flüssigem Produkt kann jedoch auch erreicht werden, indem Gasdruck verwendet wird.
Das Ventil 19 ist offen, um dem Inertgas zu ermöglichen, aus der Verteilereinrichtung 1 und durch die Entlüftungsleitung 25 zur Atmosphäre oder zu einem Gassammelmittel auszuströmen.
Die Ventile 22 und 11 sind geschlossen, um das Inertgas daran zu hindern, den Sammelbehälter 9 zu verlassen.
Die Verteilereinrichtung 1, die Auslaßleitungen 2 und die Volumenbehälter 3 sind nun mit flüssigem Produkt aus dem Speicherbehälter 8 gefüllt. Der Produktstrom wird unterbrochen, wenn das Produktniveau in der Verteilereinrichtung 1 das maximale Niveau erreicht hat, für das der Sensor 12 eingestellt ist. Der Sensor liefert dann ein Signal an den Programm-Mechanismus, welcher das Ventil 7 entsprechend schließt, und damit den Produktstrom unterbricht.
Figur 3 veranschaulicht Phase 3 der Füllsequenz. Das Ventil 7 ist nun zum Sammelbehälter hin offen, so daß das Restprodukt in der Verteilereinrichtung 1 zum Sammelbehälter 9 ausströmen kann. Das Ventil 17 ist offen, um Inertgas durch die Leitung 15 und die Leitung 18 zur Verteilereinrichtung zu liefern und damit das Leeren der Verteilereinrichtung zu fördern. Das Ventil 19 ist offen, so daß Inertgas in der Lage ist, von dem Sammelbehälter 9 durch die Leitung 23 und die Leitung 25 zur Atmosphäre zu strömen. Die Ventile 11 und 22 sind geschlossen.
Der Ausfluß von flüssigem Produkt aus der Verteilereinrichtung 1 wird unterbrochen, wenn das Niveau des flüssigen Produkts in der Verteilereinrichtung einen Minimawert erreicht hat, wobei dieser Minimawert durch den Sensor 13 erfaßt wird und unter dem Niveau der Einlaßöffnung des Einlaßendes 5 der Auslaßrohrleitungen 2 liegt. Dies stellt sicher, daß die Auslaßrohrleitungen 2 und die Volumenbehälter 3 alle eine bestimmte Menge an flüssigem Produkt enthalten.
Figur 4 veranschaulicht Phase 4 des Füllprozesses. Die Ventile 7 und 19 sind nun völlig geschlossen, wohingegen das Ventil 17 offen ist, so daß Inertgas unter Druck an die Verteilereinrichtung 1 geliefert werden kann und Druck auf das flüssige Produkt in den Auslaßrohrleitungen 2 und den Volumenbehältern 3 ausübt. Die Ventile 6 in den Volumenbehältern sind nun offen, so daß flüssiges Produkt aus den Volumenbehältern, wie durch die Pfeile veranschaulicht, ausströmt. Leere Produktbehälter sind auch in Bereitschaft unter den Volumenbehältern positioniert, um mit flüssigem Produkt während dieser Phase des Füllprozesses befüllt zu werden.
Wenn das ganze Produkt aus den Volumenbehältern 3 heraus und in die Produktbehälter geströmt ist, wird der Inertgasstrom für eine weitere Zeitdauer beibehalten, so daß die Volumenbehälter 3 und die Ventile 6 von Produktrückständen saubergeblasen werden. Dies schließt nachfolgendes Tropfen und Spillage des Produkts aus.
Während die Behälter gefüllt werden, ist das Ventil 22 geöffnet und ein Inertgasstrom wird durch die Leitung 23 geleitet, um überschüssiges Produkt aus dem Sammelbehälter 9 zu verdrängen und dieses überschüssige Produkt durch die Rohrleitung 10 zum Speicherbehälter 8 zurückzuleiten.
Die Vorrichtung ist nun bereit, eine neue Phase 1 eines neuen Füllprozesses durchzuführen, welcher so oft wie gewünscht wiederholt werden kann.
