專利名稱：用于cip/sip的配量單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種配量裝置，尤其是一種活塞-缸型容積式配量裝置，其可與自動充填機相連，用于配量確定和精確量液體。
背景技術：
在藥品、化妝品和食品領域，容積式活塞泵的使用是公知的，它們被安裝在充填機上，用于把各種粘度的流體產品配量到容器中，例如瓶子、小瓶、安瓿等。在也稱為計量泵或者注射器的此類裝置中，活塞在形成于中空管狀體(稱為缸) 中的配量室內作線性往復運動。在活塞沖程過程中，活塞能夠吸入一定量的液體產品接著進行配送，所述量是沖程和配量室直徑的函數(shù)。待配量的產品分別通過入口和出口進入和排出配量室。入口連接至與產品罐相連的供應導管，而出口連接至例如與配量噴嘴或套管相連的排放導管，用于把產品配量到容器內。外部通斷閥設置在供應導管和排放導管上，用以在注射器工作時交替地關閉和/ 或打開供應導管和排放導管。一些替代了外部閥的配量注射器包括切換裝置，切換裝置設置在配量室內，被控制用于與活塞的直線運動同步地將配量室交替地連接到供應導管和排放導管。這種切換裝置可由插入到配量室內的旋轉閥構成，該旋轉閥能夠開閉入口和出口。替代地，已知有配量注射器，其中，切換裝置形成在活塞上，因此被稱為活塞閥。在此情況下，除了軸向滑動以外，活塞還能夠圍繞其縱軸線轉動預定角度，以使配量室交替地與供應導管和排放導管連通。在配量注射器中，尤其是在藥品領域，活塞沖程的精度對配量的精度和準確度非常關鍵。同樣，活塞閥的轉動精度對保證正確的吸入和排放待配量產品很必要。在設有分離的旋轉活塞和閥的配量注射器中，缸兩端開放，以便使活塞和閥能連接至不同的驅動元件，這些驅動元件分別使活塞線性往復運動和使閥轉動。在設置有活塞閥的配量注射器中，活塞閥的頂端部或底端部連接至驅動元件，驅動元件不僅轉動活塞而且線性地移動活塞。已知的充填機包括支撐框架，用于支撐多個配量注射器，并且還支撐活塞和/或閥的各驅動元件(如果設在配量注射器上方)。支撐框架包括成型座，配量注射器能插入座內，并能一般通過固定支架而可拆卸地鎖定在座內，這些支架可用螺釘或者三夾鉗(tri-clamp)型快速裝配連接件而螺固在支撐框架上。已知的支撐框架能夠保證配量裝置的精確和牢固支撐，但是需要付出辛苦和復雜的裝卸過程，裝卸過程還要求使用兩個操作員。如果配量注射器與在消毒或滅菌環(huán)境中工作的充填機相連，并因此將設置有容納艙，從而只能通過設置有手套(“手套口”)的開口進入封裝產品的處理區(qū)；在這種情況下，上述裝卸過程將更為復雜和不方便。當驅動元件設置在注射器上方時，驅動元件容納在適當?shù)娜菁{殼體中，因為它們包括電機、傳動機構和運動機構、傳感器等，出于清潔和衛(wèi)生的目的必須將它們與處理區(qū)隔尚開。然而，上述容納殼體的尺寸和位置有一些缺點，包括不易進入處理區(qū)和不便于接近位于處理區(qū)的操作裝置，如果上述機械元件和部件發(fā)生故障或損壞就需要進入處理區(qū)內部(如果處理區(qū)是無菌的話將會危害無菌性)以進行維護。此外，如果消毒和/或滅菌處理區(qū)受到滅菌空氣流的沖刷，那么上述容納殼體的尺寸和位置導致空氣流在配量區(qū)域偏離或者改變，并且由于配量注射器的活塞的運動，會有產生微粒并且微粒被氣流帶入下面的容器內從而污染容器的風險。為了克服這些缺點，尤其是在藥品包裝領域，當前的趨勢是提供可以從底部進行轉動和直線移動的配量注射器，以便使相應的移動元件位于充填機基座內。為此目的，驅動軸伸出充填機基座，并通過滑移式接頭而可拆卸地連接至注射器活塞下端，該接頭為線性運動和轉動的傳動提供必要的精度，同時能夠允許安裝和拆卸注射器。特別地，上述接頭通常包括T形元件，其固定在活塞端部并容納在具有互補形狀的座內，座形成在驅動軸上端。該T形元件可以橫向于(一般是垂直于)活塞的移動方向在座內滑動。用這種方式，T形元件可以分別插入座內和從座上拆卸下來，以便使注射器連接或者脫離移動元件。然而，為了使T形元件在活塞的任何工作位置都能夠從座上拆卸下來，活塞桿的長度必須能使桿下端始終保持在缸外部。由于活塞長度相當大，因此這種配量注射器很大，很難操縱，重要的是很難安裝和拆卸。而且，支撐上述配量裝置所需的支撐框架的尺寸和所占空間很大，從而很大地限制了充填機處理區(qū)的易接近性。已知的配量注射器通常用不銹鋼制成，不銹鋼是一種適合接觸藥品和/或食品并能經受清潔和滅菌程序的材料。此外，已知的是使用陶瓷材料，因此能夠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數(shù)，和很高的耐高溫系數(shù)，并具有極其適中的熱膨脹系數(shù)。上述特性使得陶瓷材料特別適合制作用于原地清潔和滅菌工作的高精度活塞泵。然而，陶瓷材料在機械領域具有局限性，因為陶瓷材料較脆，容易斷裂、破裂和碎 m農。因此，用金屬襯墊覆蓋陶瓷材料制作的泵缸，該襯墊通常由不銹鋼制成。襯墊通過過盈而熱安裝，以與陶瓷缸形成單一整體。除了保護陶瓷內缸以外，外部金屬殼還能夠使注射器固定在支撐框架上，以及能夠使供應導管和排放導管的接頭連接在其上。在很多應用中，尤其在藥品領域和食品領域，要求能對配量注射器進行原地清潔和滅菌操作，而不需要拆卸任何部件。