AT13534U1 - Anlage zur Aufbereitung der Innenwände von Holzfässern - Google Patents

Abstract

Eine Anlage zur Aufbereitung von Holzfässern (4) umfasst eine rotierende antreibbare Einspanneinrichtung (2) für das Fass (4) und einen in das Fassinnere einführbaren Tragarm (13) für mindestens eine Düse (14) und für einen Sensor (17, 18) zur Abstandsmessung zur Fassinnenwand. Über eine programmierbare Regeleinrichtung (19) werden ein Vorschubantrieb (12) für den Tragarm (13) auf einem Tisch (8) und ein Stellantrieb (10) für die Neigung des Tisches (8) sowie eine Hochdruckpumpe (16) für ein Medium insbesondere Wasser beaufschlagt und mit Hilfe des Wasserstrahls wird eine Schicht der Fassinnenwand abgetragen und vermessen. Nachfolgend kann eine Vorrichtung zur Wärmezufuhr mit einem zylindrischen Blechmantel (22) mit Schlitzen (23), der Heizelemente (21) sowie eine Radialturbine (26) einschließt, zum Toasten der faserigen Fassinnenwand in das Fassinnere eingeführt werden.

Description

österreichisches Patentamt AT13 534U1 2014-02-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Aufbereitung der Innenwände von Holzfässern, mit einer Lanze als Tragarm für Düsen für ein flüssiges oder gasförmiges Medium, insbesondere für Wasser, zum Einführen in das Innere eines Holzfasses. Holzfässer zur Aufnahme von Wein (oder anderer Alkoholika) dienen dem Ausbau des Weines, der Veredelung und zur Lagerung. Bei den sogenannten Barriquefässern handelt es sich zumeist um Eichen- oder Akazienholzfässer, die Geschmacks- und bzw. oder Geruchsstoffe an den Wein abgeben. Nach zwei- bis dreimaliger Befüllung ist der Austausch von Stoffen zwischen der Innenwand des Fasses und dem Wein so gering, dass eine Überarbeitung des Fasses erforderlich erscheint, wenn nicht ein komplett neues Fass angeschafft werden soll. Es ist bekannt, ein Fass nach dem Gebrauch zu zerlegen, die Innenfläche spanabhebend zu bearbeiten und dann das Fass wieder zusammenzusetzen. Abgesehen von dem Aufwand ist die Dichtheit des Fasses nach einem Zerlegen nicht mehr gegeben. Ein Ausspritzen des Innenraumes mit einem Hochdruckreinigungsgerät über eine Lanze, die in das Innere des Fasses eingeführt werden kann, ist für die Reinigung des Innenraumes allenfalls ausreichend, jedoch zur Revitalisierung des Fasses völlig unzureichend.

[0002] Aus der DE 10 2007 043 672 A1 ist eine Vorrichtung zum Behandeln von Fässern mit Kohlendioxidpartikeln bekannt. Durch die Ablagerung von Weinstein an der Fassinnenwand geht der Kontakt des Weines mit dem Holz verloren und es kommt nicht mehr zu einem Aromaaustausch. Über eine durch das Spundloch gesteckte Lanze werden Trockeneis oder Kohlendioxidschneeteilchen in das Fassinnere gesprüht. Auf diese Weise kann ein Belag von der Innenwand durch Schockfrieren und mechanische Einwirkung gelöst werden.

[0003] Als nachteilig wird empfunden, dass das Holz unter dem Belag die Aromakraft verloren hat und auch durch Entfernen des Belags nicht wiederbelebt ist. Die DE 32 10 339 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Fassreinigung mittels eines Druckstrahles. Es wird Warmwasser, Heißwasser oder Nassdampf eingesetzt, das/der über drehende Düsenteile auf die Fassinnenwand gespritzt wird. Die Problematik der Dichtung einer drehenden Düse ist Gegenstand dieses Standes der Technik. Die EP 0724 917 A1 beschäftigt sich ebenfalls mit der Reinigung eines Fasses mit Hilfe einer um mehrere Achsen um 360° rotierenden Düse. Aus der Holzindustrie ist es gemäß der DE 25 20 939 C2 bekannt, das Entrinden von Stämmen mit einer Schältrommel und mit Druckwasser durchzuführen. Ferner werden neue Fässer von innen erhitzt und so die Innenfläche geröstet bzw. getoastet, wenn dies für das Aroma wünschenswert ist.

