EP2354080A2 - Vorrichtung zum Behandeln von Behältnissen - Google Patents

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EP2354080A2
EP2354080A2 EP11151527A EP11151527A EP2354080A2 EP 2354080 A2 EP2354080 A2 EP 2354080A2 EP 11151527 A EP11151527 A EP 11151527A EP 11151527 A EP11151527 A EP 11151527A EP 2354080 A2 EP2354080 A2 EP 2354080A2
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EP
European Patent Office
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pressure
clean room
containers
actuator
fluid
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EP11151527A
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EP2354080A3 (de
EP2354080B1 (de
Inventor
Roland Laumer
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Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication date
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Publication of EP2354080A3 publication Critical patent/EP2354080A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C7/00—Concurrent cleaning, filling, and closing of bottles; Processes or devices for at least two of these operations
    • B67C7/0073—Sterilising, aseptic filling and closing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/001—Cleaning of filling devices
    • B67C3/002—Cleaning of filling devices using cups or dummies to be placed under the filling heads
    • B67C3/004—Cleaning of filling devices using cups or dummies to be placed under the filling heads permanently attached to the filling machine and movable between a rest and a working position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67C3/22—Details
    • B67C2003/228—Aseptic features

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for treating containers according to the preambles of claims 1 and 10.
  • pneumatic cylinder for operating arranged in the clean room facilities that are operated with up to 12 bar working air.
  • the pneumatic cylinders can also be operated with sterile air.
  • this measure is not sufficient because, in the case of a continuous concept with the use of sterile air, the cylinder and all lines to the cylinder, including the built-in valves must be sterilized.
  • the sterilization of pneumatic systems is difficult to realize, d.
  • H. Pneumatic systems known in the art are unsuitable for sanitizing environments. In many cases, they can be replaced by electromagnetic systems, which, however, also have a number of disadvantages.
  • the solution of the above problem is achieved by a device for treating containers with a clean room for receiving the containers, ie in particular a receiving area in which preferably no or hardly any impurities or contaminants are present.
  • a clean room is usually characterized by a higher pressure inside than in the environment. Ten pascal pressure difference are generally sufficient to keep microorganisms out. In order to be able to maintain the clean room, the pressure within the clean room is always greater than the ambient pressure and / or the fluid pressure of the fluid devices provided within the clean room, in particular according to the clean room rule. In the clean room therefore a first pressure is foreseeable.
  • the device has at least one at least partially disposed within the clean room and fluid actuated actuator.
  • the fluid-actuatable actuator is preferably used for actuating, for example, one or more closure stoppers, one or more gripper actuators and / or the like, generally for actuation in a device for treating containers arranged in the clean room.
  • the fluid-actuatable actuator is designed as an element of a closure stopper and / or a gripper control and / or the like.
  • the (fluid-actuatable) actuator is preferably at least temporarily and particularly preferably permanently or exclusively operable with a pressure which is less than the first pressure.
  • the first pressure is at least equal to the ambient pressure and more preferably greater than the ambient pressure.
  • This embodiment is advantageous because a safe use of a pneumatic system in a clean room for receiving containers is provided in a simple and cost-effective manner.
  • Containers are preferably understood to be bottles, canisters, cans, bags or the like. Furthermore, the containers preferably have an external thread and a collar arranged underneath. It is also conceivable that the containers are preforms that are expandable to bottles or the like. Furthermore, the containers are preferably filled with food, drinks and food.
  • the actuator has at least two work spaces divided by a movable element, into which a fluid can be introduced.
  • the movable element is in this case preferably understood as a cylinder, piston or disc-shaped surface element, also conceivable is a spherical or spherical-like or a flat surface having training.
  • the work spaces are preferably work spaces of a cylinder, d. H. their volumes always result in the sum always independent of the respective position or position of the movable element always the same total volume.
  • At least one of the working spaces is at least temporarily in fluid communication with at least one means for generating a negative pressure. It is conceivable that both or all working spaces are always in communication with one or the same means for generating a negative pressure.
  • the means for generating a negative pressure is preferably as a pump, d. H. e.g. as a vacuum device or the like. However, it would also be possible that in one of the working spaces a spring element is provided, which biases the movable element in a certain position.
  • This embodiment is advantageous since a fluid can be sucked out of at least one working space.
  • the suction of the fluid results in movement of the movable member, whereby the negative pressure working space decreases due to movement of the movable member and the second working space due to an increase in its volume fluid from the environment or a fluid in the second working space in combination aspirated standing another receptacle.
  • the fluid in the first working space at least temporarily, a pressure which is dependent on the pressure in second working space is different, wherein in the clean room always a pressure is provided which is greater than the pressures in the workrooms. It is therefore also conceivable that negative pressure can be applied alternately in one working space and negative pressure in another working space, the pressure being particularly preferably less than the pressure in the clean space.
  • This embodiment is advantageous because it allows a faster movement of the movable element, since, when a negative pressure is generated in a first working space, no negative pressure acts against movement of the movable element in the further or second working space.
  • the first pressure is higher than the ambient pressure. This is advantageous because it prevents the penetration of bacteria, microorganisms, viruses, contamination and / or the like into the clean room.
  • a transport device for transporting the containers is provided in the clean room. It is also conceivable that the containers by means of the transport device into the clean room and / or from the clean room out or movable into, out or are movable. The speed of the movement can be controlled as a function of further parameters or, for example, arbitrarily specified.
