ВРАЩАЮЩИЙСЯ ВВОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ И/ИЛИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЕМКОСТЕЙ С ТАКИМ ВРАЩАЮЩИМСЯ ВВОДОМ
ROTATING INPUT AND DEVICE FOR TREATMENT AND/OR TRANSPORTATION OF CONTAINERS WITH SUCH ROTATING INPUT

Изобретение относится к вращающемуся вводу в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения, установке или устройству для транспортировки и/или обработки емкостей в соответствии с ограничительной частью пункта 12 и способу транспортировки и обработки емкостей в соответствии с ограничительной частью пункта 13 формулы изобретения.
2
2
Для обработки и/или транспортировки емкостей известны, в том числе, установки и/или устройства, которые, по меньшей мере, на одном приводимом во вращение транспортном элементе имеют позиции обработки или транспортировки емкостей и в которых во время обработки или транспортировки емкостей на обрабатываемые поверхности, а именно через обрабатывающие головки и/или форсунки, предусмотренные на вращающемся транспортном элементе, наносятся жидкая стерилизующая среда, преимущественно в виде пероксида водорода (HO в водном растворе повышенной концентрации), преимущественно в нагретом или парообразном состоянии, а также, по меньшей мере, одна дополнительная стерильная среда, например стерильный воздух. При этом обработанными поверхностями являются, как правило, поверхности емкостей. Тогда обрабатывающие головки являются составной частью позиций обработки.
Жидкая стерилизующая среда и дополнительная стерильная среда подаются к обрабатывающим головкам или форсункам на вращающемся транспортном элементе по меньшей мере из одного внешнего, не вращающегося с транспортным элементом питающего блока через по меньшей мере один вращающийся распределитель или вращающееся соединение. В простейшем случае это вращающееся соединение состоит из двух элементов или частей вращающегося ввода, из которых одна часть в виде неподвижной части соединена с не вращающимся с транспортным элементом элементом установки или устройства, а вращающаяся часть - с вращающимся транспортным элементом. Для жидкой стерилизующей и, по меньшей мере, одной дополнительной сред в обеих частях вращающегося ввода выполнены проходящие через него проточные каналы, герметизированные друг от друга и наружу механическими уплотнениями (WO 2008/019831 А1).
Во избежание проникновения бактерий или других микроорганизмов извне на пути течения обрабатывающих сред до сих принято и необходимо предусмотреть между частями соответствующего вращающегося ввода барьерные или буферные зоны, которые выполнены в виде кольцевых камер между наружной поверхностью внутренней части и внутренней поверхностью внешней части вращающегося ввода, а также между двумя аксиально смещенными относительно оси вращения вращающегося ввода механическими уплотнениями и в которые во время работы подается дополнительная, отличающаяся от обрабатывающих сред буферная или барьерная среда. При выполнении барьерных или буферных зон в виде паровых заслонов барьерной средой часто является горячая парообразная среда.
Недостаток известных вращающихся вводов заключается, в том числе, не только в необходимости применения дополнительной, не используемой для обработки барьерной среды, но и, в том числе, также в сложной и подверженной неполадкам конструкции. Недостаток известных вращающихся вводов заключается также в необходимости контроля барьерной среды, в частности также давления этой среды, с помощью дополнительного контрольного контура, чтобы своевременно обнаружить утечки.
Если в известных вращающихся вводах в качестве барьерной среды применяется нагретая парообразная среда, то это также имеет тот недостаток, что имеющиеся уплотнения сильно нагружаются высокой температурой барьерной среды, а это вызывает значительное сокращение срока службы соответствующего вращающегося ввода.
Задачей изобретения является создание вращающегося ввода, который позволил бы избежать названных недостатков при упрощенном конструктивном выполнении. Для решения этой задачи вращающийся ввод выполнен в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.