[0004] Die Erfindung zielt darauf ab, ohne Zerlegen eines Fasses und über eine vergrößerte und wieder verschließbare Öffnung im Fassdeckel, allenfalls nach Entfernen des Fassdeckels, eine innere Oberflächenbearbeitung durch Abtragen bzw. Abschälen einer Schicht im Ausmaß des verbrauchten Holzes zu ermöglichen. Dies und ein allenfalls anschließendes Toasten der neuen Fassinnenwand wird mit Hilfe einer Anlage der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass eine Einspanneinrichtung für ein Fass mit einem Drehantrieb verbunden ist, dass der Tragarm über einen Vorschubschlitten mit Vorschubantrieb verfügt und dieser Schlitten gegebenenfalls in der Neigung verstellbar ist, dass auf dem Tragarm mindestens ein Abstandssensor zur Erfassung des Düsenabstandes zur Fassinnenwand und der Geometrie der Fassinnenwand positioniert ist, dass die Düsen über Druckschläuche an einer Hochdruckpumpe zur Erzeugung eines Hochdruck-Wasserstrahles von insbesondere 100 bis 400 MPa angeschlossen sind und dass eine programmierbare Regeleinrichtung vorgesehen ist, die eingangsseitig mit dem bzw. den Abstandssensoren und ausgangsseitig mit dem Drehantrieb für das Fass, mit dem Vorschubantrieb und mit mindestens einem Stellantrieb für die Neigung des Schlittens sowie mit der Hochdruckpumpe zum Abtragen von Holz in einer vorbestimmbaren Tiefe in Verbindung steht und vorzugsweise, dass eine Düsenanordnung eines Heißgasgenerators zur Wärmebehandlung bzw. zum Toasten der wassergestrahlten, faserigen Holzoberfläche in das Fassinnere einschiebbar ist. Die Anlage arbeitet vollautomatisch. Eine Programmsteuerung schiebt den Tragarm in das Fassinnere bis der Sensor nächst den Düsen einen Wandkontakt meldet und über die Neigungsverstellung werden die Düsen in einem vorbestimmten Abstand zur Innenwand, also der balligen Mantelfläche gebracht, wobei die Regelung den Abstand der 1 /5 österreichisches Patentamt AT13 534U1 2014-02-15 Düsen zur Wand bei Veränderung der Einschubtiefe konstant hält. Es kann auch bei variablem Abstand der Arbeitsdruck des Wasserstrahls angepasst werden, um eine über die gesamte Fasslänge konstante Tiefe der Abtragung der Innenfläche zu gewährleisten. Dabei rotiert das Fass. Lediglich die Düsen auf dem Tragarm werden vorgeschoben oder es wird der Tragarm entsprechend schräg gestellt, um das Kriterium der konstanten Bearbeitungstiefe zu erfüllen. Das abgetragene Material wird mit dem aus dem Fass fließenden Abwasser des Hochdruckstrahles weggespült. Die Wandstärke eines Fasses kann beispielsweise auf der Innenseite um 3 mm verringert werden, wobei die neue Innenwand nach der Hochdruck-Wasserstrahlbearbeitung (z.B. 100 MPa = 1 000 bar) eine faserige raue Oberfläche aufweist. Dies ist zum Aromaaustausch erwünscht. Diese Oberfläche kann durch Heißgasbehandlung innerhalb der Anlage oder in einem separaten Schritt getoastet werden. Neben der abstandsabhängigen Druckregelung für eine bestimme Arbeitstiefe („Spanstärke") können dem flüssigen Medium, zumeist Wasser, noch Feststoffe, insbesondere Eispartikel als Abrasivmittel zugeführt werden. Für das Toasten eines rotierend gelagerten Fasses ist es zweckmäßig, wenn der Heißgasgenerator zentralsymmetrisch aufgebaut ist und mittig eine Radialturbine als Radialgebläse mit Ansaugrohren und ferner Heizelemente im Druckbereich aufweist und wenn die Düsenanordnung von einem den Heißgasgenerator umgebenden perforierten bzw. geschlitzten kreiszylindrischen Blech- bzw. Edelstahlmantel gebildet ist. Diese Anordnung ist kompakt und kann in ein aufgearbeitetes Fass vor Einsetzen des Deckels oder vor Verschließen einer Öffnung in dem Deckel eingebracht werden. Obwohl die Heißluftströmung radial in alle Richtungen erfolgt, ist es zweckmäßig, das Fass während der Wärmebehandlung zu drehen bzw. in Rotation zu versetzen.