Die nachfolgenden Phasen des Füllprozesses werden mit einem Bewegungsprogramm für die Behälterfördereinrichtungen koordiniert - wie in Figur 8 veranschaulicht - und werden durch den Programm-Mechanismus gesteuert.
Figur 8 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform, in welcher die Fördereinrichtungen doppelt vorgesehen sind. Dies läuft von Natur aus darauf hinaus, daß die Vorrichtung zum Füllen der Produktbehälter auch doppelt vorgesehen ist, derart, daß eine Fördereinrichtung zu jeder Fülvorrichtung gehört.
Figur 8 veranschaulicht die Art und Weise, in welcher die leeren Behälter 54 über zwei Versorgungswege 56 und 57 zu zwei Fördereinrichtungen 51 und 52 vorgeschoben werden. In dem Zustand der Vorrichtung, wie er in der Figur veranschaulicht ist, ist die Behälterzuführung zu der Fördereinrichtung 52 durch die Zuführungs-Blockiereinrichtung 59 unterbrochen. Die Fördereinrichtung 52 ist nun stationär und Füllen der Behälter, die in dem Füllabschnitt 61 angeordnet sind, findet statt.
In der Zuführungsbahn 56 werden der Fördereinrichtung 51 Behälter an der offenen Wegbockiereinrichtung 58 vorbei und bis zu dem Behälterfüllabschnitt 60 zugeführt. Zur selben Zeit werden befüllte Behälter 64 von dem Füll abschnitt 60 zu der Behälter-Verschlußvorrichtung 53 bewegt. Dies findet zur selben Zeit statt wie die Auslaßleitungen 2 und die Volumenbehälter 3 während der Phasen 2 und 3 von der Füllvorrichtung gefüllt werden, die zu dieser Fördereinrichtung gehört.
Es ist für die Fördereinrichtung und die Behälter-Verschlußvorrichtung notwendig, sich beiderseits mit derselben Periphärgeschwindigkeit zu bewegen, während die gefüllten Behälter von dem Behälter zur Verschlußvorrichtung befördert werden, um eine störungsfreie Funktion sicherzustellen. Da diese Beförderung in einem Fördereinrichtungsabschnitt ausgeführt wird, in welchem die Förderrichtung einen gekrümmten Weg annimmt, werden die Behälter automatisch auf die Geschwindigkeit beschleunigt, welche der Periphärgeschwindigkeit der Behälter-Verschlußvorrichtung entspricht. Die gefüllten Behälter werden somit sanft beschleunigt, während die Fördereinrichtung im Anschluß an das Füllen der Behälter anläuft und damit die Gefahr von Spillage und Spritzen des flüssigen Produkts sehr reduziert. Dies macht einen sehr wichtigen Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens über den bekannten Stand der Technik aus.
Das Einstellen der verschiedenen Ventile in der Vorrichtung zum Füllen der Produktbehälter und für die Lieferung von Inertgas und auch das Bewegungsprogramm der Behälterförderanordnung werden durch einen Hauptprogramm-Mechanismus gesteuert, welcher der Reihe nach durch Signale gesteuert wird, die von den Flüssigkeitsniveausens ren in der Verteilereinrichtung 1 empfangen werden, von den Sensoren, die die Ventileinstellungen erfassen, und von den Sensoren, die die Positionen der leeren und der gefüllten Behälter in der Fördereinrichtungsanordnung erfassen. Ein solcher Programm-Mechanismus ist auf eine Weise konstruiert, die dem Fachmann bekannt ist und umfaßt konventionelle Komponenten, und braucht hier daher nicht im Detail beschrieben zu werden. Der tatsächliche Programm-Mechanismus kann in einem Abstand von der Füll- und Fördereinrichtung angeordnet sein, um nicht unbedingt durch die beanspruchende Umgebung, die in der Nähe der Vorrichtung herrscht - wenn in Betrieb - oder durch die Vorrichtungsreinigungsarbeitsgänge - die regelmäßig notwendig sind - beeinträchtigt zu werden.
