专利名称：用于cip/sip的配量单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种配量装置，尤其是一种活塞-缸型容积式配量装置，其可与自动充填机相连，用于配量确定和精确量液体。
背景技术：
在药品、化妆品和食品领域，容积式活塞泵的使用是公知的，它们被安装在充填机上，用于把各种粘度的流体产品配量到容器中，例如瓶子、小瓶、安瓿等。在也称为计量泵或者注射器的此类装置中，活塞在形成于中空管状体(称为缸) 中的配量室内作线性往复运动。在活塞冲程过程中，活塞能够吸入一定量的液体产品接着进行配送，所述量是冲程和配量室直径的函数。待配量的产品分别通过入口和出口进入和排出配量室。入口连接至与产品罐相连的供应导管，而出口连接至例如与配量喷嘴或套管相连的排放导管，用于把产品配量到容器内。外部通断阀设置在供应导管和排放导管上，用以在注射器工作时交替地关闭和/ 或打开供应导管和排放导管。一些替代了外部阀的配量注射器包括切换装置，切换装置设置在配量室内，被控制用于与活塞的直线运动同步地将配量室交替地连接到供应导管和排放导管。这种切换装置可由插入到配量室内的旋转阀构成，该旋转阀能够开闭入口和出口。替代地，已知有配量注射器，其中，切换装置形成在活塞上，因此被称为活塞阀。在此情况下，除了轴向滑动以外，活塞还能够围绕其纵轴线转动预定角度，以使配量室交替地与供应导管和排放导管连通。在配量注射器中，尤其是在药品领域，活塞冲程的精度对配量的精度和准确度非常关键。同样，活塞阀的转动精度对保证正确的吸入和排放待配量产品很必要。在设有分离的旋转活塞和阀的配量注射器中，缸两端开放，以便使活塞和阀能连接至不同的驱动元件，这些驱动元件分别使活塞线性往复运动和使阀转动。在设置有活塞阀的配量注射器中，活塞阀的顶端部或底端部连接至驱动元件，驱动元件不仅转动活塞而且线性地移动活塞。已知的充填机包括支撑框架，用于支撑多个配量注射器，并且还支撑活塞和/或阀的各驱动元件(如果设在配量注射器上方)。支撑框架包括成型座，配量注射器能插入座内，并能一般通过固定支架而可拆卸地锁定在座内，这些支架可用螺钉或者三夹钳(tri-clamp)型快速装配连接件而螺固在支撑框架上。已知的支撑框架能够保证配量装置的精确和牢固支撑，但是需要付出辛苦和复杂的装卸过程，装卸过程还要求使用两个操作员。如果配量注射器与在消毒或灭菌环境中工作的充填机相连，并因此将设置有容纳舱，从而只能通过设置有手套(“手套口”)的开口进入封装产品的处理区；在这种情况下，上述装卸过程将更为复杂和不方便。当驱动元件设置在注射器上方时，驱动元件容纳在适当的容纳壳体中，因为它们包括电机、传动机构和运动机构、传感器等，出于清洁和卫生的目的必须将它们与处理区隔尚开。然而，上述容纳壳体的尺寸和位置有一些缺点，包括不易进入处理区和不便于接近位于处理区的操作装置，如果上述机械元件和部件发生故障或损坏就需要进入处理区内部(如果处理区是无菌的话将会�：ξ蘧�)以进行维护。此外，如果消毒和/或灭菌处理区受到灭菌空气流的冲刷，那么上述容纳壳体的尺寸和位置导致空气流在配量区域偏离或者改变，并且由于配量注射器的活塞的运动，会有产生微粒并且微粒被气流带入下面的容器内从而污染容器的风险。为了克服这些缺点，尤其是在药品包装领域，当前的趋势是提供可以从底部进行转动和直线移动的配量注射器，以便使相应的移动元件位于充填机基座内。为此目的，驱动轴伸出充填机基座，并通过滑移式接头而可拆卸地连接至注射器活塞下端，该接头为线性运动和转动的传动提供必要的精度，同时能够允许安装和拆卸注射器。特别地，上述接头通常包括T形元件，其固定在活塞端部并容纳在具有互补形状的座内，座形成在驱动轴上端。该T形元件可以横向于(一般是垂直于)活塞的移动方向在座内滑动。用这种方式，T形元件可以分别插入座内和从座上拆卸下来，以便使注射器连接或者脱离移动元件。然而，为了使T形元件在活塞的任何工作位置都能够从座上拆卸下来，活塞杆的长度必须能使杆下端始终保持在缸外部。由于活塞长度相当大，因此这种配量注射器很大，很难操纵，重要的是很难安装和拆卸。而且，支撑上述配量装置所需的支撑框架的尺寸和所占空间很大，从而很大地限制了充填机处理区的易接近性。已知的配量注射器通常用不锈钢制成，不锈钢是一种适合接触药品和/或食品并能经受清洁和灭菌程序的材料。此外，已知的是使用陶瓷材料，因此能够制作尺寸公差窄和表面粗糙度值小的零部件。陶瓷材料具有很高的耐磨系数，和很高的耐高温系数，并具有极其适中的热膨胀系数。上述特性使得陶瓷材料特别适合制作用于原地清洁和灭菌工作的高精度活塞泵。然而，陶瓷材料在机械领域具有局限性，因为陶瓷材料较脆，容易断裂、破裂和碎 m农。因此，用金属衬垫覆盖陶瓷材料制作的泵缸，该衬垫通常由不锈钢制成。衬垫通过过盈而热安装，以与陶瓷缸形成单一整体。除了保护陶瓷内缸以外，外部金属壳还能够使注射器固定在支撑框架上，以及能够使供应导管和排放导管的接头连接在其上。在很多应用中，尤其在药品领域和食品领域，要求能对配量注射器进行原地清洁和灭菌操作，而不需要拆卸任何部件。此类称为CIP/SIP (原地清洁/原地灭菌)的操作基本上由一系列可自动或半自动执行的步骤构成，在过程中，配量注射器内部由不同温度的清洁液体和加压蒸汽冲刷。