[0005] Ausführungsbeispiele zum Erfindungsgegenstand sind in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Anlage zur Aufbereitung der Innenwände von Holzfässern gemäß der Erfindung und Fig. 2 eine Anordnung zur Wärmebehandlung im Rahmen der Aufbereitung nach Fig. 1.

[0006] Gemäß Fig.1 ist auf einem Maschinenbett 1 eine Einspanneinrichtung 2 mit verstellbaren Backen 3 vorgesehen, die krallenartig gegen ein Holzfass 4 schiebbar und mit Vorspannung feststellbar sind. Die kraftschlüssige Verbindung kann außen wie auch innen nächst des Fassbodens oder Deckels erfolgen. Die Einspanneinrichtung 2 wird zusammen mit dem Holzfass 4 von einem Motor angetrieben (Drehantrieb 5). Das Fass 4 ist auf Rollen 6,7 (Rollenpaaren) federnd gelagert.

[0007] Auf dem Maschinenbett 1 ist ein gegebenenfalls wegklappbarer Tisch 8 um die Achse 9 kippbar, wobei der Kippwinkel über einen Stellantrieb 10 variiert werden kann. Der Tisch 8 trägt einen Vorschubschlitten 11 und einen Vorschubantrieb 12 mit Spindelantrieb für einen Tragarm 13, der in das Fassinnere eingreift.

[0008] Dazu wird ein Fassdeckel oder -boden entfernt oder wiederverschließbar ausgeschnitten. Stirnseitig ist auf dem Tragarm 13 mindestens eine in der Richtung einstellbare Düse 14 angeordnet. Die Düse 14 steht über ein Druckrohr und über flexible Zuleitungen 15 („Lyrabögen") mit einer Hochdruckpumpe 16 in Verbindung. Beim Ausführungsbeispiel beträgt die Pumpenleistung 22 kW und es wird das Medium (Alkohol oder Wasser) mit einem Druck von 400 MPa der Düse 14 zugeführt. In der Leitung können Absperrventile vorgesehen sein.

[0009] Zur Vermessung des Fasses 4, also hier der Geometrie der Innenwand, sind am freien Ende des Tragarmes 13 Sensoren 17,18 vorgesehen, die als Abstandsmessgeräte berührungslos arbeiten bzw. allenfalls auch als Fühler ausgebildet sind, die die Berührung bei Verstellen der Neigung und des Tragarmvorschubes signalisieren. Diese Signale gehen an eine programmierbare Regeleinrichtung 19 zur Führung der Düse 14 in einem konstanten, vorgegebenen Abstand zur Innenwand des Fasses 4. So wird über die Sensoren 17,18 auch die Arbeitstiefe, also das Ausmaß des Abtragens des verbrauchten Holzes von der Fassinnenwand überwacht und gesteuert. Dazu werden entsprechende Steuersignale an den Vorschubantrieb 12, den Stellantrieb 10 für die Neigung und gegebenenfalls für die Drehzahl des Drehantriebes 5 und für den Pumpendruck an die Hochdruckpumpe 16 in der programmgesteuerten Regeleinrichtung 2/5 österreichisches Patentamt AT13 534U1 2014-02-15 19 generiert, weitergeleitet und übenwacht. Das abgetragene Material fließt zusammen mit dem Wasser aus dem Fass 4 heraus. Dem Hochdruckmedium, zumeist Wasser, kann ein abrasives Mittel, wie etwa Eis zugesetzt werden. Die Innenwand des Fasses 4 erhält durch diese Bearbeitung eine raue, faserige Oberfläche. Dies ist zum Aromaaustausch mit dem Fassinhalt (Wein, Schnaps) wünschenswert.

[0010] Eine zusätzliche Nachbehandlung durch Wärmeeinwirkung auf die Fassinnenfläche kann wünschenswert sein. Dazu wird der Tisch 8 nach Zurückziehen des Tragarmes 13 in der Führung 20 seitlich ausgeschoben und eine Anordnung zur Wärmebehandlung gemäß Fig. 2 in das Fass 4 eingeführt. Diese umfasst Heizelemente 21 in Ring- oder Schraubenlinienform im Inneren eines Edelstahlmantels 22, der am gesamten Umfang Schlitze 23 aufweist. Seitlich führen Ansaugrohre 24,25 in das Innere zu einer Radialturbine 26, die über eineWelle 27 von einem Motor 28 angetrieben wird. Ein Deckel 29 schließt das Fass 4 ab. Die als Radialgebläse wirkende Turbine 26 erzeugt einen Luftstrom, der von den z.B. elektrischen Heizelementen 21 auf hohe Temperaturen gebracht und über die Schlitze 23 der Innenfläche des Fasses 4 gleichmäßig zugeführt wird. Das Fass 4 rotiert dabei (Drehantrieb 5). Der Vorgang wird als „Toasten" der Fassinnenwand bezeichnet, denn es werden die Fasern der rauen Oberfläche angesengt. Dabei kann die Oberflächentemperatur permanent gemessen und die Wärmezufuhr danach geregelt werden.

[0011] Die Anordnung nach Fig. 2 kann auch neben der Anlage nach Fig. 1 und parallel zu dieser eingesetzt werden, wenn etwa schon das nächste Fass zur Bearbeitung der Innenwand auf dieser eingespannt wird. Dann wird die Anordnung nach Fig. 2 vertikal betrieben, also das Fass 4 mit der Öffnung nach oben gegebenenfalls auf eine Drehvorrichtung aufgestellt und der Deckel 29, der dann die gesamte Anordnung trägt, auf die Fassöffnung aufgesetzt. Die Anordnung ist in diesem Fall so ausgeführt, dass das Fass 4 z.B. von Hand um eine vertikale Achse gedreht werden kann, wobei der Deckel 29 mitgedreht wird, jedoch die vom Deckel 29 getragenen Bauteile, also der Blech- oder Edelstahlmantel 22, die Turbine 26 mit den Ansaugrohren 24,25 und die Heizelemente 21 einschließlich des Motors 28 Stillstehen. Die Durchführung eines tragenden Stutzens durch den Deckel 29 ist demnach als Drehlager (Drucklager, Wälzlager) ausgebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Blech- bzw. Edelstahlmantel 22 einstückig mit den Ansaugrohren 24,25 ausgebildet und mit dem Deckel 29 mitdrehend, also starr verbunden. Nur die Heizelemente 21, das Gehäuse der Turbine 26 und der Motor 28 sind stillstehend.

[0012] Die erfindungsgemäße Anlage gestattet die perfekte Aufarbeitung von Holzfässern einschließlich einer Nachbearbeitung durch Toasten in rascher Abfolge und hoher Zuverlässigkeit. 3/5

Claims (3)

1. österreichisches Patentamt AT13 534U1 2014-02-15 Ansprüche 1. Anlage mit programmierbarer Regeleinrichtung zur Aufbereitung der Innenwände von Holzfässern, mit einer Lanze als Tragarm für Düsen für ein flüssiges oder gasförmiges Medium, insbesondere für Wasser, zum Einführen in das Innere eines drehend gelagerten Holzfasses, wobei auf dem Tragarm mindestens ein Abstandssensor zur Erfassung des Düsenabstandes zur Fassinnenwand und der Geometrie der Fassinnenwand positioniert ist und die Düsen über Druckschläuche an einer Hochdruckpumpe angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspanneinrichtung (2) für ein Fass (4) auf einem Maschinenbett mit einem Drehantrieb (5) verbunden ist, dass der Tragarm (13) über einen Vorschubschlitten (11) mit Vorschubantrieb (12) auf dem Maschinenbett verfügt und dieser Schlitten (11) gegebenenfalls in der Neigung verstellbar ist, dass die programmierbare Regeleinrichtung (19) eingangsseitig mit dem bzw. den Abstandssensoren (17, 18) und ausgangsseitig mit dem Drehantrieb (5) für das Fass (4), mit dem Vorschubantrieb (12) und mit mindestens einem Stellantrieb (10) für die Neigung des Schlittens (11) sowie mit der Hochdruckpumpe (16) für einen insbesondere zwischen 100 und 400 MPa einstellbaren Hochdruckstrahl zum Abtragen von Holz in einer vorbestimmbaren Tiefe in Verbindung steht und vorzugsweise dass eine Düsenanordnung eines Heißgasgenerators zur Wärmebehandlung bzw. zum Toasten der wassergestrahlten, faserigen Holzoberfläche in das Fassinnere einschiebbar ist.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hochdruck- Wasserstrahl Feststoffe, insbesondere Eispartikel, zuführbar sind.
3. 3. Anlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißgasgenerator zentralsymmetrisch aufgebaut ist und mittig eine Radialturbine (26) als Radialgebläse mit Ansaugrohren (24, 25) und ferner Heizelemente (21) im Druckbereich aufweist und dass die Düsenanordnung von einem den Heißgasgenerator umgebenden perforierten bzw. geschlitzten kreiszylindrischen Blech- bzw. Edelstahlmantel (22) gebildet ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 4/5