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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen eines Mediums
auf Behältnisse.
Im Bereich der Getränke
herstellenden Industrie ist es üblich, insbesondere
Kunststoffbehältnisse
vor dem Abfüllen
zu sterilisieren. Dabei wird das später zu befüllende Behältnis mit unterschiedlichen,
insbesondere gasförmigen,
Substanzen befüllt,
wie beispielsweise Wasserstoffperoxidgas (H2O2), Sterilluft, Heißluft oder Kaltluft.
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Zum
Zweck dieser Befüllung
werden üblicherweise
Befüllungskarusselle
eingesetzt, an denen eine Vielzahl von Fülleinrichtungen angeordnet
sind, die wiederum von einer zentralen Quelle versorgt werden. Insbesondere
bei Vorrichtungen zum Sterilisieren mit H2O2 ist dabei auf eine sorgfältige Abdichtung
zu achten, da diese Gase auch für
den Menschen gefährlich
sein können.
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Weiterhin
sollte dafür
Sorge getragen werden, dass ein Großteil des der Vorrichtung zugeführten Gases
auch tatsächlich
zu den Behältnissen
gelangt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Verteilen eines Mediums auf Behältnisse zur Verfügung zu stellen,
welche geringe Verluste hinsichtlich des die Behältnisse befüllenden Mediums aufweist.
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Dies
wird erfindungsgemäß durch
eine Vorrichtung nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Verteilen eines Mediums auf Behältnisse weist einen bezüglich einer
Drehachse drehbar angeordneten Verteilraum auf, der eine Vielzahl
von Öffnungen
aufweist, durch welche hindurch das Medium aus dem Verteilraum ausführbar ist.
Weiterhin ist eine an dem Verteilraum angeordnete Hülse vorgesehen,
wobei sich die Hülse
in der Richtung der Drehachse des Verteilraums erstreckt. Erfindungsgemäß weist
die Vorrichtung ein Zuführrohr
auf, um dem Verteilraum das Medium zuzuführen, wobei sich das Zuführrohr wenigstens
abschnittsweise in der Richtung der Drehachse des Verteilraums erstreckt.
Die Hülse
ist dabei drehbar gegenüber
dem Zuführrohr
ausgebildet, wobei zwischen der Hülse und dem Zuführrohr ein
sich in der Umfangsrichtung um die Drehachse er-streckender für das Medium
passierbarer Spalt gebildet wird.
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Unter
einem Verteilraum wird insbesondere ein wenigstens teilweise von
einer Wandung umgebener Hohlraum verstanden, in den das Medium gelangen
kann, und in dem es auch durch die Öffnungen wieder heraus und
schließlich
zu den Behältnissen
gelangen kann.
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Bei
dem Medium handelt es sich insbesondere aber nicht ausschließlich um
ein gasförmiges Medium,
wie beispielsweise Sterilluft, Wasserstoffperoxidgas und dergleichen.
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Die
Hülse ist
dabei insbesondere drehfest an dem Verteilraum angeordnet und besonders
bevorzugt einteilig mit diesem ausgebildet.
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Über das
Zuführrohr
wird dem Verteilraum das Medium zugeführt und das Zuführrohr verläuft entweder
innerhalb oder außerhalb
bezüglich
der Hülse
und bevorzugt innerhalb der Hülse.
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Aus
dem Spalt, der zwischen der Hülse
und dem Zuführrohr
ausgebildet ist, kann das Medium in genau definierter Weise aus
der Vorrichtung austreten. Damit wird durch diesen Spalt auch gleichzeitig eine
genau definierte Abdichtung erreicht, die einen bestimmten Gasaustritt
ermöglicht.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
erstreckt sich der Spalt in der Richtung der Drehachse und besonders
bevorzugt erstreckt sich zumindest der engste Bereich dieses Spaltes
in der Richtung der Drehachse. Bei einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
weist der Spalt in einer bezüglich
der Drehachse radialen Richtung eine Breite auf, die zwischen 0,1
mm und 1,0 mm, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,8 mm und besonders bevorzugt
zwischen 0,2 mm und 0,4 mm liegt. Aufgrund von aufwändigen Untersuchungen
wurde sowohl theoretisch als auch experimentell die bevorzugte Breite
als besonders geeignet ermittelt, um einen genau definierten Austritt von
Wasserstoffperoxidgas oder sonstigen Gasen aus der Vorrichtung zu
bewirken. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Zuführrohr radial
innerhalb der Hülse
angeordnet. Dies bedeutet, dass sich der Spalt innerhalb der Hülse, jedoch
außerhalb
des Zuführrohrs
befindet.
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Bevorzugt
weist die Vorrichtung eine Außenhülse auf,
der gegenüber
die Hülse
drehbar mittels wenigstens einer Lagereinrichtung gelagert ist.