Задачей изобретения является далее создание устройства для обработки и/или транспортировки емкостей, которое содержит, по меньшей мере, один вращающийся ввод и которое в отношении выполнения этого вращающегося ввода позволило бы избежать названных недостатков при упрощенном конструктивном выполнении. Для решения этой задачи устройство выполнено в соответствии с пунктом 12, а соответствующий способ выполнен по пункту 13 формулы изобретения.
Предложенное устройство является, например, составной частью всей установки для стерильного и/или асептического розлива продуктов в емкости. Не вращающаяся с соответствующим транспортным элементом, т.е. неподвижная, часть соответствующего вращающегося ввода расположена на станине устройства или же на части кожуха установки для стерильного и/или асептического розлива. Вращающаяся часть соответствующего вращающегося ввода расположена на транспортном элементе или на вращающейся части вращающегося ввода транспортного элемента, а именно соответственно так, что ось вращения вращающегося ввода расположена коаксиально с осью вращения транспортного элемента.
Соответствующий вращающийся ввод образует также, по меньшей мере, два отделенных друг от друга пути течения двух разных обрабатывающих сред, а именно жидкой стерилизующей и дополнительной стерильной сред. При этом путь течения образован внешней кольцевой камерой, которая выполнена частично на неподвижной и частично на вращающейся частях вращающегося ввода, обтекается жидкой стерилизующей средой и соединена с обрабатывающими головками и/или форсунками. По меньшей мере, один дополнительный путь течения образован примыкающими друг к другу проточными каналами в неподвижной и вращающейся частях вращающегося ввода. Внешняя кольцевая камера охватывает обе части вращающегося ввода соответственно на лежащей снаружи по отношению к их оси вращения поверхности или стороне, по меньшей мере, на части длины, а также переход между обеими частями вращающегося ввода, образуя при этом одновременно предотвращающую проникновение бактерий и/или микроорганизмов буферную зону. Благодаря этому можно отказаться от использования дополнительных паровых завес и от буферных камер и/или зон со сложными уплотнениями, в которые подается дополнительная барьерная среда.
Через соответствующий вращающийся ввод дополнительная стерильная среда может подаваться без давления или под давлением в виде газо- и/или парообразной или жидкой среды.
Существенными преимуществами изобретения являются, тем самым, в том числе, следующие:
- не требуется особой барьерной среды,
- также не требуется контроля барьерной среды,
- соответствующий вращающийся ввод отличается недорогой конструкцией, а именно, в том числе, за счет уменьшения герметичных мест, затрат на обслуживание и значительного увеличения срока службы.
«Емкостями» в смысле изобретения являются, в частности, банки, бутылки, тюбики, мешочки из металла, стекла и/или пластика, однако и другие упаковочные средства, в частности также такие, которые подходят для расфасовки порошкообразных, гранулированных, жидких или вязких продуктов.
Выражение «в основном» или «приблизительно» обозначает в смысле изобретения отклонения от точного значения на ±10%, предпочтительно на ±5%, и/или отклонения в виде незначительных для функционирования изменений.
Модификации, преимущества и возможности применения изобретения приведены в нижеследующем описании примеров его осуществления и на чертежах. При этом все описанные и/или изображенные признаки сами по себе или в произвольной комбинации являются, в принципе, объектом изобретения независимо от их совокупности в пунктах формулы изобретения или их подчиненности. Также текст формулы изобретения является составной частью описания.
Изобретение более подробно поясняется ниже на примерах его осуществления, изображенных на чертежах, на которых представляют:
- фиг. 1: схематичный вид сверху на машину для транспортировки и обработки емкостей;
- фиг. 2: упрощенный вид сбоку вращающегося ввода для двух сред для использования в машине для обработки емкостей из фиг. 1;
- фиг. 3: упрощенный разрез вращающегося ввода из фиг. 2;
- фиг. 4: вид сверху на вращающийся ввод из фиг. 2;
- фиг. 5: разрез другого варианта вращающегося ввода вместе со схематично изображенной станицей обработки емкостей;
- фиг. 6 и 7: в увеличенном масштабе подробности вращающегося ввода из фиг. 5;
- фиг. 8: в упрощенном виде вращающийся ввод из фиг. 5 вместе с трубопроводной и соединительной системами для подачи дополнительной стерильной среды к позициям для обработки емкостей;
- фиг. 9: вид аналогично фиг. 3 в другом варианте.
2
2
На фиг. 1 изображена машина вращающегося типа для обработки емкостей с приводимым во вращение вокруг вертикальной оси машины транспортным элементом в виде ротора 2, на периферии которого расположены несколько позиций 3 для обработки емкостей 4. Машина 1 служит при этом, например, для очистки, обеззараживания и/или стерилизации емкостей 4 с использованием жидкой стерилизующей среды высокого бактерицидного действия, например с использованием содержащего пероксид водорода в повышенной концентрации водного раствора (HO), и является составной частью установки для асептического наполнения емкостей 4 жидким продуктом, например ротационного асептического наполнителя. При этом обрабатываемыми поверхностями являются, по меньшей мере, внутренние поверхности емкостей 4. Жидкая стерилизующая среда наносится на обрабатываемые поверхности на позициях 3 через их форсунки или обрабатывающие головки преимущественно в горячем или парообразном состоянии, т.е. в машине 1 на обрабатываемые поверхности (в частности, внутренние поверхности) емкостей 4. После обработки стерилизующей средой для ее активирования и/или для сушки осуществляется обдув обработанных поверхностей второй, преимущественно также нагретой, стерильной газо- и/или парообразной средой, например нагретым стерильным воздухом.
Обрабатываемые емкости 4 подаются к позициям 3 по внешнему транспортеру 5 и через вход 6. Обработанные емкости отводятся от позиций 3 на выходе 7 и направляются дальше по транспортеру 8.
Для подачи жидкой стерилизующей и дополнительной, также стерильной и, например, газообразной сред из содержащего эти среды питающего блока к ротору 2 и расположенным на позициях 3 форсункам и/или обрабатывающим головкам служит обозначенный на фиг. 1-4 поз. 9 вращающийся ввод, который своей осью AD расположен коаксиально с осью машины. В данном варианте вращающийся ввод состоит, в основном, из выполненной в виде патрубка части 10 и выполненной также в виде патрубка части 11, причем последняя своей верхней на фиг. 3 частью длины охватывает часть 10 на части длины. Часть 10, выступающая из части 11, образует неподвижную часть вращающегося ввода 9, т.е. при использовании вращающегося ввода 9 в машине 1 часть 10 соединена с не вращающейся с ротором 2 частью машины. Часть 11 образует вращающуюся вокруг оси AD часть вращающегося ввода 9, т.е. при использовании вращающегося ввода 9 в машине 1 часть 11 соединена с ротором 2.
Обе части 10, 11 образуют внутренний сквозной канал 12, через который по стрелке А может течь дополнительная стерильная среда, которая подается в машине 1 от внешнего питающего блока к ротору 2 или его позициям 3. Между обеими частями 10, 11 для герметизации канала 12 предусмотрены два кольцевых уплотнения 13, 14, которые прилегают соответственно к наружной поверхности части 10 в виде кругового цилиндра и к внутренней поверхности части 11 также в виде кругового цилиндра и аксиально смещены по отношению друг к другу относительно оси AD, так что между кольцевыми уплотнениями 13, 14 образована кольцеобразная камера 15, ограниченная кольцевыми уплотнениями 13, 14 и частями 10, 11 вращающегося ввода.