Es wird aus der beschriebenen Art und Weise des Vorrichtungsbetriebs klar, daß ein wichtiger Teil des flüssigen Produkts während des Füllprozesses in Bewegung ist, da Produkt von dem Speicherbehälter 8 zu der Verteilereinrichtung 1 geleitet wird, und daß Produkt, welches nicht in die Auslaßrohrleitungen 2 und die Volumenbehälter 3 eingeleitet ist, zum Sammelbehälter 9 und von dort durch die Rückleitung 10 zurück zum Speicherbehälter 8 weggebracht wird. Dies stellt einen weiteren wichtigen Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, da das Produkt auf diese Art unaufhörlich neu vermischt wird und damit die Gefahr von Sedimentation oder Schweben von z.B. Emulsionen oder Suspensionen sehr reduziert wird. Ferner ist es einfacher, das Produkt bei einer konstanten Temperatur zu halten und zu diesem Zweck kann ein passender Wärmeaustauscher irgendwo in der Produktstrombahn angeschlossen sein.
Die Einzelkomponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie die Ventile, Rohrleitungen und Behälter, und die verschiedenen Komponenten der Förderanordnung sind von einer herkömmlichen Art und können leicht durch den Fachmann ausgewählt werden. Es muß bemerkt werden, daß - da die Vorrichtung einer bevorzugten Ausführungsform dafür bestimmt ist, Flaschen mit pharmazeutischen Präparaten zu füllen - die Vorrichtung derart konstruiert sein muß, um vom hygienischen Aspekt aus frei von Beanstandungen zu sein und um leicht gereinigt und sterilisiert werden zu können. Dies stellt keine Schwierigkeiten für den Fachmann in diesem Bereich dar. Somit werden die Ventile vorzugsweise pneumatisch betätigte Ventile sein, da elektrische Ventile für die Verwendung unter den Arbeitsbedingungen der Vorrichtung weniger geeignet sind.
Materialien wie nichtrostender Stahl, Glas oder verschiedene Plastikmaterialien wurden für die verschiedenen Vorrichtungskomponenten für geeignet befunden. Wie oben erwähnt, wurden keramische Materialien besonders als geeignet für die Spitzenventile 6 befunden, da Keramiken sehr widerstandsfähig gegenüber Abnützung sind und auf sehr enge Toleranzen gearbeitet werden können. Dies ermöglicht es, eine Abdichtung direkt zwischen keramischen Oberflächen zu erhalten, ohne dazwischenliegende Dichtmaterialien einbeziehen zu müssen, was vom hygienischen Aspekt aus sehr vorteilhaft ist.
Im Vorangehenden wurde die Erfindung in erster Linie mit Bezug auf Flaschenfüll- und nachfolgende Flaschenzustöpselungsprozesse beschrieben. Man wird jedoch verstehen, daß die beschriebenen und veranschaulichten Ausführungsformen nur bevorzugte Ausführungsformen sind und daß die Erfindung in gleicher Weise ebenso gut zum Füllen anderer Behälter, z.B. Glas-, Plastikoder Metallbehälter, verwendet werden kann. Diese Modifikationen, die in solchen Fällen erforderlich sind, sind für den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich. Die Erfindung ist somit nur durch den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche begrenzt.