此類稱為CIP/SIP (原地清潔/原地滅菌)的操作基本上由一系列可自動或半自動執(zhí)行的步驟構成，在過程中，配量注射器內部由不同溫度的清潔液體和加壓蒸汽沖刷。以此方式，在較短的時間間隔內，可以對與產品接觸的注射器所有部分進行清潔和滅菌。正確和有效進行清潔和滅菌操作的一個必要條件是，已經接觸產品的注射器的每個內表面都適當?shù)赜汕鍧嵑蜏缇黧w以必要的流動速度達到和沖刷。除此之外，注射器的結構和構造必須保證在清潔和滅菌循環(huán)結束時能夠適當?shù)嘏懦龊团趴樟黧w，即不會出現(xiàn)積聚和駐留所述流體的區(qū)域。特別地，用于CIP/SIP操作的配量注射器包括清潔和滅菌室，該清潔和滅菌室連接到配量室并與配量室同軸，并設置有供清潔和滅菌流體排出的開口。在一種注射器清潔和滅菌狀態(tài)中，活塞位于缸內，以使接觸產品的活塞各部分與配量室和清潔滅菌室的內壁間隔開。以此方式，清潔和滅菌流體可以到達注射器的上述各部分和整個配量室的內壁。FR2797046示出了一種容積式配量裝置，包括中空主體，其限定配量室，設有待配量產品的供應導管和排放導管；以及活塞，該活塞可在所述配量室內線性移動和轉動。配量室向下延伸至第二室內，第二室用于容納活塞的伸出部，并且底部通過關閉元件關閉，該關閉元件可拆卸地連接至該中空主體并設置有排放清潔和滅菌流體的導管。該配量裝置還包括位于配量室上方的清潔和滅菌室，設置有用于清潔和滅菌流體的入口導管。該清潔室由可拆卸地連接至中空主體的圓柱形管件構成，該圓柱形管件設置有間隙，該間隙連接到入口導管并借助設置有橫向孔的圓柱形阻擋物與清潔和滅菌室隔開。上述配量裝置的一個缺點是結構復雜、較大、成本高，該結構包括四個不同的導管，用于分別供待配量產品和清潔滅菌流體進出。W02004027352公開了一種容積式配量裝置，包括中空主體，該中空主體限定了配量室，側面設置有待配量產品的供應導管；以及活塞，該活塞可在所述配量室內線性移動和轉動。配量室上方由關閉元件關閉，該關閉元件可拆卸地連接至第一中空主體，并設置有待配量產品的排放導管。連接至該中空主體下端的另一個中空主體形成清潔和滅菌室，其設置在清潔和滅菌流體排放導管的底部。上述配量注射器比FR2797046中所示的注射器具有更加緊湊和簡單的結構，但是操縱起來要求更高和更費力，因為在運輸過程中活塞會意外從各中空主體中出來，因此容易損壞和/或污染。然而，由相互可拆卸連接的多個部件(中空主體，關閉元件)構成的上述兩種配量裝置還有清潔和滅菌問題。實際上，由于零部件機加工精度不足和/或零部件之間非最佳的連接，因此在零部件的界面或者連接區(qū)域存在縫隙或空隙，該縫隙或空隙的尺寸使得待配量產品和/或清潔滅菌流體會滲入和擴散。在此情況下，為了對注射器進行正確的和徹底的清潔，必須將注射器完全拆卸，因此增加了操作時間，從而增加了運行成本。上述公開的配量裝置的另一個缺點在于，正確組裝注射器并隨后將注射器安裝在充填機上需要復雜和靈巧的手工工序。這種工序需要高成本的專業(yè)人員。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是改進已知的容積式配量裝置，尤其是可與充填機相連的活塞閥型配量裝置。另一個目的是提供一種配量裝置，該配量裝置包括配量單元，該配量單元用于與設置在充填機內的活塞驅動裝置自動連接或脫離，無需操作員手動干預，無需考慮上述活塞的工作位置。另一個目的是提供一種配量裝置，該配量裝置包括接頭裝置，該接頭裝置能夠使活塞快速和自動地連接或脫離相應的移動裝置，所述接頭裝置同時保證了線性運動和轉動運動精確和準確地傳遞到上述活塞。另一個目的是提供一種配量裝置，該配量裝置包括可與充填機相連的支撐和鎖定裝置，能夠使配量單元容易和快速地安裝和拆卸，所述支撐和鎖定裝置確保配量單元在安裝工作狀態(tài)中能夠精確和牢固定位。另一個目的是獲得一種配量單元，能夠以很高的精度和準確度配量所需體積的液體量，并能夠用于原地清潔和滅菌(CIP/SIP)操作。另一個目的是提供一種配量單元，該配量單元具有特別簡單和緊湊的結構，同時堅固且耐沖擊。另一個目的是提供一種配量單元，將配量單元組裝和/或安裝在支撐和鎖定裝置上只需要很少和簡單的手動工序。根據本發(fā)明，還提供了一種根據權利要求1的配量裝置。本發(fā)明的配量單元能夠精確和準確地配量所需體積的液體量，并能夠自動或半自動地進行原地清潔和滅菌(CIP/SIP)操作。由于殼體裝置包括內管元件，該內管元件中形成包括下配量室和上配量室的腔體，并且殼體裝置包括外罩元件，該外罩元件從外部包圍內管元件并形成另一個腔體，該另一個腔體用作清潔滅菌室，因此能夠獲得一種結構簡單緊湊同時又堅固耐沖擊的配量單元。外罩元件實際上由塑料制成，并且尤其是通過包圍內管元件模制而固定在內管元件上，以便與內管元件形成一體內管元件用陶瓷材料制成，以便保證高配量精度，以及特別適合CIP/SIP操作。由于本發(fā)明配量單元的該結構和實施例，排除了在外罩元件和內管元件之間界面或連接區(qū)中存在縫隙、空隙等，如果有縫隙或空隙，待配量產品或者清潔滅菌流體可能沉積在這些縫隙或空隙中，從而造成CIP/SIP操作失效或者至少不能被接受。外罩元件還包括手柄形握持部，以使操作員能夠容易握持和操縱配量單元，尤其是在安裝到支撐裝置上和從支撐裝置上拆卸下來的步驟中。該配量單元還包括止動裝置，用于可選擇地防止或允許活塞裝置在外殼裝置內沿第一軸線滑動。特別地，止動裝置用于將活塞裝置在預定的線性位置和角度位置鎖定在外殼裝置上，以使配量單元保持在運輸和安裝/拆卸配量單元的過程中所需的組裝狀態(tài)。因此，能夠以容易和快速的方式將配量單元連接和鎖定在相應支撐裝置上。這種安裝/拆卸工序可以僅由一個操作員完成，該操作員可以僅需支撐配量單元，而不必像已知配量單元中通常所做那樣還支撐活塞裝置。


