Bernd Hansen, Talstr. 22-30, 74429 Sulzbach-Laufen

Vorrichtung zum Befallen von Behältnissen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen, mit einer Einrichtung zum Zuführen von Füllgut zu mindestens einer Dosiereinrichtung, die einen Strömungsweg bildet, in dem ein zumindest für den Zeitraum von Dosiervorgängen offenbares Dosierventil angeordnet ist, um Dosiermengen des Füllgutes über zumindest eine Fülleitung an betreffende Behältnisse abzugeben.

Im einschlägigen Stand der Technik ist unter der Markenangabe bottelpack ^® ein System bekannt, das ein automatisiertes Formen (Blasen oder Vakuum- formen), Füllen und Verschließen von Behältnissen auf wirtschaftliche Art und Weise ermöglicht. Wenn sensible Erzeugnisse in die genannten Behältnisse eingefüllt werden sollen, beispielsweise Pharmazeutika, sind einerseits die internationalen Standards für die aseptische Verpackung zu erfüllen, andererseits muss gewährleistet sein, dass bei jedem Füllvorgang eine bestimmte Dosiermenge eingefüllt wird, wobei die Größe der Füllmenge mit höchster Genauigkeit einzuhalten ist, insbesondere, wenn es sich um hochwirksame Pharmazeutika handelt.

Um dem Genüge zu leisten, ist bei einer Vorrichtung der eingangs genann- ten Art, die in dem Dokument EP 0 418 080 BI aufgezeigt ist, für jede

Fülleitung, die einem betreffenden, zu befüllenden Behältnis zugeordnet ist, ein Dosierventil vorgesehen, das mittels elektromagnetischer Betätigung

zeitgesteuert öffnet und schließt, wobei die öffnungszeit für jeden Dosiervorgang so gewählt ist, dass bei einem eingestellten Pufferdruck des in einem Dosierverteiler zur Verfügung stehenden Füllgutes während der öffnungszeit die gewünschte Dosiermenge das Dosierventil durchströmt.

In Anbetracht dieses Standes der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, die sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine erhöhte Dosiergenauigkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Danach besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass stromabwärts des Dosierventiles eine steuerbare Einrichtung vorhanden ist, mittels deren bei Beendigung jeweiliger Dosiervorgänge, nämlich beim Schließen eines betreffenden Dosierventiles, am Strömungsweg eine Sogwirkung erzeugbar ist. Dadurch entsteht bei Beendigung des Dosiervorganges in der Fülleitung eine Saugwirkung, die ein Rücksaugen von Rest- flüssigkeit aus der Fülleitung veranlasst oder zumindest ein Nachtropfen von Flüssigkeit verhindert. Jedenfalls ist dadurch ein Höchstmaß an Dosiergenauigkeit erreichbar.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist zwischen dem Dosierventil und der Fülleitung eine den Strömungsweg während Dosiervorgängen verengende Drosselstelle vorhanden, wobei im Bereich der Drosselstelle ein bewegbares, in Abhängigkeit von seiner Lageeinstellung die Weite des Strömungsweges definierendes Steuerglied vorhanden ist, das bei Aktivierung der die Sogwirkung erzeugenden Einrichtung in eine den Strömungsweg an der Drosselstelle durch Bilden eines Bypasses erweiternde Stellung überführbar ist. Die D rosse I stelle, die in Zusammenwirkung mit der Zeitsteue-

rung der öffnungszeit des Dosierventiles die Dosiermenge bestimmt, bildet in Zusammenwirkung mit dem die Weite des Strömungsweges definierenden Steuerglied auch Teil der die Sogwirkung erzeugenden Einrichtung, deren Funktionsprinzip darin besteht, dass das bewegbare Steuerglied eine Erweiterung im Strömungsweg als Bypass der Drosselstelle bildet, woraus sich eine Vergrößerung des lichten Volumens des Strömungsweges und dadurch ein Nachströmeffekt ergibt.

In vorteilhafter Weise kann die Anordnung hierbei so getroffen sein, dass die die Sogwirkung erzeugende Einrichtung durch ein Bypassventil in der Art eines Membranventiles gebildet ist, dessen das bewegliche Steuerglied bildende Membran mit ihrer einen Schließseite den Strömungsweg an der Drosselstelle begrenzt und an deren andere Steuerseite für die Erzeugung der Sogwirkung ein Unterdruck anlegbar ist, um die Membran zu der den Strömungsweg erweiternden Auslenkbewegung zu verlassen, deren Hub die Sogwirkung an der Fülleitung erzeugt. Bei derartigen Ausführungsbeispielen zeichnet sich die die Sogwirkung erzeugende Einrichtung durch eine besonders einfache Bauweise aus.

In entsprechend vorteilhafter Weise kann auch das Dosierventil durch ein Membranventil gebildet sein.

Ein besonders kompakter und einfacher Aufbau der Dosiereinrichtung ist erreichbar, wenn Dosierventil und nachgeschaltetes Bypassventil Mem- branventile sind, die durch eine ihnen gemeinsame, sich entlang des Strömungsweges erstreckende Membran gesteuert sind.

Um die Bewegung der Membran sowohl am Dosierventil als auch am Bypassventil in die Ruhestellung, das heißt in die jeweilige Schließstellung, zu unterstützen und die Auslenkbewegungen aus der Ruhestellung hervorzurufen, sind an der der Schließseite entgegengesetzten Steuerseite der Mem-

bran am betreffenden Dosierventil und am betreffenden Bypassventil über zugeordnete Steuerleitungen wahlweise überdruck als Schließdruck und Unterdruck als öffnungsdruck anlegbar.

Dabei kann in vorteilhafter Weise die Anordnung so getroffen sein, dass für eine Mehrzahl von Fülleitungen jeweils zugeordnete Dosiereinheiten in einem Dosierblock zusammengefasst sind, wobei die Eingangsseiten der jeweiligen Dosierventile mit einem gemeinsamen, unter eingestelltem Pufferdruck stehenden Füllgutverteiler in Verbindung sind.

Bei einer derartigen Bauweise kann im Dosierblock eine sämtlichen Dosiereinrichtungen gemeinsame, den Dosierventilen und Bypassventilen zugeordnete Membran vorgesehen sein.

Beim Betrieb mit einem derartigen Dosierblock kann die Membran an den Bypassventilen von einer gemeinsamen Steuerleitung her gemeinsam angesteuert sein, während für die Steuerseiten der Membran an den Dosierventilen für jede Fülleitung je eine eigene Steuerleitung für Druck und Unterdruck vorgesehen sind.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine gegenüber einer praktischen Ausführungsform näherungs- weise in halber Größe dargestellte Seitenansicht lediglich des Dosierblockes mit zugehörigem Füllgutverteiler eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößert gezeichnete Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie Il - Il von Fig. 1; - Fig. 3 einen schematisch vereinfacht gezeichneten Vertikal schnitt einer Vorrichtung zum Herstellen und Befüllen von Behältnissen, wobei eine

Fülleitung gezeigt ist, die sich an einen betreffenden Fülleitungsausgang des in Fig. 1 und 2 gezeigten Dosierblockes anschließt, und Fig. 4a bis 4c schematisierte Skizzen zur Verdeutlichung der Bauweise und Funktionsweise der Dosierventileinrichtung gemäß dem Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines Beispieles erläutert, bei dem die Vorrichtung eine Mehrzahl von Dosiereinrichtungen, nämlich entsprechend der Darstellung von Fig. 1 fünfzehn Dosiereinrichtungen 5 enthält, die in einem gemeinsamen Dosierblock 1 zusammengefasst sind. Von einem gemeinsamen Füllgutverteiler 3 her, in dem die einzufüllende Flüssigkeit unter einem eingestellten Pufferdruck steht, erhält jede der Dosiereinrichtungen 5 innerhalb des Dosierblockes 1 die Füllgutflüssigkeit über eine Zulaufleitung 7, von denen in Fig. 1 lediglich einige beziffert sind. Im Be- trieb geben die Dosiereinrichtungen 5 die Dosierrnengen jeweils an eine zugehörige Fülleitung 9 ab (in Fig. 1 ebenfalls nicht sämtliche beziffert). Jede Fülleitung 9 führt zu einer in Fig. 1 nicht gezeigten Vorrichtung zum Herstellen und Befüllen von Behältern, beispielsweise einer Vorrichtung entsprechend dem bekannten bottelpack ^® -System.

Von einer solchen Vorrichtung ist lediglich in Fig. 3 eine Herstell- und Fülleinheit schematisiert dargestellt. Wie aus dieser Fig. ersichtlich, weist jede dieser Einrichtungen einen Fülldorn 11 auf, an dessen in der Fig. oben liegendem Ende ein Versorgungskopf 13 für die Versorgung von Kanälen im Fülldorn 1 1 mit Medien vorgesehen ist. Wie Fig. 3 zeigt, ist am Versorgungskopf 13 eine betreffende Fülleitung 9 mit einem im Fülldorn 11 zentral verlaufenden Füllgutkanal 15 in Verbindung. Das über die jeweiligen Fülleitungen 9 dosiert zugeführte Füllgut tritt am unteren, füllnadelartigen Ende 17 des Fülldornes 1 1 zur Befüllung eines jeweiligen Behälters 19 aus, der in einer Formeinrichtung 21 nach Art des erwähnten bottelpack ^® -

Systems aus einem Kunststoffschlauch 23 gebildet wird, der mittels eines Extruderkopfes 25 aus plastifiziertem Kunststoffmaterial erzeugt ist.

Nähere Einzelheiten der im Dosierblock 1 zusammengefassten Dosierein- heiten 5 sind aus Fig. 2 und 4 ersichtlich. Wie ersichtlich, sind an einem zwischen Zulaufleitung 7 und Fülleitung 9 verlaufenden Strömungsweg 27 zwei Ventile hintereinander geschaltet, nämlich ein stromaufwärtiges Dosierventil 29 und ein demgegenüber stromabwärts gelegenes Bypassventil 31. Beide Ventile sind Membranventile mit einer für Auslenk- und Rück- Stellbewegungen pneumatisch gesteuerten Membran 33. Die vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial wie PTFE oder einem Kautschukwerkstoff gefertigte Membran 33 ist sowohl beiden Ventilen 29 und 31 einer Dosiereinrichtung 5 gemeinsam, als auch sämtlichen, im Dosierblock 1 enthaltenden Dosiereinrichtungen 5 gemeinsam, das heißt die Membran 33 erstreckt sich über den Längenbereich des Dosierblockes 1. Jedes Dosierventil 29 besitzt einen eigenen Pneumatikanschluss 35 für eine individuelle Beaufschlagung der Steuerseite 37 am jeweiligen Dosierventil 29 mit Druck oder Unterdruck. In Fig. 1 sind nicht sämtliche der Pneumatikanschlüsse 35 beziffert. Die Bypassventile 31 besitzen sämtliche einen ihnen gemeinsamen Pneu- matikanschluss 39, um die Steuerseite 37 der Membran 33 am jeweiligen Bypassventil 21 mit Druck oder Unterdruck zu beaufschlagen.

Die Funktionsweise der Dosiereinrichtungen 5 ist am Besten aus Fig. 4a bis 4d ersichtlich. Wie gezeigt, befindet sich am Dosierventil 29 und Bypass- ventil 31 an der Steuerseite 37 der Membran 33 jeweils ein kugelkalottenar- tiger Raum 43, in den hinein ein Flächenbereich der Membran 33 auslenkbar ist, wenn über die Pneumatikanschlüsse 35 oder 39 Unterdruck an der Steuerseite 37 angelegt wird, wodurch die gegenüberliegende Schließseite 45 der Membran 33 aus der Schließstellung abgehoben und in den jeweili- gen Raum 43 hinein ausgelenkt wird, was die öffnung des betreffenden

Ventils 29 oder 31 bewirkt. Fig. 4a zeigt das Dosierventil 29 in der Schließ-

Stellung, während das Bypassventil 31 geöffnet ist. Fig. 4b zeigt das Dosierventil 29 geöffnet, während das Bypassventil 31 geschlossen ist. Fig. 4c zeigt beide Ventile 29 und 31 in geschlossener Stellung, während Fig. 4d wiederum das Dosierventil 29 geschlossen und das Bypassventil 31 geöff- net darstellt. Am Bypassventil 31 befindet sich am Strömungsweg 27 jeweils eine Drosselstelle 41. Fig. 4a zeigt die Ruhestellung der Einrichtung vor einem jeweiligen Dosiervorgang, wobei das Dosierventil 29 noch geschlossen ist, während sich das Bypassventil 31 in der Offenstellung befindet. Bei dieser Offenstellung des Bypassventiles 31, bei der die Membran 33 in den kalottenartigen Raum 43 hinein ausgelenkt ist, ist der Strömungsweg 27 gegenüber dem Zustand bei geschlossenem Bypassventil 31 wesentlich entsprechend dem Volumen der jeweiligen Kammer 43 erweitert. Bei geöffnetem Bypassventil 31 steht für den Strömungsweg daher nicht nur der Durchgang über die Drosselstelle 41 zur Verfügung. Fig. 4b verdeutlicht den Dosiervorgang, bei dem das Dosierventil 29 geöffnet wird, während das Bypassventil 31 geschlossen ist, so dass die Durchlassgröße der Drosselstelle 41 in Verbindung mit der zeitgesteuerten öffnungsdauer des Do- sierventiles 29 die Dosiermenge bestimmt.

Die Fig. 4c und 4d verdeutlichen die Beendigung eines Dosiervorganges durch Schließen des Dosierventiles 29 (Fig. 4c). Nach erfolgtem Schließen des Dosierventiles 29 wird entsprechend Fig. 4d das Bypassventil 31 geöffnet. Die entsprechende Auslenkbewegung der Membran 33 in den kalottenartigen Raum 43 hinein führt zu einer wesentlichen Erweiterung des Strömungsweges 27 am Bypassventil 31. Diese Hubbewegung der Membran 33 erzeugt bei geschlossenem Dosierventil 29 eine Sogwirkung, durch die es zu einem Nachsaugen von Flüssigkeit aus der nachgeschalteten Fülleitung 9 kommt.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Bestimmung der Dosiermenge durch

Zeitsteuerung der öffnungsdauer des jeweiligen Dosierventiles 29 über den

individuellen Pneumatikanschluss 35. Die Erzeugung der Sogwirkung an den Fülleitungen 9 kann für sämtliche Dosiereinrichtungen 5 simultan erfolgen, indem der ihnen gemeinsame Pneumatikanschluss 39 angesteuert wird.

Es sei noch bemerkt, dass für die üblichen Reinigungs- und Sterilisiermaßnahmen, wie sie üblicherweise vor Beginn von Produktionsphasen durchgeführt werden, die Dosierventile 29 und die Bypassventile 31 in die Offenstellung gesteuert sind. Somit steht der ungedrosselte Strömungsweg 27 für den Durchstrom von Reinigungs- und Sterilisiermedien zur Verfügung, also vom Füllgutverteiler 3 ausgehend über Zulaufleitung 7, Dosiereinrichtung 5, Fülleitung 9 bis zum Füllgutkanal 15 eines jeweils betreffenden Fülldor- nes 11.