DE19909995A1

DE19909995A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen und/oder Evakuieren von Behältern

Info

Publication number: DE19909995A1
Application number: DE1999109995
Authority: DE
Original assignee: INOVA PAC SYSTEME GmbH
Current assignee: Inova Pharma Systems GmbH
Priority date: 1999-03-06
Filing date: 1999-03-06
Publication date: 2000-09-07

Abstract

Bei Evakuieren von mit Flüssigkeit gefüllten Behältern besteht die Gefahr, dass wegen des Vakuums die Flüssigkeit zu sieden beginnt und damit über die Ränder der Öffnung hinaus sprudelt. Um dies zu verhindern, schlägt die Erfindung vor, das Vakuum so schnell herzustellen, dass die Flüssigkeit keine Zeit hat, zu sieden. Eine Möglichkeit, das Vakuum so schnell herzustellen, besteht darin, den zu evakuierenden Raum mit einem Vakuumtank zu verbinden.

Description

Um mit Flüssigkeit gefüllte Behälter, beispielsweise Sprit zen, mit einem Stopfen verschließen zu können, muss zunächst der Raum oberhalb der Flüssigkeit evakuiert werden. Nach dem Evakuieren kann dann der Stopfen bis zur Flüssigkeitsoberflä che geschoben werden, ohne dass in dem Behälter Überdruck entsteht.

Das erforderliche Vakuum muss häufig einen solchen Wert erreichen, dass der Siedepunkt der Flüssigkeit im Behälter erreicht oder überschritten wird. Beim Sieden verdunstet ein Teil der Flüssigkeit, und durch die Blasenbildung steigt die Flüssigkeit über den Rand des Behälters.

Beim Befüllen beispielsweise von Spritzen tritt das Problem hinzu, dass es nicht möglich ist, die Flüssigkeit einzufül len, ohne dass eine Luftblase in dem zur Anbringung der Kanüle bestimmten Ansatz eingeschlossen wird. Diese einge schlossene Blase erschwert das nachfolgende Setzen des Verschlussstopfens unter Vakuum. Außerdem besteht die Mög lichkeit, dass der in der Luftblase enthaltene Sauerstoff die Flüssigkeit schädigt.

Solche Lufteinschlüsse lassen sich im Prinzip durch Evakuier en der gefüllten Spritze beseitigen. Bei stark viskosen Flüs sigkeiten dauert dies aber zu lange, da die Luftblasen nur langsam steigen können. Ab einer bestimmten Viskosität steigt der Lufteinschluss gar nicht mehr hoch. Hier kann die Gefahr bestehen, dass sie die gesamte Flüssigkeitssäule nach oben schiebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Ergebnisse beim Befüllen und/oder Evakuieren von Behäl tern mit Flüssigkeiten zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 vor. Weiterbildungen der Er findung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren Wortlaut ebenso wie der Wortlaut der Zusammenfassung durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.

Insbesondere schlägt die Erfindung vor, den Behälter nach dem Befüllen mit der Flüssigkeit zu evakuieren. Um hier ein Verdunsten und Überlaufen der Flüssigkeit beim Evakuieren zu verhindern, schlägt die Erfindung vor, das Vakuum so schnell zu erzeugen, dass noch kein Sieden auftritt, und vor dem Auf treten des Siedens den Behälter zu verschließen. Das Ver schließen soll dabei unter Vakuum geschehen, damit kein Luft einschluss in der gefüllten Spritze bleibt.

Durch das schnelle Herstellen des erforderlichen Vakuums kann erreicht werden, dass noch kein Sieden der Flüssigkeit auf tritt. Es ist daher möglich, den Stopfen einzuführen, bevor das Sieden beginnt, so dass dann keinerlei Verlust an Flüs sigkeit mehr auftritt.