參考附圖可以更好地理解和實施本發(fā)明，這些附圖借助非限制性實例示出了本發(fā)明的實施例，其中圖1是處于安裝狀態(tài)的本發(fā)明的配量裝置的局部剖視前視圖；圖2是圖1中配量裝置的支撐裝置的局部側視圖；圖3是沿圖1中III-III線的剖視圖；圖4是圖1的放大細節(jié)圖，示出處于對準工作狀態(tài)的接頭裝置；圖5是處于對準工作狀態(tài)的接頭裝置的局部剖視放大圖6是處于未對準工作狀態(tài)的接頭裝置的局部剖視前視圖；圖7是處于未對準工作狀態(tài)的接頭裝置的局部剖視側視圖；圖8是圖1中配量裝置的一種變型的部分及局部剖視前視圖；圖9是圖8的放大細節(jié)圖，示出處于對準工作狀態(tài)的接頭裝置；圖10是圖9中接頭裝置處于未對準工作狀態(tài)的局部剖視側視圖；圖11是類似圖9的前視圖，示出處于未對準工作狀態(tài)的接頭裝置；圖12是圖1中配量裝置的局部放大圖，示出處于安裝狀態(tài)的支撐裝置和固定裝置；圖13是處于清潔和滅菌狀態(tài)的圖1中配量裝置的配量單元的縱剖視圖。
具體實施例方式參見圖1-7，示出了配量裝置1，該配量裝置可與充填機相連，并包括配量單元2， 配量單元包括活塞裝置3，活塞裝置包括活塞，活塞可以沿著第一縱軸線Wl在殼體裝置5的腔體4內移動，以便從殼體裝置5的入口 82抽取所需量的液體，并將該所需量的液體引向殼體裝置5的出口 83。配量裝置1包括支撐裝置40，支撐裝置例如可固定于充填機的基座102的外壁 102a上，并用于支撐和鎖定處于安裝狀態(tài)A的配量單元2。配量裝置1還包括接頭裝置10，該接頭裝置用于在配量單元2的所述安裝狀態(tài)A 中可拆卸地將活塞裝置3的第一端部6連接至移動裝置101，該移動裝置用于使活塞裝置3 線性和旋轉地運動。移動裝置101是公知類型的，沒有詳細表示在附圖中，它容納在充填機基座102內部。參見附圖所示的實施例，活塞裝置3的第一端部6是下端部，因此配量單元2是從底部被移動裝置101驅動。活塞裝置3是活塞閥裝置，并包括第二端部7，第二端部與第一端部6對置，能在腔體4內滑動，并設置有將腔體4連接至入口 82或出口 83的切換裝置9。受到移動裝置101驅動的活塞裝置3可沿第一軸線Wl在縮回或內部位置和伸出或外部位置之間作線性往復運動，并可圍繞第一軸線Wl在吸入位置和排出位置之間作往復轉動，在吸入位置時，切換裝置9使腔體4連接至入口 82，在排出位置時，切換裝置9使所述腔體4連接至出口 83。配量單元2的殼體裝置5包括大致為圓柱形的內管元件51，其內部形成腔體4 ； 以及外罩元件52，該外罩元件包住內管元件51，并延伸至內管元件51的一端(例如下端)， 以形成另一個腔體53，該另一個腔體設置有相應的開口 56，用于使接頭裝置10通過。內管元件51例如用陶瓷材料制成，而外罩元件52用塑料制成。特別地，外罩元件 52例如通過注塑成型而直接圍繞內管元件51成型，以與內管元件形成一體。外罩元件52還包括手柄型的握持部52a，以便于操作員容易握持和操縱配量單元 2，特別是在安裝/拆卸步驟中，正如說明書中將要繼續(xù)詳細描述的那樣。腔體4大致為圓柱形并在內管元件51的整個長度上縱向延伸，腔體包括直徑和長度不同的下配量室4a和上配量室4b。特別地，下配量室如的直徑大于上配量室4b的直徑。上配量室4b通過入口 82與待配量產品的供應回路流動連接，所述入口 82包括形成在內管元件51和外罩元件52的側壁上的相應導管，該導管橫貫所述第一軸線W1，特別是與第一軸線幾乎垂直。上配量室4b還通過出口 83與產品排放回路流動連接，該出口由例如在外罩元件52的頂部52b上形成的相應導管構成，該頂部在腔體上方封閉腔體4，出口的所述相應導管例如大致與第一縱軸線Wl同軸。入口 82和出口 83的外部設有用于快速裝配連接至供應回路和排放回路的連接件 82a，83a，例如三夾鉗快速裝配連接件。連接件82a，83a直接形成在外罩元件52上。本發(fā)明的配量單元2設置用于進行原地清潔和滅菌(CIP/SIP)操作。這些操作無需拆卸配量單元2的任何部件，包括一系列步驟，這些步驟可以自動或半自動地完成，在執(zhí)行這些步驟的過程中，配量單元內部被不同溫度的清潔液體和加壓蒸汽穿過。為此目的，外罩元件52延伸到內管元件51下方，以便圓柱形下部52c形成另一個腔體53，該另一個腔體充當配量單元2的CIP/SIP操作步驟中的清潔和滅菌室。該另一個腔體53大致為圓柱形，直徑大于下配量室如的直徑。該另一個腔體53通過另一個出口 M 與清潔和滅菌流體的外部排放回路流動連接，該另一個出口包括清潔導管，其具有用于快速裝配連接的相應連接件Ma?；钊b置3包括伸長圓柱體，該圓柱體包括位于第一端部6和第二端部7之間的中部8，這些部分彼此同軸并與第一縱軸線Wl同軸并具有不同的直徑和長度。中部8設置用于在下配量室如內部密封地滑動，而第二端部7設置用于在上配量室4b內密封地滑動。