Вращающийся ввод 9 включает в себя далее буферную зону или кольцевую камеру 16, которая охватывает части 10, 11 вращающегося ввода на их наружной стороне и образована корпусом 17 на части 11 и крышкой 18 на части 10. Корпус 17 выполнен так, что его внутреннее пространство закрыто на нижней стороне, а также в направлении периферии и открыто на верхней стороне на кольцеобразном отверстии 19. Кроме того, корпус 17 выполнен так, что отверстие 19 находится на уровне или приблизительно на уровне верхнего на фиг. 2 конца части 11, преимущественно приблизительно выше этого уровня. Предусмотренная на части 10 и закрывающая отверстие 19 крышка 18 снабжена концентрично охватывающим ось AD и отогнутым вниз краем 18.1, который закрывает верхний край отверстия корпуса 17. Расположение и выполнение крышки 18 выбраны так, что она отстоит от корпуса 17 на определенное расстояние, благодаря чему крышка 18 не мешает вращению части 11 с корпусом 17 вокруг оси AD.
В крышке 18 предусмотрено присоединение 20, образованное в данном варианте патрубком, который входит в образованный корпусом 17 участок кольцевой камеры 16 и заканчивается там. Через присоединение 20 во время работы подается жидкая стерилизующая среда (стрелка В). На дне корпуса 17 предусмотрено дополнительное присоединение 21, через которое во время работы жидкая стерилизующая среда отводится из кольцевой камеры 16 (стрелка С), а именно для подачи к форсункам или обрабатывающим головкам позиций 3. С кольцевой камерой 16 через несколько отверстий 22 связана также камера 15.
2
2
Датчик 23 уровня, являющийся, например, индуктивным датчиком уровня, управляет подачей и отводом жидкой стерилизующей среды таким образом, что кольцевая камера 16 наполнена жидкой стерилизующей средой всегда до заданного уровня N1, так что в кольцевой камере 16 образованы нижняя, содержащая жидкую стерилизующую среду жидкостная камера 16.1, а выше - газовая камера 16.2. Последняя во время работы наполнена высвободившимися из стерилизующей среды бактерицидными газообразными компонентами, т.е. при использовании HO в качестве жидкой стерилизующей среды - радикальными атомами кислорода. Чтобы способствовать высвобождению бактерицидных компонентов стерилизующей среды, в кольцевой камере 16 расположено, например, устройство для ввода энергии в жидкую стерилизующую среду, например в виде электронагревательного устройства 24.
Через отверстия 22, находящиеся выше уровня N1, бактерицидные компоненты стерилизующей среды попадают также в камеру 15.
Как видно, в частности, на фиг. 3, образованная корпусом 17 и крышкой 18 кольцевая камера 16 расположена так, что она охватывает снаружи части 10, 11 вращающегося ввода на их лежащих радиально снаружи по отношению к оси AD участках, а также переход между обеими частями 10, 11.
На фиг. 5-8 изображен вариант вращающегося ввода 9а, отличающегося от вращающегося ввода 9, в основном, конструктивными подробностями, но не принципиальной конструктивной концепцией. Вращающийся ввод 9а также включает в себя неподвижную, не вращающуюся с транспортным элементом или ротором 2 часть 10 и соединенную с вращающимся транспортным элементом или ротором 2, вращающуюся вокруг оси AD часть 11. В этом варианте обе части 10, 11 образованы соответственно элементом 25 и 26 в виде патрубка. Элемент 25 части 10 образует на своем верхнем на фиг. 5-8 конце выполненный в виде соединительного или присоединительного фланца участок 25.1, который отстоит от вращающегося ввода 9а вверх и служит для присоединения к направляющему дополнительную стерильную среду неподвижному трубопроводу. Другим трубчатым участком 25.2 элемент 25 охватывает верхний трубчатый участок 26.1 элемента 26 на верхней части длины. Между участками 25.2, 26.1 расположены опорные элементы 27, которые смещены по отношению к оси AD и выполняют одновременно преимущественно также функцию обоих механических уплотнений 13, 14, образующих между собой камеру 15. На участке 25.2 выполнены отверстия 22, связывающие камеру 5 с кольцевой камерой 16. Дополнительно к опорным элементам 27 на верхнем конце участка 26.1 между наружной поверхностью элемента 26 и внутренней поверхностью элемента 25 расположено кольцевое уплотнение 14.1.