  • the transport device may be, for example, a carrier wheel on which a plurality of gripping or holding devices is provided for holding the containers.
  • Conceivable would be transport chains, conveyor belts and the like.
  • the fluid is a liquid, a gas or a liquid-gas mixture.
  • the fluid is preferably a working gas, which is particularly preferably air.
  • a treatment device for treating the containers is provided in the clean room next to the transport device. These may be sealing units, sterilization units, filling units and the like.
  • At least one sensor device is provided for monitoring device parameters selected from the group consisting of pressure parameters, degree of contamination, movement parameters, temperature, combinations thereof and / or the like. This embodiment is advantageous because it allows accurate monitoring and thus control of the treatment of the containers.
  • the invention is further directed to the use of a vacuum operated actuator for the contamination-free operation of at least one container treatment device within a clean room.
  • a vacuum operated actuator for the contamination-free operation of at least one container treatment device within a clean room.
  • the invention is directed to a method for treating containers.
  • a first pressure is provided in a clean room for receiving the containers, and at least one actuator arranged at least partially within the clean room is fluid-actuated.
  • the actuator is at least temporarily operated at a pressure which is lower than the first pressure.
  • the actuator is permanently operated at a pressure that is less than the first pressure.
  • Fig. 1 shows a device 1 for treating containers, which has a clean room 2, in the containers can be introduced and are treatable and in which a fluid, in particular a sterile gas such as sterile air, in a first preferably adjustable pressure p 1 providable or provided is.
  • the containers are for example manually or automatically introduced by means of a transport device in the clean room 2 and / or movable therein.
  • the containers to be introduced into the clean room 2 can be separated and / or introduced into the clean room 2 in containers.
  • the reference numeral 4 denotes an actuator, which is preferably at least partially disposed within the clean room 2 and has a first working space 6, on which a first fluid line 7 for introducing or discharging a fluid from the working space 6 is arranged. Furthermore, the actuator 4, which is preferably designed as a pneumatic cylinder, a second working space 8, on which a second fluid conduit 9 is provided for introducing or discharging a fluid in the second working space 8 and from the second working space 8 out.
  • the working spaces 6 and 8 are preferably separated from each other by a movable element 10 such that preferably at least temporarily different pressures p 2 , p 3 can be provided in the individual work spaces 6 and 8. Furthermore, it is conceivable that different fluids are introduced into the work spaces 6 and 8. Preferably, however, air is introduced as working gas in each of the working spaces 6, 8.
  • the work spaces 6 and 8 preferably have in their sum a volume which always has the same size.
  • the two pressures p 2 and p 3 are, in particular, regardless of the position of the movable element 10 is less than the pressure p. 1
  • the movable element 10 is particularly preferably a transmission means 12 in contact. Furthermore, it is conceivable that the movable element 10 and the transmission means 12 are formed as a common component. A displacement of the movable element 10 in the direction X preferably also leads to a movement of the transmission means 12 due to a coupling between the movable element 10 and the transmission means 12. Preferably, the movements of the transmission means 12 and the movable element 10 are at least partially synchronized.
  • the reference p at denotes the (in particular atmospheric) ambient pressure, which is lower than the pressure p 1 in the clean room.
  • the actuator 4 is according to Fig. 1 however, it may also be oriented in the Y direction or in a direction defined by X and Y components. Of course, the actuator may also be oriented arbitrarily in the Z direction (not shown), which extends at right angles to the X / Y plane.
  • the transmission means 12 is preferably designed as a force transmission means and preferably acts on a further device.
  • actuators 4 in the clean room 2 or at least partially provided in the clean room 2 and these actuators 4 are individually controlled. It is also conceivable that the actuators 4 are at least partially connected in series and / or in parallel.
  • FIG. 2 shows a plant for germ-free filling, with a dry sterilization process, in this case for example with a hot H 2 O 2 gas.
  • the dry sterilization process also includes container sterilization with electron beam.
  • aseptic filling plant 14 is used for example for the treatment of containers 16, which are preferably designed as bottles.
  • the containers 16 are conveyed to a sterilization treatment star 20 via a prewarming treatment star 18 (treatment star for preheating the container eg with hot air) and a treatment transfer unit 28 or a container discharge device 42 (starter sterilizing the container, for example with H 2 O 2 Gas) guided or transported.
  • a prewarming treatment star 18 treatment star for preheating the container eg with hot air
  • a treatment transfer unit 28 or a container discharge device 42 starter sterilizing the container, for example with H 2 O 2 Gas
  • a container ejector 42 (not shown in detail) can remove incorrectly treated containers from the container transfer unit 28 ,
  • the ejection device 42 can be controlled, for example, with the device according to the invention.
  • a container transfer unit 28 or a container discharge device 42 is again provided, by means of which the transfer of the container 16 to a filling machine 24 is made possible.
  • a container transfer unit 28 or a container discharge device 42 is again preferably provided downstream of the filling machine 24 in order to enable the transfer of the preferably at least partially filled containers to a closing machine 26.
  • the sealed containers are preferably transported to the container outlet 32 by means of a container transfer unit 28 or a container ejection device 42.
  • the reference numeral 30 indicates the container inlet via which the containers 16 are introduced into the bottling plant 14 by an upstream treatment device and / or a feed device.
