DE202021002812U1

DE202021002812U1 - Vorrichtung zum Prüfen von an Kapillaren befestigten Hochdruckrückschlagventilen, insbesondere für den Einsatz in Sprühapplikatoren

Info

Publication number: DE202021002812U1
Application number: DE202021002812.9U
Authority: DE
Original assignee: Harro Hofliger Verpackungsmaschinen GmbH
Current assignee: Harro Hofliger Verpackungsmaschinen GmbH
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2031-09-01

Abstract

Vorrichtung (10) zum Prüfen von an Kapillaren (12) befestigten Hochdruckrückschlagventilen (14), insbesondere für den Einsatz in Sprühapplikatoren,
- mit einem Prüfkörper (22), in den die Kapillare (12) mit dem Hochdruckrückschlagventil (14) mit ihrem einen Ende druckdicht einsteckbar ist,
- mit einer Antriebseinheit (30), durch die der Prüfkörper (22) und die Kapillare (12) in Längsrichtung (28) der Kapillare (12) relativ zueinander verfahrbar sind,
- mit einer Flüssigkeitskartusche (38), in die die Kapillare (12) mit dem Hochdruckrückschlagventil (14) mit ihrem anderen Ende (34) eintaucht,
- mit einer Sensoreinheit (32), durch die die für die Bewegung des Prüfkörpers (22) beziehungsweise der Kapillare (12) von der Antriebseinheit (30) aufzubringende Kraft überwachbar ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von an Kapillaren befestigten Hochdruckrückschlagventilen, insbesondere für den Einsatz in Hochdrucksprühapplikatoren. Bei derartigen Sprühapplikatoren kann es sich insbesondere um Hochdruckzerstäuber wie Inhalatoren handeln, aber auch um Sprays wie beispielsweise um Nasen- oder Augensprays. Sprühapplikatoren werden vor allem dann verwendet, wenn die Verabreichung eines Wirkstoffs dosisabhängig und/oder abhängig von der Tröpfchengröße ist.
Inhalatoren sind medizinische Geräte (Applikatoren) zur Erzeugung von Aerosolen oder Dämpfen; die Aerosole oder Dämpfe können dann von Patienten eingeatmet werden. Inhalatoren werden insbesondere bei der Behandlung von verschiedenen Atemwegserkrankungen wie beispielsweise von Asthma oder von COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease, chronisch-obstruktive Lungenkrankheit) eingesetzt. Durch die Inhalatoren können Wirkstoffe in die Lunge gelangen, die dort lokal begrenzt wirken. Dadurch können Nebenwirkungen vermindert werden; auch ist häufig lediglich eine geringere Dosis des Wirkstoffs erforderlich. Der Wirkstoff kann über die Alveolen der Lunge auch in den Blutkreislauf gelangen und dort systemisch wirken. Auch hier sind häufig geringere Dosen ausreichend, da der First-Pass-Effekt der Leber umgangen wird. Darüber hinaus gelangen die Wirkstoffe aufgrund der großen Resorptionsfläche der Lunge schneller in den Blutkreislauf, so dass der Effekt sehr rasch eintritt.
STAND DER TECHNIK
Die Inhalatoren können beispielsweise als Soft Mist Inhaler (SMI, Hochdruckzerstäuber) ausgebildet sein. Derartige Inhalatoren werden insbesondere in der WO 91/14468 A1 , der WO 97/12687 A1 oder der WO 2009/047173 A2 beschrieben. Die Soft Mist Inhaler weisen einen Zerstäuber mit einer mechanischen Pumpe auf, durch die eine langanhaltende feine Sprühwolke eines Fluids erzeugt werden kann. Bei dem Fluid handelt es sich in der Regel um eine wässrige oder ethanolische Lösung des Wirkstoffs. Dabei werden keine Treibmittel für die Erzeugung des Sprühnebels benötigt. Das Fluid liegt in der Regel in einer Kartusche vor. Nach dem Verbrauch einer solchen Kartusche kann diese häufig zumindest einige Male ersetzt werden.
Der Inhalator selbst besitzt eine stabile Kapillare, die in die Kartusche mit dem Fluid eingeführt wird. Die Kapillare taucht ein Stück weit in das Fluid ein, so dass sich dieses durch Kapillarkräfte innerhalb der Kapillare nach oben zieht. Im oberen Bereich der Kapillare sitzt ein Hochdruckrückschlagventil zur Dosierung des Fluids. Dieses Hochdruckrückschlagventil dient dabei sowohl zur Absperrung als auch zur Steuerung des Durchflusses des Fluids innerhalb der Kapillare. Das Fluid kann innerhalb der Kapillare nach oben fließen, jedoch nicht wieder zurück nach unten und damit wieder zurück in die Kartusche.
Als Hochdruck wird in der Regel ein Druck von über 30 bar bezeichnet. Im vorliegenden Fall soll das Hochdruckrückschlagventil einem Druck zwischen 100 bar und 1.000 bar standhalten, bevorzugt einem Druck von etwa 250 bar.
Das Hochdruckrückschlagventil besitzt einen Ventilkörper als Verschlussteil sowie einen Ventilsitz. Wird der Ventilkörper mit seiner Dichtfläche an den Ventilsitz gepresst, wird die Strömung unterbrochen. Der Ventilkörper und der Ventilsitz bestehen in der Regel aus einer Hart-Weich-Werkstoffpaarung, insbesondere aus einer Kombination aus Kunststoff und Metall. Die Werkstoffe müssen dabei ausreichend druckfest aber dennoch plastisch verformbar sein. Dabei wird der weichere Ventilkörper unter dem Flüssigkeitsdruck des zu dosierenden Mediums in den Ventilsitz gedrückt und dadurch bleibend verformt (Einlaufphase). Der Ventilkörper bildet auf diese Weise die Geometrie und die Oberfläche des Ventilsitzes präzise ab, so dass eine nahezu ideale Dichtpaarung entsteht.
Nach der vollständigen Montage des Inhalators findet in der Regel eine Qualitätsprüfung statt. Auch das Einlaufen des Ventils erfolgt in der Regel im Rahmen dieser Qualitätsprüfung. Durch die Qualitätsprüfung können Fehlfunktionen des Inhalators noch vor der Auslieferung entdeckt werden, so dass keine nicht-spezifikationsgerechten Inhalatoren in den Vertrieb gelangen. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass die Dosierung des Fluids reproduzierbar erfolgt. Eine solche Überprüfung der Inhalatoren kann im Rahmen einer Vollprüfung (100%-Prüfung) erfolgen, bei der sämtliche Inhalatoren routinemäßig entsprechend getestet werden. Es wäre auch möglich, die Überprüfung der Inhalatoren im Rahmen von Stichprobenprüfungen vorzunehmen.
Aus der WO 2017/060328 A1 ist ein Prüfsystem und ein Prüfverfahren bekannt, bei der der fertig montierte Inhalator mit einem Prüf-Fluid getestet wird. Der fertige Inhalator wird dazu an eine Prüf-Kartusche mit dem Prüf-Fluid angeschlossen und mehrere Male maschinell betätigt. Dabei werden verschiedene Messungen, insbesondere hinsichtlich der Verteilung des Sprühnebels und der Menge des zerstäubten Fluids vorgenommen. Sofern der Inhalator bei dieser Prüfung keine korrekten Messwerte liefert, wird der Inhalator aussortiert. Allerdings ist der Ausschuss von Inhalatoren zu diesem Zeitpunkt wirtschaftlich ungünstig, da die Wertschöpfungskette bereits nahezu abgeschlossen ist. Insbesondere muss bei einer Fehlfunktion lediglich eines Bauteils dennoch der gesamte Inhalator ausgeschieden werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbessertes Prüfvorrichtung anzugeben, mittels der eine Einzelprüfung des verwendeten Hochdruckrückschlagventils möglich ist.
Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs 1 gegeben. Eine alternative Prüfvorrichtung ist durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 6 gegeben. Sinnvolle Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von sich an diese Ansprüche anschließenden weiteren Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen von an Kapillaren befestigen Hochdruckrückschlagventilen besitzt einen Prüfkörper, in den das eine Ende der Kapillare mit dem Hochdruckrückschlagventil druckdicht eingesteckt werden kann. Dieser Prüfkörper und die Kapillare können mittels einer Antriebseinheit relativ zueinander in Längsrichtung der Kapillare hin und her verfahren werden. Darüber hinaus besitzt die Prüfvorrichtung eine Flüssigkeitskartusche mit einem Prüf-Fluid. In die in der Kartusche vorhandene Flüssigkeit taucht die Kapillare mit ihrem anderen Ende ein.
Wird die Kapillare durch die Antriebseinheit in Richtung der Flüssigkeitskartusche verfahren, taucht das entsprechende Ende der Kapillare weiter in das Prüf-Fluid ein. Dabei wird das Prüf-Fluid innerhalb der Kapillare über Kapillarkräfte eine Stück weit in die Kapillare eingezogen. Auch bildet sich durch den druckdichten Anschluss der Kapillare an den Prüfkörper ein geringfügiger Unterdruck innerhalb des Prüfkörpers, sobald das oberhalb des Hochdruckrückschlagventils vorhandene Fluid beispielsweise über eine Drossel aus der Kapillare abgelassen wurde. Wird die Kapillare anschließend in Richtung ihres in die Flüssigkeitskartusche ragenden Endes verfahren, kann die in der Kartusche vorhandene Flüssigkeit in der Kapillare aufsteigen, so dass der Unterdruck innerhalb des Prüfkörpers wieder ausgeglichen wird. Dies erfolgt in vergleichbarer Weise, wie es auch bei dem fertigen Sprühapplikator erfolgen würde, so dass eine vergleichbare Ausgangssituation für die Prüfung des Hochdruckrückschlagventils gegeben ist.
Das Hochdruckrückschlagventil kann an einem Ende der Kapillare befestigt sein. In diesem Fall ist das Hochdruckrückschlagventil in der Regel an dem in dem Prüfkörper vorhandenen Ende der Kapillare angeordnet. Alternativ dazu kann das Hochdruckrückschlagventil auch innerhalb der Kapillare angeordnet sein.
Bei dem Prüf-Fluid kann es sich beispielsweise um eine wässrige oder ethanolische Lösung handeln. Einer solchen Lösung könnten insbesondere Tenside, Konservierungsmittel oder Komplexbildner (insbesondere zur Stabilisierung der wässrigen Lösung) zugesetzt werden. Auch reines Ethanol kann als Prüf-Fluid verwendet werden. Das Prüf-Fluid sollte in der Regel keimtötend und leicht verdunstend oder entfernbar sein. Darüber hinaus sollte das Prüf-Fluid gut benetzend sein.
Erfindungsgemäß ist eine Sensoreinheit vorhanden, durch die die Bewegung des Prüfkörpers und der Kapillare relativ zueinander oder die von der Antriebseinheit aufzubringende Kraft für die Bewegung des Prüfkörpers beziehungsweise der Kapillare überwacht werden kann. Die Sensoreinheit kann dabei insbesondere den Verfahrweg des Prüfkörpers beziehungsweise der Kapillare und/oder die für die Bewegung des Prüfkörpers beziehungsweise der Kapillare aufzubringende Kraft erfassen. Funktioniert das Hochdruckrückschlagventil in der Kapillare einwandfrei, sollten sich der Prüfkörper und die Kapillare nach dem Eintauchen der Kapillare in das Prüf-Fluid nicht mehr relativ zueinander verfahren lassen, solange das in dem Prüfkörper vorhandene Ende der Kapillare über ein Absperrventil im Prüfkörper geschlossen ist. Durch den druckdichten Anschluss der Kapillare in dem Prüfkörper bildet sich bei geschlossenem Ende des in dem Prüfkörper vorhandenen Endes der Kapillare innerhalb des Prüfkörpers ein Überdruck, sobald die Kapillare in Richtung des Prüfkörpers verfahren wird. Das in der Kapillare vorhandene Prüf-Fluid versucht daher, wieder zurück in die Kartusche zu fließen. Bei einem funktionierenden Hochdruckrückschlagventil wird dies verhindert, so dass die Bewegung des Prüfkörpers nicht möglich ist. Ist das Hochdruckrückschlagventil dagegen undicht, kann das Prüf-Fluid ungehindert wieder zurückfließen und der Prüfkörper und die Kapillare lassen sich relativ zueinander verfahren.
Auf diese Weise kann eine Einzelprüfung lediglich des Hochdruckrückschlagventils vorgenommen werden. Ist das Hochdruckrückschlagventil undicht, kann dieses mit der Kapillare aussortiert werden. Die übrigen Bauteile des Inhalators sind hiervon nicht betroffen. Auch die Reinigung der Kapillare mit dem Hochdruckrückschlagventil ist deutlich einfacher als die Reinigung des vollständigen Inhalators. Insofern ist an dieser Stelle der Montage eine 100%-Prüfung verhältnismäßig einfach möglich. Dies erhöht die Sicherheit über den gesamten Produktionsverlauf und kann zu einer einfacheren und schnelleren Fehleridentifikation und Fehlerbehebung führen.
Darüber hinaus kann über die Kraft, die die Antriebseinheit für die Bewegung des Prüfkörpers aufbringt, auch reguliert werden, wie hoch der von dem Hochdruckrückschlagventil ausgehaltene Über- oder Unterdruck in dem Prüfkörper sein soll. Sofern die Antriebseinheit eine höhere Kraft für die Bewegung der Kapillare aufbringen kann, muss das Hochdruckrückschlagventil auch einem größeren Überdruck in dem Prüfkörper standhalten.
Ein druckdichter Anschluss der Kapillare an dem Prüfkörper kann in konstruktiv einfacher Weise dadurch realisiert werden, dass der Prüfkörper eine Öffnung aufweist, durch die die Kapillare in den Prüfkörper eingesteckt wird. Im Bereich der Öffnung des Prüfkörpers kann eine passende Dichtung, insbesondere ein O-Ring angeordnet sein. Die Dichtung des Prüfkörpers kann in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden.
Die Flüssigkeitskartusche kann entsprechend groß ausgebildet sein, so dass ausreichend Prüf-Fluid für eine Reihe von Prüfvorgängen vorhanden ist. Dadurch kann die Prüfvorrichtung in den Produktionsprozess integriert werden, so dass sowohl eine 100%-Prüfung als auch eine Stichprobenprüfung automatisiert vorgenommen werden kann. Die Flüssigkeitskartusche kann beispielsweise auch als mitfahrendes Flüssigkeitsreservoir ausgebildet sein. Es wäre auch möglich, eine gemeinsame Flüssigkeitskartusche für mehrere Prüfvorrichtungen vorzusehen.
Um das obere Ende der Kapillare für die Durchführung der Prüfung schließen zu können, kann die Prüfvorrichtung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform über ein Verschlusselement verfügen. Dieses Verschlusselement kann an dem in dem Prüfkörper vorhandenen Ende der Kapillare angeschlossen werden, so dass dieses Ende verschlossen ist. Das Verschlusselement kann dabei vorzugsweise in den Prüfkörper integriert sein.
In einer ersten Ausführungsform kann das Verschlusselement als Drossel ausgebildet sein. Eine solche Drossel kann wahlweise geöffnet oder geschlossen werden, so dass auch ein Einlaufen des Hochdruckrückschlagventils während des Prüfvorgangs möglich ist. Dazu kann der Prüfkörper mehrmals in Längsrichtung der Kapillare hin und her verfahren werden. Dabei wird die Kapillare mit dem Prüf-Fluid gefüllt. Auf das Hochdruckrückschlagventil wirkt beim Eintauchen der Kapillare in den Prüfkörper ein Druck, so dass dieses optimal einlaufen kann. Auf diese Weise können auch Untersuchungen möglich sein, wie viele Durchgänge bei einem bestimmten Hochdruckrückschlagventil zum Einlaufen des Ventils erforderlich sind. So kann in einer Prüf-Phase zunächst nach jedem Durchgang getestet werden kann, ob das Hochdruckrückschlagventil bereits eingelaufen ist und optimal funktioniert. Sobald die optimale Anzahl an Durchgängen für das Einlaufen des gegebenen Ventils feststeht, kann dann lediglich nach dem Einlaufen des Ventils eine Prüfung stattfinden.
In einer zweiten Ausführungsform kann das Verschlusselement als Düse ausgebildet sein. Auch der fertige Inhalator weist in der Regel eine Düse als oberes Verschlusselement der Kanüle auf, so dass auf diese Weise eine besonders genaue Reproduktion des Inhalators durch die Prüfvorrichtung möglich ist.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wäre es auch möglich, die mit dem Hochdruckrückschlagventil versehene Kapillare erst nach dem Einbau in die Pumpenbaugruppe mit Düse zu testen. Die Pumpenbaugruppe mit Düse würde in diesem Fall als Prüfkörper dienen. Sofern das Hochdruckrückschlagventil bereits ohne Pumpenbaugruppe und Düse überprüft worden ist, wäre auf diese Weise quasi eine Einzelprüfung der Düse möglich.
Eine alternative Vorrichtung zum Prüfen von an Kapillaren befestigten Hochdruckrückschlagventilen besitzt zumindest ein Kopplungselement, das an das ein Ende der Kapillare angeschlossen werden kann. Das Kopplungselement ist mittelbar oder unmittelbar mit einem Flüssigkeitsreservoir mit einem Prüf-Fluid verbunden. Die Prüfvorrichtung besitzt zumindest eine Pumpe, durch die das Prüf-Fluid durch die Kapillare geleitet werden kann. Mittels einer Sensoreinheit kann dabei der Flüssigkeitsdruck gemessen werden. Eine solche alternative Vorrichtung ermöglicht ebenfalls eine Einzelprüfung lediglich des Hochdruckrückschlagventils. Bei einem funktionierenden Hochdruckrückschlagventil wird der Durchfluss der Flüssigkeit entgegen der eigentlichen Fließrichtung verhindert, so dass der Flüssigkeitsdruck ansteigt. Ist das Hochdruckrückschlagventil dagegen undicht, kann das Prüf-Fluid auch entgegen der eigentlichen Fließrichtung ungehindert an dem Hochdruckrückschlagventil vorbeifließen, so dass kein Anstieg des Flüssigkeitsdrucks erfolgt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann ein erstes Kopplungselement und ein zweites Kopplungselement vorhanden sein, die an den beiden Enden der Kapillare angeschlossen werden können. Dabei kann jedes Kopplungselement mit einem eigenen Flüssigkeitsreservoir verbunden sein.
Auf diese Weise kann eine Prüfung des Hochdruckrückschlagventils in beiden Fließrichtungen ermöglicht werden. So kann einerseits überprüft werden, dass das Hochdruckrückschlagventil dicht ist und keine Flüssigkeit entgegen der gewünschten Fließrichtung an dem Hochdruckrückschlagventil vorbeifließen kann. Andererseits kann auch überprüft werden, ob das Hochdruckrückschlagventil in der eigentlichen Fließrichtung ausreichend öffnet und das gewünschte Volumen an Flüssigkeit auch tatsächlich durch das Hochdruckrückschlagventil fließen kann. In diesem Fall dürfte der Flüssigkeitsdruck nicht zu stark ansteigen.
Vorzugsweise kann in diesem Fall ein gemeinsames Flüssigkeitsreservoir und auch eine gemeinsame Pumpe vorhanden sein. Die Pumpe kann in diesem Fall über einen ersten Leitungsabschnitt mit dem ersten Kopplungselement und über einen zweiten Leitungsabschnitt mit dem zweiten Kopplungselement verbunden ist. Das gemeinsame Flüssigkeitsreservoir kann vorzugsweise über einen Leitungsabschnitt mit der Pumpe verbunden sein.
Vorzugsweise kann an der Pumpe ein weiterer Leitungsabschnitt vorhanden sein, der zu einem Entsorgungsbehälter für die verwendete Flüssigkeit führt. Auf diese Weise kann das Prüf-Fluid nicht versehentlich verunreinigt werden, so dass eine Kontamination der Kapillaren verhindert werden kann.
Bei der Pumpe kann es sich vorzugsweise um eine HPLC-Pumpe (HPLC: High Performance Liquid Chromatography) oder um eine UHPLC-Pumpe (UHPLC: Ultra-High Performance Liquid Chromatography) handeln. Derartige Pumpen sind im Handel erhältlich und können ohne größeren Aufwand in entsprechende Prüfvorrichtungen integriert werden. Die Sensoreinheit kann vorzugsweise in der Pumpe integriert vorliegen. In der Regel weisen handelsübliche HPLC- und UHPLC-Pumpen bereits eine geeignete Sensoreinheit auf.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den in den Ansprüchen ferner angegebenen Merkmalen sowie den nachstehenden Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zu Beginn des Prüfvorgangs,
2 eine schematische Darstellung der Prüfvorrichtung gemäß 1 während des Eintauchens der Kanüle in das Prüf-Fluid,
3 eine schematische Darstellung der Prüfvorrichtung während der Dichtigkeitsprüfung des Hochdruckrückschlagventils,
4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und
5 ein schematisches Messdiagramm, das während der Dichtigkeitsprüfung mit der Prüfvorrichtung gemäß 4 aufgenommen wurde.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Prüfen von in Kapillaren 12 vorhandenen Hochdruckrückschlagventilen 14 ist in den 1 bis 3 schematisch dargestellt.
Die Kapillare 12 mit dem Hochdruckrückschlagventil 14 ist mit ihrem einen Ende 20 in einen Prüfkörper 22 eingesteckt. Der Prüfkörper 22 simuliert die Pumpenbaugruppe eines entsprechenden Sprühapplikators. Im vorliegenden Beispielsfall ist die Kapillare 12 vertikal ausgerichtet. Die Ausrichtung der Kapillare 12 ist für die Prüfung jedoch unerheblich, so dass auch eine horizontale Ausrichtung oder eine geneigte Ausrichtung der Kapillare 12 grundsätzlich möglich wäre. Die Kapillare 12 ist in dem Prüfkörper 22 abgedichtet. Dazu weist der Prüfkörper 22 im vorliegenden Beispielsfall eine Öffnung 24 auf, durch die die Kapillare 12 in den Prüfkörper 22 eingesteckt werden kann. Im Bereich dieser Öffnung 24 ist eine Dichtung 26 in Form eines O-Rings vorhanden.
Der Prüfkörper 22 und die Kapillare 12 können in Längsrichtung 28 der Kapillare 12 relativ zueinander hin und her verfahren werden. An der Kapillare 12 ist daher eine Antriebseinheit 30 sowie eine integrierte Sensoreinheit 32 befestigt. Die Sensoreinheit 32 kann die Bewegung der Kapillare 12 überwachen, indem sowohl die Länge des Verfahrwegs der Kapillare 12 als auch die für die Bewegung der Kapillare 12 aufzubringende Kraft gemessen wird. Im Gegensatz wäre es auch möglich, den Prüfkörper 22 zu bewegen. In diesem Fall sollten die Sensoreinheit 32 und die Antriebseinheit 30 an dem Prüfkörper 22 angebracht sein.
Mit ihrem unteren Ende 34 taucht die Kapillare 12 in eine mit einem Prüf-Fluid 36 gefüllte Flüssigkeitskartusche 38 ein. Die Flüssigkeitskartusche 38 ist im vorliegenden Beispiel als offenes Flüssigkeitsreservoir und damit drucklos ausgebildet. Um das Flüssigkeitsreservoir vor Verunreinigungen zu schützen, kann ein hier nicht dargestellter Deckel an dem Flüssigkeitsreservoir angebracht sein.
Bei dem Prüf-Fluid 36 kann es sich vorzugsweise um eine niederviskose lebensmitteltaugliche Flüssigkeit handeln. Das Prüf-Fluid 36 könnte beispielsweise Wasser (insbesondere WFI: Wasser für Injektionszwecke) sein, bevorzugt kann es sich bei dem Prüf-Fluid 36 um Ethanol handeln, da der Dampfdruck von Ethanol niedriger ist.
Für die Prüfung des Hochdruckrückschlagventils 14 wird die Kapillare 12 durch die Antriebseinheit 30 zunächst aus der in 1 dargestellten Position ein Stück in Längsrichtung in Richtung der Flüssigkeitskartusche 38 und damit ein Stück aus dem Prüfkörper 22 heraus verfahren (siehe 2). Dadurch bildet sich in der Dosierkammer 40 innerhalb des Prüfkörpers 22 ein geringer Unterdruck, durch den das Prüf-Fluid 36 an dem Hochdruckrückschlagventil 14 in der Kapillare 12 vorbei in Richtung des Prüfkörpers 22 gesaugt wird. Wird die Kapillare 12 anschließend wieder aus der in 2 dargestellten Position ein Stück in Längsrichtung 28 in Richtung des Prüfkörpers 22 verfahren, bildet sich innerhalb des Prüfkörpers 22 ein geringer Überdruck. Befindet sich bereits Prüf-Fluid 36 in der Dosierkammer 40 oberhalb des Hochdruckrückschlagventils 14, wird dieser Teil des Prüf-Fluids 36 durch die am Ende 20 der Kapillare 12 vorhandene Drossel 42 (siehe 3) abgelassen. Die Drossel 42 ist dabei Bestandteil des Prüfkörpers 22. Bei geöffneter Drossel 42 kann die Kapillare 12 auf diese Weise mehrmals hin und her verfahren werden, um das Hochdruckrückschlagventil 14 einzulaufen. Idealerweise hat die Drossel 42 dabei einen ähnlichen Durchfluss wie der spätere Sprühapplikator.
Für die eigentliche Prüfung des Hochdruckrückschlagventils 14 wird das obere Ende 20 der Kapillare 12 durch ein Absperrventil 44 oberhalb der Drossel 42 verschlossen (siehe 3). Bei geschlossenem Absperrventil 44 kann das in der Dosierkammer 44 oberhalb des Hochdruckrückschlagventils 14 vorhandene Prüf-Fluid 36 nicht mehr aus dem oberen Ende 20 der Kapillare 12 entweichen. Da die für die Relativbewegung der Kapillare 12 zu dem Prüfkörper 22 aufzubringende Kraft durch die Sensoreinheit 32 vorgegeben wird, kann innerhalb des Prüfkörpers 22 somit ein definierter Druck aufgebaut werden. Soll die Kapillare 12 daher aus der in 2 dargestellten Position bei geschlossenem Absperrventil 44 weiter in Richtung des Prüfkörpers 22 verfahren werden und weiter in diesen eintauchen, bildet sich innerhalb des Prüfkörpers 22 ein definierter Überdruck. Bereits nach einem kurzen Verfahrweg reicht die vorgegebene Kraft (Pfeil 46) daher nicht mehr aus, um die Kapillare 12 weiter in Richtung des Prüfkörpers 22 zu verfahren. Die Sensoreinheit 32 erfasst diesen maximal möglichen Verfahrweg. Abhängig davon, ob der ermittelte Verfahrweg oberhalb eines zuvor definierten Grenzwertes liegt, kann somit festgestellt werden, ob das Hochdruckrückschlagventil 14 einwandfrei funktioniert.
Sofern das Hochdruckrückschlagventil 14 nicht einwandfrei funktioniert, kann das Prüf-Fluid 32 aus dem Prüfkörper 22 wieder durch das Hochdruckrückschlagventil 14 in der Kapillare 12 zurück in die Flüssigkeitskartusche 38 fließen. Die Kapillare 12 lässt sich in diesem Fall auch bei geschlossenem Absperrventil 44 mit reduziertem Kraftaufwand relativ zum Prüfkörper 22 verfahren, so dass der maximale Verfahrweg oberhalb des definierten Grenzwertes liegt.
Funktioniert das Hochdruckrückschlagventil 14 dagegen, baut sich innerhalb des Prüfkörpers 22 zunächst der definierte Überdruck auf. Sobald dieser erreicht ist, ist ein weiteres Verfahren der Kapillare 12 in dem Prüfkörper 22 nicht mehr möglich, ohne die vorgegebene Kraft (Pfeil 46) zu überschreiten. Der maximal mögliche Verfahrweg liegt in diesem Fall daher innerhalb eines vorgegebenen Bereichs und damit unterhalb des definierten Grenzwertes.
Das Verschlusselement am oberen Ende 20 der Kapillare 12 könnte auch als Düse ausgebildet sein. Die Düse könnte - vergleichbar der Drossel 42 und des Absperrventils 44 - ebenfalls ein Bestandteil des Prüfkörpers 22 und damit der Prüfvorrichtung 10 sein. Eine Funktionsüberprüfung der Düse wäre in diesem Fall daher nicht gegeben. Im Gegensatz dazu könnte der Prüfkörper 22 durch die eigentlich verwendete Pumpenbaugruppe ersetzt werden, die bereits mit einer entsprechenden Düse ausgestattet wäre. In diesem Fall würde eine gemeinsame Prüfung des Hochdruckrückschlagventils 14 und der Pumpenbaugruppe mit Düse erfolgen. Es wäre auch möglich, insgesamt zwei Prüfvorrichtungen in den Herstellungsprozess zu integrieren. In diesem Fall könnte zunächst eine erste Prüfung der Kapillare 12 mit dem Hochdruckrückschlagventil 14 erfolgen, bei der ein separater Prüfkörper 22 verwendet würde. Dadurch könnte eine Einzelprüfung des Hochdruckrückschlagventils 14 vorgenommen werden. Nach der Montage der Pumpenbaugruppe mit Düse könnte dann eine zweite Prüfung der Kapillare 12 mit Hochdruckrückschlagventil 14 erfolgen. Bei dieser zweiten Prüfung würde die Pumpenbaugruppe als Prüfkörper 22 dienen. Da das Hochdruckrückschlagventil 14 bereits bei der ersten Prüfung getestet und für gut befunden wurde, sollte eine Undichtigkeit der Pumpenbaugruppe vorliegen, wenn bei dieser zweiten Prüfung der Grenzwert überschritten wird.
Eine alternative Vorrichtung 50 zum Prüfen von in Kapillaren 12 vorhandenen Hochdruckrückschlagventilen 14 ist in 4 schematisch dargestellt. Die Kapillare 12 ist im vorliegenden Beispielsfall mit ihrem einen Ende 30 an einem ersten Kopplungselement 52 und mit ihrem anderen Ende 40 an einem zweiten Kopplungselement 54 angeschlossen. Das erste Kopplungselement 52 ist über einen ersten Leitungsabschnitt 56 mit einer HPLC-Pumpe 58 verbunden. Das zweite Kopplungselement 54 ist über einen zweiten Leitungsabschnitt 60 ebenfalls mit der HPLC-Pumpe 58 verbunden. Dadurch bildet sich ein geschlossener Kreislauf aus dem ersten Leitungsabschnitt 56, der HPLC-Pumpe 58, dem zweiten Leitungsabschnitt 60 und der zu prüfenden Kapillare 12 mit dem Hochdruckrückschlagventil 14. In die HPLC-Pumpe 58 ist eine Sensoreinheit 62 integriert, durch die unter anderem der Flüssigkeitsdruck ermittelbar ist.
An der HPLC-Pumpe 58 ist ein Leitungsabschnitt 64 vorhanden, der mit einem Flüssigkeitsreservoir 66 verbunden ist. Die HPLC-Pumpe 58 kann die in dem Flüssigkeitsreservoir 66 vorhandene Flüssigkeit somit beispielsweise durch den ersten Leitungsabschnitt 58 die Kapillare 12 und den zweiten Leitungsabschnitt 60 pumpen. Dies würde der Fließrichtung 68 (siehe 5) entsprechen, bei der die Flüssigkeit im Idealfall ungehindert durch das Hochdruckrückschlagventil 14 in der Kapillare 12 fließen kann. Die Sensoreinheit 62 würde somit in diesem Fall lediglich einen geringen Flüssigkeitsdruck registrieren (siehe 5), der im Zeitverlauf konstant bleibt oder lediglich minimal ansteigt. Dies ist auch in dem Messdiagramm in 5 dargestellt. Auf diese Weise kann überprüft werden, ob das Hochdruckrückschlagventil 14 dahingehend einwandfrei funktioniert, dass in Fließrichtung ein ungehinderter Flüssigkeitslauf möglich ist. Sofern das Hochdruckrückschlagventil 14 dagegen beispielsweise klemmt, würde die Sensoreinheit 62 in Fließrichtung 68 einen Druckanstieg registrieren. Die Kapillare 12 mit dem Hochdruckrückschlagventil 14 könnte in diesem Fall aus dem Herstellungsprozess aussortiert werden.
Wird Ethanol als Prüf-Fluid verwendet, kann ein Durchfluss des Ethanols in Fließrichtung 68 auch zur gezielten Reinigung der Kapillare 12 und des Hochdruckrückschlagventils 14 eingesetzt werden.
Die HPLC-Pumpe 58 kann die in dem Flüssigkeitsreservoir 66 vorhandene Flüssigkeit für eine zweite Prüfung auch in Sperrrichtung 70 durch den zweiten Leitungsabschnitt 60, die Kapillare 12 und den ersten Leitungsabschnitt 56 leiten. In diesem Fall sollte bei funktionierendem Hochdruckrückschlagventil 14 ein deutlich ansteigender Flüssigkeitsdruck durch die Sensoreinheit 62 registriert werden (siehe 5). Dieser erhöhte Flüssigkeitsdruck sollte in etwa konstant bleiben oder lediglich geringfügig absinken, wie dies in dem Messdiagramm in 5 dargestellt ist. Auf diese Weise kann überprüft werden, ob das Hochdruckrückschlagventil 14 auch in Sperrrichtung 70 einwandfrei funktioniert und der Rückfluss der Flüssigkeit durch das Hochdruckrückschlagventil 14 verhindert werden kann.