Bevorzugt werden wenigstens zwei Lagereinrichtungen vorgesehen,
welche die Hülse
drehbar gegenüber der
Außenhülse lagern.
Damit ist bevorzugt die Außenhülse gemeinsam
und drehfest mit dem Zuführrohr
angeordnet und zwischen der Außenhülse und dem
Zuführrohr
befindet sich die Hülse.
Dabei sind die Lager besonders bevorzugt als Lager ausgeführt, welche
auch Belastungen in Richtung der Drehachse standhalten. Es wäre jedoch
auch möglich,
eine entsprechende Lagereinrichtung an dem Zuführrohr vorzusehen und den Spalt
zwischen zwei Lagereinrichtungen, beispielsweise zwischen zwei Wälzlagern anzuordnen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Verteilraum
gegenüber
der Hülse
einen größeren Querschnitt
auf. Genauer gesagt weist bevorzugt der Verteilraum auch gegenüber der Außenhülse einen
größeren Querschnitt
auf. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Verteilraum
einen kegelstumpfförmigen
Abschnitt auf, der sich kegelstumpfförmig erweitert und einen sich
anschließenden
zylinderförmigen
Abschnitt, in dem der Verteilraum einen konstanten Querschnitt aufweist,
der jedoch größer ist
als der Innenquerschnitt der Außenhülse. Besonders
bevorzugt weist auch der Verteilraum einen kreisförmigen Querschnitt
auf.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist eine Vielzahl von Öffnungen
in der Umfangswandung des Verteilungsraums angeordnet. An diese Öffnungen
können
sich beispielsweise Zuleitungen anschließen, welche wiederum in Düsen münden, welche
die Behältnisse
befüllen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist innerhalb des
Verteilraums ein Ventilkörper
vorgesehen, dem gegenüber
der Verteilraum drehbar angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist
dabei der Ventilkörper
stationär
angeordnet und der Verteilraum dreht sich gegenüber dem Ventilkörper. Im
Rahmen von Anlagen zum Desinfizieren von Behältnissen schließen sich
mehrere Vorrichtungen der oben genannten Art aneinander an, wobei
diese jeweils über
Transportsterne miteinander verbunden sind. Dabei tritt systembedingt
des Öfteren
ein Bereich auf, in dem zu keinem Zeitpunkt Behältnisse geführt werden. Mit Hilfe dieses
Ventilkörpers
können diejenigen Öffnungen,
die sich innerhalb dieses Bereichs befinden, stets geschlossen werden.
Weiterhin kann bei Verwendung dieses Ventilkörpers auf schaltbare Ventile
verzichtet werden.
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Vorzugsweise
verdeckt der Ventilkörper
daher unabhängig
von seiner Drehstellung in dem Ventilraum stets mehrere Öffnungen
zumindest teilweise. Auf diese Weise wird der Anteil des ungenutzt
austretenden Gases reduziert.
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Vorzugsweise
deckt der Ventilkörper
ca. ein Viertel der oben genannten Öffnungen und damit erstreckt
sich der Ventilkörper
im Inneren des Ventilraums ca. um eine viertel Drehung.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Ventilkörper eine
im Wesentlichen ebene Bodenfläche
auf. Diese ebene Bodenfläche
bewirkt, dass ebenfalls ein definierter Spalt zwischen dem Ventilkörper und
einem Bodenabschnitt des Ventilraums gebildet werden kann, durch
den ebenfalls das Gas nur definiert austritt.
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Vorzugsweise
weist der Ventilkörper
lediglich glatte bzw. ebene Oberflächen auf. Bevorzugt ist der Ventilkörper an
dem Zuführrohr
angeordnet.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Verteilraum
eine Bodenfläche auf,
und in dem Zentrum dieser Bodenfläche ist eine in Richtung des
Zuführrohrs
weisende Erhöhung
vorgesehen. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Spitze und
um diese Spitze herum ist eine gekrümmte Fläche vorgesehen. Damit dient
dieser Zentralbereich dazu, um die aus dem Zuführrohr zugeleitete Gasströmung in
Richtung der Öffnungen
zu leiten.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Anordnung zum Verteilen
eines Mediums auf Behältnisse
mit wenigstens einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art sowie
einer Vielzahl von Verbindungsleitungen, welche das Medium von der
Vorrichtung zu den Behältnisse
führen,
gerichtet. Dabei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt auf einem
Verteilkarussell angeordnet, welches das Medium auf die einzelnen
Behältnisse
verteilt.