  • a protection of the container inlet 30 is provided by wall elements 38, in which z. B. in addition to a door 40 and viewing window can be provided.
  • Corresponding observation or access devices are also foreseeable in the areas of the aforementioned facilities. Outside the system 14 there is preferably ambient pressure p AT , the pressure p 1 prevailing at least in individual sections of the device.
  • FIG. 3 shows a plant 15 for germ-free filling with wet sterilization process, such.
  • the system 15 has a filling machine 24, downstream of which, in addition to a large number of container transfer units 28, a closing machine 26 is provided.
  • a filling machine 24 is preferably at least one container ejector 42, a container pivoting star 50, a Spülstern 44, a container transfer unit 28 and / or a container ejection device 42, a container treatment star 46 and / or next possible Facilities a container pivot 48 provided for pivoting the containers 16.
  • FIG. 2 and 3 Facilities, as in Figures 2 and 3 are preferably "Cleaning in place (CIP)” and / or “Sterilization in place (SIP)” facilities and, among other things, particularly suitable for the filling of weak acid products, in which case much mechanics is outsourced from the clean room 2.
  • CIP Cleaning in place
  • SIP Synerilization in place
  • Container or closure ejection devices can be dispensed with in the clean room 2.
  • a pneumatic cylinder Z is particularly suitable.
  • a cylinder Z for devices that interrupt the container or the closure flow.
  • the treatment machines are often placed in a large clean room 2. This means that the complete container treatment machine (s) are located in a clean room 2.
  • the particle filters for creating a clean room atmosphere are located mostly on the roof of the clean room housing. It follows that many pneumatic drives are in the clean room 2. Some uses are z. B .Manipulation of the container or closure transport system, control of media valves (product / cleaning media / sterilization media), closing organs: cap ejection and gripper activation, container pivoting or swiveling out, lifting movements of treatment organs, eg. As flushing nozzles, filling organs and Verschoudreorganen.
  • FIG. 4 shows an example of a pneumatic plan. Cylinders Z1 and Z2 are retracted and Z3 is extended. Cylinder Z4 shows a flanged to the clean room 2 cylinder.
  • the valves V 1 - V 4 are z. B. as 5/2 way valves and are preferably located outside of the clean room. 2
  • FIGS. 5 and 6 show a particularly well suited application example.
  • the flushing cap 58 closes the filling valve 54 during cleaning or sterilization of the product or media paths.
  • the flushing cap 58 is actuated by a flanged cylinder Z.
  • a seal D such as. As a labyrinth, lip or bellows seal, the cylinder working space can be separated from the clean room 2.
  • the clean room 2 preferably extends in the circumferential direction about the rotation axis 52 and a relative movement of a first portion of the clean room relative to a second portion of the clean room is rotationally about this axis of rotation 52.
  • the hydraulic seal 56 is preferably a seal of the clean room can be ensured.

Landscapes

  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zum Behandeln von Behältnissen mit einem Reinraum (2) zur Aufnahme der Behältnisse, in dem ein erster Druck vorsehbar ist, und mit wenigstens einem zumindest teilweise innerhalb des Reinraums (2) angeordneten und fluidbetätigten Aktuator (4). Erfindungsgemäß ist der Aktuator (4) zumindest mit einem Druck betreibbar, der geringer als der erste Druck ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Behältnissen gemäß der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 10.
  • Bis heute werden bei Vorrichtungen zum Behandeln von Behältnissen, die einen Reinraum aufweisen, Pneumatikzylinder zum Betätigen von im Reinraum angeordneten Einrichtungen verwendet, die mit bis zu 12 bar Arbeitsluft betrieben werden. Die Pneumatikzylinder können auch mit Sterilluft betrieben werden. Diese Maßnahme ist jedoch nicht ausreichend, da, im Falle eines durchgängigen Konzeptes mit Verwendung von Sterilluft, der Zylinder und alle Leitungen bis zum Zylinder, inklusive der eingebauten Ventile sterilisiert werden müssen. Die Sterilisation von Pneumatiksystemen ist nur schwer zu realisieren, d. h. Pneumatiksysteme, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind für keimfreie Räume ungeeignet. In vielen Fällen können sie durch elektromagnetische Systeme ersetzt werden, die jedoch ebenfalls eine Reihe an Nachteilen aufweisen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Behältnissen bereit zu stellen, das die zuverlässige bzw. kontaminationsfreie Anwendung bzw. Verwendung eines Pneumatiksystems in einem Reinraum auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der zuvor gestellten Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Behandeln von Behältnissen mit einem Reinraum zur Aufnahme der Behältnisse, d. h. insbesondere einem Aufnahmebereich, in dem bevorzugt keine oder kaum Verunreinigungen oder Kontaminationen vorhanden sind.
  • Ein Reinraum ist normalerweise dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren ein höherer Druck herrscht als in der Umgebung. Zehn Pascal Druckunterschied sind im allgemein ausreichend um Mikroorganismen fern zu halten. Um den Reinraum aufrecht erhalten zu können, ist insbesondere gemäß der Reinraumregel der Druck innerhalb des Reinraums stets größer als der Umgebungsdruck und/oder der Fluiddruck der innerhalb des Reinraums vorgesehenen Fluideinrichtungen. In dem Reinraum ist daher ein erster Druck vorsehbar.