Häufig tritt das Problem auf, dass in der Flüssigkeit Luft einschlüsse vorhanden sind. Beim Evakuieren vergrößern sich die Lufteinschlüsse stark. Auch hier kann beim Evakuieren der Fall auftreten, dass der Spiegel der Flüssigkeit über den Rand des Gefäßes steigt. In solchen Fällen muss die Flüssig keit zuerst entgast werden. Hier schlägt nun die Erfindung in Weiterbildung vor, den Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels zunächst unter ein schwächeres Vakuum zu setzen, bei dem die Flüssigkeit noch nicht über den Rand des Gefäßes steigt und der Siedepunkt der Flüssigkeit noch nicht erreicht wird. Erst nach dem Entgasen wird dann das endgültige Vakuum in der oben beschriebenen Weise hergestellt. Die Luftblasen steigen wegen ihrer geringeren Dichte nach oben und treten aus der Flüssig keit aus. Um das für das Verschließen erforderliche hohe Vakuum schnell erreichen zu können, kann erfindungsgemäß vor gesehen sein, dass der zu evakuierende Raum mit einem Vakuum tank in Verbindung gebracht wird. Dadurch lässt sich das Vakuum schneller auf den gewünschten Wert bringen als es mit Hilfe einer Vakuumpumpe möglich wäre. Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, dass das Vakuum im Tank auf einen solchen Wert ständig eingestellt wird, der das ruckar tige Evakuieren des zu evakuierenden Raums auf den gewünsch ten Wert ermöglicht. Das Vakuum in dem Vakuumtank kann unab hängig von den jeweiligen Evakuierungsvorgängen der Behälter kontinuierlich oder diskontinuierlich eingestellt werden. Da das Evakuieren und Verschließen des Behälters immer intermit tierend durchgeführt wird, kann auch eine langsam arbeitende Vakuumpumpe das Vakuum im Tank aufrechterhalten.

Die Verbindung zwischen dem zu evakuierenden Raum und dem Vakuumtank kann beispielsweise durch das Öffnen eines Ventils hergestellt werden, beispielsweise eines schnell öffnenden Magnetventils.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, das der Behälter bei spielsweise mit seiner Einfüllöffnung mit einer Vakuumkammer verbunden wird. Dann kann das Vakuum im Behälter oberhalb der Flüssigkeitssäule sehr schnell hergestellt werden, da nur ein relativ kleiner Raum zu Evakuieren ist.

Es ist aber ebenfalls möglich und wird von der Erfindung vor geschlagen, dass der Behälter beim Evakuieren mindestens teilweise, vorzugsweise sogar vollständig in einer Vakuum kammer angeordnet wird.

Die Erfindung schlägt ebenfalls vor, dass der Behälter vor dem oder während des Befüllens evakuiert wird. Diese von der Erfindung vorgeschlagene Lösung ist insbesondere dann sinn voll, wenn es sich um eine höher Viskoseflüssigkeit mit ge ringer Neigung zum Sieden handelt. Hier steht das Problem des Lufteinschlusses im Vordergrund.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Behälter mit einer in ihn abgesenkten Füllnadel gefüllt wird, die mit steigendem Flüssigkeitsspiegel mit herausgezogen wird. Dabei ist die Öffnung der Füllnadel mit geringem Abstand oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet, so dass die Flüssig keit nicht spritzt.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 dient dazu, einen Behälter so zu füllen, dass weder Lufteinschlüsse zurückbleiben noch ein Sieden oder Überlaufen der Flüssigkeit auftritt.

Die Evakuiereinrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie entweder den gefüllten Behälter evakuieren kann, oder den Behälter vor oder auch während des Füllens evakuiert.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung enthält eine Vakuumkammer, die mit der Öffnung des Behälters verbunden werden kann. Beispielsweise kann die Vakuumkammer ebenfalls eine Öffnung aufweisen, gegen die der Rand des Behälters angedrückt wird. Eine Dichtung kann für Luftdichtigkeit sor gen. Diese Vakuumkammer ist über eine Vakuumleitung mit einem Vakuumtank verbunden, wobei in der Vakuumleitung ein Ventil angeordnet ist, das durch eine Steuerung angesteuert werden kann.

Erfindungsgemäß kann das Vakuum in dem Tank auf einen Wert eingestellt und auf einem Wert gehalten werden, der dem ge wünschten Vakuumwert in dem zu evakuierenden Raum entspricht. Gegebenenfalls kann der Wert des Vakuums auch etwas höher liegen.

Um den Vakuumtank auf dem gewünschten Unterdruck zu halten, kann erfindungsgemäß eine Vakuumpumpe vorgesehen sein, die den Vakuumtank evakuiert.

