专利名称：包括隔离器的容器填充单元,特别地用于生产设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一容器填充单元，所述容器填充单元包括一隔离器，所述容器填充单 元特别地用于一生产设备。
背景技术：
已知的很多容器生产设备，所述容器特别地是瓶子，如专利文献EP-B1-1. 012. 047 中描述的设备。此类制造设备一般地包括不同的单元，在这些单元中布置传送装置，以连续地实 施从容器成形到填充的和封口的容器的获得——形成一最终产品制造工序的操作。在一种塑料材料如PET (聚对苯二甲酸乙醇酯)的瓶子制造设备中，首先在上游在 一吹制单元中进行从预型件到瓶子的加工，在一预型件的一模具中通过吹制或拉伸_吹制 实施成型加工，该预型件预先在一炉子中加热。一般地，吹制单元被整合到制造设备中以获得一紧凑的整体件设备，该设备适于 完整地实施自开始到即将市场投放的最终成品的获得的制造工序。作为变型，单元至少布 置在上游以使得生产的瓶子继而可直接地供给到一设备入口，根据制造工序，所述设备集 中了紧接其后的全部单元。在图1上所示的该专利文献的设备主要地，除了前述的吹制单元之外，包括一清 洁单元、一填充单元和一封口单元，在所述清洁单元中进行消毒或灭菌处理，以给瓶子内部 和/或外部去污。在图1上所示的专利文献EP-B1-1. 012. 047的制造设备包括一无菌腔室，该腔室 界定了一容积，在该容积内部布置了不同的单元，以在一消毒的或无菌的环境中实施制造 工序，所述消毒的或无菌的环境适于限制生产的瓶子的污染风险。在制造工序中，容器的填充操作，从污染风险来看，特别地，是为可能污染尤其是 容器内部容积的微生物，细菌等空气悬浮的微粒的污染，通常公知地是最敏感的工序。这即是，除了直接地针对液体和容器，尤其是其内壁体的灭菌或消毒的处理之外， 一般地也使用其它装置以减少特别地是在填充过程中的污染风险的原因。除了存在常见的腔室外，所述腔室用于将一内部空间一在该内部空间中布置了 设备的制造单元一与周围大气隔离，已知地给填充单元配备一隔离器。就定义而言，一隔离器是一允许进行无污染风险的操作的腔室。在图1上示出了根据申请人的已知的现有技术的一填充单元的这类隔离器的一 示例，然而它却不是完全令人满意。实际上，可以观察到，对于这类配备了一隔离器的填充单元而言，其尤其还存在由 微粒污染的风险，所述微粒在容器的外表面上存在并且可能被空气湍流脱离，所述空气湍 流被吹入隔离器的腔室以在其中建立增压。
发明内容
因此本发明的目的在于消除前述的弊端和尤其是提供一种允许减少在包括一隔 离器的这类填充单元中的微粒污染风险的解决方案。为此目的，本发明提出了一种容器填充单元，其特别用于容器生产设备，所述填充 单元包括一隔离器，所述隔离器包括一外腔室，该外腔室配有一入口和一出口，所述外腔室 与一内部结构一起界定出一容积，该容积形成一消毒的工作区域，并且所述隔离器包括无 菌空气的吹入装置，所述吹入装置布置在所述隔离器的上部分，适于将用于建立增压的一 空气流吹入所述容积内部，其特征在于，所述无菌空气的吹入装置布置在所述隔离器的上 部分中，以喷射用于轻触所述容器外表面的一无菌空气层流；并且，所述隔离器在下部分包 括排放装置，所述排放装置不同于所述入口和所述出口，其用于允许吹入的无菌空气层流 的受控排出。借助于根据本发明的吹入装置和排放装置的联合布置，如果容器外表面上存在的 微粒脱离，所述微粒会立即地被轻触容器的无菌空气层流引受并且通过排放装置直接地排 到隔离器的腔室外。有利地，排放装置的实施简单且经济，同时省略了填充消毒液体——所述消毒液 体给填充单元的隔离器的下动态密封消毒，以建立一通道，无菌空气层流自然地向该通道 流动。本发明因而可容易地在一现有的带隔离器的填充单元上实施。根据本发明的其它特征所述无菌空气的吹入装置按一确定的倾斜度布置，所述倾斜度对应由所述吹入装 置的一主轴线与所述隔离器的一垂直基准轴线的相交所限定的一角度；所述隔离器的垂直基准轴线平行于所述容器的主轴线，为了进行容器填充，所述 容器的主轴线垂直地延伸；所述排放装置布置在最接近所述容器的位置，以使得所述吹入的无菌空气层流主 要地通过所述排放装置排出所述腔室；所述排放装置的通道截面大于所述隔离器的入口和/或出口的通道截面，所述入 口和/或出口布置在所述腔室中；所述隔离器包括与所述排放装置相连的抽取装置，以控制所述无菌空气层流的排出；填充单元的所述隔离器包括动态密封装置，相应地为至少一上动态密封垫片和一 下动态密封垫片，动态密封装置布置在所述腔室和所述内部结构的活动部分之间，所述动 态密封垫片的每个包括一第一密封元件和一第二密封元件，在所述第一和第二密封元件之 间密封性由存在的消毒液体保证，所述消毒液体浸泡所述第一和第二密封元件的至少一部 分；并且，所述排放装置由所述下动态密封垫片组成，没有任何消毒液体被引入至所述下动 态密封垫片的所述第一和第二密封元件之间，从而建立一通道，所述通道用于在所述吹入 的无菌空气层流轻触所述容器之后，直接地排出所述吹入的无菌空气层流；所述无菌空气层流适于将在所述容器的外表面上存在的所有污染微粒、尤其是可 能污染所述容器的内部容积的污染微粒卷走带向所述排放装置；在所述隔离器的消毒的工作区域中建立 增压值小于或等于15帕斯卡(Pa)，以 将所述吹入的无菌空气流保持为一层流类型的流动。
本发明还提出了包括一填充单元的一容器制造设备，其特征在于，所述容器制造 设备包括可控气氛的一封闭腔室，所述封闭腔室界定出一内部容积，在所述内部容积中布 置有至少一清洁单元、所述填充单元和一封口单元；和相关的无菌空气的吹入装置，所述吹 入装置适于在所述封闭腔室的内部容积中建立增压，该增压值小于在所述隔离器的消毒的 工作区域中建立的增压值。
本发明的其它特征和优点将在接下来的参照附图的用于理解的详细描述中进行 展示，在附图中图1是根据现有技术的一填充单元的示意图，所述填充单元包括一隔离器，所述 隔离器配备无菌空气吹入装置，所述示意图特别地示出无菌空气流在消毒的工作区域—— 在所述工作区域中至少进行容器的填充——的湍流流动。图2是根据本发明的填充单元的示意图，其示出无菌空气流在消毒的工作区域的 层流流动，所述无菌空气层流在被相连的排放装置排出前轻触容器的外表面。
具体实施例方式在接下来的描述和权利要求中，示例性地而非限定性地使用术语，如“上部的”和 “下部的”，“轴向的，，和“径向的”，并且使用纵向的、垂直向的和横向的定向，其用来根据描 述中给定的定义和相对于在图示上示出的三面体(L，V，T)分别地指示元件。在描述中，相同的、相似的或同类的元件均通过相同的参照数字指示。为了阐述本发明，在图1上示出了根据现有技术的一填充单元10，所述填充单元 尤其可被整合到一容器生产设备12中。在接下来的本描述中，术语“容器”一般性地和非限定性地指示所有类型的容器 14，例如，瓶子，细颈瓶等。容器的填充单元10包括一隔离器16，以便在一可控环境中进行容器的填充操作， 所述可控环境特别地具有高消毒或无菌条件，适于保证容器14为致病微粒或介质，如细 菌、微生物等污染的低污染风险。已知地，此类隔离器16包括一外腔室18，所述外腔室分别地配有一进入开口 “E” 和一排出开口 “S”，通过所述进入开口来自上游的待填充的容器14被引入隔离器16中，通 过所述排出开口，容器14向下游被送出隔离器16的腔室18之外。隔离器16这里包括一内部结构20，所述内部结构居中地布置，其被腔室18超出和围绕。腔室18与内部结构20界定出一容积“V”，所述容积形成一消毒的工作区域22，其 例如是环形的形状，并且径向地包括在界定所述内部结构20的一壁体24的内表面和所述 腔室18的一壁体26的内表面之间。隔离器16还包括无菌空气吹入装置28，所述无菌空气吹入装置一般地布置在隔 离器16的上部分中，以将一无菌空气流“f”吹入容积“V”内，所述容积形成一消毒的工作 区域22，在该消毒的工作区域中，通过进入开口 E被引入的容器14用于被连续地填充。由吹入装置28吹入的无菌空气流f用于在容积V内建立一增压，以将消毒的工作区域22从由微粒(微生物，病毒，细菌等)污染的外部风险隔离，所述微粒可尤其是在位于 腔室18外和隔离器16周围的周围大气中的微粒。实际上，容器14的填充通常地被认为是这样的操作，在该操作过程中，容器的特 别地其内部容积的污染风险最为关键。借助于在隔离器16的腔室18内建立的增压，这类微粒不能从外部通过空气载运 进入到消毒的工作区域22中。因此，无菌或消毒程度至少部分地被控制。实际上，这一控制却并不完全，因此微 粒可能被容器14引入到隔离器16的内部。这还有这样的原因为此，隔离器16包括动态密封装置30，所述动态密封装置30 分别地在这里由一上动态密封垫片32和一下动态密封垫片34组成。实际上，隔离器16包括内部结构20的一上部分36，所述上部分相对于所述腔室 18和相对于内部结构20的形成一框架的一固定的下部分38在转动方面是活动安装的。动态密封装置30布置在所述腔室18和所述隔离器16的内部结构20的所述活动 的上部分36之间。活动的上部分36 —般地由一旋转循环装置组成，所述旋转循环装置配有多个填 充位，所述填充位呈圆周形地分布并且每个可带有一容器从一进入开口 E移动到一排出开 口 S，同时在该行进中，至少进行容器14的填充。形成动态密封装置30的上动态密封垫片32和下动态密封垫片34，例如布置在壁 体24的上端部和下端部，位于内部结构20和腔室18之间的接合处。上动态密封垫片32和下动态密封垫片34每个分别地包括一第一密封元件32a， 34a和一第二密封元件32b，34b，在所述密封元件之间密封性由存在一消毒液体40保证，所 述消毒液体浸泡所述第一和第二元件的至少一部分。因此，通过入口 E引入的容器14主要地是微粒的可能的传播载体。因而一般地，容器14经历位于隔离器16上游的一消毒操作，在操作结束时容器14 为通常的传送装置(未显示)支撑并且通过进入开口 E连续地被引入隔离器16的腔室18 的内部，到消毒的工作区域22中，以在此进行填充。由吹入装置28吹入的无菌空气流f随循一湍流类型的流动垂直地由高向低经过 消毒的工作区域22流动，在所述消毒的工作区域尤其地是进行容器14的填充。实际上，无菌的空气流f自吹入装置28部分垂直地“降落”到容器14和填充装置 42的上面，所述填充装置为形成内部结构20的活动部分的旋转循环装置36支撑。组件14、36、42的转动因而在空气流f中引起大的涡流，所述空气流因此必定是一 湍流类型的流动。此外，保持隔离器16内部的增压的无菌空气流f的排出经过腔室18的进入开口 E和排出开口 S进行，经过进入开口 E和排出开口 S,容器14持续地被弓|入与被送出，以使 得这还参与引起无菌空气流f成为湍流。因此，可以理解的是，如果容器14之一——例如在其外表面44上——包括一污染 微粒，例如细菌，微生物等等，因而存在消毒的工作区域22为这一微粒的悬浮污染风险，并 且更为确切地说，引入的容器14之一的内部容积46在用以进行填充操作的所述消毒的工 作区域22中的污染风险。
7
本发明的目的因此在于提出一简单和经济的解决方案，所述解决方案允许控制这 类微粒——即便在隔离器16的上游实施了容器14的消毒或无菌处理的操作所述微粒仍可 能在容器14的外表面44上存在——的微粒污染的风险。根据本发明，无菌空气的吹入装置28布置在隔离器16的上部分中，以喷射一用于 与容器14的外壁体44轻触的无菌空气层流F并且所述隔离器16在下部分包括排放装置 48，所述排放装置用于允许吹入的无菌空气流F的受控排出。在图2上示出根据本发明的容器14的填充单元10的一示例，在下文中将通过与 图1上所示的单元的比较对其进行描述。因此，对于根据本发明的填充单元10的相似的或相同的装置将不再重新进行详 细描述并且将使用与图1所示的根据现有技术的单元中使用的相同的参考数字来指示。有利地，吹入装置28布置在隔离器16的上部分中，这里是腔室18的上部分，具有 角度为“a ”的确定的倾斜度。倾斜的角度a由吹入装置28的一主轴线A与隔离器16的一垂直基准轴线X的 相交所限定。确定角度a的值以使得无菌空气层流F整体上垂直地自高向低流动，同时与引入 到消毒的工作区域22中以进行填充的每个容器14的外壁体44轻触。隔离器16的垂直基准轴线X这里与容器14的主轴线平行，所述主轴线垂直地在 填充装置42的下方延伸，填充装置42适于引入一定数量的液体进入每个容器中。通常地，通过一填充口 50实施填充，填充可被引入到容器14的一开口 52中，所述 容器通过支架装置54保持固定，以向开口 52注入液体。如在图2上可以看到，无菌空气层流F随循层流类型的流动，因此是非湍流类型 的，在为排放装置48排出前良好地流动。有利地，排放装置48最接近容器14和最远离隔离器16的进入开口 E和排出开口 S地布置。此外，排放装置48的通道截面有利地大于布置在腔室18的壁体26中的隔离器16 的入口 E和/或出口 S的通道截面。有利地，由吹入装置28吹入的无菌空气层流F基本上被所述排放装置48而不再 被进入开口 E或排出开口 S排出腔室18，以使得经过消毒的工作区域22的层流气流F的 流动完全地被控制，进而再减少容器14之一的内部容积46或单元10的一部分如填充装置 42的微粒污染的风险。实际上，在包括根据本发明的教导布置的吹入装置28和排放装置48的一单元10 中，如果在容器14的外表面44上存在的一微粒脱离，这一微粒因而立即地被轻触容器14 的无菌空气层流F弓|受并且被层流F卷走带至底部，以直接地通过隔离器16的排放装置48 排出所述消毒的工作区域22外。有利地，无菌空气层流F适于将容纳在每个容器14内部的空气卷走带至排放装置 48，并且在填充操作时，所述容器14内部的空气渐进地通过所述容器14的上填充开口 52 排出。有利地，隔离器16包括与排放装置48相连的抽取装置56，以引起一附加吸气效应 和保证无菌空气层流F主要地、即近完全地通过排放装置48的排出。
优选地，由抽取装置56吸入的层流F的空气被排出外部进入大气中，以使得在该 空气中存在的污染微粒不能在设备12中污染与填充单元10相邻的其它单元。作为变型，由抽取装置56吸入的层流F的空气可被再循环以往复供给至吹入装置 28，再循环包括抽出的空气在被再引入前的处理操作，尤其是过滤和/或消毒，以可保证其 去除所有的污染微粒。根据本发明的一优选的实施示例，排放装置48由下动态密封垫片34组成，没有任 何消毒液体40被引入所述下动态密封垫片的第一和第二元件34a，34b之间，以自动地建立 一通道，所述通道适于在所述吹入的无菌空气层流F轻触容器14后，直接地排出通过所述 吹入装置28吹入的无菌空气层流F。有利地，下动态密封垫片34因此可接纳或不接纳消毒液体40以特别地简单地和 经济地形成排放装置48，所述排放装置48与根据本发明的倾斜的吹入装置28相连。在容器14的填充操作时，分别地根据期望打开一通道——所述通道用于层流F通 过所述下动态密封垫片34的受控排出，或者封闭所述通道，例如用于在隔离器16的维护操 作时，特别地消毒的工作区域22的去污操作时，重新建立密封性，因此有选择性地消毒液 体40被引入下动态密封垫片34中。作为变型，排放装置48实施在隔离器16的一给定部分中，例如在内部结构20的 壁体24中，动态密封装置30，32和34因而是保持有效的。本发明因而可容易地在一填充装置10中通过仅对层流F的吹入装置28的修改实 施，而不进行其它重大的修改——特别地，当层流F的排放装置48由下密封垫片34的开口 组成时，来实施层流F的排放装置48的修改。优选地，在隔离器16的消毒的工作区域22中建立的增压值小于或等于15帕斯卡 (Pa)，以使得无菌空气的流动总是层流型的。有利地，刚刚描述的带有隔离器16的填充单元10可被整合到未详细显示的容器 14的一制造设备12中。此类设备12例如是整体件类型的，如在图1上所示的前述专利文献 EP-B1-1. 012. 047 的设备。有利地，此类的容器14的制造设备12包括一可控气氛的封闭腔室(未显示)，其 界定出一内部容积，在所述内部容积中布置有实施制造工序所必需的不同单元。为此实施，设备12包括至少一清洁单元、根据本发明的一填充单元和用于封闭填 充的容器14的一封口单元。设备12还包括相连的无菌空气吹入装置，其适于在所述封闭腔室的内部容积中
建立增压。有利地，在封闭腔室的内部容积中建立的增压值小于在填充单元10的隔离器16 的消毒的工作区域22中建立的增压值。在填充单元10的隔离器16的消毒的工作区域22中建立的增压值例如在10到15 帕斯卡之间，而在封闭腔室中建立的增压值大约为7帕斯卡。有利地，建立相对于设备外部大气压力的一正压力梯度，增压值根据微粒污染的 风险的重要性增大。借助于这一压力梯度，设备12中的空气循流总是自最清洁和最敏感的区域——这里是填充单元10的隔离器16的消毒的工作区域22，向最不敏感区域进行，即相继地循流至 包括其它单元的封闭腔室的内部容积，继而循流至设备的腔室外部的大气。
优选地，这类容器制造设备12在清洁单元的上游包括一吹制单元，其适于生产容 器14，例如自在引入到一模具前在一炉子中预先加热的预型件的吹制或拉伸-吹制得到的 聚对苯二甲酸乙醇酯材料的瓶子。
权利要求
容器(14)的填充单元(10)，其特别用于容器生产设备(12)，所述填充单元包括一隔离器(16)，所述隔离器包括一外腔室(18)，该外腔室配有一入口(E)和一出口(S)，所述外腔室(18)与一内部结构(20)一起界定出一容积(V)，该容积形成一消毒的工作区域(22)，并且所述隔离器包括无菌空气的吹入装置(28)，所述吹入装置布置在所述隔离器(16)的上部分，适于将用于建立增压的一空气流吹入所述容积(V)内部，其特征在于，所述无菌空气的吹入装置(28)布置在所述隔离器(16)的上部分中，以喷射用于轻触所述容器(14)外表面(44)的一无菌空气层流(F)；并且，所述隔离器(16)在下部分包括排放装置(48)，所述排放装置(48)不同于所述入口(E)和所述出口(S)，其用于允许吹入的无菌空气层流(F)的受控排出。
2.根据权利要求1所述的填充单元(10)，其特征在于，所述无菌空气的吹入装置(28) 按一确定的倾斜度布置，所述倾斜度对应由所述吹入装置(28)的一主轴线(A)与所述隔离 器(16)的一垂直基准轴线(X)的相交所限定的一角度(a)。
3.根据权利要求2所述的填充单元(10)，其特征在于，所述隔离器(16)的垂直基准轴 线(X)平行于所述容器(14)的主轴线，为了进行容器填充，所述容器(14)的主轴线垂直地 延伸。
4.根据前述权利要求任一项所述的填充单元(10)，其特征在于，所述排放装置(48)布 置在最接近所述容器(14)的位置，以使得所述吹入的无菌空气层流(F)主要地通过所述排 放装置(48)排出所述腔室(18)。
5.根据前述权利要求任一项所述的填充单元(10)，其特征在于，所述排放装置(48)的 通道截面大于所述隔离器(16)的入口(E)和/或出口(S)的通道截面，所述入口(E)和/ 或出口(S)布置在所述腔室(18)中。
6.根据前述权利要求任一项所述的填充单元(10)，其特征在于，所述隔离器(16)包括 与所述排放装置(48)相连的抽取装置(56)，以控制所述无菌空气层流(F)的排出。
7.根据前述权利要求任一项所述的填充单元(10)，其特征在于，所述隔离器(16)包括 动态密封装置(30)，相应地为至少一上动态密封垫片(32)和一下动态密封垫片(34)，动态 密封装置(30)布置在所述腔室(18)和所述内部结构(20)的活动部分(36)之间，所述动 态密封垫片(32，34)的每个包括一第一密封元件(32a，34a)和一第二密封元件(32b，34b)， 在所述第一和第二密封元件之间密封性由存在的消毒液体(40)保证，所述消毒液体浸泡 所述第一和第二密封元件(32a，34a，32b，34b)的至少一部分；并且，所述排放装置(48)由 所述下动态密封垫片(34)组成，没有任何消毒液体(40)被引入至所述下动态密封垫片的 所述第一和第二密封元件(34a，34b)之间，从而建立一通道，所述通道用于在所述吹入的 无菌空气层流(F)轻触所述容器(14)之后，直接地排出所述吹入的无菌空气层流(F)。
8.根据前述权利要求任一项所述的填充单元(10)，其特征在于，所述无菌空气层流 (F)适于将在所述容器(14)的外表面(44)上存在的所有污染微粒、尤其是可能污染所述容 器(14)的内部容积(46)的污染微粒卷走带向所述排放装置(48)。
9.根据前述权利要求任一项所述的填充单元(10)，其特征在于，在所述隔离器(16)的 消毒的工作区域(22)中建立的增压值小于或等于15帕斯卡(Pa)，以将所述吹入的无菌空 气流(F)保持为一层流类型的流动。
10.容器制造设备(12)，其包括根据前述权利要求任一项所述的填充单元(10)，其特征在于，所述容器制造设备(12)包括可控气氛的一封闭腔室，所述封闭腔室界定出一内 部容积，在所述内部容积中布置有至少一清洁单元、所述填充单元(10)和一封口单元；和 相关的无菌空气的吹入装置，所述吹入装置适于在所述封闭腔室的内部容积中建立增压， 该增压值小于在所述隔离器(16)的消毒的工作区域(22)中建立的增压值。
全文摘要
本发明涉及容器(14)的一填充单元(10)，所述填充单元包括一隔离器(16)，所述隔离器包括一外腔室(18)，该外腔室配有一入口(E)和一出口(S)，所述外腔室(18)与一内部结构(20)一起界定出一容积(V)，该容积形成一消毒的工作区域(22)，并且所述隔离器包括无菌空气的吹入装置(28)，所述吹入装置布置在所述隔离器(16)的上部分，适于将用于建立增压的一空气流吹入所述容积(V)内部，其特征在于，所述无菌空气的吹入装置(28)布置在所述隔离器(16)的上部分中，以喷射用于轻触所述容器(14)外表面(44)的一无菌空气层流(F)；并且，所述隔离器(16)在下部分包括排放装置(48)，所述排放装置(48)不同于所述入口(E)和所述出口(S)，其用于允许吹入的无菌空气层流(F)的受控排出。
文档编号B65B31/02GK101855163SQ200880115849
公开日2010年10月6日 申请日期2008年11月4日 优先权日2007年11月13日
发明者E·阿德里安森斯 申请人:西德尔合作公司