  • Ferner weist die Vorrichtung wenigstens einen zumindest teilweise innerhalb des Reinraums angeordneten und fluidbetätigten Aktuator auf. Der fluidbetätigbare Aktuator dient bevorzugt zur Betätigung beispielsweise eines oder mehrerer Verschlussstopper, einer oder mehrerer Greiferansteuerungen und/oder dergleichen, allgemein zur Betätigung in einer dem Reinraum angeordneten Einrichtung zur Behandlung von Behältnissen. Weiterhin ist denkbar, dass der fluidbetätigbare Aktuator als Element eines Verschlussstoppers und/oder einer Greiferansteuerung und/oder dergleichen ausgebildet ist.
  • Erfindungsgemäß ist der (fluidbetätigbare) Aktuator bevorzugt zumindest zeitweise und besonders bevorzugt dauerhaft bzw. ausschließlich mit einem Druck betreibbar, der geringer als der erste Druck ist. Bevorzugt ist der erste Druck zumindest gleich groß wie der Umgebungsdruck und besonders bevorzugt größer als der Umgebungsdruck.
  • Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da auf einfache und kostengünstige Weise eine sichere Verwendung eines Pneumatiksystems in einem Reinraum zur Aufnahme von Behältnissen geschaffen wird.
  • Unter Behältnissen werden bevorzugt Flaschen, Kanister, Dosen, Beutel oder dergleichen verstanden. Ferner weisen die Behältnisse bevorzugt ein Außengewinde und einen darunter angeordneten Kragen auf. Es ist ebenfalls vorstellbar, dass die Behältnisse Preforms sind, die zu Flaschen o. ä. expandierbar sind. Weiterhin sind die Behältnisse bevorzugt mit Lebensmitteln, Getränken und Nahrungsmitteln befüllbar.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Aktuator mindestens zwei durch ein bewegliches Element unterteilte Arbeitsräume auf, in die ein Fluid einbringbar ist. Das bewegliche Element wird hierbei bevorzugt als zylinder-, kolben- oder scheibenförmiges Flächenelement verstanden, ebenfalls denkbar ist eine kugelförmige oder kugelähnliche oder eine ebene Fläche aufweisende Ausbildung. Die Arbeitsräume sind bevorzugt Arbeitsräume eines Zylinders, d. h. ihre Volumina ergeben in der Summe bevorzugt jeweils unabhängig von der jeweiligen Stellung bzw. Position des beweglichen Elements stets das gleiche Gesamtvolumen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht zumindest einer der Arbeitsräume mit mindestens einem Mittel zum Erzeugen eines Unterdrucks zumindest zeitweise fluidmäßig in Verbindung. Hierbei ist denkbar, dass beide bzw. alle Arbeitsräume stets mit einem bzw. den gleichen Mitteln zum Erzeugen eines Unterdrucks in Verbindung stehen. Das Mittel zum Erzeugen eines Unterdrucks ist bevorzugt als Pumpe, d. h. z.B. als Vakuumeinrichtung oder dergleichen, ausgebildet. Es wäre jedoch auch möglich, dass in einem der Arbeitsräume ein Federelement vorgesehen ist, welches das bewegliche Element in eine bestimmte Position vorspannt.
  • Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da zumindest aus einem Arbeitsraum ein Fluid absaugbar ist. Das Absaugen des Fluids führt zu einer Bewegung des beweglichen Elements, wodurch der mit Unterdruck beaufschlagte Arbeitsraum aufgrund einer Bewegung des beweglichen Elements verkleinert und der zweite Arbeitsraum aufgrund einer Vergrö-βerung seines Volumens ein Fluid aus der Umgebung oder einem mit dem zweiten Arbeitsraum fluidmäßig in Verbindung stehenden weiteren Aufnahmebehältnis ansaugt.
  • Dies ist ebenfalls vorteilhaft, da eine Bewegung des beweglichen Elements ohne die Aufbringung eines Überdrucks realisierbar ist. Eine Kontamination des Reinraums ist somit ausgeschlossen, da der Druck im Reinraum stets größer als der Druck in den Arbeitsräumen ist. Selbst bei einem Defekt des Reinraums oder speziell vorgesehenen Öffnungen bzw. Austrittsöffnungen im Reinraum tritt bevorzugt nur Materie aus dem Reinraum aus, jedoch nicht darin ein.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Fluid in dem ersten Arbeitsraum zumindest zeitweise einen Druck auf, der von dem Druck im zweiten Arbeitsraum verschieden ist, wobei im Reinraum stets ein Druck vorgesehen ist, der größer als die Drücke in den Arbeitsräumen ist. Es ist daher ebenfalls vorstellbar, dass abwechselnd in einem Arbeitsraum Überdruck und in einem anderem Arbeitsraum Unterdruck aufbringbar ist, wobei der Überdruck besonders bevorzugt geringer als der Druck in dem Reinraum ist.
  • Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da so ein schnelleres Bewegen des beweglichen Elements ermöglicht wird, da beim Erzeugen eines Unterdrucks in einem ersten Arbeitsraum kein Unterdruck gegen eine Bewegung des beweglichen Elements im weiteren bzw. zweiten Arbeitsraum wirkt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Druck höher als der Umgebungsdruck. Dies ist vorteilhaft, da so das Eindringen von Bakterien, Mikroorganismen, Viren, Verschmutzungen und/oder dergleichen in den Reinraum hinein verhindert wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Reinraum eine Transporteinrichtung zum Transportieren der Behältnisse vorgesehen. Hierbei ist ebenfalls denkbar, dass die Behältnisse mittels der Transporteinrichtung auch in den Reinraum hinein und/oder aus dem Reinraum heraus bewegbar oder lediglich hinein, heraus oder darin bewegbar sind. Die Geschwindigkeit der Bewegung kann in Abhängigkeit weiterer Parameter steuerbar sein oder beispielsweise beliebig vorgegeben werden.