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Weitere
Vorteile und Ausführungsformen
ergeben sich aus den beigefügten
Zeichnungen:
Darin zeigen:
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1 Eine
schematische Darstellung von erfindungsgemäßen Anordnungen zum Verteilen
eines Mediums;
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2 Eine
detaillierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verteilen
von Medien; und
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3 Eine
Schrägansicht
der Vorrichtung aus 2.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Anordnungen 30 zum
Verteilen eines Mediums. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 35 in
einer Gesamtheit auf eine Anlage zum Behandeln von Behältnissen,
beispielsweise zum Desinfizieren von Behältnissen. Diese Anordnung weist
ein abgeschlossenes Gehäuse 56 auf, in
dessen Inneren eine Vielzahl von Anordnungen 30 zum Verteilen
des Mediums angeordnet sind. Die einzelnen Anordnungen 30 weisen
dabei Karusselle auf, die sich, wie durch die Pfeile P1 angedeutet,
entgegen des Urzeigersinns drehen. Zwischen diesen einzelnen Anordnungen
sind jeweils Übergabesterne 46 vorgesehen,
welche die Behältnisse 48 (nur
schematisch gezeigt) an die jeweils nächste Anordnung 30 weitergeben. Über eine
Zuführung 50 und
ein dort angeordnetes Übergabekarussell 52 werden
die Behältnisse
in die Anordnung 35 hinein transportiert. Über ein
Ausgabekarussell 54 werden die Behältnisse, die aus der Anordnung 35 führen, abtransportiert. Durch
das Gehäuse 56 wird
der Benutzer vor dem Austritt von schädlichen Gasen, wie beispielsweise Wasserstoffperoxidgasen,
geschützt.
Die Übergabesterne 46 drehen
sich, wie durch den Pfeil P2 angedeutet, im Uhrzeigersinn.
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Wie
erläutert,
werden die Behältnisse
jeweils entlang der Pfeile P1 und P2 geführt. Damit ergibt sich in jeder
Anordnung 30 ein mit dem Bezugszeichen W gekennzeichneter
Winkelbereich, innerhalb dessen keine Behältnisse geführt werden.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum
Verteilen eines Mediums. Diese Vorrichtung 1 weist einen
Verteilraum 4 auf, über
den das durch ein Zuführrohr 12 in
den Verteilraum 4 gelangende Medium A in Richtung einer Vielzahl
von Öffnungen 8 verteilt
wird. Diese Öffnungen 8 sind
dabei in einer Umfangswandung 38 des Verteilraums 4 angeordnet.
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Der
Verteilraum 4 weist einen Boden 14 auf, der mittels
Schraubverbindungen 26 an einem Oberteil 18 des
Verteilraums 4 angeschraubt ist. Dieses Oberteil 18 weist
dabei einen sich kegelförmig
von oben nach unten erweiternden Querschnitt auf.
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Der
Boden 14 weist in seinem Zentrum Z eine Erhebung, genauer
eine Spitze 14b, auf, die nach oben, das heißt in Richtung
des Zuführrohrs 12 weist.
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An
diese Spitze 14b schließt sich ein gekrümmter Bereich 14c an,
und an diesen gekrümmten
Bereich 14c ein geradlinig verlaufender Abschnitt 14a des
Bodens 14. Diese einzelnen Abschnitte dienen dazu, um das
Medium A in Richtung der Öffnungen 8 zu
leiten.
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In
dem geradlinig verlaufenden Abschnitt 14a des Bodens befindet
sich eine (nur schematisch dargestellte) Abführöffnung 14d, die zum
Abführen von
Kondensat aus dem Verteilraum dient. Diese Ablauföffnung 14d weist
bevorzugt einen Durchmesser von ca. 5 mm auf.
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An
dem Verteilraum 4 ist eine Hülse 6 angeordnet.
Diese Hülse 6 wiederum
erstreckt sich in der Richtung der Drehachse D, um die der Verteilraum 4 gemeinsam
mit der Hülse 6 drehbar
angeordnet ist. Innerhalb der Hülse 6 verläuft das
oben erwähnte
Zuführrohr 12.
Dabei ist das Zuführrohr 12 so
gegenüber
der Hülse 6 derart
angeordnet, dass zwischen dem Zuführrohr 12 und der
Hülse 6 ein
Spalt 10 gebildet wird, über den das Medium A, beispielsweise Wasserstoffperoxidgas (H2O2) definiert nach
oben und letztlich nach außen
treten kann.
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Ausgehend
von dem Spalt 10 wird das Medium umgelenkt und gelangt,
an den beiden Lagereinrichtungen 15 vorbei, wieder nach
unten und aus der Vorrichtung 1 heraus.
