Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Verschließvorrichtung zum Verschließen von ins- besondere automatisch befüllten Behältern, die eine Einfüllöffnung aufwei- sen, wie etwa Flaschen, Dosen, Vials, Karpulen oder Ampullen. Die Ver- schließvorrichtung umfasst

- eine Positioniereinrichtung zum Anordnen eines zu verschließenden Behälters in eine Position zum Verschließen,

- eine Spüleinrichtung mit einer Düsenvorrichtung zum Einblasen von Spülgas in einen zu verschließenden Behälter durch dessen Einfüll- öffnung hindurch vor dem Verschließen,

- eine Verschlusselementsetzeinrichtung zum Anbringen eines Ver- Schlusselementes an einen zu verschließenden Behälter in einer des- sen Einfüllöffnung und somit den Behälter verschließenden Stellung und

- eine Steuereinrichtung. Verschließvorrichtungen der hier betrachteten Art werden beispielsweise in der chemischen Industrie und in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt, um betreffende Behälter nach deren Befüllen mit beispielsweise sauerstoff- empfindlichen, flüssigen Chemikalien bzw. Pharmazeutika zu verschließen. Es ist bereits bekannt, vor dem Verschließen von solchen gefüllten Behältern das Kopfraumvolumen der Behälter mit inertem Gas, beispielsweise Stick stoff, als Spülgas zu spülen, um Sauerstoff aus dem Kopfraum zu verdrän- gen. Es existieren derartige Verschließvorrichtungen, bei denen Düsen einer Dü- senvorrichtung schräg auf den Mündungen der Behälter positioniert werden, während das Inertgas in die Behälter einströmt. Die Düsen werden am Ende des jeweiligen Spülbegasens von den Behältermündungen zurückgezogen, um Platz für die Arbeitsweise einer Verschlusselementsetzeinrichtung zu machen, die einen jeweiligen Verschluss, beispielsweise einen jeweiligen Gummistopfen, an die zu verschließenden Behälter anbringt, d.h. in die Ein- füllöffnung einbringt, um den betreffenden Behälter zu verschließen. Das Spülen der Behälter mittels der Spüleinrichtung und ggf. auch das Verschlie- ßen der Behälter kann ggf. während einer Transportbewegung der Behälter erfolgen, wobei die Düsen und ggf. die Verschlusssetzmittel in Transportrich- tung mitbewegt werden. Die betreffenden Elemente der Verschließvorrich- tung können dabei beispielsweise einen Taktschritt mit den Behältern mitfah- ren und anschließend am nachfolgenden Maschinentakt neu ansetzen.

Es ist auch bereits bekannt, dass der Luftsauerstoff, der sich in einer typi scherweise vorhandenen unteren Vertiefung eines für den Verschließvor- gang bereitstehend positionierten Verschlusselementes befindet, mit in den Behälter eingebracht wird, so dass dadurch der Restsauerstoff im verschlos- senen Behälter in entsprechender weise erhöht wird. Um dem möglichst ab- zuhelfen, werden bekanntermaßen zusätzliche Spüldüsen eingesetzt, die beispielsweise von schräg unten inertes Gas in die Verschlusselementvertie- fungen blasen, um die darin befindliche Luft zu verdrängen.

Mit bekannten Vorrichtungen der vorstehend genannten Art konnte eine Re- duzierung des Restsauerstoffs im Kopfraum der behandelten Behälter auf wenige Volumenprozent, beispielsweise 2 Volumenprozent erreicht werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verschließvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sie beim Vorgang des Spülens und Verschließens eine noch weitergehende Reduzierung des Sauerstoffgehalts im Kopfraum der betreffenden Behälter in gut reproduzier- barer Weise ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verschließvorrichtung mit den Merkma- len des Anspruchs 1 vorgeschlagen, nämlich

Eine Verschließvorrichtung zum Verschließen von Behältern, die ein Einfüll öffnung aufweisen, wie etwa Flaschen oder Dosen, umfassend

- eine Positioniereinrichtung zum Anordnen eines zu verschließenden Behälters in eine Position zum Verschließen,

- eine Spüleinrichtung mit einer Düsenvorrichtung zum Einblasen von Spülgas in einen zu verschließenden Behälter durch dessen Einfüll öffnung hindurch vor dem Verschließen,

- eine Verschlusselementsetzeinrichtung zum Anbringen eines Ver- schlusselementes an einen zu verschließenden Behälter in einer des- sen Einfüllöffnung und somit den Behälter verschließenden Stellung und

- eine Steuereinrichtung,

wobei die Verschließvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,

dass die Düsenvorrichtung eine Zentraldüsenanordnung und eine die

Zentraldüsenanordnung umgebende Peripheriedüsenanordnung aufweist, wobei die Düsenvorrichtung und ein zu verschließender Behälter mittels der Positioniereinrichtung so relativ zueinander in einer Spülposition positionier- bar sind, dass die Zentraldüsenanordnung zum Einbringen von Spülgas in den Behälter zumindest hauptsächlich auf dessen Einfüllöffnung ausgerichtet ist und die Peripheriedüsenanordnung einen Peripheriebereich der Einfüllöff nung anvisiert, so dass sowohl die Einfüllöffnung als auch deren Peripherie einem Spülgasstrom ausgesetzt sind, wenn die Düsenvorrichtung Spülgas ausbringt.

Als Spülgas kommt vorzugsweise Inertgas, z.B. Stickstoff, infrage. Die Zentraldüsenanordnung und die Peripheridüsenanordnung bilden ge- meinsam einen Gasauström bereich, der größer ist als die Einfüllöffnung ei- nes betreffenden zu verschließenden Behälters. Beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Spüleinrichtung wird somit einerseits Spülgas aus der Zentraldü- senanordnung in die Einfüllöffnung des betreffenden Behälters eingeblasen. Gleichzeitig bringt die Peripheriedüsenanordnung Spülgas in den Bereich der Peripherie der Einfüllöffnung aus. Dies hat zur Folge, dass eine etwaige Sogwirkung der Zentraldüsenanordnung beim Einblasen des Spülgases in die Einfüllöffnung des betreffenden Behälters nicht Luft und damit uner- wünschten Sauerstoff aus der seitlichen Umgebung mit in die Einfüllöffnung einbringt, sondern allenfalls dort vorhandenes Spülgas der Peripheriedü- senanordnung. Die mit der Verschließvorrichtung nach der Erfindung erziel- ten sehr guten Ergebnisse sind ein guter Beleg dafür. So konnte ein Rest- sauerstoffgehalt von < 0,5 % im Kopfraum mittels der Verschließvorrichtung nach der Erfindung verschlossener Behälter festgestellt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Verschließvorrichtung nach der Erfindung sind die Zentraldüsenanordnung und die Peripheriedüsenano- rdnung jeweils als Rohrelement ausgebildet, wobei das die Zentraldüsen- anordnung bildende Rohrelement in dem die Peripheriedüsenanordnung bil denden Rohrelement insbesondere konzentrisch aufgenommen ist. Eine sol- che Konstruktion ist mit einfachen Mitteln kostengünstig herstellbar und hat überdies den Vorteil, dass eine günstige Spülgasführung beim Spülen betref- fender Behälter möglich ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die Pe- ripheriedüsenanordnung mehrere die Zentraldüsenanordnung ringsherum umgebende Peripheriedüsen aufweisen. Auch die Zentraldüsenanordnung kann ggf. mehrere Düsen als Bündel aufweisen.

Vorzugsweise sind der Spülgasstrom der Zentraldüsenordnung und der Spülgasstrom der Peripheriedüsenanordnung separat steuerbar, um optima- le Verhältnisse beim Spülen einzustellen. Vorzugsweise entsprechen die Position zum Verschließen und die Spülposi- tion für einen jeweiligen zu spülenden und zu verschließenden Behälter ei- nander, wobei die Düsenvorrichtung relativ zu einem mittels der Positionier- einrichtung in die Position zum Verschließen eingebrachten Behälter zwi- schen der Spülposition und einer zurückgezogenen Stellung bewegbar ist. In der Spülposition ist sie mit ihrem Spülgasauslassende der Einfüllöffnung des Behälters diese überlappend gegenüberliegend positioniert. Auf diese Weise kann unter Verwendung entsprechender Antriebe der Verschließvorrichtung der abschließende Vorgang des Anbringens des Verschlusselementes, also das Verschließen des Behälters, rasch vorgenommen werden, nachdem die Düsenvorrichtung ihre Bewegung in die zurückgezogene Stellung zumindest weitestgehend durchgeführt hat. So kann weitestgehend verhindert werden, dass nach dem Spülvorgang und vor dem vollständigen Verschließen des Behälters wieder Luftsauerstoff durch die Einfüllöffnung in den Behälter ge- langen kann.

Vorteilhafterweise ist bei einer Ausführungsform der Erfindung die Düsenvor- richtung so gestaltet, dass sie in der Spülposition schräg zur Einfüllöffnung eines in Position zum Verschließen positionierten und zu spülenden Behäl- ters orientiert ist. Eine solche Düsenvorrichtung kann auf kürzestem Wege, etwa durch seitliches Verschwenken oder/und seitliches Wegziehen aus ihrer Spülposition in die zurückgezogene Stellung schnell bewegt werden.

Weiterhin kann es noch vorgesehen sein, dass die Düsenvorrichtung an ih- rem Spülgasauslassende relativ zu der Rohrelementlängsachse abgeschrägt ist, so dass das Spülgasauslassende in der Spülposition der Düsenvorrich- tung zumindest näherungsweise in einer Ebene liegt, die sich parallel zu dem oberen Rand der Einfüllöffnung eines jeweiligen in Position zum Verschlie- ßen positionierten Behälters erstreckt. Eine derartige Anordnung erlaubt eine noch weitergehend verbesserte Strömungsführung des Spülgases beim Spü- len eines Behälters. Die Verschlusselementsetzvorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen zwischen einer zurückgezogenen Passivstellung und einer vorgeschobenen Verschlusselement-Abgabestellung bewegbaren Ver- schlusselementhalter aufweisen, bei dem es sich beispielsweise um einen Stopfensetzer handeln kann, der einen Stopfen als Verschlusselement in die Einfüllöffnung eines zu verschließenden Behälters eindrücken kann.

Die Verschließvorrichtung ist mittels der Steuereinrichtung vorzugsweise so steuerbar, dass die Bewegung des Verschlusselementhalters aus seiner zu- rückgezogenen Passivstellung in die vorgeschobene Verschlusselement- Abgabestellung und die Bewegung der Düsenvorrichtung aus der Spülpositi on in ihre zurückgezogene Stellung zumindest bereichsweise simultan erfol- gen. Auch dies dient der Minimierung eines Zeitraums zwischen dem geziel- ten Spülen und dem anschließenden Anbringen des Verschlusselementes an einen betreffenden Behälter, so dass in diesem Zeitraum kaum Luft in den Behälter strömen kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Verschließvorrichtung eine Zustatzdüsenvorrichtung mit wenigstens einer Spüldüse zum Ausbrin- gen von Spülgas in Richtung des Verschlusselementhalters auf, so dass die Spüldüse Spülgas auf ein von dem Verschlusselementhalter für einen aktuel- len Schließvorgang bereitgehaltenes Verschlusselement blasen kann.

Diese Maßnahme dient dazu, zu verhindern, dass Luftsauerstoff, der sich in einer Vertiefung des betreffenden Verschlusselementes befinden kann, mit in den zu verschließenden Behälter eingebracht wird. Die Zusatzdüsenvorrich- tung dient dazu, solche Luftsauerstoffreste durch Spülgas zu verdrängen und zu ersetzen, so dass mit einem betreffenden Verschlusselement zwar Spül gas aber möglichst kein Sauerstoff in einen betreffenden Behälter beim Auf- setzen des Verschlusselementes eingebracht werden kann. Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Positioniereinrichtung dazu ausgebildet, eine Gruppe von zu verschließen- den Behältern in eine Position zum Verschließen anzuordnen, wobei ferner die Verschlusselementsetzeinrichtung zum Anbringen von Verschlussele- menten an eine entsprechende Gruppe von zu verschließenden Behältern in einer die Einfüllöffnungen verschließenden Stellung ausgebildet ist. Die Dü- senvorrichtung der Spüleinrichtung ist dabei mehrfach unter Bildung einer Gruppe gleichartiger Düsenvorrichtungen vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die einzelne Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine teils schematische, ausschnittsweise Detailschnittdarstel- lung eines Bereichs der Verschließvorrichtung, in welchem das Spülen eines betreffenden Behälters mit Inertgas und das Verschließen des Behälters stattfinden.

In der Figur ist als Behälter ein Fläschchen 3 erkennbar, welches bis auf ein Kopfraumvolumen 5 mit einem sauerstoffempfindlichen flüssigen Pharma- zeutikum 7 befüllt ist.

Das Fläschchen 3 befindet sich in einer Positioniereinrichtung 9 der Ver- schließvorrichtung und ist mittels dieser Positioniereinrichtung 9 in die ge- zeigte Position zum Verschließen eingebracht worden, wobei diese Position zum Verschließen auch der Spülposition entspricht, in der beispielsweise Inertgas als Spülgas in den Kopfraum 5 des Fläschchens 3 eingebracht wird.

Flierzu dient eine Spüleinrichtung 11 , von der in der Figur im Wesentlichen eine Düsenvorrichtung 13 in ihrer Spülposition relativ zu dem Fläschchen 3 erkennbar ist. Die Düsenvorrichtung 13 weist als Zentraldüsenanordnung ein inneres zy- lindrisches Rohrelement 15 auf, welches in der Spülposition im Wesentlichen auf die Einfüllöffnung 18 des Fläschchens 3 gerichtet ist, um dort das Inter- gas einzublasen.