第一端部6在另一個腔體53內帶有間隙地滑動。在清潔和滅菌狀態(tài)L中，活塞裝置3設置成使腔體4與另一個腔體53和另一個出口 M流動連通。特別地，在該清潔和滅菌狀態(tài)L中，活塞裝置3的第二端部7和中部8分別完全容納在下配量室如和另一個腔體53內；而活塞裝置3的第一端部6部分地容納在另一個腔體53內，關閉另一個腔體53的開口 56。更準確地說，第一端部6的外側壁6a密封地抵接密封裝置55，密封裝置55例如包括0型圈式的環(huán)狀密封件并設置在另一個腔體 53的相應內壁中，以便在另一個腔體和外部環(huán)境之間提供流動連接(圖13)。用這種方式， 通過入口 82和/或出口 83輸入腔體4內的清潔和/或滅菌流體就能夠以必要的速度到達并沖刷配量室^，4b以及已接觸待配量產品的活塞裝置3的所有點。應當注意，由于本發(fā)明的配量單元2的結構以及實施例，在外罩元件52和內管元件51之間的界面或接合區(qū)域內，排除了縫、空隙之類的存在，縫或空隙會使待配量產品或者清潔和滅菌流體沉積于其中，從而導致CIP/SIP操作失效或者至少無法接受。因此，用塑料制成的外罩元件52不僅包覆陶瓷內管元件51并從而使其免受振動和沖擊，而且能夠使配量單元2固定在支撐裝置40上，并能夠使待配量產品的供給回路和排放回路以及清潔和/或滅菌流體的排放回路通過連接件82a、83a和5 連接至配量單元 2。活塞裝置3的第一端部6包括座16，用于可拆卸地接納接頭裝置10的離合部11， 離合部11可以沿大致平行于所述第一軸線Wl的連接方向T插入和脫離所述座16。離合部11和座16具有互補的形狀，例如為圓柱形，并且它們的尺寸能夠使殘余徑向間隙最小。接頭裝置10包括連接元件25，該連接元件包括離合部11 ；以及另一個連接元件 26，該另一個連接元件的一個端部連接至移動裝置101。連接元件25和另一個連接元件沈借助球形元件27而可旋轉地連接。移動裝置101使另一個連接元件沈沿第二軸線W2和圍繞第二軸線W2運動。在使用時，接頭裝置10通常組裝在移動裝置101上。鎖定裝置12設置用于可分開地將第一連接元件25的離合部11固定在座16內。 鎖定裝置12包括一個或多個止動元件13，例如兩個，止動元件與離合部11相連并且能夠移動，以便分別與在座16內形成的各個容座39接合或脫離，從而在接頭裝置10上鎖定或者釋放第一端部6。致動裝置14作用于止動元件13，以便將止動元件推入容座39內。參見附圖所示實施例，止動元件13為球形并插入開口 18內，開口對置地形成在離合部11的側壁19上，止動元件在致動裝置14的作用下保持從開口突出，并容納在形成于所述離合部11內的間隙17中。致動裝置14包括加壓元件15，該加壓元件可以在間隙17 內滑動并具有作用于止動元件13的傾斜壁15a。加壓元件15與間隙17的底壁限定了密封的下室21，加壓流體通常為壓縮空氣被供應給該下室。在與下室21相對的一側設置有彈性元件22，例如是插入前述間隙17內的卷簧，并且該彈性元件設置成施加與加壓流體施加的作用相抗的彈性力。容座39例如由環(huán)形凹槽形成，該環(huán)形凹槽形成在座16的內壁上并且形狀適于接納所述止動元件13的突出部。在接頭裝置10的連接狀態(tài)B中，受到加壓元件15推動(加壓元件受到彈簧22的推動)推動的止動元件13從開口 18突出并接合容座39，以將離合部11牢固鎖定在第一端部6上。 特別地，第一端部6的環(huán)形端面6b抵接在離合部11的環(huán)形冠20的上表面20a上。 在附圖中未表示的釋放狀態(tài)中，加壓元件15在供應到下室21的加壓流體作用下移動到這樣的位置，在此位置，能夠使止動元件13返回開口 18內以便脫離容座39，并能夠使離合部 11脫離第一端部6。設置傳動裝置，用于將第一端部6連接至離合部11，以便離合部11能夠傳遞轉矩。傳動裝置包括至少一個銷23，該銷固定在離合部11上并用于接合在形成于第一端部6上的另一個座M內。特別地，銷23固定在環(huán)形冠20的上表面20a上，大致與第一軸線Wl平行，以便在離合部11分別插入或脫離座16時插入或者脫離另一個座M。連接元件25包括與離合部11相對的叉部35，而另一個連接元件沈包括與固定于移動裝置101上的端部相對的另一個叉部36。叉部35和另一個叉部36通過球形元件27而可旋轉地連接。叉部35和另一個叉部36分別包括成對的臂，這些臂部分地包圍球形元件27，所述成對的臂各自設置在大致相互垂直的平面內。球形元件27允許兩個連接元件25和沈之間有相對轉動，同時保證移動裝置101 和活塞裝置3之間拉力/壓力的傳遞，以便保證活塞裝置沿著第一軸線Wl進行往復運動。接頭裝置10還包括包圍和容納叉部35和36的套筒38。套筒38通過各銷釘四、30連接至連接元件25、26。特別地，第一銷釘四把套筒38連接到連接元件25上，而第二銷釘30把套筒38 連接到另一個連接元件26上。第一銷釘四和第二銷釘30為圓柱形，大致相互平行，并橫向于第一軸線Wl設置， 尤其是基本垂直于第一軸線Wi。第一銷釘四的相對兩端分別固定于套筒38上，例如通過過盈配合，同時可旋轉地容納在連接元件25的第一貫通開口 31內。第一貫通開口 31大致包括貫通狹縫，貫通狹縫橫截面的形狀適于僅在平行于第一軸線Wl的方向為第一銷釘四留下設定量的徑向間隙。