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Damit
tritt über
diesen Spalt 10 ein definierter Druckverlust der gesamten
Vorrichtung 1 auf. Die Hülse 12 ist mittels
zweier Lagereinrichtungen 15, bei denen es sich beispielsweise
um Wälzlager
handelt, gegenüber
einer Außenhülse 16 drehbar
angeordnet. Die Außenhülse 16 wiederum
ist stationär
bzw. drehfest angeordnet. Dabei handelt es sich bei den Wälzlagern 15 um
solche Wälzlager,
die auch Belastungen in der axialen Richtung, das heißt entlang
der Drehachse D aufnehmen können.
Bevorzugt handelt es sich um Hybridlager mit keramischen Wälzelementen
bzw. Kugeln. Der Strömungsquerschnitt
des durch den Spalt 10 gelangenden Mediums ist wesentlich
kleiner als der Strömungsquerschnitt,
der durch den Innenquerschnitt des Zuführrohrs 12 gebildet
wird. Diese beiden Strömungsquerschnitte
stehen in einem Verhältnis
zueinander, welches zwischen 1:10 und 1:60, bevorzugt zwischen 1:20
und 1:40 und besonders bevorzugt zwischen 1:30 und 1:35 liegt. Gleichzeitig
wirkt dieser Spalt 10 daher auch als Dichtung zwischen
dem Verteilraum 4 und den außerhalb dieses Verteilraums 4 liegenden
Bereichen.
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Die
Außenhülse 16 ist
mit Schraubverbindungen 34 an einem Träger 17 angeordnet,
wobei dieser Träger 17 wiederum
mit Schraubverbindungen 19 an einem Flansch 13 angeordnet
ist. An das Zuführrohr 12 schließt sich
nach oben das sich nach oben erweiternde weitere Zugangsrohr 22 an,
welches wiederum an einem Flansch 36 befestigt ist.
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An
diesem Flansch 36 können
Zuleitungen (nicht gezeigt) für
das Medium A angeordnet werden.
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Innerhalb
des Verteilraums 4 ist ein Ventilkörper 20 vorgesehen.
Im Betrieb steht dieser Ventilkörper 20 und
der Verteilraum 4, genauer die Umfangswandung 38 und
das obere Teil 18, drehen sich gegenüber diesem Ventilkörper. Durch
diesen Ventilkörper 20 werden
stets einige der Öffnungen 8 in
der Umfangswandung 38 verdeckt. Der Verteilraum 4 wird
daher durch den Boden 14 und das obere Teil 18 mit
der Umfangswandung 38 begrenzt.
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Bevorzugt
weist der Ventilkörper 20 geradlinig
verlaufende Flächen
und insbesondere einen geradlinig verlaufenden Bodenabschnitt 21 auf.
Zwischen dem Bodenabschnitt 21 und dem Boden 14 des
Ventilraums 4 wird ein weiterer Spalt 24 gebildet, über den
ebenfalls definiert das Medium nach außen austreten kann. Dieser
Spalt 24 verhindert, dass es zu Reibungsverlusten zwischen
dem Boden 14 und dem Ventilkörper 20 bei der Drehung
des Bodens 14 kommt. Der Spalt 24 weist eine Breite
von ca. 0,5 mm auf. Der Strömungsquerschnitt,
den jede einzelne der Öffnungen 8 zulässt, ist
erheblich größer als
der Strömungsquerschnitt,
der an dem gesamten Ventilkörper 20 vorbei
nach außen
tritt. Mittels Schraubverbindungen 32 ist der Ventilkörper 20,
genauer, ein Ring 28 des Ventilkörpers 20 drehfest
an dem Zuführrohr 12 angeordnet.
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Wie
oben unter Bezugnahme auf 1 erwähnt, gibt
es bei jeder Anordnung 30 in Umfangsrichtung Bereiche w,
in denen niemals Behältnisse angeordnet
sind. Der Ventilkörper 20 bewirkt,
dass in diesem Bereich unabhängig
von der Drehstellung des Ventilraums 4 stets die in diesem
Bereich liegenden Öffnungen
weitgehend verdeckt sind. Auf diese Weise kann ein ungenutztes Ausströmen des
Mediums durch die jeweiligen Öffnungen
auch ohne Verwendung schaltbarer Ventile verhindert werden.
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3 zeigt
eine weitere Ansicht der Vorrichtung aus 2. Man erkennt,
dass der Ventilkörper 20 an
das Zuführrohr 12 angeflanscht
ist uns sich in Umfangsrichtung um einen vorgegebenen Winkel, beispielsweise
um 70° erstreckt.
Das Bezugszeichen 42 bezieht sich auf einen zweigeteilten
Ring, der wiederum mittels Schrauben 44 zur Befestigung
des oben erwähnten
Flansches 13 dient.
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Die Öffnungen 8 weisen
einen Durchmesser auf, der zwischen 2 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen
3 mm und 9 mm und besonders bevorzugt bei ca. 8 mm liegt.
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Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind.