DE102024001609A1

DE102024001609A1 - Vorrichtung

Info

Publication number: DE102024001609A1
Application number: DE102024001609.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Schultes; Michael Sobottka
Original assignee: Rommelag Eng GmbH; Rommelag Engineering GmbH
Current assignee: Rommelag Engineering De GmbH
Priority date: 2024-05-17
Filing date: 2024-05-17
Publication date: 2025-11-20
Also published as: WO2025237584A2

Abstract

Vorrichtung, insbesondere für eine Form-, Füll- und Schließmaschine, zumindest bestehend aus einem Abfüllsterilraum (10), der zumindest teilweise von Gehäuseteilen (12) umfasst ist, mit mindestens einer zum Zuführen mindestens eines Füllmediums vorgesehenen Zuführeinrichtung (16), die jeweils längsverfahrbar in dem Abfüllsterilraum (10) unter Einhalten eines vorgebbaren Abstandes zu den Gehäuseteilen (42) geführt ist und mit mindestens einer weiteren Zuführeinrichtung (20) für das Zuführen von Sterilfluid entlang einer vorgebbaren Strömungsführung in den Abfüllsterilraum (10), dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Strömungsführung das Sterilfluid seitlich über mindestens eine Zuströmöffnung (22) in den Abfüllsterilraum (10) eintritt und anschließend unmittelbar entlang der Innenwandseiten (24) der Gehäuseteile (12) geführt ist, die an die jeweilige Zuströmöffnung (22) angrenzen und mengenmäßig aufgeteilt in entgegengesetzte Richtungen über kopf- und fußseitige Abströmöffnungen (26, 28) in den Gehäuseteilen (12) aus dem Abfüllsterilraum (20) gelangt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere für eine Form-, Füll- und Schließmaschine, zumindest bestehend aus einem Abfüllsterilraum (ASR), der zumindest teilweise von Gehäuseteilen umfasst ist, mit mindestens einer zum Zuführen mindestens eines Füllmediums vorgesehenen Zuführeinrichtung, die jeweils längsverfahrbar in dem Abfüllsterilraum unter Einhalten eines vorgebbaren Abstandes zu den Gehäuseteilen geführt ist und mit mindestens einer weiteren Zuführeinrichtung für das Zuführen von Sterilfluid entlang einer vorgebbaren Strömungsführung in den Abfüllsterilraum.
Durch DE 10 2021 003 226 A1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von geformten, gefüllten und verschlossenen Behältererzeugnissen aus Kunststoffmaterial bekannt, mit

- einem Schlauchkopf zur Abgabe mindestens eines mittels einer Extrusionseinrichtung extrudierten Schlauches,
- einer Trenneinrichtung zum Abtrennen eines Vorformlings vom Schlauch,
- einer Hauptform zur Aufnahme mindestens eines Vorformlings im Rahmen seiner Vorformgebung,
- einer Übergabeeinrichtung zur Übergabe des Vorformlings vom Schlauchkopf an eine Fülleinrichtung zum Befüllen über eine Öffnung des Vorformlings, und
- einer Zufuhreinrichtung für ein Sterilfluid, die eine Umströmung zumindest eines Fülldornes der Fülleinrichtung ermöglicht, wobei eine weitere Zufuhreinrichtung für Sterilfluid vorhanden ist, das zumindest die Öffnung des Vorformlings im Bereich unterhalb des Schlauches zumindest teilweise vor Kontamination schützt.

Dergestalt wird auch während des Transports des jeweiligen Vorformlings vom Schlauchkopfbereich zum Form-/Füllbereich der Fülleinrichtung die offene Befüllöffnung des Vorformlings kontinuierlich und an jeder räumlichen Position mittels Sterilfluid gegen partikuläre, chemische und/oder mikrobiologische Kontamination geschützt. Insbesondere wird dabei ein Anströmen der offenen Befüllöffnung der Vorformlinge mittels Sterilfluid durch eine Querströmung, im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Vorformlinge und im Wesentlichen senkrecht zur Extrusionsrichtung, angestrebt. Das Sterilfluid ist dabei bevorzugt durch ein partikelarmes, steriles Gas oder durch Gasmischungen, wie Stickstoff,- Kohlendioxid, Luft oder ähnliches, verwirklicht. Innerhalb einer Anlage können durchaus auch zeitgleich verschiedene Sterilfluide je nach Bedarf zum Einsatz kommen.
Um im Schlauchkopfbereich das Kontaminationsrisiko, insbesondere durch Partikel, die beim Trennen des Schlauches entstehen können, zu verringern, ist in US 2019/0375145A1 bereits eine ringförmige Absaugdüse vorgeschlagen worden, die den Extrusionskopf umgibt. Durch den eingestellten Unterdruck werden dergestalt Partikel nach oben abgesaugt, wobei die hier angestrebten Gasgeschwindigkeiten bei mindestens 20m/s und mehr liegen. Die aufwärts gerichtete Vertikalströmung und die hohen Strömungsgeschwindigkeiten haben den Nachteil, dass durch den hierdurch entstehenden Unterdruck zeitgleich kontaminierte Umgebungsluft angesaugt werden kann und dergestalt Partikel aus der Umgebungsluft in den offenen Schlauch gelangen können, was zu einer Verunreinigung des in dem Behältererzeugnis aufzunehmenden Füllgutes führt.
Das dahingehende Kontaminationsrisiko im Form-/Füllbereich lässt sich reduzieren, wenn sterile, partikelarme Luft als steriler Gasvorhang von oben nach unten und mithin als Vertikalstrom in den sogenannten Abfüllsterilraum (ASR) eingespeist wird, der kontinuierlich die bewegbaren Fülldorne der Zuführeinrichtung und den offenen Behälterbereich umgibt. Eine dahingehende Lösung ist beispielhaft in WO 2019/236526A1 aufgezeigt, wobei im dahingehenden Fall ein teleskopartig ausziehbares Gehäuse als variabler Sterilbereich eingesetzt ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Lösungen unter Beibehalten ihrer Vorteile weiter zu verbessern. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 im Rahmen der Strömungsführung das Sterilfluid seitlich über mindestens eine Zuströmöffnung in den Abfüllsterilraum eintritt und anschließend unmittelbar entlang der Innenwandseiten der Gehäuseteile geführt ist, die an die Zuströmöffnung angrenzen und mengenmäßig aufgeteilt in entgegengesetzte Richtungen über kopf- und fußseitige Abströmöffnungen in den Gehäuseteilen aus dem Abfüllsterilraum gelangt, ist eine verbesserte Strömungsführung für das Sterilfluid innerhalb des Abfüllsterilraums erreicht, so dass infolge einzelne voneinander beabstandete Fülldorne der Zuführeinrichtung gleichmäßig angeströmt werden, und dergestalt prozesssicher eine Minimierung von partikulären, chemischen und/oder mikrobiologischen Kontaminanten von nach dem BFS - Verfahren hergestellten, befüllten und verschlossenen Behältererzeugnissen, auch in Form von Ampullen oder Flaschen, erreicht ist. Insbesondere gilt dies auch für Taktmaschinen, also BFS-Vorrichtungen und -Verfahren, die den Transport eines offenen Vorformlings (Schlauchabschnitt) von einer Extrusionsposition zu einer hiervon unterschiedlichen Füllposition vorsehen.
Als Fülldorn kann insbesondere zur Herstellung von flaschenartigen Behältern von mehr als 30 ml Gesamtvolumen auch ein kombinierter Blas/Fülldorn, beispielhaft gezeigt in der Auslegeschrift DE 1 283 141 , zum Einsatz kommen, was bei der Blasformung üblich ist, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die räumliche Verteilung des Sterilfluids im Abfüllsterilaum über mindestens eine Druck-und Volumen-Verteilerstufe innerhalb der Strömungsführung erfolgt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Mengenaufteilungsverhältnis von kopfzu fußseitig abströmendem Sterilfluid vorgebbar ist und kopfseitig 10 bis 40 Prozent, bevorzugt 20 bis 30 Prozent sowie fußseitig 60 bis 90 Prozent, bevorzugt 70 bis 80 Prozent, der in den Abfüllsterilraum zugeführten Sterilfluidmenge beträgt.
Demgemäß wird das zugeführte Sterilfluid in diesem vorgebbaren Mengenverhältnis aus dem Abfüllsterilraum auch wieder abgeführt, ohne dass es jedoch ungewollt zu Ansaugeffekten aus der Umgebung kommen kann, was ansonsten regelmäßig zu einer Verunreinigung des in dem Behältererzeugnis aufzunehmenden Füllgutes führt.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Strömungsführung für das Sterilfluid entlang den Innenwandseiten der Gehäuseteile des Abfüllsterilraums derart durchgeführt ist, dass ein Teil des Sterilfluids parallel zur Längsausrichtung eines jeweiligen Fülldornes der Zuführeinrichtung und entlang derselben geführt ist. Dergestalt ist der bekannte Bereich des Erzeugens eines sterilen Gasvorhanges von oben nach unten verlassen und ausgehend von einem zentralen Einströmbereich kann das sterile Fluid in gegenläufige Richtungen aufgeteilt entlang eines jeden Fülldornes der Zufuhreinrichtung geführt werden, was zu einer verbesserten Verteilung des Sterilfluids innerhalb des Abfüllsterilraums führt mit damit einhergehender Minimierung des Kontaminationsrisikos.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Abfüllsterilraum mit seinen Gehäuseteilen im Querschnitt gesehen zwei kelch- oder glockenförmige Schalen ausbildet, die mit ihren freien Rändern einander benachbart angeordnet zwischen sich die Zuströmöffnung als Teil der Strömungsführung für den Eintritt des Sterilfluids in den Abfüllsterilraum begrenzen, vorzugsweise weisen dabei die einander benachbart angeordneten Schalen derart eine Längserstreckung auf, dass mehrere Zuführeinrichtungen in Form der Fülldorne in Parallelanordnung in dem Abfüllsterilraum aufgenommen sind. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund der Kelch- oder Glockenform das in den Abfüllsterilraum seitlich eingebrachte Sterilfluid sich an die zuordenbaren gewölbten oder konischen Bereiche der Gehäuseteile innenseitig anlegt, die den Abfüllsterilraum im Wesentlichen begrenzen, was zu der bereits angesprochenen verbesserten Verteilung des Sterilfluids im Abfüllsterilraum führt. Die hier angesprochenen Schalen des Gehäuses für den Abfüllsterilraum bilden eine Art Flächentragwerk aus, welches entsprechend gekrümmt ist und Belastungen sowohl senkrecht (wie eine Platte) als auch in seiner Ebene (wie eine Scheibe) aufnehmen kann, so dass auch bei reduzierter Wandstärke für das Gehäuse eine sichere Beherrschung der auftretenden Kräfte nebst verbesserter Kraftanleitung im Betrieb realisiert ist.
Es versteht sich, dass für die Einleitung des Sterilfluids in den Abfüllsterilraum auch außerhalb eine entsprechende Strömungsführung für das Sterilfluid vonnöten ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass außerhalb des Abfüllsterilraums die Strömungsführung ein Kanalnetz aufweist, das im Einbau- oder Betriebszustand mindestens einen horizontal verlaufenden ersten Kanal aufweist, der jeweils von außen versorgt ist und von dem aus das Sterilfluid zunächst in mindestens einen vertikal verlaufenden Übergabekanal eintritt, um so dann an einen horizontal verlaufenden Verteilerkanal weitergeleitet zu werden, von dem aus das Sterilfluid in mindestens eine Verteilerkammer gelangt und von dort aus über die spaltförmige Zuströmöffnung ins Innere des von den Gehäuseteilen zumindest teilweise umfassten Abfüllsterilraums geführt ist. Dergestalt ist ein relativ kurzer Verteilweg zwischen der Einspeisung des Sterilfluids in das Kanalnetz und dessen Abgabe in den Abfüllsterilraum erreicht.
Weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgmäßen Vorrichtung sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

1 in perspektivischer Draufsicht Teile eines Gehäuses für einen Abfüllsterilraum (ASR) mit einem Kanalnetz als Teil der Strömungsführung für ein Sterilfluid sowie Zuleitungen als Teil eines Reinigungssystems;
2 in der Art einer Explosionszeichnung Komponenten der Vorrichtung nach der 1, jedoch ohne Fülldorne;
3 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach der 1 mit darunterliegend angeordnetem Schlauchgreifer in teilweiser Darstellung; und
4 eine seitliche Ansicht auf den Gegenstand nach der 3 in Pfeilrichtung X.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung, insbesondere vorgesehen für eine Form-, Füll- und Schließmaschine, weist zumindest einen Abfüllsterilraum (ASR) 10 auf, der zumindest teilweise von Gehäuseteilen 12 eines Gesamtgehäuses 14 umfasst ist. Die Vorrichtung weist des Weiteren mindestens eine zum Zuführen mindestens eines Füllmediums vorgesehene Zuführeinrichtung 16 auf, die insbesondere aus einzelnen Fülldornen 18 besteht, die längsverfahrbar in dem Abfüllsterilraum 10 unter Einhalten eines vorgebbaren Abstandes zu den Gehäuseteilen 12 geführt sind. Daneben ist eine weitere Zuführeinrichtung 20 für das Zuführen von Sterilfluid entlang einer vorgebbaren Strömungsführung in den Abfüllsterilraum 10 vorgesehen. Im Rahmen der Strömungsführung tritt das Sterilfluid seitlich über mindestens eine Zuströmöffnung 22 in den Abfüllsterilraum 10 ein. Anschließend ist das Sterilfluid unmittelbar entlang von Innenwandseiten 24 der Gehäuseteile 12 geführt, die an die jeweilige Zuströmöffnung 22 angrenzen. Die dahingehende Strömungsführung ist in der 3 mit gegenläufigen Pfeilen Y und Z angedeutet. Dergestalt wird das in den Abfüllsterilraum 10 einströmende Fluid mengenmäßig aufgeteilt und in Richtung kopf- und fußseitiger Abströmöffnungen 26 bzw. 28 in den Gehäuseteilen 12 geführt und über die dahingehenden Abströmöffnungen 26, 28 kann im normalen Betrieb das Sterilfluid aus dem Abfüllsterilraum 10 nach außen hin wieder austreten.
Die räumliche Verteilung des Sterilfluids im genannten Abfüllsterilraum 10 erfolgt dabei über mindestens eine Druck-und Volumen-Verteilerstufe innerhalb der Strömungsführung, gegebenenfalls unter Einbezug von Steuerrungsventilen, was üblich ist, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Das Mengenaufteilungsverhältnis von kopf- zu fußseitig abströmendem Sterilfluid, was durch die Pfeile Y und Z angedeutet ist, erfolgt dergestalt das kopfseitig 10 bis 40 %, bevorzugt 20 bis 30 %, abgegeben werden, wohingegen fußseitig 60 bis 90 %, bevorzugt 70 bis 80 %, abgegeben werden, und zwar bezogen auf die in den Abfüllsterilraum 10 zugeführte Sterilfluidmenge, die in diesem Verhältnis über die kopf- und fußseitigen Abströmöffnungen 26 bzw. 28 auch wieder aus dem Abfüllsterilraum 10 austritt.
Es versteht sich, dass die Strömungsführung für das Sterilfluid entlang den Innenwandseiten 24 der Gehäuseteile 12 des Abfüllsterilraums 10 derart durchgeführt ist, dass jedenfalls ein Teil des Sterilfluids parallel zur Längsausrichtung eines jeweiligen Fülldornes 18 der Zuführeinrichtung 16 und entlang derselben strömt. Dergestalt ist eine sehr gute Verteilung des Sterilfluids innerhalb des Abfüllsterilraums 10 mit seinen Fülldornen 18 erreicht.
Wie sich insbesondere aus der 3 ergibt, bildet der Abfüllsterilraum 10 mit seinen beiden gegenüberliegenden Gehäuseteilen 12 im Querschnitt gesehen zwei kelch- oder glockenförmige Schalen 30, 32 aus, die umlaufend mit ihren freien Rändern einander benachbart angeordnet zwischen sich die jeweilige Zuströmöffnung 22 als Teil der Strömungsführung für den Eintritt des Sterilfluids in den Abfüllsterilraum 10 begrenzen.
Wie sich dabei insbesondere aus der 4 ergibt, weisen die derart einander benachbart angeordneten Schalen 30, 32 derart eine vorgebbare Längserstreckung auf, dass mehrere Zuführeinrichtungen 16, nunmehr in Form von acht Fülldornen 18, in gezeigter Parallelanordnung in dem Abfüllsterilraum 10 aufgenommen sind. Dabei weist die kopfseitig angeordnete Schale 30 parallel zur Längsausrichtung der Fülldorne 18 gesehen eine kleinere Schalentiefe auf als die fußseitig angeordnete Schale 32. In die jeweilige Schale 30, 32 lässt sich unter zumindest teilweise innenseitiger Anlage mit derselben ein fiktiver Pyramidenstumpf mit rechteckförmiger Grundfläche einschreiben, dessen Konizität entlang seiner Längsseiten 36 für die kopfseitige Schale 30 größer ist als für die fußseitige Schale 32. Der jeweilige fiktive Pyramidenstumpf 34 mit seinen insoweit jeweils gegenüberliegenden Längsseiten 36 ist in 3 mit Strichlinien wiedergegeben (3).
Wie sich des Weiteren aus den 1 bis 3 ergibt, weist die Strömungsführung für das Sterilfluid außerhalb des Abfüllsterilraums 10 ein Kanalnetz 38 auf, das im gezeigten Einbau- oder Betriebszustand über zwei horizontal verlaufende erste Kanäle 40 verfügt, die jeweils von außen über eine zentrale, horizontal verlaufende Einleitung 42 von außen mit Sterilfluid versorgt sind. Von dem jeweils horizontal verlaufenden Kanal 40, der auch in einzelne Kanalabschnitte unterteilt sein kann, geht das Sterilfluid jeweils über einzelne Übergabestellen 44, insgesamt sechs Stück, in vertikal verlaufende Übergabekanäle 46 über, um anschließend in einen horizontal verlaufenden Verteilerkanal 48 weitergeleitet zu werden, der wie sich dies insbesondere aus der 2 ergibt zweifach und jeweils einander gegenüberliegend vorhanden ist. Der jeweilige Verteilerkanal 48 ist von einer Abdeckplatte 49 nach oben hin abgeschlossen, die hälftig aufgeteilt Komponenten des Kanalnetzes 38 trägt. Ausgehend von dem jeweiligen Verteilerkanal 48 gelangt dann das Sterilfluid wiederum in eine zugehörige Verteilerkammer 50 mit vorgebbarer Längserstreckung und von dort aus wiederum über die spaltförmige Zuströmöffnung 22 mit gleichfalls vorgebbarer Längserstreckung in den Abfüllsterilraum 10. Sowohl Verteilerkammer 50 als auch Zuströmöffnung 22 erstrecken sich über den gesamten ovalen Außenumfang des jeweiligen Gehäuseteiles 12, wobei hierfür das obere Gehäuseteil 12 entlang des freien Innenrandes des unteren Gehäuseteils 12 in dieses unter Freilassen der spaltförmigen Zuströmöffnung 22 eingreift.
Wie bereits dargelegt, gelangt im Rahmen der Strömunmgsführung das Sterilfluid aus dem Abfüllsterilraum 10 im Abströmbereich über kopf 26- und fußseitige 28 Abströmöffnungen nach außen, die zumindest während des Produktionsprozesses für Behältererzeugnisse von den einzelnen Fülldornen 18 durchgriffen sind, die zumindest teilweise den freien Öffnungsquerschnitt der kopf- 26 und fußseitigen 28 Abströmöffnungen verändern. Dies ergibt sich insbesondere aus den Darstellungen nach den 3 und 4 und da der jeweils extrudierte Schlauch respektive die Behälteröffnung unterhalb der freien Abgabeöffnung des jeweiligen Fülldornes 18 angeordnet ist, ist über die fußseitige Abströmöffnung 28 sichergestellt, dass auch dieser sensible Bereich von Verschmutzungen jedweder Art freigehalten ist. Da im Abfüllsterilraum 10 regelmäßig durch die Strömungsführung bevorzugt ein Überdruck herrscht, der die Strömungsableitung über die Abströmöffnungen 26, 28 permanent veranlasst, ist darüber hinaus sichergestellt, dass es nicht ungewollt im Innern des Abfüllsterilraums 10 zu einem Unterdruck kommt und damit einhergehend zu einem Nachströmen von Umgebungsluft, die regelmäßig als verunreinigt anzusehen ist. Dergestalt kommt es durch die erfindungsgemäße Lösung zu einem kontaminationsarmen Befüllen von Behältererzeugnissen mittels des jeweiligen Fülldorns 18, der über seine innere Kanalführung in üblicher Weise das Zuführen von Füllmedien verschiedenster Art erlaubt, was üblich ist, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird.
Wie sich des Weiteren aus den 3 und 4 ergibt, weisen die einzelnen Fülldorne 18 eine gestufte Geometrie mit einem außenumfangsseitig angeordneten Dichtkonus 54 auf, so dass sobald der Fülldorn 18 bei Außerbetriebnahme in eine obere Endstellung verfahren wird, der jeweilige Dichtkonus 54 in Anlage kommt mit umfangsseitigen Wandteilen der zuordenbaren kopfseitigen Abströmöffnung 26, die in diesem Bereich eine Dichtanlage für die Anlage mit dem Dichtkonus 54 aufweist, so dass der Abfüllsterilraum 10 für einen Reinigungsvorgang nach oben hin insoweit abgeschlossen ist. Der Boden 66 des Gehäuses 14 wird mit einem Verschlussschieber (nicht dargestellt) dicht verschlossen, sodass eine Reinigung des Abfüllsterilraums 10 und der Fülldorne 18 erfolgen kann, indem Reinigungsflüssigkeit über einen Sprühball 56 und über Zuleitungen 58 von außen her dem Abfüllsterilraum 10 zugeführt wird.
Wie sich insbesondere aus der Längsschnittdarstellung nach der 4 ergibt, unterscheiden sich die fußseitigen Abströmöffnungen 28 respektive die Bodenöffnungen zur bodenseitigen Abströmung des Sterilfluids aus dem Abfüllsterilraum 10 teilweise in ihrer Querschnittsfläche voneinander. Bevorzugt weisen die beiden endseitig angeordneten Bodenöffnungen 60 eine größere Querschnittsfläche auf als die dazwischen angeordneten Bodenöffnungen 62. In der bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Abströmung des Sterilgases zu ca. 20 bis 30 % nach oben hin über die Abströmringspalte in Form der kopfseitigen Abströmöffnungen 26, wobei jeder Fülldorn 18 nach oben hin dergestalt umfangsseitig gleichermaßen umströmt ist. Des Weiteren erfolgt zu ca. 70 bis 80 % die Abströmung des Gases nach unten durch die Bodenöffnungen im Gehäuse 14 über die fußseitigen Abströmöffnungen 28. Für die mittleren sechs Fülldorne 18, in Blickrichtung auf die 4 gesehen, weisen die fußseitigen Abströmöffnungen 28 einen kreisförmigen Querschnitt auf, wohingegen die beiden endseitigen Fülldorne 18 mit den zugehörigen unteren Gehäuseteilen 12 fußseitige Abströmöffnungen 28 mit größerer Querschnittsfläche, insbesondere in ovaler Form, ausbilden. Des Weiteren sind die in Blickrichtung auf die 4 gesehen beiden äußeren Fülldorne 18 in dem jeweils zuordenbaren ovalen Langloch als der fußseitigen Abströmöffnung 28 asymmetrisch und nach innen verschoben positioniert.
Wie bereits angedeutet, kann es im Stand der Technik zu einem sogenannten problembehafteten „Pumpeffekt“ kommen, d.h. Druckschwankungen führen ungewollt zum Ansaugen von Fremdluft durch die Bodenöffnungen respektive die fußseitigen Abströmöffnungen 28. Dies ist insbesondere bedingt durch den über die Länge unterschiedlichen Außendurchmesser der Fülldorne 18 und deren Bewegung innerhalb der fußseitigen Abströmöffnungen 28. Der genannte Pumpeffekt kann leicht zur Kontamination des Abfüllsterilraums 10 sowie der Dornoberfläche der Fülldorne 18 führen. Um dem zu begegnen, weisen die einzelnen Fülldorne 18 eine abgesetzte Geometrie auf, was es bei der beidseitigen Gasabströmung nach unten und oben ermöglicht die Flächensumme der Spaltquerschnitte für die Abströmung unabhängig von der jeweiligen Fülldornposition während der Produktion konstant zu halten.
Der ringförmig umlaufende Einströmspalt, der die Zuströmöffnung 22 bildet, hat eine bevorzugte Breite von 1 bis 5 mm, wohingegen der jeweilige, nach unten hin sich anschließende Überströmkanal respektive die jeweilige fußseitige Abströmöffnung 28 eine bevorzugte Breite von 2 bis 6 mm aufweist. Demgegenüber hat der Abströmringspalt in Form der jeweiligen kopfseitigen Abströmöffnung 26 eine Breite von 2 bis 5 mm. Bei einer bevorzugten Gesamtbreite des Abfüllsterilraums 10 von mehr als 300 mm werden für eine gleichmäßige Sterilfluideinleitung bevorzugt mindestens sechs Vertikalzuführungen in Form der Übergabekanäle 46 benötigt; bei einer geringeren Breite des Abfüllsterilraums 10 sind aber auch vier vertikale Übergabekanäle 46 durchaus ausreichend. Alle Übergabekanäle 46 verteilen sich in Reihen angeordnet gleichermaßen auf die beiden Abdeckplatten 49. Durch die schon außerhalb des Abfüllsterilraums 10 erfolgte präzise Aufteilung des Gesamtvolumenstroms auf mehrere, im gezeigten Fall sechs einzelne vertikale Volumenströme, die über die Übergabekanäle 46 geführt sind, kann eine Schrägstellung der Luftströmung innerhalb des Abfüllsterilraums 10 vermieden werden, wodurch eine stabile und gleichmäßige Anströmung entlang des Umfanges des jeweiligen Fülldornes 18 erreicht ist.
Durch die beschriebene turbulente, aber gerichtete Strömungsführung mit mehreren Stufen zur gleichmäßigen Verteilung und Druckminderung lässt sich zum einen der Gasstrom mit Sterilfluid weitgehend räumlich homogen in Druck und Geschwindigkeit dem Innern des Abfüllsterilraum-Gehäuses 14 zuführen. Zum anderen lässt sich der Gasdruck von ca. 90 Pa innerhalb des Horizontalverteilers in Form der beiden Verteilerkanäle 48, bezogen auf die umlaufende Verteilerkammer 50, auf 60 Pa und anschließend durch den Einströmspalt über die umlaufende Zuströmöffnung 22 auf ca. 20 Pa im Abfüllsterilraum 10 sicher und störungsfrei reduzieren.
Während der Produktion wird in vorteilhafter Weise der Abstand zwischen dem Boden 66 des Gehäuses 14 des Abfüllsterilraums 10 und einem benachbart darunterliegenden Schlauchgreifer 64 auf weniger als 20 mm, bevorzugt auf weniger als 15 mm, eingestellt. Dies ermöglicht in Zusammenwirken mit den bereits beschriebenen Geometrien der Bodenöffnungen 60 und 62 eine induktionsfreie Abströmung des Sterilgases aus dem ASR-Gehäuse 14.
Wie bereits angesprochen, werden zur Reinigung und/oder Sterilisation des Abfüllsterilraums 10 die einzelnen Fülldorne 18 nach oben vollständig in den Abfüllsterilraum 10 gezogen, wobei sie mit dem jeweiligen Dichtkonus 54 den oberen Abströmringspalt in Form der kopfseitigen Abströmöffnung 26 dicht verschließen. Anschließend wird das Gesamtgehäuse 14 des Abfüllsterilraums 10 nach oben gefahren und somit der Abstand zwischen dem Boden 66 des Gehäuses 14 des Abfüllsterilraums 10 und dem Schlauchgreifer 64 auf 70 mm bis 300 mm, bevorzugt auf 100 mm bis 200 mm vergrößert, so dass der Boden 66 des Abfüllsterilraumsgehäuses 14 sodann mit einem zugehörigen Verschlussschieber (nicht dargestellt) bodenseitig verschlossen werden kann. Die Reinigung und Sterilisation erfolgt regelmäßig durch Reinigungsmittel bzw. Wasserdampf, welche durch den Sprüh- oder Sprayball 56 in den Abfüllsterilraum 10 eingeleitet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10 2021 003 226 A1 [0002]
US 2019/0375145A1 [0004]
WO 2019/236526A1 [0005]
DE 1 283 141 [0008]

Claims

Vorrichtung, insbesondere für eine Form-, Füll- und Schließmaschine, zumindest bestehend aus einem Abfüllsterilraum (10), der zumindest teilweise von Gehäuseteilen (12) umfasst ist, mit mindestens einer zum Zuführen mindestens eines Füllmediums vorgesehenen Zuführeinrichtung (16), die jeweils längsverfahrbar in dem Abfüllsterilraum (10) unter Einhalten eines vorgebbaren Abstandes zu den Gehäuseteilen (42) geführt ist und mit mindestens einer weiteren Zuführeinrichtung (20) für das Zuführen von Sterilfluid entlang einer vorgebbaren Strömungsführung in den Abfüllsterilraum (10), dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Strömungsführung das Sterilfluid seitlich über mindestens eine Zuströmöffnung (22) in den Abfüllsterilraum (10) eintritt und anschließend unmittelbar entlang der Innenwandseiten (24) der Gehäuseteile (12) geführt ist, die an die jeweilige Zuströmöffnung (22) angrenzen und mengenmäßig aufgeteilt in entgegengesetzte Richtungen über kopf- und fußseitige Abströmöffnungen (26, 28) in den Gehäuseteilen (12) aus dem Abfüllsterilraum (20) gelangt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Verteilung des Sterilfluids im Abfüllsterilraum (10) über mindestens eine Druck- und Volumen-Verteiler-Stufe innerhalb der Strömungsführung erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenaufteilungsverhältnis von kopf- zu fußseitig abströmendem Sterilfluid vorgebbar ist und kopfseitig 10 bis 40 Prozent, bevorzugt 20 bis 30 Prozent, sowie fußseitig 60 bis 90 Prozent, bevorzugt 70 bis 80 Prozent, der in den Abfüllsterilraum (10) zugeführten Sterilfluidmenge beträgt, die in diesem jeweiligen Verhältnis aus dem Abfüllsterilraum (10) austritt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführung für das Sterilfluid entlang den Innenwandseiten (24) der Gehäuseteile (12) des Abfüllsterilraums (10) derart durchgeführt ist, dass ein Teil des Sterilfluids parallel zur Längsausrichtung eines jeweiligen Fülldornes (18) der Zuführeinrichtung (16) und entlang derselben strömt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfüllsterilraum (10) mit seinen Gehäuseteilen (12) im Querschnitt gesehen zwei kelch- oder glockenförmige Schalen (30, 32) ausbildet, die mit ihren freien Rändern einander benachbart angeordnet zwischen sich die jeweilige Zuströmöffnung (22) als Teil der Strömungsführung für den Eintritt des Sterilfluids in den Abfüllsterilraum (10) begrenzen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einander benachbart angeordneten Schalen (30, 32) derart eine Längserstreckung aufweisen, dass mehrere Zuführeinrichtungen (16) in Parallelanordnung in dem Abfüllsterilraum (10) aufgenommen sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kopfseitig angeordneten Schale (30) parallel zur Längsausrichtung der Fülldorne (18) eine kleinere Schalentiefe aufweisen als die fußseitig angeordnete Schale (32).
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die jeweilige Schale (30, 32) unter zumindest teilweiser Anlage mit derselben sich ein fiktiver Pyramidenstumpf (34) mit rechteckförmiger Grundfläche einschreiben lässt, dessen Konizität entlang seiner Längsseiten (36) für die kopfseitige Schale (30) größer ist als für die fußseitige Schale (32).
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführung für das Sterilfluid außerhalb des Abfüllsterilraumes (10) ein Kanalnetz (38) aufweist, das im Einbau- oder Betriebszustand mindestens einen horizontal verlaufenden ersten Kanal (40) aufweist, der jeweils von außen (42) versorgt ist und von dem aus das Sterilfluid zunächst in mindestens einen vertikal verlaufenden Übergabekanal (46) eintritt, um so dann an einen horizontal verlaufenden Verteilerkanal (48) weitergeleitet zu werden, von dem aus das Sterilfluid in mindestens eine Verteilerkammer (50) gelangt und von dort aus über die jeweilige spaltförmige Zuströmöffnung (22) in den von den Gehäuseteilen (12) zumindest teilweise umfassten Abfüllsterilraum (10).
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Strömungsführung das Sterilfluid aus dem Abfüllsterilraum (10) im Abströmbereich über kopf (26)- und fußseitige (28) Abströmöffnungen nach außen gelangt, die zumindest während des Produktionsprozesses für Behältererzeugnisse von einzelnen Fülldornen (18) durchgriffen sind, die zumindest teilweise den freien Öffnungsquerschnitt der kopf (26)- und/oder fußseitigen (28) Abströmöffnungen verändern.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Fülldorn (18) unterschiedliche äußere Durchmesser aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die die fußseitigen Abströmöffnungen (28) respektive Bodenöffnungen zur bodenseitigen Abströmung des Sterilfluids aus dem Abfüllsterilraum (10) teilweise in ihrer Querschnittsfläche voneinander unterscheiden, bevorzugt die beiden endseitig angeordneten Bodenöffnungen (60) eine größere Querschnittsfläche aufweisen als die dazwischen angeordneten Bodenöffnungen (62).
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) des Abfüllsterilaums (10) mindestens eine Zuführung (58) für ein Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium bevorzugt unter Verwendung mindestens eines Spühballs (56) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand einer Unterkante des Gehäuses (14) des Sterilraumes (10) zu einer Oberkante eines zugehörigen Schlauchgreifers (64) veränderbar ist, bevorzugt während des Produktionsprozesses für Behältererzeugnisse geringer gewählt ist als während des Reinigungs- und/oder Sterilisationsprozesses.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Produktionsprozesses für Behältererzeugnisse die weitere Strömungsführung des Sterilfluids nach dem bodenseitigen Verlassen des Abfüllsterilraums (10) zwischen der Oberkante des Schlauchgreifers (64) und dem Boden (66) des Abfüllsterilraumgehäuses (14) erfolgt, wobei deren vertikaler Abstand bevorzugt weniger als 20 mm, besonders bevorzugt weniger als 15 mm, beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung bzw. zur Sterilisation der Abstand zwischen Oberkante des Schlauchgreifers (64) und dem Boden (66) des Abfüllsterilraumgehäuses (14) zwischen 70 mm und 300 mm, bevorzugt zwischen 100 mm und 200 mm, beträgt und der Abfüllsterilraum (10) mithilfe eines zugehörigen Verschlußschiebers bodenseitig verschließbar ist.