  • Bei der Transporteinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Trägerrad handeln, an dem eine Vielzahl von Greif- bzw. Halteeinrichtungen zum Halten der Behältnisse vorgesehen ist. Denkbar wären jedoch auch Transportketten, Transportbänder und dergleichen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Fluid eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Flüssigkeit-Gasgemisch. Bevorzugt ist das Fluid jedoch ein Arbeitsgas, das besonders bevorzugt Luft ist. Vorteilhaft ist in dem Reinraum neben der Transporteinrichtung eine Behandlungseinrichtung zum Behandeln der Behältnisse vorgesehen. Dabei kann es sich um Verschließeinheiten, Sterilisationseinheiten, Fülleinheiten und dergleichen handeln.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine Sensoreinrichtung zum Überwachen von Vorrichtungsparametern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Druckparametern, Kontaminierungsgrad, Bewegungsparametern, Temperatur, Kombinationen daraus und/oder dergleichen vorgesehen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da so eine genaue Überwachung und somit Steuerung der Behandlung der Behältnisse erfolgen kann.
  • Die Erfindung ist weiterhin auf die Verwendung eines mittels Unterdruck betriebenen Aktuators zur kontaminationsfreien Betätigung zumindest einer Behältnisbehandlungseinrichtung innerhalb eines Reinraums gerichtet. Dies ist vorteilhaft, da mittels eines mit Unterdruck betriebenen Aktuators auf kostengünstige und sichere Weise eine Betätigung einer Behandlungseinrichtung, insbesondere eines Verschlussstoppers oder einer Greiferansteuerung, erfolgen kann.
  • Ferner ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Behandeln von Behältnissen gerichtet. Gemäß diesem Verfahren wird in einem Reinraum zur Aufnahme der Behältnisse ein erster Druck vorgesehen und wenigstens ein zumindest teilweise innerhalb des Reinraums angeordneter Aktuator wird fluidbetätigt. Erfindungsgemäß wird der Aktuator zumindest zeitweise mit einem Druck betrieben, der geringer als der erste Druck ist. Bevorzugt wird der Aktuator permanent mit einem Druck betrieben, der geringer als der erste Druck ist.
  • An dieser Stelle sei noch darauf hingewiesen, dass sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale einzeln oder in Kombination miteinander gattungsgemäße oder aus dem Stand der Technik bekannte Behältnisbehandlungseinrichtungen vorteilhaft weiterentwickeln. Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegende Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der anliegenden Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft eine Behälterbehandlungseinrichtung in einem Reinraum dargestellt ist. Bauteile der Behälterbehandlungseinrichtung, welche in der Figur wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein.
  • Darin zeigt:
    • Fig.1
    die Anordnung eines Aktuators in einer Behandlungseinrichtung für Behältnisse, wobei der Aktuator zumindest teilweise innerhalb des Reinraums der Behandlungseinrichtung angeordnet ist;
    Fig. 2
    ein Beispiel einer ersten aseptischen Abfüllanlage;
    Fig. 3
    ein Beispiel einer zweiten aseptischen Abfüllanlage;
    Fig. 4
    ein Beispiel eines Pneumatikplans, zur Ansteuerung der erfindungsgemäßen Einrichtung;
    Fig. 5
    eine Füllmaschine in einem ersten Zustand; und
    Fig. 6
    eine Füllmaschine in einem zweiten Zustand.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Behandeln von Behältnissen, die einen Reinraum 2 aufweist, in den Behältnisse einbringbar und darin behandelbar sind und in dem ein Fluid, insbesondere ein steriles Gas wie z.B. Sterilluft, in mit einem ersten bevorzugt einstellbaren Druck p1 vorsehbar bzw. vorgesehen ist. Die Behältnisse sind beispielsweise manuell oder automatisiert mittels einer Transporteinrichtung in den Reinraum 2 einbringbar und/oder darin bewegbar. Die in den Reinraum 2 einzubringenden Behältnisse können dabei vereinzelt und/oder in Gebinden in den Reinraum 2 eingebracht werden.
  • Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet einen Aktuator, der bevorzugt zumindest teilweise innerhalb des Reinraums 2 angeordnet ist und einen ersten Arbeitsraum 6 aufweist, an dem eine erste Fluidleitung 7 zum Einbringen bzw. Abführen eines Fluides aus dem Arbeitsraum 6 angeordnet ist. Ferner weist der Aktuator 4, der bevorzugt als Pneumatikzylinder ausgeführt ist, einen zweiten Arbeitsraum 8 auf, an dem eine zweite Fluidleitung 9 zum Einbringen bzw. Abführen eines Fluids in den zweiten Arbeitsraum 8 bzw. aus dem zweiten Arbeitsraum 8 heraus vorgesehen ist.