以此方式，在较短的时间间隔内，可以对与产品接触的注射器所有部分进行清洁和灭菌。正确和有效进行清洁和灭菌操作的一个必要条件是，已经接触产品的注射器的每个内表面都适当地由清洁和灭菌流体以必要的流动速度达到和冲刷。除此之外，注射器的结构和构造必须保证在清洁和灭菌循环结束时能够适当地排出和排空流体，即不会出现积聚和驻留所述流体的区域。特别地，用于CIP/SIP操作的配量注射器包括清洁和灭菌室，该清洁和灭菌室连接到配量室并与配量室同轴，并设置有供清洁和灭菌流体排出的开口。在一种注射器清洁和灭菌状态中，活塞位于缸内，以使接触产品的活塞各部分与配量室和清洁灭菌室的内壁间隔开。以此方式，清洁和灭菌流体可以到达注射器的上述各部分和整个配量室的内壁。FR2797046示出了一种容积式配量装置，包括中空主体，其限定配量室，设有待配量产品的供应导管和排放导管；以及活塞，该活塞可在所述配量室内线性移动和转动。配量室向下延伸至第二室内，第二室用于容纳活塞的伸出部，并且底部通过关闭元件关闭，该关闭元件可拆卸地连接至该中空主体并设置有排放清洁和灭菌流体的导管。该配量装置还包括位于配量室上方的清洁和灭菌室，设置有用于清洁和灭菌流体的入口导管。该清洁室由可拆卸地连接至中空主体的圆柱形管件构成，该圆柱形管件设置有间隙，该间隙连接到入口导管并借助设置有横向孔的圆柱形阻挡物与清洁和灭菌室隔开。上述配量装置的一个缺点是结构复杂、较大、成本高，该结构包括四个不同的导管，用于分别供待配量产品和清洁灭菌流体进出。W02004027352公开了一种容积式配量装置，包括中空主体，该中空主体限定了配量室，侧面设置有待配量产品的供应导管；以及活塞，该活塞可在所述配量室内线性移动和转动。配量室上方由关闭元件关闭，该关闭元件可拆卸地连接至第一中空主体，并设置有待配量产品的排放导管。连接至该中空主体下端的另一个中空主体形成清洁和灭菌室，其设置在清洁和灭菌流体排放导管的底部。上述配量注射器比FR2797046中所示的注射器具有更加紧凑和简单的结构，但是操纵起来要求更高和更费力，因为在运输过程中活塞会意外从各中空主体中出来，因此容易损坏和/或污染。然而，由相互可拆卸连接的多个部件(中空主体，关闭元件)构成的上述两种配量装置还有清洁和灭菌问题。实际上，由于零部件机加工精度不足和/或零部件之间非最佳的连接，因此在零部件的界面或者连接区域存在缝隙或空隙，该缝隙或空隙的尺寸使得待配量产品和/或清洁灭菌流体会渗入和扩散。在此情况下，为了对注射器进行正确的和彻底的清洁，必须将注射器完全拆卸，因此增加了操作时间，从而增加了运行成本。上述公开的配量装置的另一个缺点在于，正确组装注射器并随后将注射器安装在充填机上需要复杂和灵巧的手工工序。这种工序需要高成本的专业人员。
发明内容
本发明的一个目的是改进已知的容积式配量装置，尤其是可与充填机相连的活塞阀型配量装置。另一个目的是提供一种配量装置，该配量装置包括配量单元，该配量单元用于与设置在充填机内的活塞驱动装置自动连接或脱离，无需操作员手动干预，无需考虑上述活塞的工作位置。另一个目的是提供一种配量装置，该配量装置包括接头装置，该接头装置能够使活塞快速和自动地连接或脱离相应的移动装置，所述接头装置同时保证了线性运动和转动运动精确和准确地传递到上述活塞。另一个目的是提供一种配量装置，该配量装置包括可与充填机相连的支撑和锁定装置，能够使配量单元容易和快速地安装和拆卸，所述支撑和锁定装置确保配量单元在安装工作状态中能够精确和牢固定位。另一个目的是获得一种配量单元，能够以很高的精度和准确度配量所需体积的液体量，并能够用于原地清洁和灭菌(CIP/SIP)操作。另一个目的是提供一种配量单元，该配量单元具有特别简单和紧凑的结构，同时坚固且耐冲击。另一个目的是提供一种配量单元，将配量单元组装和/或安装在支撑和锁定装置上只需要很少和简单的手动工序。根据本发明，还提供了一种根据权利要求1的配量装置。本发明的配量单元能够精确和准确地配量所需体积的液体量，并能够自动或半自动地进行原地清洁和灭菌(CIP/SIP)操作。由于壳体装置包括内管元件，该内管元件中形成包括下配量室和上配量室的腔体，并且壳体装置包括外罩元件，该外罩元件从外部包围内管元件并形成另一个腔体，该另一个腔体用作清洁灭菌室，因此能够获得一种结构简单紧凑同时又坚固耐冲击的配量单元。外罩元件实际上由塑料制成，并且尤其是通过包围内管元件模制而固定在内管元件上，以便与内管元件形成一体内管元件用陶瓷材料制成，以便保证高配量精度，以及特别适合CIP/SIP操作。由于本发明配量单元的该结构和实施例，排除了在外罩元件和内管元件之间界面或连接区中存在缝隙、空隙等，如果有缝隙或空隙，待配量产品或者清洁灭菌流体可能沉积在这些缝隙或空隙中，从而造成CIP/SIP操作失效或者至少不能被接受。外罩元件还包括手柄形握持部，以使操作员能够容易握持和操纵配量单元，尤其是在安装到支撑装置上和从支撑装置上拆卸下来的步骤中。该配量单元还包括止动装置，用于可选择地防止或允许活塞装置在外壳装置内沿第一轴线滑动。特别地，止动装置用于将活塞装置在预定的线性位置和角度位置锁定在外壳装置上，以使配量单元保持在运输和安装/拆卸配量单元的过程中所需的组装状态。因此，能够以容易和快速的方式将配量单元连接和锁定在相应支撑装置上。这种安装/拆卸工序可以仅由一个操作员完成，该操作员可以仅需支撑配量单元，而不必像已知配量单元中通常所做那样还支撑活塞装置。