同樣地，第二銷釘30的相對兩端分別固定在套筒38上，例如通過過盈配合，同時可旋轉地容納在另一個連接元件26的第二貫通開口 32內。第二貫通開口 32的橫截面校準為大致等于第二銷釘30的橫截面，以便使第二銷釘能夠僅圍繞相應的縱軸線以幾乎零徑向間隙轉動。由于銷釘四和30，套筒38轉動地連接兩個連接元件25、26，即，能夠傳遞轉矩或扭矩。接頭裝置10還包括波紋管裝置33，該波紋管裝置將連接元件25的離合部11連接至充填機基座102的外壁102a，以至少包圍叉部35、36、球形元件27、套筒38和銷釘四、30 并把它們與對產品進行配量的外部處理環(huán)境80隔離。因此，接頭裝置10構成了等速接頭，即使在活塞裝置3未對準的情況下也能夠在移動裝置101和活塞裝置3之間極為精確地傳遞力矩和軸向力。如圖6和7所示，利用借助球形元件27而可轉動地連接的連接元件25、26以及可在第一貫通座31內滑動的第一銷釘29，即使在例如由于配量單元2和/或支撐裝置40安裝和/或制造不精確而造成活塞裝置3的第一軸線Wl相對于另一連接元件沈的第二軸線 W2未對準和/或傾斜時也能夠使接頭裝置10工作。在安裝步驟中，當操作員已經將配量單元2固定在支撐裝置40上處于安裝狀態(tài)A 之后，啟動移動裝置101，以使安裝在其上的接頭裝置10沿著第二軸線W2移動，直至離合部 11插入第一端部6的座16內。通過在連接狀態(tài)B中啟動鎖定裝置12，就能夠將離合部11 牢固地鎖定在第一端部6上，即將活塞裝置3連接至移動裝置101。通過進行相反的操作，也就是，首先釋放鎖定裝置12，以使止動元件13脫離座16 中的容座39，并且接著啟動移動裝置101，就能夠使離合部11脫離座6，從而解除活塞裝置 3與接頭裝置10的連接并從而解除與移動裝置101的連接。應當注意，利用本發(fā)明配量裝置1的接頭裝置10和活塞裝置3的構造(這能夠使離合部11沿幾乎與第一軸線Wl平行的連接方向T插入和脫離第一端部6的座16)，就能夠使活塞裝置3連接或脫離移動裝置101，而無需把第一端部6定位于殼體裝置5的外側。 特別地，第一端部6在任何操作位置都始終有利地容納在殼體裝置5的另一個腔體53內。這能夠減少活塞裝置3的長度，使配量單元2制成緊湊的縱向尺寸，因此特別適合使用在要求處理區(qū)容易進入的充填機中。通過接頭裝置10，活塞裝置3還可以完全自動的方式連接或脫離移動裝置101，不需要操作員進行手動干預，因此減少了停工時間，降低了安裝誤差的風險。圖8至11表示一種不同于前述實施例的配量裝置1，接頭裝置110將活塞裝置103的第一端部106連接至移動裝置101。接頭裝置110包括連接元件125，該連接元件具有伸長的形狀并在一端設置有離合部111，該離合部用于接合到形成在第一端部106中的座116內。另一方面，連接元件125 的另一端連接至移動裝置101，以便可以沿著第二縱軸線W2線性移動和圍繞第二縱軸線轉動。而且，在此情況下，離合部111可以沿基本平行于第一軸線Wl或者相對于所述第一軸線Wl傾斜幾度的連接方向T連接和脫離所述座116，如說明書下面進一步更詳細地描述的那樣。離合部111和座116具有互補形狀，例如為截頭圓錐體形。接頭裝置110包括鎖定裝置112，用于將離合部111可釋放地鎖定在座116內。鎖定裝置112包括固定在離合部111 一端并抵靠座116內壁的密封裝置113。密封裝置113包括例如由彈性體材料制成的環(huán)形密封件，其容納在形成于離合部111 一端上的環(huán)形腔132內。離合部111的該端、座116以及密封裝置113限定了鎖定裝置112的上室121，該上室通過導管122連接至真空源，例如真空回路。在連接狀態(tài)B中，由于在上室 121內形成的負壓或真空，離合部111以一定的連接力牢固地接合座116，該連接力的大小取決于上室121的形狀和尺寸以及上室內的真空度。當上室121回復到大氣壓力時(例如通過切斷與真空回路的連接)，離合部111可以容易地、順暢地脫離座116，從而使活塞裝置103脫離移動裝置101。設置抵接裝置，用于確定在連接狀態(tài)B時活塞103的第一端部106和連接元件125 的離合部111之間沿第一軸線Wi的相互軸向位置。抵接裝置包括固定于座116的底壁116a上的第一抵接銷釘114和固定于離合部 111上的第二抵接銷釘115。與離合部111彈性連接的球形中間元件1 處于兩個抵接銷釘114和115之間。在連接狀態(tài)B中，在由處于負壓的上室121形成的連接力作用下，抵接銷釘114和 115在相對兩側接觸中間元件126。因此應當注意，在連接狀態(tài)B中，在活塞裝置103和連接元件125之間為零軸向間隙。當離合部111脫離座106時，中間元件1 還作為閘，用于切斷上室121或者外部環(huán)境與導管122之間的連接。為此，離合部111包括另一個間隙117，該另一個間隙的底部固定有第二抵接銷釘 115，中間元件1 插入該另一個間隙內。另一個彈性元件118(例如卷簧)包圍第二抵接銷釘115，并作用于中間元件126，以便將中間元件126推向另一個間隙117外部。在離合部111脫離座106的釋放狀態(tài)中，該另一個彈簧118推動中間元件126，以使其抵接設置在該另一個間隙117開口部上的環(huán)形脊119和相鄰的另一個密封裝置139。在該位置，抵接元件1 密封地關閉通過導管122連接至真空源的該另一個間隙117。設置傳動裝置，用于把第一端部106連接于離合部111上，以便離合部能夠傳遞轉矩。傳動裝置包括一個或多個銷123，例如兩個，彼此間隔一定角度，例如180度，并固定在離合元件111的側壁131上，用于接合在形成于第一端部106上的相應的另外座IM 內。