Um überprüfen zu können, ob in der Vakuumkammer das gewünsch te Vakuum entstanden ist, kann diese eine Druckmesseinrich tung aufweisen, die dazu verwendet werden kann, den Ver schließvorgang auslösen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung er geben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch die Anordnung einer Vakuumkammer, die über eine Leitung mit einem Vakuumtank verbunden ist;

Fig. 2 schematisch den von der Erfindung vorgeschlagenen Vorgang in einem ersten Stadium;

Fig. 3 die Anordnung in einem zweiten Stadium;

Fig. 4 die Anordnung in einem dritten Stadium und

Fig. 5 die Anordnung in einem vierten Stadium

Fig. 6 einen weiteren von der Erfindung vorgeschlagenen Vorgang in mehreren Stadien;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt stark vereinfacht die verschiedenen Elemente der Vorrichtung, die von der Erfindung vorgeschlagen wird. Die Vorrichtung enthält eine Vakuumkammer 1, die in ihrem Inneren einen Hohlraum 2 bildet. Die Vakuumkammer 2 enthält einen ersten seitlichen Stutzen 3, der hohl ist, wobei der Durchgang 4 des Stutzens 3 mit dem Hohlraum 2 in Verbindung steht.

Auf der gegenüberliegenden Seite enthält die Vakuumkammer 1 einen zweiten Stutzen 5, durch den eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 2 und einem Druckaufnehmer 6 hergestellt wird. Der Druckaufnehmer 6 bildet einen Teil einer Druckmessein richtung. Der Stutzen 3 steht über eine Vakuumleitung 7, in der ein Ventil 8 angeordnet ist, mit einem Vakuumtank 9 in Verbindung. In dem Vakuumtank 9 herrscht ein Vakuum, das durch eine Vakuumpumpe 10 ständig erneuert wird.

Aus dem Hohlraum 2 führt eine Öffnung 11 heraus, die von einer Dichtung 13 umgeben ist.

In der Vakuumkammer 1 ist ein Ende einer Schubstange 14 an geordnet, die abgedichtet durch die Wand der Vakuumkammer 1 hindurchgeht. Auf dem im Innern des Hohlraums 2 angeordneten Ende der Schubstange 14 ist ein Verschlussstopfen 15 aufge setzt, der zum Verschließen eines Behälters dient. Die Schub stange 14 kann mit Hilfe geeigneter Einrichtungen so verscho ben werden, dass der Stopfen 15 durch die Öffnung 11 hin durchgeschoben werden kann.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen nun die verschiedenen Stadien eines Vorgangs, bei dem eine mit Flüssigkeit gefüllte Spritze 16 zunächst evakuiert und dann verschlossen wird. Die Fig. 2 zeigt den Ausgangszustand. Das Ventil 8 ist geschlossen, und im Hohlraum 2 herrscht Atmosphärendruck. Die Öffnung 11, die in den Hohlraum 2 führt, ist geöffnet. Unterhalb der Vakuum kammer 1 ist die Spritze 16 angeordnet. Dies kann beispiels weise in einer Halterung sein. Die Spritze 16 ist so orien tiert, dass die Öffnung, auf die die Kanüle aufgesetzt wird, nach unten zeigt. Das offene Ende der Spritze 16 zeigt nach oben, also in Richtung auf die Vakuumkammer 1. Die Schubstan ge 14 ist zurückgezogen und weist auf ihrem nach unten gerichtete Ende einen Stopfen 15 auf.

Nun wird entweder die Spritze 16 angehoben oder die Vakuum kammer 1 abgesenkt, bis die Spritze 16 mit ihrem offenen Ende an der Dichtung 13 anliegt. Damit ist der oberhalb der Flüs sigkeit 17 in der Spritze vorhandene Raum nach außen abge dichtet und steht mit dem Hohlraum 2 in Verbindung. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt.

Nun wird zunächst das Ventil 8 etwas geöffnet, um in dem Hohlraum 2 und dem Raum 18 oberhalb der Flüssigkeit 17 ein schwaches Vakuum entstehen zu lassen. Bei diesem Vakuum treten Lufteinschlüsse, die in der Flüssigkeit 17 noch vor handen sind, aus dieser aus. Anschließend wird das Ventil 8 vollständig geöffnet, so dass jetzt der Raum 18 und der Hohlraum 2 direkt mit dem Vakuumtank 9 in Verbindung stehen. Dadurch verringert sich der Druck in dem zu evakuierenden Raum schlagartig, so dass jetzt das erforderliche Vakuum vorhanden ist. Bevor die Flüssigkeit 17 anfangen kann, zu sieden, wird die Schubstange 14 nach unten gefahren und der Stopfen 15 bis in Berührung mit dem Flüssigkeitsspiegel be wegt. Sobald der Stopfen aus der Öffnung 11 in die Spritze 16 gefahren wurde, besteht schon die Gefahr des Überlaufens der Flüssigkeit beim Sieden nicht mehr. Der Zustand ist in Fig. 4 dargestellt, wo der Stopfen 15 den Flüssigkeitsspie gel in der Spritze 16 berührt.