  • Die Arbeitsräume 6 und 8 sind durch ein bewegliches Element 10 bevorzugt derart voneinander getrennt, dass bevorzugt zumindest zeitweise unterschiedliche Drücke p2, p3 in den einzelnen Arbeitsräumen 6 und 8 vorsehbar sind. Ferner ist denkbar, dass in die Arbeitsräume 6 und 8 unterschiedliche Fluide eingebracht werden. Bevorzugt wird jedoch in jedem der Arbeitsräume 6, 8 Luft als Arbeitsgas eingebracht. Die Arbeitsräume 6 und 8 weisen in ihrer Summe bevorzugt ein Volumen auf, das stets dieselbe Größe aufweist. Die beiden Drücke p2 und p3 sind dabei, insbesondere auch unabhängig von der Stellung des beweglichen Elements 10 geringer als der Druck p1.
  • Mit dem beweglichen Element 10 steht besonders bevorzugt ein Übertragungsmittel 12 in Kontakt. Weiterhin ist denkbar, dass das bewegliche Element 10 und das Übertragungsmittel 12 als gemeinsames Bauteil ausgebildet sind. Eine Verschiebung des beweglichen Elements 10 in Richtung X führt aufgrund einer Kopplung zwischen dem beweglichen Element 10 und dem Übertragungsmittel 12 bevorzugt ebenfalls zu einer Bewegung des Übertragungsmittels 12. Bevorzugt sind die Bewegungen des Übertragungsmittels 12 und des beweglichen Elements 10 zumindest teilweise synchronisiert. Das Bezugszeichen pat kennzeichnet den (insbesondere atmosphärischen) Umgebungsdruck, der geringer ist als der Druck p1 im Reinraum.
  • Der Aktuator 4 ist gemäß Fig. 1 in X-Richtung ausgerichtet, kann jedoch ebenfalls in Y-Richtung ausgerichtet sein oder in einer Richtung, die durch X- und Y-Komponenten definiert ist. Selbstverständlich kann der Aktuator auch beliebig in der Z-Richtung (nicht dargestellt) orientiert sein, die sich rechtwinklig zu der X/Y-Ebene erstreckt. Das Übertragungsmittel 12 ist bevorzugt als Kraftübertragungsmittel ausgeführt und wirkt bevorzugt auf eine weitere Einrichtung.
  • Es ist ebenfalls vorstellbar, dass eine Vielzahl an Aktuatoren 4 im Reinraum 2 bzw. zumindest teilweise im Reinraum 2 vorgesehen sind und diese Aktuatoren 4 individuell ansteuerbar sind. Es ist außerdem denkbar, dass die Aktuatoren 4 zumindest teilweise in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.
  • Wird nun an die Leitung 9 ein Unterdruck P2 angelegt, (der kleiner ist als P3) und P1 > P2, so fährt das Übertragungsmittel 12 aus. In der Leitung 7 sowie im ersten Arbeitsraum 6 kann maximal pat herrschen. Daher ist die Reinraumregel (P1> pat; P1 >P3) nicht verletzt.
  • Wird umgekehrt an die Leitung 7 ein Unterdruck angelegt (P3<P2) so fährt das Übertragungsmittel ein, an der Leitung 9 sowie im zweiten Arbeitsraum 8 kann maximal pat herrschen. Die Reinraumregel ist auch hier nicht verletzt.
  • Figur 2 zeigt eine Anlage zur keimfreien Abfüllung, mit einem trockenen Sterilisationsverfahren, in diesen Fall beispielhaft mit einem heißen H2O2-Gas. Zu den trockenen Sterilisationsverfahren gehört auch die Behältersterilisation mit Elektronenstrahl.
  • Die in Fig. 2 gezeigte aseptische Abfüllungsanlage 14 dient beispielsweise zur Behandlung von Behältnissen 16, die bevorzugt als Flaschen ausgebildet sind. Die Behältnisse 16 werden über einen Vorwärmbehandlungsstern 18 (Behandlungsstern zum Vorwärmen des Behältnisses z. B. mit heißer Luft) und eine Behandlungstransfereinheit 28 bzw. eine Behälterausstoßeinrichtung 42 zu einem Sterilisierbehandlungsstern 20 (Behandlungsstern zum Sterilisieren des Behältnisses z. B. mit H2O2 Gas) geführt bzw. transportiert. Nach der Bearbeitung der Behältnisse in dem Sterilisierbehandlungsstern 20 erfolgt deren Transport mittels einer weiteren Behältnistransfereinheit 28 bzw. einer weiteren Behälterausstoßeinrichtung 42 zu einem Behandlungsstern zum Ausblasen der Behältnisse 22. Eine Behälterausstoßeinrichtung 42 (nicht im Detail gezeigt) kann fehlerhaft behandelte Behälter aus der Behältertransfereinheit 28 entfernen. Die Ausstoßeinrichtung 42 kann beispielsweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung angesteuert werden. In dem Transportweg der Behältnisse 16 ist bevorzugt nach dem Ausblasbehandlungsstern 22 (Behandlungsstern zum Ausblasen des Behältnisses) wiederum eine Behältnistransfereinheit 28 bzw. eine Behälterausstoßeinrichtung 42 vorgesehen, mittels denen der Transfer des Behältnisses 16 zu einer Füllmaschine 24 ermöglicht wird. In dem weiteren Transportweg der Behältnisse 16 ist nach der Füllmaschine 24 bevorzugt wiederum eine Behältnistransfereinheit 28 bzw. eine Behälterausstoßeinrichtung 42 vorgesehen, um den Transfer der bevorzugt zumindest teilweise befüllten Behältnisse zu einer Verschließmaschine 26 zu ermöglichen. Die verschlossenen Behältnisse werden bevorzugt mittels einer Behältnistransfereinheit 28 bzw. einer Behälterausstoßeinrichtung 42 zu dem Behältnisauslauf 32 transportiert.
  • Die Bereiche, in denen z. B. der Vorwärmbehandlungsstern 18, der Sterilisierbehandlungsstern 20, der Ausblasbehandlungsstern 22, die Füllmaschine 24, die Verschließmaschine 26 und der Behältnisauslauf 32 angeordnet sind, sind durch Trennwände 36 voneinander abgegrenzt.
  • Mit dem Bezugszeichen 30 wird der Behältniseinlauf angegeben, über den die Behältnisse 16 von einer vorgelagerten Behandlungseinrichtung und/oder einer Zuführeinrichtung in die Abfüllanlage 14 eingeschleust werden. Ein Schutz des Behältniseinlaufs 30 wird durch Wandungselemente 38 bereitgestellt, in denen z. B. neben einer Tür 40 auch Sichtfenster vorgesehen sein können. Entsprechende Beobachtungs- bzw. Zugangseinrichtungen sind ebenfalls in den Bereichen der zuvor genannten Einrichtungen vorsehbar. Außerhalb der Anlage 14 herrscht bevorzugt Umgebungsdruck pAT, wobei zumindest in einzelnen Abschnitten der Vorrichtung der Druck p1 herrscht.
  • Figur 3 zeigt eine Anlage 15 zur keimfreien Abfüllung mit nassen Sterilisationsverfahren, wie z. B. mit Peressigsäure (PES). Die Anlage 15 weist eine Füllmaschine 24 auf, stromabwärts derer neben einer Vielzahl an Behältnistransfereinheiten 28 auch eine Verschließmaschine 26 vorgesehen ist. Entgegen des Transportwegs der Behältnisse 16, d. h. im Transportweg der Behältnisse vor der Füllmaschine 24 ist bevorzugt zumindest eine Behälterausstoßeinrichtung 42, ein Behälterschwenkstern 50, ein Spülstern 44, eine Behältnistransfereinheit 28 und/oder eine Behälterausstoßeinrichtung 42, ein Behälterbehandlungsstern 46 und/oder neben möglichen weiteren Einrichtungen ein Behälterschwenkstern 48 zum Aufschwenken der Behältnisse 16 vorgesehen.
  • Anlagen, wie in Figuren 2 und 3 gezeigt, sind bevorzugt "Cleaning in place (CIP)" und/oder "Sterilization in place (SIP)" Anlagen und unter anderem besonders geeignet für die Abfüllung schwachsauerer Produkte, wobei in den meisten Fällen viel Mechanik aus dem Reinraum 2 ausgelagert ist. Im Fachjargon wird dann von einem kleinen Reinraum 2 bzw. einem (Neckring-)Isolator gesprochen. In einem solchen kleinen Reinraum 2 befindet sich relativ wenig Pneumatik. Auf Behälter- bzw. Verschlussausstoßeinrichtungen kann im Reinraum 2 verzichtet werden. Zum Betätigen einer solchen Vorrichtung ist besonders ein Pneumatikzylinder Z geeignet. Besonders gut geeignet ist ein Zylinder Z für Vorrichtungen, die den Behälter- bzw. den Verschlussstrom unterbrechen.
  • Für starksaure oder kohlesäurehaltige Produkte bzw. Produkte, die in einer Kühlkette zum Verbraucher gelangen, werden die Behandlungsmaschinen oft in einen großen Reinraum 2 gestellt. Das heißt die komplette(n) Behälterbehandlungsmaschine(n) befinden sich in einem Reinraum 2. Die Partikelfilter zur Erzeugung einer Reinraumatmosphäre befinden sich meistens am Dach der Reinraumumhausung. Daraus folgt, dass sich viele pneumatische Antriebe im Reinraum 2 befinden.
    Einige Einsatzmöglichkeiten sind z. B .Manipulation des Behälter- bzw. Verschlusstransportsystems, Ansteuerung von Medienventile (Produkt / Reinigungsmedien / Sterilisationsmedien), Verschließorgane: Verschlussauswurf und Greiferansteuerung, Behälter Aufschwenken bzw. Abschwenken, Hubbewegungen von Behandlungsorganen durchführen, wie z. B. Spüldüsen, Füllorganen und Verschließorganen.
  • Figur 4 zeigt beispielhaft einen Pneumatikplan. Zylinder Z1 und Z2 sind eingefahren und Z3 ist ausgefahren. Zylinder Z4 zeigt einen an den Reinraum 2 angeflanschten Zylinder. Die Ventile V1- V4 sind z. B. als 5/2 Wegeventile ausgeführt und befinden sich vorzugsweise außerhalb des Reinraums 2.
  • Figuren 5 und 6 zeigen ein besonders gut geeignetes Anwendungsbeispiel. Die Spülkappe 58 verschließt das Füllventil 54 bei Reinigung bzw. Sterilisation der Produkt- bzw. Medienwege. Betätigt wird die Spülkappe 58 durch einen angeflanschten Zylinder Z. Durch eine Dichtung D, wie z. B. eine Labyrinth-, Lippe- oder Balgdichtung, kann der Zylinderarbeitsraum vom Reinraum 2 getrennt sein.
  • Im Produktionsmodus liegt vorzugsweise kein Druck an p2 an (p2=pat) und an p3 liegt ein Unterdruck an (dadurch wird gewährleistet, dass die Spülkappe 58 nicht eingefahren ist). Soll die Spülkappe 58 nun eingefahren werden, wird an p2 ein Unterdruck angelegt und an p3 kann in diesem Fall ein Überdruck angelegt werden, da die mit p3 verbundene Arbeitskammer nicht unmittelbar an den Reinraum 2 angrenzt. Der erforderliche Verschließdruck der Spülkappe 58 wird dadurch verstärkt.
  • Der Reinraum 2 erstreckt sich bevorzugt in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 52 und eine Relativbewegung eines ersten Anteils des Reinraums gegenüber einem zweiten Anteil des Reinraums erfolgt rotatorisch um diese Rotationsachse 52. Mittels der hydraulischen Abdichtung 56 ist dabei bevorzugt eine Abdichtung des Reinraums gewährleistbar. Durch die Bezugszeichen 14 und 15 wird angegeben, dass die in Fig. 5 und 6 angegebene Anordnung sowohl bei aseptischen Abfüllanlagen Anwendung finden kann, bei denen eine Trockensterilisation oder eine Nasssterilisation erfolgt.
  • Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Behandeln von Behältnissen
    2
    Reinraum
    4
    Aktuator
    6
    erster Arbeitsraum
    7
    erste Fluidleitung
    8
    zweiter Arbeitsraum
    9
    zweite Fluidleitung
    10
    bewegliches Element
    12
    Übertragungsmittel
    14
    aseptische Abfüllanlage (Trockensterilisation)
    15
    aseptische Abfüllanlage (Nasssterilisation)
    16
    Behälter
    18
    Vorwärmbehandlungsstern
    20
    Sterilisierbehandlungsstern
    22
    Ausblasbehandlungsstern
    24
    Füllmaschine
    26
    Verschließmaschine
    28
    Behältnistransfereinheit
    30
    Behältniseinlauf
    32
    Behältnisauslauf
    34
    Gehäuse
    36
    Trennwand
    38
    Schutz
    40
    Tür
    42
    Behälterausstoßeinrichtung
    44
    Spülstern
    46
    Behälterbehandlungsstern
    48
    Behälterschwenkstern (zum Aufschwenken der Behältnisse)
    50
    Behälterschwenkstern (zum Abschwenken der Behältnisse)
    52
    Rotationsachse
    54
    Füllventil
    56
    hydraulische Abdichtung
    58
    Spülkappe
    D
    Dichtung
    V1
    Ventil 1
    V2
    Ventil 2
    V3
    Ventil 3
    V4
    Ventil 4
    X
    X-Richtung
    Y
    Y-Richtung
    Z1
    Zylinder 1
    Z2
    Zylinder 2
    Z3
    Zylinder 3
    Z4
    Zylinder 4
    p1
    Druck im Sterilraum
    p2, p3
    Drücke
    Pat
    Umgebungsdruck

Claims (10)

  1. Vorrichtung (1) zum Behandeln von Behältnissen, mit einem Reinraum (2) zur Aufnahme der Behältnisse, in dem ein erster Druck vorsehbar ist, und wenigstens einem zumindest teilweise innerhalb des Reinraums (2) angeordneten und fluidbetätigbaren Aktuator (4),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Aktuator (4) zumindest zeitweise mit einem Druck betreibbar ist, der geringer als der erste Druck ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Aktuator (4) zwei durch ein bewegliches Element (10) unterteilte Arbeitsbereiche (6, 8) aufweist, in die ein Fluid einbringbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest einer der Arbeitsräume (6, 8) mit einem Mittel zum Erzeugen eines Unterdrucks zumindest zeitweise fluidmäßig in Verbindung steht.
  4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Fluid in dem ersten Arbeitsraum (6) zumindest zeitweise einen Druck aufweist, der von dem Druck im zweiten Arbeitsraum (8) verschieden ist, wobei im Reinraum (2) stets ein Druck vorgesehen ist, der größer als die Drücke in den Arbeitsräumen (6, 8) ist.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Druck höher als der Umgebungsdruck ist.
  6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Reinraum (2) eine Transporteinrichtung zum Transportieren der Behältnisse vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Fluid ein Gas ist und bevorzugt Luft ist.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens eine Sensoreinrichtung zum Überwachen von Vorrichtungsparametern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Druckparameteren, Kontaminierungsgrad, Bewegungsparametern, Kombinationen daraus und dergleichen vorgesehen ist.
  9. Verwendung eines mittels Unterdruck betriebenen Aktuators (4) zur kontaminationsfreien Betätigung zumindest einer Behältnisbehandlungseinrichtung innerhalb eines Reinraums (2).
  10. Verfahren zum Behandeln von Behältnissen, wobei in einem Reinraum (2) zur Aufnahme der Behältnisse ein erster Druck vorgesehen wird und wenigstens ein zumindest teilweise innerhalb des Reinraums (2) angeordneter Aktuator (4) fluidbetätigt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Aktuator (4) zumindest zeitweise mit einem Druck betrieben wird, der geringer als der erste Druck ist.
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