Claims

1. Vorrichtung zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Produkt, umfassend eine im wesentlichen horizontale Verteilereinrichtung oder Rohrverzweigung (1) die mit einem Speicherbehälter (8) für die Lieferung des in die Behälter zu füllenden Produkts verbunden ist, wobei die Verteilereinrichtung (1) mit wenigstens einem Auslaß (2) versehen ist, der zu einem Volumenbehälter (3) führt, der ein Auslaßventil (6) zum Zuführen des Produkts in die Produktbehälter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem umfaßt:

a) einen mit der Verteilereinrichtung (1) verbundenen Sammelbehälter (9) zum Sammeln des restlichen Produkts das nicht in die Behälter zugeführt ist, wobei die Volumenbehälter (3) mit einem vorbestimmten, einstellbaren Volumen ausgelegt sind, das dem Volumen des Produkts, das in jeden Produktbeh: lter zuzuführen ist, entspricht, wobei die Auslaß-Enden der Volumenbehälter (3) mit Spitzenventilen (6) versehen sind, welche den Ausfluß des Produkts zu den Produktbehältern einstellen, und wobei die Auslaß ffnung (5) der Verteilereinrichtung (1), die zu einem Volumenbehälter (3) führt, auf einem Niveau abgibt, das über dem Bodenniveau der Verteilereinrichtung (1) liegt;

b) eine Produkt-Rückleitung (10) zum Zurückleiten von Produkt von dem Sammelbehälter (9) zu dem Speicherbehälter (8);

c) Sensormittel (12,13), die das höchste und das niedrigste erlaubte Flüssigkeitsniveau in der Verteilereinrichtung (1) überwachen;

d) Verbindungen (14,15,16) zu einer Überdruck-Gasquelle, wobei das Gas wirkt, um flüssiges Produkt von den Volumenbehältern (3) an die Produkt-Behälter auszustoßen und um Reste des Produkts aus den Spitzenventilen (6) auszutreiben, um verbleibendes flüssiges Produkt von der Verteilereinrichtung (1) zu dem Sammelbehälter (9) zu befördern, und um flüssiges Produkt von dem Sammelbehälter (9) zu dem Speicherbehälter (8) zu befördern;

e) eine Fördereinrichtung, zum Vorrücken von Produktbehältern, die zu befüllen sind, längs eines linearen Förderwegs (60,61), und zum Befördern der befüllten Produktbehälter (64) zu einer Behälter-Verschlußvorrichtung (53), wobei die Fördereinrichtung so aufgebaut ist, daß die befüllten Behälter (64) sanft von dem Behälter-Füllbereich zur Behälter-Vorschubeinrichtung der Behälter-Verschlußvorrichtung (53) beschleunigt werden; und

f) ein Programm-Mechanismus, der Impulse von den Sensormitteln (12,13) empfängt, welche das Flüssigkeitsniveau in der Verteilereinrichtung (1) erfassen, und auch von Sensormitteln empfängt, welche die Positionen der Produktbehälter an der Fördereinrichtung erfassen, und auf der Basis von diesen Impulsen wirkt, um die Einstellung der Ventile (7,11,17,19,22) in den Produkt- und Gasleitungen zu steuern, und auch um die Bewegung der Fördereinrichtung zu steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Produkt-Speicherbehälter (8) auf einem höheren Niveau als die Verteilereinrichtung (1) angeordnet ist, so daß das Produkt von dem Speicherbehälter (8) zu der Verteilereinrichtung (1) und den Volumenbehältern (3) mit der Schwerkraft strömt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenventile (6) an den Auslässen der Volumenbehälter (3) als ein Rohr (30) gestaltet sind, das an eine Hülse (36,42) angepaßt ist, welche in einer Stellung wirkt, um eine oder mehrere Produkt-Ausström-Öffnungen (34,35,38) abzudichten, und welche wenn sie in eine andere Stellung längs dem Rohr (30) bewegt oder um das Rohr (30) herum gedreht ist, die Öffnungen (34,35,38) freigibt, um dem Produkt zu erlauben, durch diese aus zutreten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenventile (6) aus Keramikmaterial hergestellt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung einen gekrümmten Förderbereich aufweist, der stromabwärts von dem linearen Behälter-Füllbereich (60) und stromaufwärts von der Stelle angeordnet ist, an welcher die Behälter in die Verschlußvorrichtung zugeführt werden, um den gefüllten Behältern eine sanfte Beschleunigung zu erteilen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung doppelt vorgesehen ist, derart, daß Behälter in einer Vorrichtung befüllt werden, während die Fördereinrichtung (52) zu der Zeit stillsteht, zu der leere Behälter durch die Fördereinrichtung (51) der zweiten Vorrichtung dem Füllbereich (60) zugeführt werden und befüllte Behälter (64) der Behälter-Verschlußvorrichtung (53) zugeführt werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktbehälter Flaschen sind.