参考附图可以更好地理解和实施本发明，这些附图借助非限制性实例示出了本发明的实施例，其中图1是处于安装状态的本发明的配量装置的局部剖视前视图；图2是图1中配量装置的支撑装置的局部侧视图；图3是沿图1中III-III线的剖视图；图4是图1的放大细节图，示出处于对准工作状态的接头装置；图5是处于对准工作状态的接头装置的局部剖视放大图6是处于未对准工作状态的接头装置的局部剖视前视图；图7是处于未对准工作状态的接头装置的局部剖视侧视图；图8是图1中配量装置的一种变型的部分及局部剖视前视图；图9是图8的放大细节图，示出处于对准工作状态的接头装置；图10是图9中接头装置处于未对准工作状态的局部剖视侧视图；图11是类似图9的前视图，示出处于未对准工作状态的接头装置；图12是图1中配量装置的局部放大图，示出处于安装状态的支撑装置和固定装置；图13是处于清洁和灭菌状态的图1中配量装置的配量单元的纵剖视图。
具体实施例方式参见图1-7，示出了配量装置1，该配量装置可与充填机相连，并包括配量单元2， 配量单元包括活塞装置3，活塞装置包括活塞，活塞可以沿着第一纵轴线Wl在壳体装置5的腔体4内移动，以便从壳体装置5的入口 82抽取所需量的液体，并将该所需量的液体引向壳体装置5的出口 83。配量装置1包括支撑装置40，支撑装置例如可固定于充填机的基座102的外壁 102a上，并用于支撑和锁定处于安装状态A的配量单元2。配量装置1还包括接头装置10，该接头装置用于在配量单元2的所述安装状态A 中可拆卸地将活塞装置3的第一端部6连接至移动装置101，该移动装置用于使活塞装置3 线性和旋转地运动。移动装置101是公知类型的，没有详细表示在附图中，它容纳在充填机基座102内部。参见附图所示的实施例，活塞装置3的第一端部6是下端部，因此配量单元2是从底部被移动装置101驱动。活塞装置3是活塞阀装置，并包括第二端部7，第二端部与第一端部6对置，能在腔体4内滑动，并设置有将腔体4连接至入口 82或出口 83的切换装置9。受到移动装置101驱动的活塞装置3可沿第一轴线Wl在缩回或内部位置和伸出或外部位置之间作线性往复运动，并可围绕第一轴线Wl在吸入位置和排出位置之间作往复转动，在吸入位置时，切换装置9使腔体4连接至入口 82，在排出位置时，切换装置9使所述腔体4连接至出口 83。配量单元2的壳体装置5包括大致为圆柱形的内管元件51，其内部形成腔体4 ； 以及外罩元件52，该外罩元件包住内管元件51，并延伸至内管元件51的一端(例如下端)， 以形成另一个腔体53，该另一个腔体设置有相应的开口 56，用于使接头装置10通过。内管元件51例如用陶瓷材料制成，而外罩元件52用塑料制成。特别地，外罩元件 52例如通过注塑成型而直接围绕内管元件51成型，以与内管元件形成一体。外罩元件52还包括手柄型的握持部52a，以便于操作员容易握持和操纵配量单元 2，特别是在安装/拆卸步骤中，正如说明书中将要继续详细描述的那样。腔体4大致为圆柱形并在内管元件51的整个长度上纵向延伸，腔体包括直径和长度不同的下配量室4a和上配量室4b。特别地，下配量室如的直径大于上配量室4b的直径。上配量室4b通过入口 82与待配量产品的供应回路流动连接，所述入口 82包括形成在内管元件51和外罩元件52的侧壁上的相应导管，该导管横贯所述第一轴线W1，特别是与第一轴线几乎垂直。上配量室4b还通过出口 83与产品排放回路流动连接，该出口由例如在外罩元件52的顶部52b上形成的相应导管构成，该顶部在腔体上方封闭腔体4，出口的所述相应导管例如大致与第一纵轴线Wl同轴。入口 82和出口 83的外部设有用于快速装配连接至供应回路和排放回路的连接件 82a，83a，例如三夹钳快速装配连接件。连接件82a，83a直接形成在外罩元件52上。本发明的配量单元2设置用于进行原地清洁和灭菌(CIP/SIP)操作。这些操作无需拆卸配量单元2的任何部件，包括一系列步骤，这些步骤可以自动或半自动地完成，在执行这些步骤的过程中，配量单元内部被不同温度的清洁液体和加压蒸汽穿过。为此目的，外罩元件52延伸到内管元件51下方，以便圆柱形下部52c形成另一个腔体53，该另一个腔体充当配量单元2的CIP/SIP操作步骤中的清洁和灭菌室。该另一个腔体53大致为圆柱形，直径大于下配量室如的直径。该另一个腔体53通过另一个出口 M 与清洁和灭菌流体的外部排放回路流动连接，该另一个出口包括清洁导管，其具有用于快速装配连接的相应连接件Ma。活塞装置3包括伸长圆柱体，该圆柱体包括位于第一端部6和第二端部7之间的中部8，这些部分彼此同轴并与第一纵轴线Wl同轴并具有不同的直径和长度。中部8设置用于在下配量室如内部密封地滑动，而第二端部7设置用于在上配量室4b内密封地滑动。第一端部6在另一个腔体53内带有间隙地滑动。在清洁和灭菌状态L中，活塞装置3设置成使腔体4与另一个腔体53和另一个出口 M流动连通。特别地，在该清洁和灭菌状态L中，活塞装置3的第二端部7和中部8分别完全容纳在下配量室如和另一个腔体53内；而活塞装置3的第一端部6部分地容纳在另一个腔体53内，关闭另一个腔体53的开口 56。更准确地说，第一端部6的外侧壁6a密封地抵接密封装置55，密封装置55例如包括0型圈式的环状密封件并设置在另一个腔体 53的相应内壁中，以便在另一个腔体和外部环境之间提供流动连接(图13)。用这种方式， 通过入口 82和/或出口 83输入腔体4内的清洁和/或灭菌流体就能够以必要的速度到达并冲刷配量室^，4b以及已接触待配量产品的活塞装置3的所有点。应当注意，由于本发明的配量单元2的结构以及实施例，在外罩元件52和内管元件51之间的界面或接合区域内，排除了缝、空隙之类的存在，缝或空隙会使待配量产品或者清洁和灭菌流体沉积于其中，从而导致CIP/SIP操作失效或者至少无法接受。因此，用塑料制成的外罩元件52不仅包覆陶瓷内管元件51并从而使其免受振动和冲击，而且能够使配量单元2固定在支撑装置40上，并能够使待配量产品的供给回路和排放回路以及清洁和/或灭菌流体的排放回路通过连接件82a、83a和5 连接至配量单元 2。活塞装置3的第一端部6包括座16，用于可拆卸地接纳接头装置10的离合部11， 离合部11可以沿大致平行于所述第一轴线Wl的连接方向T插入和脱离所述座16。离合部11和座16具有互补的形状，例如为圆柱形，并且它们的尺寸能够使残余径向间隙最小。接头装置10包括连接元件25，该连接元件包括离合部11 ；以及另一个连接元件 26，该另一个连接元件的一个端部连接至移动装置101。连接元件25和另一个连接元件沈借助球形元件27而可旋转地连接。移动装置101使另一个连接元件沈沿第二轴线W2和围绕第二轴线W2运动。在使用时，接头装置10通常组装在移动装置101上。锁定装置12设置用于可分开地将第一连接元件25的离合部11固定在座16内。 锁定装置12包括一个或多个止动元件13，例如两个，止动元件与离合部11相连并且能够移动，以便分别与在座16内形成的各个容座39接合或脱离，从而在接头装置10上锁定或者释放第一端部6。致动装置14作用于止动元件13，以便将止动元件推入容座39内。参见附图所示实施例，止动元件13为球形并插入开口 18内，开口对置地形成在离合部11的侧壁19上，止动元件在致动装置14的作用下保持从开口突出，并容纳在形成于所述离合部11内的间隙17中。致动装置14包括加压元件15，该加压元件可以在间隙17 内滑动并具有作用于止动元件13的倾斜壁15a。加压元件15与间隙17的底壁限定了密封的下室21，加压流体通常为压缩空气被供应给该下室。在与下室21相对的一侧设置有弹性元件22，例如是插入前述间隙17内的卷簧，并且该弹性元件设置成施加与加压流体施加的作用相抗的弹性力。容座39例如由环形凹槽形成，该环形凹槽形成在座16的内壁上并且形状适于接纳所述止动元件13的突出部。在接头装置10的连接状态B中，受到加压元件15推动(加压元件受到弹簧22的推动)推动的止动元件13从开口 18突出并接合容座39，以将离合部11牢固锁定在第一端部6上。 特别地，第一端部6的环形端面6b抵接在离合部11的环形冠20的上表面20a上。 在附图中未表示的释放状态中，加压元件15在供应到下室21的加压流体作用下移动到这样的位置，在此位置，能够使止动元件13返回开口 18内以便脱离容座39，并能够使离合部 11脱离第一端部6。设置传动装置，用于将第一端部6连接至离合部11，以便离合部11能够传递转矩。传动装置包括至少一个销23，该销固定在离合部11上并用于接合在形成于第一端部6上的另一个座M内。特别地，销23固定在环形冠20的上表面20a上，大致与第一轴线Wl平行，以便在离合部11分别插入或脱离座16时插入或者脱离另一个座M。连接元件25包括与离合部11相对的叉部35，而另一个连接元件沈包括与固定于移动装置101上的端部相对的另一个叉部36。叉部35和另一个叉部36通过球形元件27而可旋转地连接。叉部35和另一个叉部36分别包括成对的臂，这些臂部分地包围球形元件27，所述成对的臂各自设置在大致相互垂直的平面内。球形元件27允许两个连接元件25和沈之间有相对转动，同时保证移动装置101 和活塞装置3之间拉力/压力的传递，以便保证活塞装置沿着第一轴线Wl进行往复运动。接头装置10还包括包围和容纳叉部35和36的套筒38。套筒38通过各销钉四、30连接至连接元件25、26。特别地，第一销钉四把套筒38连接到连接元件25上，而第二销钉30把套筒38 连接到另一个连接元件26上。第一销钉四和第二销钉30为圆柱形，大致相互平行，并横向于第一轴线Wl设置， 尤其是基本垂直于第一轴线Wi。第一销钉四的相对两端分别固定于套筒38上，例如通过过盈配合，同时可旋转地容纳在连接元件25的第一贯通开口 31内。第一贯通开口 31大致包括贯通狭缝，贯通狭缝横截面的形状适于仅在平行于第一轴线Wl的方向为第一销钉四留下设定量的径向间隙。同样地，第二销钉30的相对两端分别固定在套筒38上，例如通过过盈配合，同时可旋转地容纳在另一个连接元件26的第二贯通开口 32内。第二贯通开口 32的横截面校准为大致等于第二销钉30的横截面，以便使第二销钉能够仅围绕相应的纵轴线以几乎零径向间隙转动。由于销钉四和30，套筒38转动地连接两个连接元件25、26，即，能够传递转矩或扭矩。接头装置10还包括波纹管装置33，该波纹管装置将连接元件25的离合部11连接至充填机基座102的外壁102a，以至少包围叉部35、36、球形元件27、套筒38和销钉四、30 并把它们与对产品进行配量的外部处理环境80隔离。因此，接头装置10构成了等速接头，即使在活塞装置3未对准的情况下也能够在移动装置101和活塞装置3之间极为精确地传递力矩和轴向力。如图6和7所示，利用借助球形元件27而可转动地连接的连接元件25、26以及可在第一贯通座31内滑动的第一销钉29，即使在例如由于配量单元2和/或支撑装置40安装和/或制造不精确而造成活塞装置3的第一轴线Wl相对于另一连接元件沈的第二轴线 W2未对准和/或倾斜时也能够使接头装置10工作。在安装步骤中，当操作员已经将配量单元2固定在支撑装置40上处于安装状态A 之后，启动移动装置101，以使安装在其上的接头装置10沿着第二轴线W2移动，直至离合部 11插入第一端部6的座16内。通过在连接状态B中启动锁定装置12，就能够将离合部11 牢固地锁定在第一端部6上，即将活塞装置3连接至移动装置101。通过进行相反的操作，也就是，首先释放锁定装置12，以使止动元件13脱离座16 中的容座39，并且接着启动移动装置101，就能够使离合部11脱离座6，从而解除活塞装置 3与接头装置10的连接并从而解除与移动装置101的连接。应当注意，利用本发明配量装置1的接头装置10和活塞装置3的构造(这能够使离合部11沿几乎与第一轴线Wl平行的连接方向T插入和脱离第一端部6的座16)，就能够使活塞装置3连接或脱离移动装置101，而无需把第一端部6定位于壳体装置5的外侧。 特别地，第一端部6在任何操作位置都始终有利地容纳在壳体装置5的另一个腔体53内。这能够减少活塞装置3的长度，使配量单元2制成紧凑的纵向尺寸，因此特别适合使用在要求处理区容易进入的充填机中。通过接头装置10，活塞装置3还可以完全自动的方式连接或脱离移动装置101，不需要操作员进行手动干预，因此减少了停工时间，降低了安装误差的风险。图8至11表示一种不同于前述实施例的配量装置1，接头装置110将活塞装置103的第一端部106连接至移动装置101。接头装置110包括连接元件125，该连接元件具有伸长的形状并在一端设置有离合部111，该离合部用于接合到形成在第一端部106中的座116内。另一方面，连接元件125 的另一端连接至移动装置101，以便可以沿着第二纵轴线W2线性移动和围绕第二纵轴线转动。而且，在此情况下，离合部111可以沿基本平行于第一轴线Wl或者相对于所述第一轴线Wl倾斜几度的连接方向T连接和脱离所述座116，如说明书下面进一步更详细地描述的那样。离合部111和座116具有互补形状，例如为截头圆锥体形。接头装置110包括锁定装置112，用于将离合部111可释放地锁定在座116内。锁定装置112包括固定在离合部111 一端并抵靠座116内壁的密封装置113。密封装置113包括例如由弹性体材料制成的环形密封件，其容纳在形成于离合部111 一端上的环形腔132内。离合部111的该端、座116以及密封装置113限定了锁定装置112的上室121，该上室通过导管122连接至真空源，例如真空回路。在连接状态B中，由于在上室 121内形成的负压或真空，离合部111以一定的连接力牢固地接合座116，该连接力的大小取决于上室121的形状和尺寸以及上室内的真空度。当上室121回复到大气压力时(例如通过切断与真空回路的连接)，离合部111可以容易地、顺畅地脱离座116，从而使活塞装置103脱离移动装置101。设置抵接装置，用于确定在连接状态B时活塞103的第一端部106和连接元件125 的离合部111之间沿第一轴线Wi的相互轴向位置。抵接装置包括固定于座116的底壁116a上的第一抵接销钉114和固定于离合部 111上的第二抵接销钉115。与离合部111弹性连接的球形中间元件1 处于两个抵接销钉114和115之间。在连接状态B中，在由处于负压的上室121形成的连接力作用下，抵接销钉114和 115在相对两侧接触中间元件126。因此应当注意，在连接状态B中，在活塞装置103和连接元件125之间为零轴向间隙。当离合部111脱离座106时，中间元件1 还作为闸，用于切断上室121或者外部环境与导管122之间的连接。为此，离合部111包括另一个间隙117，该另一个间隙的底部固定有第二抵接销钉 115，中间元件1 插入该另一个间隙内。另一个弹性元件118(例如卷簧)包围第二抵接销钉115，并作用于中间元件126，以便将中间元件126推向另一个间隙117外部。在离合部111脱离座106的释放状态中，该另一个弹簧118推动中间元件126，以使其抵接设置在该另一个间隙117开口部上的环形脊119和相邻的另一个密封装置139。在该位置，抵接元件1 密封地关闭通过导管122连接至真空源的该另一个间隙117。设置传动装置，用于把第一端部106连接于离合部111上，以便离合部能够传递转矩。传动装置包括一个或多个销123，例如两个，彼此间隔一定角度，例如180度，并固定在离合元件111的侧壁131上，用于接合在形成于第一端部106上的相应的另外座IM 内。
销123的尺寸以及另外座124的尺寸应当能够使活塞装置103和连接元件125之间的径向间隙最�。员惚Ｖに龌钊爸�3在工作期间以必要的精确性和准确性进行旋转运动。销123基本垂直于连接元件125的纵轴线而固定，以便当离合部111分别插入或者脱离座106时销能插入或者脱离该另外的座124。该另外的座IM各自包括在下面开口的狭缝。接头装置110包括波纹管装置133，它将连接元件125的离合部111连接至充填机基座102的外壁102a，以便使形成于所述外壁10 内供连接元件125通过的开口与处理环境80隔离开。在接头装置110的连接状态B中，在上室121内真空产生的连接力作用下，密封装置113在离合部111和座116内壁之间被挤压。由于密封装置113的弹性和变形性，该密封装置不仅保证上室121与外部环境隔离，而且在配量单元正常工作期间还能够在连接元件125和活塞装置103的第一端部106之间传递转矩或扭矩。如果密封装置113相对于座116的内壁或者相对于离合部111的环形腔132滑动， 那么该传动装置尤其是销123和另外座IM保证了活塞装置103和连接元件125之间的正确角度定位并保证了转矩的正确传递。如图10和11所示，由于密封装置113的弹性和变形性、由于离合部111和座106 的截头圆锥体形以及由于离合部111和座106之间的径向间隙，即使第一轴线Wl和第二轴线W2相对于彼此未对准和/或倾斜，接头装置111也能够以精确和准确方式将线性运动和旋转运动传递到活塞装置103。以这种结构方式形成的接头装置110也构成了等速接头，在配量单元2和/或支撑装置40安装和/或制造不精确的情况下，也能够以很高的精度在移动装置101和活塞装置103之间传递转矩和轴向力。此外，在配量装置1的这种变型中，能够使活塞装置3自动地以可选择的方式连接或脱离移动装置101，无需操作员手动干预，并且在任何工作位置都能够使第一端部106始终设于壳体装置5内部。特别参见附图1-3和12，配量装置1包括与壳体装置5相连的连接装置60，该连接装置用于在配量单元2的安装状态A中可滑动地接合在支撑装置40的导向装置41内。 该连接装置60可沿着大致平行于第一纵轴线Wl的第一方向X插入或脱离导向装置41。该第一方向X例如是竖向的并基本垂直于充填机基座102的上壁102a，支撑装置40可固定在该上壁上。在未示出的一种配量装置1变型中，第一方向X例如可以是水平的并基本垂直于第一轴线Wl。支撑装置40包括固定在上壁10 上的支撑体46，用于支撑导向装置41。导向装置41包括导向元件，导向元件为扁平形，设置有直线槽49，直线槽的横截面为T形，并平行于第一方向X延伸。连接装置60包括T形连接元件，其固定在壳体装置5上，以便以预定间隙滑动地接合在直线槽49内，以使配量单元2能够容易安装在支撑装置40上和从支撑装置40容易拆卸。
连接元件60例如直接形成在外罩元件52的圆柱形下部52c的侧壁上。替代地，连接元件60可以是单独的元件，固定在圆柱形下部52c的前述侧壁上。支撑装置40还包括固定装置，用于将连接元件60可释放地锁定在导向装置41 上。固定装置包括至少两个与导向装置41相连的固定元件42、43，该固定元件可移动以便分别接合或者脱离连接元件60的各连接凹口 62、63，以使连接装置60锁定在导向装置41 上或者从导向装置上释放。设置推动装置，以便作用于固定元件42和43，并沿大致垂直于第一方向X的第二方向Y推动固定元件以使其以预定的固定力抵接连接凹口 62和63。参见附图所示实施例，固定装置包括第一固定元件42和第二固定元件43，它们都是球形的，并且分别被插入第一开口 47和第二开口 48内，第一开口和第二开口形成在导向装置41内在第一方向X上对齐并叠置。在推动装置作用下，第一固定元件42和第二固定元件43保持突出，以便在安装状态A中分别接合连接元件60的第一连接凹口 62和第二连接凹口 63。推动装置包括致动装置，尤其是第一致动器44和第二致动器45，例如气动型的或者机械型的，它们分别连接第一固定元件42和第二固定元件43。通过启动致动器44和45， 能够交替将固定元件42和43移动到缩回位置或突出位置，其中，固定力由固定元件42和 43施加到连接凹口 62和63上。在一个未示出的替代实施例中，致动器44和45可以由适合连接固定元件42和43的弹性装置取代。第一开口 47和第二开口 48设置有附图中未示出的止动部，用于防止固定元件42 和43完全从开口 47和48中退出，即，使固定元件突出预定量。连接凹口 62和63为球冠形，曲率半径小于固定元件42和43的曲率半径，以便连接凹口 62和63沿着各个大致为环形的接触表面65和66抵接固定元件42和43。第一开口 47包括圆柱形孔，孔的直径便于以大大减小的径向间隙42容纳第一固定元件42。当第一固定元件42抵接第一连接凹口 62并沿第二方向Y把连接元件60推靠到直线槽49上时，配量单元2被以牢固和精确方式锁定，从而防止了在第一方向X、第二方向 Y和第三方向Z上移动，第三方向Z垂直于第一方向X和第二方向Y。另一方面，第二开口 48包括沿第一方向X伸长的贯通狭缝，以便能够使第二固定元件43适应于第二连接凹口 63的位置，并补偿第二连接凹口与第一连接凹口 62之间沿第一方向X的距离的差异。当第二固定元件43抵接第二连接凹口 63并把连接元件60推靠到直线槽49上时， 配量单元2被锁定而不能围绕平行于Y向且穿过第一固定元件42的轴线转动。第一连接凹口 62和第二连接凹口 63形成在相应的金属材料制插件67和68中， 插件结合在连接元件60内，以便保证前述连接凹口 62和63具有更大的刚度和不变形性， 并保证在抵接固定元件42和43时具有更大的精确性和抵抗力。 该配量单元2还包括止动装置，用于防止活塞装置3在壳体装置5的腔体4内沿第一轴线Wl滑动或使活塞装置3能在壳体装置5的腔体4内沿第一轴线Wl滑动。特别地， 止动装置将活塞装置3相对于壳体装置5锁定在预定的线性位置和角度位置，以便使配量单元2保持处于运输和装卸接头装置10所需的组装状态R。
特别地，止动装置包括止动销70，该止动销滑动地装配在第一容座71内，该第一容座形成在外罩元件52的圆柱形下部52c的侧壁上，并且该止动销用于接合第二容座73， 该第二容座形成在第一端部6的外壁6a上，位于座16的开口处。第二容座73包括尺寸基本等于止动销70尺寸的孔。止动销70可以平行于第二方向Y也就是垂直于第一纵轴线Wl移动，并且在支撑装置40的驱动装置作用下在缩回位置和伸出位置之间移动。在缩回位置处，止动销70完全容纳在第一容座71内，以便不与第一端部6相互作用，从而使活塞装置3能够移动。在伸出位置处，止动销70插入第二容座73内，防止活塞装置3沿着第一纵轴线Wl移动和围绕第一纵轴线Wl转动，从而确定配量单元2的组装状态R。横向于止动销70固定的驱动销75与驱动装置的驱动杆74接合。驱动杆74平行于止动销70，并由驱动装置的线性致动装置76驱动，该线性致动装置例如包括气压缸。该驱动杆74具有相应的径向凹槽，适于接纳驱动销75。在将配量单元2安装到支撑装置40上的安装步骤中，操作员借助握持部5 来支撑处于组装状态R的配量单元2，并将连接元件60沿第一方向X插入导向装置41内。连接元件60和导向装置41的直线槽49之间的间隙允许容易和快速插入。在借助各致动器44和45将固定元件42和43保持在各开口 47和48内的缩回位置的情况下，连接元件60在导向装置41内滑动，直至到达最终位置，在该最终位置，由各致动器44和45推动到突出位置的上述固定元件42和43抵接各连接凹口 62和63，从而把安装状态A的配量单元2锁定位置。在该状态中，止动销70的驱动销75容纳在驱动杆74的径向凹槽内。通过执行反向顺序的操作，即，通过从导向装置41拆卸连接元件60，在借助各致动器44和45将固定元件42和43保持在缩回位置的情况下，就能够使配量单元2脱离支撑装置40。一旦配量单元2插入支撑装置40内，止动销70仍然把活塞装置3保持固定在壳体装置5上，在组装状态R下锁定于预定的线性位置和角度位置，以便使移动装置101能够沿着第二纵轴线W2移动接头装置10，直至离合部11插入第一端部6的座16内。一旦锁定装置12已经被驱动而将离合部11相对于座16固定，止动销70将脱离活塞装置3。特别地，启动线性致动装置76，以便使止动销70移动到缩回位置，从而使活塞装置3能够自由移动。在附图中未示出的配量装置的一种变型中，止动销70接合到形成在导向装置41 内的第三容座中，以便防止连接元件60滑动，即防止配量单元2从支撑装置40抽出。由于本发明的配量装置1，因此能够以快速、容易和同时精确和牢固的方式将配量单元钩挂和锁定到相应的支撑装置40上。重要的是要注意，安装过程可以仅由一个操作员完成，并且由于具有间隙的导向装置41和连接装置60的形状和尺寸，因此安装过程特别容易。由各致动器44和45驱动的固定元件还能够使配量单元2在到达期望位置时被自动锁定。借助止动装置，尤其是借助在组装状态R将活塞装置3固定在壳体装置5上的止动销70，整个安装操作更加容易。这样，操作员可以借助握持部5 来支撑配量单元2，并沿第一方向X将连接元件60插入导向装置41内，而不用担心在已知配量注射器中通常会出现的活塞装置3的支撑问题。应当注意，借助驱动装置，尤其是借助驱动杆74和线性致动装置76，能够自动地使止动装置70脱离活塞装置3以使活塞装置能在腔体4内运动。从支撑装置40上拆卸配量单元2的过程同样容易、迅速，并且是通过沿第一方向 X从导向装置41上手动拆卸连接装置60来进行的。应当注意，可以在配量单元2经过单独的清洁和灭菌工序之后把配量单元安装在支撑装置40上。在此情况下，完全容纳了内管元件51、活塞装置3、腔体4和另一个腔体53 的由塑料制成的外壳体5除了保护前述内部部件免遭冲击和撞击之外，还基本上能够使内部部件与外部环境隔离开，从而保证其无菌。在组装状态R下，配量单元2的内部元件的隔离实际上是通过密封装置55从下面保证的，密封装置55固定在另一个腔体53的内壁上，并且密封地抵接第一端部6的外侧壁 6a，防止了与外部环境的流动连通。换言之，密封装置55限定了配量单元2的下灭菌线。隔离也通过公知类型的覆盖装置来保证，该覆盖装置没有在附图中示出，例如是纸或盖，密封地关闭腔体4的入口 82和出口 83以及另一个腔体53的出口 M。因此，处于组装状态R下的本发明的配量单元2可以操纵、运输和安装在支撑装置 40上，不会出现污染已经清洁和灭菌并将要在生产时接触产品的内部部件(活塞装置3、腔体4和另一个腔体53)的危险。
权利要求
1.一种配量单元，包括活塞装置(3)，该活塞装置能够沿第一轴线(Wl)在壳体装置(5) 的腔体(4)和所述壳体装置( 的另一个腔体(5 内移动，所述腔体设置有用于待配量产品的入口(8 和出口(83)，所述另一个腔体大致同轴地连接至所述腔体(4)并设置有用于清洁和/或灭菌流体的另一个出口 64)，其特征在于，所述壳体装置( 包括内管元件 (51)以及外罩元件(5 ，内管元件中形成所述腔体G)，该外罩元件从外部包围所述内管元件(51)并从所述内管元件(51)的一端延伸以形成所述另一个腔体(53)。
2.如权利要求1的单元，其中，所述内管元件(51)由陶瓷材料制成。
3.如权利要求1或2的单元，其中，所述外罩元件(52)用塑料制成，并固定在所述内管元件(51)上，尤其是包围所述内管元件模制，以形成一体。
4.如前述权利要求之任一的单元，其中，所述另一个腔体(5 包括用于供所述活塞装置(3)通过的相应开口(56)。
5.如前述权利要求之任一的单元，其中，所述活塞装置(3)包括切换装置(9)，用于选择性地使所述腔体(4)与入口(8 连通或与所述出口(8 连通。
6.如前述权利要求之任一的单元，其中，所述腔体(4)是在所述内管元件(51)的整个长度上纵向延伸的贯通腔体，所述腔体(4)包括底部配量室Ga)和位于所述底部配量室 (4a)上方的顶部配量室Gb)。
7.如权利要求6的单元，其中，所述底部配量室和顶部配量室( ，4b)大致为圆柱形， 所述底部配量室Ga)的直径大于所述顶部配量室Gb)的直径。
8.如权利要求7的单元，其中，所述另一个腔体(53)大致为圆柱形，并且直径大于所述底部配量室Ga)的直径。
9.如权利要求6-8之任一的单元，其中，所述入口(8 和所述出口(8 通入所述顶部配量室(4b)内。
10.如权利要求6-9之任一的单元，其中，所述活塞装置C3)包括第一端部(6)、中部 (8)和第二端部(7)，它们基本上彼此同轴，所述中部(8)和所述第二端部(7)设置成分别在所述底部配量室Ga)和所述顶部配量室Gb)内密封地滑动，所述第一端部(6)设置成在所述另一个腔体(5 内滑动并能与所述活塞装置(3)的移动装置连接。
11.如前述权利要求之任一的单元，其中，所述入口(82)横向于所述第一轴线(W1)，并包括在所述内管元件(51)的侧壁和所述外罩元件(5 的侧壁上形成的相应导管。
12.如前述权利要求之任一的单元，其中，所述出口(83)包括在所述外罩元件(52)的顶部(52b)上形成的相应导管，所述顶部(52b)用于从上面封闭所述腔体G)。
13.如前述权利要求之任一的单元，包括密封装置(55)，其固定在所述另一个腔体 (53)的内壁上，该密封装置用于至少在清洁和灭菌形态(L)中抵接所述活塞装置(3)的第一端部(6)，以便防止所述腔体和所述另一个腔体0，5；3)与外部环境(80)之间的流动连通，其中，在所述清洁和灭菌形态中，所述活塞装置脱离所述腔体G)，以使所述腔体(4)连通所述另一个腔体(53)。
14.如前述权利要求之任一的单元，其中，所述外罩元件(52)包括手柄形的握持部 (52a)，以允许操作员容易握持和操纵所述配量单元O)，尤其是在安装/拆卸步骤中。
15.如前述权利要求之任一的单元，包括止动装置(70，75)，用于在组装状态(R)下将所述活塞装置C3)可释放地锁定在所述壳体装置( 上，其中，在组装状态下，所述活塞装置相对于所述壳体装置(5)固定在预定的线性位置和角度位置。
16.如权利要求15的单元，其中，所述止动装置(70，75)包括止动销(70)，其滑动安装在所述壳体装置( 的第一容座(71)内，用于在所述组装状态(R)下接合到在所述活塞装置(3)的第一端部(6)中形成的第二容座(73)内。
全文摘要
一种配量单元，包括能够沿第一轴线(W1)在壳体装置(5)的腔体(4)和壳体装置(S)的另一个腔体(53)内移动的活塞装置(3)，所述腔体设置有用于待配量产品的入口(82)和出口(83)，所述另一个腔体大致同轴地连接至所述腔体(4)并设置有用于清洁和/或灭菌流体的另一个出口(54)；壳体装置(5)包括内管元件(51)以及外罩元件(52)，内管元件中形成所述腔体(4)，外罩元件从外部包围内管元件(51)并从所述内管元件(51)的一端延伸以形成所述另一个腔体(53)。
文档编号G01F11/02GK102422133SQ201080020388
公开日2012年4月18日 申请日期2010年5月4日 优先权日2009年5月8日
发明者C·特雷比, L·萨斯萨特尔利 申请人:Ima生命有限公司
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