Anschließend wird die Spritze 16 von der Vakuumkammer 1 ge löst. In einem weiteren nicht dargestellten Stadium kann nun ein neuer Stopfen auf das noch aus der Öffnung 11 heraus ragende Ende der Schubstange 14 aufgesetzt werden. Danach kann dann die Schubstange 14 wieder in die in Fig. 2 darge stellte Position bewegt werden.

Bei dem soeben beschriebenen Vorgang wird die Verbindung zwi schen der Vakuumkammer und der Spritze dadurch hergestellt, dass die Vakuumkammer mit einer Öffnung mit der Einfüllöff nung der Spritze in Verbindung gebracht wird, und die Trenn fläche abgedichtet wird. Dies hat den Vorteil, dass nur ein sehr kleiner Raum zu evakuieren ist.

Es ist aber ebenfalls möglich, ohne dass dies dargestellt ist, den Behälter insgesamt in eine Vakuumkammer einzubrin gen.

Die Fig. 6 zeigt in verschiedenen Stadien eine weitere Möglichkeit, einen Behälter mit Flüssigkeit zu füllen. Die Anordnung ist ähnlich wie bei der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform. Wiederum ist eine Vakuumkammer 1 mit einem Hohlraum 2 vorhanden. Der Stutzen 4 führt zu einer Vakuumeinrichtung, bei der es sich beispielsweise auch um den in Fig. 1 erwähnten Vakuumtank handeln kann, aber auch um eine Vakuumpumpe.

Anstelle der Schubstange führt axial eine hohle Füllnadel 20 durch die Vakuumkammer hindurch. Die Füllnadel 20 ist abge dichtet gegenüber der Vakuumkammer 1 verschieblich.

Der Füllvorgang geht folgendermaßen vor. Zunächst wird die Vakuumkammer 1 abgesenkt, bis sie mit der Dichtung 13 auf dem die Einfüllöffnung der Spritze 1 umgebenden Flansch aufliegt.

Selbstverständlich ist auch eine Bewegungsart möglich, bei der der Behälter 1 angehoben wird.

Anschließend wird der Hohlraum 2 und der mit diesem in Ver bindung stehende Innenraum der Spritze evakuiert und gleich zeitig die Füllnadel 20 abgesenkt. Das freie Ende 21 der Füllnadel 20 liegt dabei kurz über dem Boden des Behälters 1, durch den ein Anschluss für die Kanüle führt. Anschließend wird unter Beibehaltung des Vakuums die einzufüllende Flüs sigkeit durch die Füllnadel 20 eingefüllt und dabei die Füllnadel 20 zurückgezogen. Das freie Ende 21 der Füllnadel 20 bleibt dabei immer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. So bald die Spritze gefüllt ist, wird der Hohlraum 2 der Vakuum kammer 1 und damit der Raum des Behälters oberhalb des Flüs sigkeitsspiegels wieder belüftet und die Vakuumkammer 1 abge hoben. Dies ist in dem Teilbild d dargestellt. Anschließend kann der Stopfen wie in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ge setzt werden.

Das Füllen nach der in Fig. 6 dargestellten Methode hat den Vorteil, dass keine Lufteinschlüsse in der Flüssigkeit innerhalb des Behälters entstehen. Insbesondere wird verhin dert, dass in dem Ansatz zur Anbringung der Kanüle eine Luftblase entsteht.

Während bei der Anordnung der Fig. 6 die Füllnadel 20 beim Füllen unter Beibehaltung des Vakuums zurückgezogen wird, wird bei der in Fig. 7 dargestellten Methode ein anderer Weg eingeschlagen. Hier ist die Dosiernadel 22 fest mit der Vakuumkammer 1 verbunden. Die Vakuumkammer 1 wird mit der Dosiernadel 22 abgesenkt, bis die in Fig. 7a dargestellte Position erreicht ist. Die Dosiernadel reicht nicht bis ganz zum Boden des Behälters 1. Anschließend wird evakuiert, und mit dem Füllen begonnen, bis ein erster Teil der Flüssigkeit in dem Behälter enthalten ist. Auf diese Weise wird bis zu diesem Zeitpunkt dafür gesorgt, dass kein Lufteinschluss vorhanden ist, der sich vorzugsweise in dem Übergang zur Kanülenbefestigung aufhält. Anschließend wird die Vakuumkam mer abgehoben und damit gleichzeitig das Vakuum in dem Behäl ter aufgehoben. Gegebenenfalls kann auch zuerst das Vakuum verringert und aufgehoben werden, bevor die Vakuumkammer abgehoben wird. Der Behälter wird weiter gefüllt, diesmal nicht im Vakuum, wobei auch hier die Dosiernadel etwas ober halb des Flüssigkeitsspiegels endet.

Der Vorteil der Anordnung der Fig. 7 liegt darin, dass keine reibende Dichtung zwischen der Vakuumkammer 1 und der Dosier nadel 22 vorhanden sein muss.

Claims

1. Verfahren zum Befüllen und Evakuieren von Behältern (1) mit Flüssigkeit, bei dem

1. 1.1 der Behälter (1) mit der Flüssigkeit gefüllt
2. 1.2 der Behälter (1) evakuiert und
3. 1.3 der Behälter (1) nach dem Befüllen und Evakuieren verschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Behälter (1) nach dem Befüllen evakuiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Vakuum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels so schnell erzeugt wird, dass noch kein Sieden auftritt, und dass der Behälter (1) anschließend verschlossen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Raum (18) ober halb des Flüssigkeitsspiegels zunächst unter ein schwä cheres Vakuum gesetzt wird, bei dem noch kein Sieden auftreten kann, und bei dem erst nach dem Austritt von Lufteinschlüssen in einem zweiten Schritt das endgültige Vakuum hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem zur Erzeugung des endgültigen Vakuums der Raum (18) mit einem Vakuum tank (9) in Verbindung gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Vakuum im Tank (9) auf einem Wert eingestellt wird, der dem gewünschten Vakuumwert in dem zu evakuierenden Raum (18) entspricht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei dem das Vakuum im Tank (9) durch Evakuieren unabhängig von den Evakuierungsvorgängen der Behälter aufrechterhalten wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Verbindung zwischen dem zu evakuierenden Raum (18) und dem Vakuumtank (9) durch ein Magnetventil (8) herge stellt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Behälter mit seiner Einfüllöffnung mit einer Vakuumkammer (1) verbunden wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Behälter mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig in eine Vakuumkammer gebracht wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 10, bei dem der Behälter vor dem oder während des Befüllens evakuiert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Behälter mit einer in ihn abgesenkten Füllnadel (20,22) gefüllt wird, die mit steigendem Flüssigkeits spiegel mit herausgezogen wird.

13. Vorrichtung zum Befüllen und Evakuieren von Behältern mit Flüssigkeit

1. 13.1 einer Evakuiereinrichtung
2. 13.2 einer Halterung für den Behälter, die derart ausge bildet ist, dass dieser durch die Evakuiereinrich tung evakuiert werden kann, sowie mit
3. 13.3 einer Befülleinrichtung zum Befüllen des Behäl ters.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Evakuierein richtung derart ausgebildet ist, dass sie den gefüllten Behälter evakuieren kann.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, mit einer Vakuum kammer (1), die mit dem zu evakuierenden Behälter in Verbindung gebracht werden kann, einem Vakuumtank (9), einer Vakuumleitung (7) zwischen dem Vakuumtank (9) und der Vakuumkammer (1), sowie mit einem ansteuerbaren Ventil (8) in der Vakuumleitung (7).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei dem das Vakuum in dem Vakuumtank (9) auf einen Wert eingestellt ist, die dem gewünschten Vakuumwert in dem zu evakuierenden Raum (18) entspricht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, mit einer Vakuum pumpe (1 0) zum Evakuieren des Vakuumtanks (9).

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, mit einer Druckmesseinrichtung in der Vakuumkammer (1).

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, mit einer Einrichtung zum Verschließen der Behälteröffnung.