Между обоими участками 25.1, 25.2 на элементе 25 расположен диск 25.3, который по отношению к оси AD радиально отстоит в виде фланца от элемента 25, а его верхняя и нижняя стороны лежат в плоскостях перпендикулярно или, в основном, перпендикулярно оси AD. Диск 25.3 образует в этом варианте крышку 18 с отстоящим вниз от его нижней стороны, концентрично охватывающим ось AD кольцеобразным фланцем 18.1. Элемент 26 выдается участком 26.2 за нижнюю на фиг. 5-8 сторону вращающегося ввода 9а. Между участками 26.1, 26.2 на элементе 26 расположен диск 26.3, который по отношению к оси AD также радиально отстоит наружу в виде фланца от элемента 26 и своими поверхностными сторонами лежит в плоскостях перпендикулярно или, в основном, перпендикулярно оси AD.
Диск 26.3 образует своей верхней, т.е. обращенной к части 10 или элементу 25 стороной закрытое дно кольцевой камеры 16, на котором закреплена охватывающая элемент 26 на расстоянии от него и в данном варианте коаксиальная с осью AD стенка 29 в форме кругового цилиндра, образующая вместе с диском 26.3 корпус 17.
Для осевой фиксации соединения между элементами 25, 26 на верхней стороне диска 25.3 расположено направляющее кольцо 30, которое охватывает ось AD концентрично или, в основном, концентрично и прилегает к верхней стороне диска 25.3, а именно к его направляющей 31 скольжения. Направляющее кольцо 30 несколькими стяжками 32, которые своей осью ориентированы параллельно оси AD и по отношению к ней находятся радиально снаружи крышки 18 и ее фланца 18.1, соединено с диском 26.3. Направляющее кольцо 30 и направляющая 31 скольжения образуют, тем самым, опору скольжения для осевой фиксации друг на друге частей 10, 11 вращающегося ввода.
На крышке 18 в не закрытой направляющим кольцом 30 и лежащей внутри него зоне расположено присоединение 20 для подачи жидкой стерилизующей среды в кольцевую камеру 16 (стрелка В). На дне кольцевой камеры 16, т.е. на диске 26.3, в данном варианте расположены несколько распределенных вокруг оси AD присоединений 21, которые соединены соответственно с трубопроводом 33 для дальнейшей подачи жидкой стерилизующей среды к соответствующей позиции 3 или к ее обрабатывающей головке 34 (стрелка С). В кольцевой камере 16 расположен датчик 23 уровня, выходной сигнал которого посредством устройства 35 управления управляет подачей жидкой стерилизующей среды через присоединение 20 в кольцевую камеру 16, в результате чего там с образованием жидкостной 16.1 и газовой 16.2 камер поддерживается постоянным зеркало жидкой стерилизующей среды на уровне N1. На стенке 29 выше уровня N1, но ниже отверстия 19 предусмотрен перелив 36 для жидкой стерилизующей среды, который соединен с предусмотренной на вращающемся транспортном элементе приемной камерой 37, так что, например, в случае возможной неисправности управления уровнем лишняя жидкая стерилизующая среда может течь в приемную камеру 37.
Обе части 10, 11 вращающегося ввода и оба элемента 25, 26 образуют проходящий через вращающийся ввод и герметизированный наружу проточный канал 12 для дополнительной стерильной газо- и/или парообразной среды, т.е. в данном варианте для стерильного воздуха, который подается к отдельным обрабатывающим головкам 34 по трубной распределительной системе 28, присоединенной к трубчатому участку 26.2.