8. Verfahren, zum Befüllen von Produktbehältern mit einem flüssigen Produkt, umfassend die Schritte, daß man:

a) die Produktbehälter in eine Fördereinrichtung (51) führt und die Behälter längs eines linearen Wegs (60) vorrückt, wobei die Bewegung der Behälter unterbrochen wird, wenn die Behälter sich in einer vorbestimmten Füllposition befinden;

b) das flüssige Produkt von einem Speicherbehälter (8) einer im wesentlichen horizontalen Verteilereinrichtung (1) zuführt, mit welcher wenigstens ein Auslaß (2) eines Volumenbehälters (3) verbunden ist, von welchem das Produkt an die Produktbehälter überführt wird, wobei die Volumenbehälter (3) mit einem vorbestimmten, einstellbaren Volumen ausgelegt sind, das dem Produktvolumen, das in jeden Produktbehälter zuzuführen ist, entspricht, und wobei die Öffnung (5) von dem Verteilereinrichtungs-Auslaß, der zu den Volumenbehältern führt, bei einem Niveau, das über dem Bodenniveau der Verteilereinrichtung (1) liegt, abgibt, und wobei die Auslässe jeweiliger Volumenbehälter (3) durch Nadelventile (6) verschlossen werden, die geöffnet werden können;

c) nachdem man die Volumenbehälter (6) und die Verteilereinrichtung (1) auf ein Niveau befüllt hat, das über dem Niveau des Verteilereinrichtungs-Auslasses (5) zu den Volumenbehältern (3) liegt, die Lieferung von Produkt von dem Speicherbehälter (8) unterbricht, und den Teil der Flüssigkeit, der nicht in die Volurnenbehälter eintritt, sondern in der Verteilereinrichtung (1) verbleibt, zu einem Produkt-Sammelbehälter (9) ableitet und dann dieses verbleibende flüssige Produkt durch eine Rückleitung (10) zurück zu dem Speicherbehälter (8) rückführt;

d) die Nadelventile (6) an den Ausström-Enden der Volumenbehälter (3) öffnet, so daß flüssiges Produkt in die Produktbehälter fließt, wonach ein Gasstrom durch die Volumenbehälter (3) und die Spitzenventile (6) geleitet wird, um die Behälter (3) und die Ventile (6) von Produktresten zu reinigen;

e) die Fördereinrichtung (51,52) wieder in Betrieb nimmt und die befüllten Produktbehälter längs eines Weges (60,61) fördert, der mit einer Produktbehälter-Verschlußvorrichtung (53) derart verbunden ist, daß die befüllten Produktbehälter (64) sanft auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden, die an die Behälter- Vorschubgeschwindigkeit der Behälter-Verschlußvorrichtung (53) angepaßt ist, und die Behälter (64) in die Vorrichtung führt und die Behälter in der Vorrichtung verschließt; und

f) die Schritte a) bis e) in einer gewünschten Anzahl in Folge wiederholt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behälter-Füll- und Behälter-Färdervorrichtung (51,52) doppelt vorsieht, so daß die Behälter in einer Fördereinrichtung zu der Zeit befüllt werden, zu der leere Behälter in die zweite Fördereinrichtung (51) geführt werden und befüllte Behälter (64) von der zweiten Fördereinrichtung herausgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt von dem Speicherbehälter (8) zu der Verteilereinrichtung (1) mit der Schwerkraft oder mittels Druckgas zuführt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt durch die Volumenbehälter (3) zu den Produktbehältern, von der Verteilereinrichtung (1) zu dem Sammelbehälter (9) und von dem Sammelbehälter (9) zu dem Speicherbehälter (8) mittels Druckgas führt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter Flaschen sind, und dadurch, daß das flüssige Produkt ein pharmazeutisches Präparat ist.