Um zu verhindern, dass die einmal durch die Kapillare 12 geleitete Flüssigkeit erneut für weitere Prüfungen verwendet wird, ist an der HPLC-Pumpe 58 im vorliegenden Beispielsfall ein weiterer Leitungsabschnitt 72 vorhanden, der zu einem Entsorgungsbehälter 74 führt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 9114468 A1 [0003]
WO 9712687 A1 [0003]
WO 2009/047173 A2 [0003]
WO 2017/060328 A1 [0008]

Claims

Vorrichtung (10) zum Prüfen von an Kapillaren (12) befestigten Hochdruckrückschlagventilen (14), insbesondere für den Einsatz in Sprühapplikatoren, - mit einem Prüfkörper (22), in den die Kapillare (12) mit dem Hochdruckrückschlagventil (14) mit ihrem einen Ende druckdicht einsteckbar ist, - mit einer Antriebseinheit (30), durch die der Prüfkörper (22) und die Kapillare (12) in Längsrichtung (28) der Kapillare (12) relativ zueinander verfahrbar sind, - mit einer Flüssigkeitskartusche (38), in die die Kapillare (12) mit dem Hochdruckrückschlagventil (14) mit ihrem anderen Ende (34) eintaucht, - mit einer Sensoreinheit (32), durch die die für die Bewegung des Prüfkörpers (22) beziehungsweise der Kapillare (12) von der Antriebseinheit (30) aufzubringende Kraft überwachbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, - dadurch gekennzeichnet, dass - der Prüfkörper (22) eine Öffnung (24) aufweist, durch die die Kapillare (12) einsteckbar ist, - im Bereich dieser Öffnung (24) des Prüfkörpers (22) eine Dichtung, insbesondere ein O-Ring (26), angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, - dadurch gekennzeichnet, dass - ein Verschlusselement (42) vorhanden ist, - das Verschlusselement (42) an das in dem Prüfkörper (22) vorhandene Ende (20) der Kapillare (12) anschließbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, - dadurch gekennzeichnet, dass - das Verschlusselement als Drossel (42) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, - dadurch gekennzeichnet, dass - das Verschlusselement als Düse ausgebildet ist.
Vorrichtung (50) zum Prüfen von an Kapillaren (12) befestigten Hochdruckrückschlagventilen (14), insbesondere für den Einsatz in Sprühapplikatoren, - mit zumindest einem Kopplungselement (52, 54), das an das eine Ende (30,40) der Kapillare (12) mit dem Rückschlagventil (14) anschließbar ist, - mit zumindest einem Flüssigkeitsreservoir (66), das mit dem zumindest einen Kopplungselement (52, 54) verbunden ist, - mit zumindest einer Pumpe (58), durch die Flüssigkeit von dem zumindest einen Flüssigkeitsreservoir (66) durch die Kapillare (12) leitbar ist, - mit zumindest einer Sensoreinheit (62), durch die der Flüssigkeitsdruck messbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, - dadurch gekennzeichnet, dass - ein erstes Kopplungselement (52) vorhanden ist, das an das eine Ende (30) der Kapillare (12) anschließbar ist, - ein zweites Kopplungselement (54) vorhanden ist, das an das andere Ende (40) der Kapillare (12) anschließbar ist, - die zumindest eine Pumpe (58) und/oder das zumindest eine Flüssigkeitsreservoir (66) mit dem ersten und/oder dem zweiten Kopplungselement (52, 54) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, - das erste Kopplungselement (52) über einen ersten Leitungsabschnitt (56) mit der Pumpe (58) verbunden ist, - das zweite Kopplungselement (54) über einen zweiten Leitungsabschnitt (60) mit der Pumpe (58) verbunden ist - der erste Leitungsabschnitt (56) und der zweite Leitungsabschnitt (60) mit der zu prüfenden Kapillare (12) einen geschlossenen Kreislauf bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, - dadurch gekennzeichnet, dass - an der Pumpe (58) ein Leitungsabschnitt (64) vorhanden ist, durch den die Pumpe (58) mit dem Flüssigkeitsreservoir (66) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, - dadurch gekennzeichnet, dass - an der Pumpe (58) ein weiterer Leitungsabschnitt (72) vorhanden ist, - der weitere Leitungsabschnitt (72) zu einem Entsorgungsbehälter (74) für die verwendete Flüssigkeit führt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, - dadurch gekennzeichnet, dass - die Pumpe als HPLC-Pumpe (58) oder als UHPLC-Pumpe ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, - dadurch gekennzeichnet, dass - die Sensoreinheit (62) in die Pumpe (58), insbesondere in die HPLC-Pumpe (58) beziehungsweise die UHPLC-Pumpe integriert ist.