2
2
Каждая обрабатывающая головка 34 содержит в данном варианте, в том числе, нагреватель 34.1, через который при обработке емкостей 4 течет дополнительная стерильная среда (стерильный воздух) и в котором эта среда нагревается. Кроме того, в нагревателе предусмотрена форсунка 34.1.1, через которую жидкая стерилизующая среда на этапе нанесения при обработке емкостей 4, будучи мелко распределенной, вводится или распыляется в поток дополнительной стерильной среды. Смесь из нагретой дополнительной стерильной среды и распыленной или парообразной жидкой стерилизующей среды (преимущественно HO) подается через форсуночное устройство 34.2, которое также является составной частью обрабатывающей головки 34.2 и содержит преимущественно входящую во внутреннее пространство емкости при обработке распылительную трубку, в соответствующую емкость 4 на этапе нанесения. На последующем этапе активирования и/или сушки подача жидкой стерилизующей среды к форсунке 34.1.1 прерывается, и в соответствующую емкость 4 подается только нагретая дополнительная стерильная среда.
Вращающиеся вводы 9, 9а обладают тем особым преимуществом, что за счет протекающей через кольцевую камеру 16 жидкой стерилизующей среды и при этом, в частности, также за счет высвободившихся из этой стерилизующей среды бактерицидных компонентов, которые могут также улетучиваться через образованную между крышкой 18 и корпусом 17 щель, особенно простым образом реализован надежный барьер от проникновения внешних микроорганизмов в канал 12 и что протекающая через кольцевую камеру 16 стерилизующая среда является, с одной стороны, барьерной средой, а, с другой стороны, используется для соответствующего процесса обработки.
На фиг. 9 в очень схематичном виде, как на фиг.3, изображен другой вариант вращающегося ввода 9b, отличающегося от вращающегося ввода 9 лишь тем, что отверстия 22 выполнены двумя группами, которые смещены по отношению друг к другу относительно оси AD. Во вращающемся вводе 9b датчик 23 уровня управляет подачей и/или отводом жидкой стерилизующей среды так, что ее зеркало в кольцевой камере 16 имеет уровень N2, лежащий выше верхних отверстий 22, благодаря чему жидкая стерилизующая среда течет также через камеру 15.
Таким образом, подразумевается также способ, сущность которого заключается в том, что при надлежащей работе, т.е. непосредственно перед наполнением емкостей, а не только во время CIP-процесса, когда, как известно, продукт наполняется в емкость не непосредственно после, стерилизующая среда подается во внутренние пространства вращающегося ввода из резервуара или подающего трубопровода только одним путем, после чего направляется дальше и используется для асептической поверхностной обработки транспортируемых емкостей.
Изобретение было описано выше на примерах его осуществления. Понятно, что возможны многочисленные изменения и модификации, не выходящие за счет этого за рамки лежащей в основе изобретения идеи.
Перечень ссылочных позиций
1 - машина для обработки емкостей
2 - ротор
3 - позиция обработки
4 - емкость
5 - транспортер
6 - вход для емкостей
7 - выход для емкостей
8 - транспортер
9, 9а, 9b - вращающийся ввод
10, 11 - части вращающегося ввода
12 - канал
13, 14, 14.1 - кольцевое уплотнение
15 - камера
16 - кольцевая камера
16.1 - жидкостная камера
16.2 - газовая камера
17 - корпус
18 - крышка
18.1 - фланец крышки
19 - отверстие
20, 21 - присоединение
22 - отверстие
23 - датчик уровня
24 - нагревательное устройство
25 - элемент
25.1, 25.2 - участок
25.3 - диск
26 - элемент
26.1, 26.2 - участок
26.3 - диск
27 - опорный элемент
28 - трубная распределительная система
29 - стенка
30 - направляющее кольцо
31 - поверхность скольжения
32 - стяжка
33 - трубопровод
34 - обрабатывающая головка
34.1 - нагреватель
34.1.1 - форсунка
34.2 - форсуночное устройство
35 - электронное устройство управления
36 - перелив
37 - приемная камера
А, В, С - направление течения среды
N1, N2 - уровень
AD - ось вращающегося ввода