銷123的尺寸以及另外座124的尺寸應當能夠使活塞裝置103和連接元件125之間的徑向間隙最小，以便保證所述活塞裝置3在工作期間以必要的精確性和準確性進行旋轉運動。銷123基本垂直于連接元件125的縱軸線而固定，以便當離合部111分別插入或者脫離座106時銷能插入或者脫離該另外的座124。該另外的座IM各自包括在下面開口的狹縫。接頭裝置110包括波紋管裝置133，它將連接元件125的離合部111連接至充填機基座102的外壁102a，以便使形成于所述外壁10 內供連接元件125通過的開口與處理環(huán)境80隔離開。在接頭裝置110的連接狀態(tài)B中，在上室121內真空產生的連接力作用下，密封裝置113在離合部111和座116內壁之間被擠壓。由于密封裝置113的彈性和變形性，該密封裝置不僅保證上室121與外部環(huán)境隔離，而且在配量單元正常工作期間還能夠在連接元件125和活塞裝置103的第一端部106之間傳遞轉矩或扭矩。如果密封裝置113相對于座116的內壁或者相對于離合部111的環(huán)形腔132滑動， 那么該傳動裝置尤其是銷123和另外座IM保證了活塞裝置103和連接元件125之間的正確角度定位并保證了轉矩的正確傳遞。如圖10和11所示，由于密封裝置113的彈性和變形性、由于離合部111和座106 的截頭圓錐體形以及由于離合部111和座106之間的徑向間隙，即使第一軸線Wl和第二軸線W2相對于彼此未對準和/或傾斜，接頭裝置111也能夠以精確和準確方式將線性運動和旋轉運動傳遞到活塞裝置103。以這種結構方式形成的接頭裝置110也構成了等速接頭，在配量單元2和/或支撐裝置40安裝和/或制造不精確的情況下，也能夠以很高的精度在移動裝置101和活塞裝置103之間傳遞轉矩和軸向力。此外，在配量裝置1的這種變型中，能夠使活塞裝置3自動地以可選擇的方式連接或脫離移動裝置101，無需操作員手動干預，并且在任何工作位置都能夠使第一端部106始終設于殼體裝置5內部。特別參見附圖1-3和12，配量裝置1包括與殼體裝置5相連的連接裝置60，該連接裝置用于在配量單元2的安裝狀態(tài)A中可滑動地接合在支撐裝置40的導向裝置41內。 該連接裝置60可沿著大致平行于第一縱軸線Wl的第一方向X插入或脫離導向裝置41。該第一方向X例如是豎向的并基本垂直于充填機基座102的上壁102a，支撐裝置40可固定在該上壁上。在未示出的一種配量裝置1變型中，第一方向X例如可以是水平的并基本垂直于第一軸線Wl。支撐裝置40包括固定在上壁10 上的支撐體46，用于支撐導向裝置41。導向裝置41包括導向元件，導向元件為扁平形，設置有直線槽49，直線槽的橫截面為T形，并平行于第一方向X延伸。連接裝置60包括T形連接元件，其固定在殼體裝置5上，以便以預定間隙滑動地接合在直線槽49內，以使配量單元2能夠容易安裝在支撐裝置40上和從支撐裝置40容易拆卸。
連接元件60例如直接形成在外罩元件52的圓柱形下部52c的側壁上。替代地，連接元件60可以是單獨的元件，固定在圓柱形下部52c的前述側壁上。支撐裝置40還包括固定裝置，用于將連接元件60可釋放地鎖定在導向裝置41 上。固定裝置包括至少兩個與導向裝置41相連的固定元件42、43，該固定元件可移動以便分別接合或者脫離連接元件60的各連接凹口 62、63，以使連接裝置60鎖定在導向裝置41 上或者從導向裝置上釋放。設置推動裝置，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推動固定元件以使其以預定的固定力抵接連接凹口 62和63。參見附圖所示實施例，固定裝置包括第一固定元件42和第二固定元件43，它們都是球形的，并且分別被插入第一開口 47和第二開口 48內，第一開口和第二開口形成在導向裝置41內在第一方向X上對齊并疊置。在推動裝置作用下，第一固定元件42和第二固定元件43保持突出，以便在安裝狀態(tài)A中分別接合連接元件60的第一連接凹口 62和第二連接凹口 63。推動裝置包括致動裝置，尤其是第一致動器44和第二致動器45，例如氣動型的或者機械型的，它們分別連接第一固定元件42和第二固定元件43。通過啟動致動器44和45， 能夠交替將固定元件42和43移動到縮回位置或突出位置，其中，固定力由固定元件42和 43施加到連接凹口 62和63上。在一個未示出的替代實施例中，致動器44和45可以由適合連接固定元件42和43的彈性裝置取代。第一開口 47和第二開口 48設置有附圖中未示出的止動部，用于防止固定元件42 和43完全從開口 47和48中退出，即，使固定元件突出預定量。連接凹口 62和63為球冠形，曲率半徑小于固定元件42和43的曲率半徑，以便連接凹口 62和63沿著各個大致為環(huán)形的接觸表面65和66抵接固定元件42和43。第一開口 47包括圓柱形孔，孔的直徑便于以大大減小的徑向間隙42容納第一固定元件42。當?shù)谝还潭ㄔ?2抵接第一連接凹口 62并沿第二方向Y把連接元件60推靠到直線槽49上時，配量單元2被以牢固和精確方式鎖定，從而防止了在第一方向X、第二方向 Y和第三方向Z上移動，第三方向Z垂直于第一方向X和第二方向Y。另一方面，第二開口 48包括沿第一方向X伸長的貫通狹縫，以便能夠使第二固定元件43適應于第二連接凹口 63的位置，并補償?shù)诙B接凹口與第一連接凹口 62之間沿第一方向X的距離的差異。當?shù)诙潭ㄔ?3抵接第二連接凹口 63并把連接元件60推靠到直線槽49上時， 配量單元2被鎖定而不能圍繞平行于Y向且穿過第一固定元件42的軸線轉動。第一連接凹口 62和第二連接凹口 63形成在相應的金屬材料制插件67和68中， 插件結合在連接元件60內，以便保證前述連接凹口 62和63具有更大的剛度和不變形性， 并保證在抵接固定元件42和43時具有更大的精確性和抵抗力。 該配量單元2還包括止動裝置，用于防止活塞裝置3在殼體裝置5的腔體4內沿第一軸線Wl滑動或使活塞裝置3能在殼體裝置5的腔體4內沿第一軸線Wl滑動。特別地， 止動裝置將活塞裝置3相對于殼體裝置5鎖定在預定的線性位置和角度位置，以便使配量單元2保持處于運輸和裝卸接頭裝置10所需的組裝狀態(tài)R。
特別地，止動裝置包括止動銷70，該止動銷滑動地裝配在第一容座71內，該第一容座形成在外罩元件52的圓柱形下部52c的側壁上，并且該止動銷用于接合第二容座73， 該第二容座形成在第一端部6的外壁6a上，位于座16的開口處。第二容座73包括尺寸基本等于止動銷70尺寸的孔。止動銷70可以平行于第二方向Y也就是垂直于第一縱軸線Wl移動，并且在支撐裝置40的驅動裝置作用下在縮回位置和伸出位置之間移動。在縮回位置處，止動銷70完全容納在第一容座71內，以便不與第一端部6相互作用，從而使活塞裝置3能夠移動。在伸出位置處，止動銷70插入第二容座73內，防止活塞裝置3沿著第一縱軸線Wl移動和圍繞第一縱軸線Wl轉動，從而確定配量單元2的組裝狀態(tài)R。橫向于止動銷70固定的驅動銷75與驅動裝置的驅動桿74接合。驅動桿74平行于止動銷70，并由驅動裝置的線性致動裝置76驅動，該線性致動裝置例如包括氣壓缸。該驅動桿74具有相應的徑向凹槽，適于接納驅動銷75。在將配量單元2安裝到支撐裝置40上的安裝步驟中，操作員借助握持部5 來支撐處于組裝狀態(tài)R的配量單元2，并將連接元件60沿第一方向X插入導向裝置41內。連接元件60和導向裝置41的直線槽49之間的間隙允許容易和快速插入。在借助各致動器44和45將固定元件42和43保持在各開口 47和48內的縮回位置的情況下，連接元件60在導向裝置41內滑動，直至到達最終位置，在該最終位置，由各致動器44和45推動到突出位置的上述固定元件42和43抵接各連接凹口 62和63，從而把安裝狀態(tài)A的配量單元2鎖定位置。在該狀態(tài)中，止動銷70的驅動銷75容納在驅動桿74的徑向凹槽內。通過執(zhí)行反向順序的操作，即，通過從導向裝置41拆卸連接元件60，在借助各致動器44和45將固定元件42和43保持在縮回位置的情況下，就能夠使配量單元2脫離支撐裝置40。一旦配量單元2插入支撐裝置40內，止動銷70仍然把活塞裝置3保持固定在殼體裝置5上，在組裝狀態(tài)R下鎖定于預定的線性位置和角度位置，以便使移動裝置101能夠沿著第二縱軸線W2移動接頭裝置10，直至離合部11插入第一端部6的座16內。一旦鎖定裝置12已經被驅動而將離合部11相對于座16固定，止動銷70將脫離活塞裝置3。特別地，啟動線性致動裝置76，以便使止動銷70移動到縮回位置，從而使活塞裝置3能夠自由移動。在附圖中未示出的配量裝置的一種變型中，止動銷70接合到形成在導向裝置41 內的第三容座中，以便防止連接元件60滑動，即防止配量單元2從支撐裝置40抽出。由于本發(fā)明的配量裝置1，因此能夠以快速、容易和同時精確和牢固的方式將配量單元鉤掛和鎖定到相應的支撐裝置40上。重要的是要注意，安裝過程可以僅由一個操作員完成，并且由于具有間隙的導向裝置41和連接裝置60的形狀和尺寸，因此安裝過程特別容易。由各致動器44和45驅動的固定元件還能夠使配量單元2在到達期望位置時被自動鎖定。借助止動裝置，尤其是借助在組裝狀態(tài)R將活塞裝置3固定在殼體裝置5上的止動銷70，整個安裝操作更加容易。這樣，操作員可以借助握持部5 來支撐配量單元2，并沿第一方向X將連接元件60插入導向裝置41內，而不用擔心在已知配量注射器中通常會出現(xiàn)的活塞裝置3的支撐問題。應當注意，借助驅動裝置，尤其是借助驅動桿74和線性致動裝置76，能夠自動地使止動裝置70脫離活塞裝置3以使活塞裝置能在腔體4內運動。從支撐裝置40上拆卸配量單元2的過程同樣容易、迅速，并且是通過沿第一方向 X從導向裝置41上手動拆卸連接裝置60來進行的。應當注意，可以在配量單元2經過單獨的清潔和滅菌工序之后把配量單元安裝在支撐裝置40上。在此情況下，完全容納了內管元件51、活塞裝置3、腔體4和另一個腔體53 的由塑料制成的外殼體5除了保護前述內部部件免遭沖擊和撞擊之外，還基本上能夠使內部部件與外部環(huán)境隔離開，從而保證其無菌。在組裝狀態(tài)R下，配量單元2的內部元件的隔離實際上是通過密封裝置55從下面保證的，密封裝置55固定在另一個腔體53的內壁上，并且密封地抵接第一端部6的外側壁 6a，防止了與外部環(huán)境的流動連通。換言之，密封裝置55限定了配量單元2的下滅菌線。隔離也通過公知類型的覆蓋裝置來保證，該覆蓋裝置沒有在附圖中示出，例如是紙或蓋，密封地關閉腔體4的入口 82和出口 83以及另一個腔體53的出口 M。因此，處于組裝狀態(tài)R下的本發(fā)明的配量單元2可以操縱、運輸和安裝在支撐裝置 40上，不會出現(xiàn)污染已經清潔和滅菌并將要在生產時接觸產品的內部部件(活塞裝置3、腔體4和另一個腔體53)的危險。
權利要求
1.一種配量單元，包括活塞裝置(3)，該活塞裝置能夠沿第一軸線(Wl)在殼體裝置(5) 的腔體(4)和所述殼體裝置( 的另一個腔體(5 內移動，所述腔體設置有用于待配量產品的入口(8 和出口(83)，所述另一個腔體大致同軸地連接至所述腔體(4)并設置有用于清潔和/或滅菌流體的另一個出口 64)，其特征在于，所述殼體裝置( 包括內管元件 (51)以及外罩元件(5 ，內管元件中形成所述腔體G)，該外罩元件從外部包圍所述內管元件(51)并從所述內管元件(51)的一端延伸以形成所述另一個腔體(53)。
2.如權利要求1的單元，其中，所述內管元件(51)由陶瓷材料制成。
3.如權利要求1或2的單元，其中，所述外罩元件(52)用塑料制成，并固定在所述內管元件(51)上，尤其是包圍所述內管元件模制，以形成一體。
4.如前述權利要求之任一的單元，其中，所述另一個腔體(5 包括用于供所述活塞裝置(3)通過的相應開口(56)。
5.如前述權利要求之任一的單元，其中，所述活塞裝置(3)包括切換裝置(9)，用于選擇性地使所述腔體(4)與入口(8 連通或與所述出口(8 連通。
6.如前述權利要求之任一的單元，其中，所述腔體(4)是在所述內管元件(51)的整個長度上縱向延伸的貫通腔體，所述腔體(4)包括底部配量室Ga)和位于所述底部配量室 (4a)上方的頂部配量室Gb)。
7.如權利要求6的單元，其中，所述底部配量室和頂部配量室( ，4b)大致為圓柱形， 所述底部配量室Ga)的直徑大于所述頂部配量室Gb)的直徑。
8.如權利要求7的單元，其中，所述另一個腔體(53)大致為圓柱形，并且直徑大于所述底部配量室Ga)的直徑。
9.如權利要求6-8之任一的單元，其中，所述入口(8 和所述出口(8 通入所述頂部配量室(4b)內。
10.如權利要求6-9之任一的單元，其中，所述活塞裝置C3)包括第一端部(6)、中部 (8)和第二端部(7)，它們基本上彼此同軸，所述中部(8)和所述第二端部(7)設置成分別在所述底部配量室Ga)和所述頂部配量室Gb)內密封地滑動，所述第一端部(6)設置成在所述另一個腔體(5 內滑動并能與所述活塞裝置(3)的移動裝置連接。
11.如前述權利要求之任一的單元，其中，所述入口(82)橫向于所述第一軸線(W1)，并包括在所述內管元件(51)的側壁和所述外罩元件(5 的側壁上形成的相應導管。
12.如前述權利要求之任一的單元，其中，所述出口(83)包括在所述外罩元件(52)的頂部(52b)上形成的相應導管，所述頂部(52b)用于從上面封閉所述腔體G)。
13.如前述權利要求之任一的單元，包括密封裝置(55)，其固定在所述另一個腔體 (53)的內壁上，該密封裝置用于至少在清潔和滅菌形態(tài)(L)中抵接所述活塞裝置(3)的第一端部(6)，以便防止所述腔體和所述另一個腔體0，5；3)與外部環(huán)境(80)之間的流動連通，其中，在所述清潔和滅菌形態(tài)中，所述活塞裝置脫離所述腔體G)，以使所述腔體(4)連通所述另一個腔體(53)。
14.如前述權利要求之任一的單元，其中，所述外罩元件(52)包括手柄形的握持部 (52a)，以允許操作員容易握持和操縱所述配量單元O)，尤其是在安裝/拆卸步驟中。
15.如前述權利要求之任一的單元，包括止動裝置(70，75)，用于在組裝狀態(tài)(R)下將所述活塞裝置C3)可釋放地鎖定在所述殼體裝置( 上，其中，在組裝狀態(tài)下，所述活塞裝置相對于所述殼體裝置(5)固定在預定的線性位置和角度位置。
16.如權利要求15的單元，其中，所述止動裝置(70，75)包括止動銷(70)，其滑動安裝在所述殼體裝置( 的第一容座(71)內，用于在所述組裝狀態(tài)(R)下接合到在所述活塞裝置(3)的第一端部(6)中形成的第二容座(73)內。
全文摘要
一種配量單元，包括能夠沿第一軸線(W1)在殼體裝置(5)的腔體(4)和殼體裝置(S)的另一個腔體(53)內移動的活塞裝置(3)，所述腔體設置有用于待配量產品的入口(82)和出口(83)，所述另一個腔體大致同軸地連接至所述腔體(4)并設置有用于清潔和/或滅菌流體的另一個出口(54)；殼體裝置(5)包括內管元件(51)以及外罩元件(52)，內管元件中形成所述腔體(4)，外罩元件從外部包圍內管元件(51)并從所述內管元件(51)的一端延伸以形成所述另一個腔體(53)。
文檔編號G01F11/02GK102422133SQ201080020388
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月4日 優(yōu)先權日2009年5月8日
發(fā)明者C·特雷比, L·薩斯薩特爾利 申請人:Ima生命有限公司