Die Düsenvorrichtung 13 umfasst ferner als Peripheriedüsenanordnung ein das Rohrelement 15 koaxial umgebendes zylindrisches Rohrelement 17, welches ebenfalls dazu dient, Inertgas auszubringen. Aus dem Zwischen- raum 19 zwischen dem zentralen Rohrelement 15 und dem peripheren Rohrelement 17 kann somit Inertgas in die Peripherie der Einfüllöffnung 18 des Fläschchens 3 geblasen werden, um dort Luft und somit den Luftsau- erstoff zu verdrängen, damit er nicht aufgrund von Sogwirkungen beim Spül- vorgang in die Einfüllöffnung 18 eingesogen wird.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann das Rohrelement 17 oder/und das Rohrelement 15 am Ausgang der Düsenvor- richtung 13 trichterartig aufgeweitet sein.

Der auf die Einfüllöffnung 18 des Fläschchens 3 gerichtete Gasstrom 20 des zentralen Rohrelementes 15 und der außen von dem peripheren Rohrele- ment 17 begrenzte Gasstrom 22 sind separat voneinander in ihrer Stärke steuerbar. Zur Steuerung dient eine Steuereinrichtung 24, welche auch die übrigen Funktionen der Verschließvorrichtung steuert.

Durch die beschriebene Vorgehensweise beim Spülen des Fläschchens konnte der Restsauerstoffgehalt im Kopfraumvolumen 5 des Fläschchens 3 auf einen extrem niedrigen Wert von < 0,5 % reduziert werden.

Als eine weitere Maßnahme zur Minimierung des Restsauerstoffgehaltes in dem Fläschchen 3 dient eine Zusatzdüsenvorrichtung 26 mit wenigstens ei- ner Zusatzspüldüse 28, welche im Beispielsfall wiederum Inertgas in Rich- tung zu einem für den noch folgenden Verschließvorgang bereitgehaltenen Verschlusselement in Form eines Stopfens 30 gerichtet ist, so dass das Spülgas in die untere Vertiefung 32 des Stopfens 30 gelangt und dort Luft verdrängen kann.

Der Rahmen 34 der Zusatzdüsenvorrichtung 26 ist so gebaut, dass die zu spülenden Bereiche 5, 32 nach außen hin gegen Lufteintritt gut abgeschirmt sind, wenn das Fläschchen 3 und die Düsenvorrichtung 13 in der gezeigten Spülposition sind. Auf diese Weise wird verhindert, dass Luft von außen in kritischen Mengen zu den gespülten Bereichen nachströmen kann.

Der Stopfen 30 befindet sich am unteren Ende eines Eindrückstößels 36 als Verschlusselementhalter einer Verschlusselementsetzeinrichtung 38. In der Figur ist der Eindrückstößel 36 in einer zurückgezogenen Passivstellung ge- zeigt, aus der heraus er in eine vorgeschobene Verschlusselement- Abgabestellung bewegbar ist, um den Stopfen 30 in die Einfüllöffnung 18 des Fläschchens 3 einzudrücken. Bevor dies geschehen kann, muss jedoch erst die Düsenvorrichtung 13 aus dem Weg zwischen dem gezeigten Stopfen 30 und der Einfüllöffnung 18 des Fläschchens 3 herausbewegt werden. Dies erfolgt sehr schnell nach dem Spülvorgang, indem die Düsenvorrichtung seit- lich unter Ausnutzung einer zumindest näherungsweise horizontalen Bewe- gungskomponente in der Figur nach rechts mittels einer betreffenden An- triebsvorrichtung (nicht gezeigt) in eine zurückgezogene Stellung bewegt wird. Nach oder ggf. schon während dieser Rückzugsbewegung der Düsen- vorrichtung 13 bewegt eine Antriebseinrichtung der Verschlusselementsetz- einrichtung 38 den Eindrückstößel 36 aus der in der Figur gezeigten zurück- gezogenen Passivstellung in eine vorgeschobene Verschlusselement- Abgabestellung, in der er den Stopfen 30 in die Einfüllöffnung 18 des Fläsch- chens 3 eindrückt. Das Fläschchen 3 ist danach dicht verschlossen und weist einen allenfalls äußerst geringen Restsauerstoffgehalt in seinem Kopfraum 5 auf. Anzumerken ist noch, dass die Düsenvorrichtung 13 in ihrer Spülposition schräg zur Einfüllöffnung des in Position zum Verschließen positionierten und zu spülenden Fläschchens 3 orientiert ist. Ferner sei noch angemerkt, dass die Düsenvorrichtung 13 an ihrem Spülgasauslassende relativ zur Rohrele- mentlängsachse 42 abgeschrägt ist, so dass das Spülgasauslassende 40 in der Spülposition der Düsenvorrichtung 13 zumindest näherungsweise in ei- ner Ebene liegt, die sich parallel zu dem oberen Rand der Einfüllöffnung 18 des Fläschchens 3 erstreckt. Diese Maßnahmen dienen einerseits der Ver- besserung des Spüleffektes des Fläschchens 3, andererseits der schnelleren Beweglichkeit der Düsenvorrichtung 13 aus dem Raumbereich zwischen dem Stopfen 30 und der Einfüllöffnung 18.