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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch
1, auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 7, sowie auf eine Reinigungsmaschine für Flaschen
oder dergleichen Behälter
gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 12.
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Reinigungsmaschinen
für Flaschen
oder dergleichen Behälter
sind in verschiedenen Ausführungen
bekannt. Generell bestehen derartige Maschinen aus mehreren in einem
Gehäuse
der Maschine untergebrachten Behandlungszonen, durch die die zu
reinigenden Behälter
mit einem endlos umlaufenden maschineninternen Transportelement oder
Transportsystem bewegt werden. Die Behälter werden dem Transportelement
bzw. dortigen Aufnahmen (Flaschen- oder Behälterzellen) an einer Behälteraufgabe übergeben.
Die gereinigten Behälter
werden an einer Behälterabgabe
entnommen. Die Behandlungszonen umfassen u. a. als Tauchbäder ausgebildete
Behandlungszonen zum Behandeln der Behälter mit einer beispielsweise
als Lauge ausgeführten
Behandlungsflüssigkeit
und an diese anschließend
weitere Behandlungszonen, in denen u. a. eine Innen- und Außenabspritzung
der Behälter sowie
ggs. auch ein abschließendes
Trocknen der Behälter
erfolgt.
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Das
Reinigungsergebnis einer Reinigungsmaschine wird ganz wesentlich
durch die speziell in den Tauchbädern
in die Behälter
eingebrachte Reinigungsflüssigkeit
(Lauge) und durch den Flüssigkeits- bzw.
Laugenaustausch zwischen den Behältern
und dem jeweiligen Tauchbad bestimmt. Bei speziellen Ausführungen
von Reinigungsmaschinen, beispielsweise als Doppelend-Maschinen,
werden die Behälter
bei der Bewegung durch die Maschine jeweils mehrfach mit Reinigungsmedium
gefüllt,
entleert und erneut mit dem Reinigungsmedium gefüllt, wodurch sich infolge eines
recht intensiven Flüssigkeitsaustausches
eine verbesserte Reinigungsleistung ergibt.
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Bei
anderen Reinigungsmaschinen, insbesondere bei Einend-Maschinen,
bei denen sich die Behälteraufgabe
und die Behälterabgabe
an einer gemeinsamen Seite bzw. Stirnseite der Maschine befinden
und die sich aus diesem Grunde in vielen Fällen einfacher in eine Gesamtanlage
integrieren lassen, ist durch den Verlauf der maschineninternen Transportstrecke
ein derartiger, insbesondere auch mehrfacher Flüssigkeitsaustausch nicht oder
nur bedingt möglich.
Um auch bei diesen Maschinen eine Verbesserung der Reinigungsleistung
zu erzielen wurde bereits vorgeschlagen, an Tauchbädern Spritzdüsenanordnung
vorzusehen, und zwar zum Einbringen eines Strahls der Reinigungsflüssigkeit
in die Behälter
durch deren Behälteröffnung,
um so eine den Flüssigkeitsaustausch
zumindest fördernde Strömung oder
Turbulenz innerhalb der Flüssigkeit
in dem jeweiligen Behälter
zu erzeugen. Um hierbei die angestrebte Wirkung zu erreichen, ist
es erforderlich, dass die Spritzdüsen mit den Behältern über eine Teillänge der
maschineninternen Transportstrecke mitbewegt werden. Hierfür sind die
Spritzdüsen
dann grundsätzlich
an Wende- oder Umlenkeinrichtungen der Transportstrecke vorgesehen.
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Derartige
Spritzdüsenanordnungen
sowie die zugehörigen
Aggregate zur Steuerung und Bereitstellung der den Spritzdüsen unter
Druck zugeführten
Reinigungsflüssigkeit
sind konstruktiv aufwendig und können
vielfach konstruktionsbedingt bei Reinigungsmaschinen nicht vorgesehen
werden. Weiterhin ist die Anordnung diese Spritzdüseneinrichtungen
bei einem vertretbaren konstruktiven Aufwand wegen der Notwendigkeit
des Mitführens
der Spritzdüsen
mit den Behältern
im Wesentlichen auf Umlenkbereiche innerhalb von Tauchbädern beschränkt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der durch
Energieeintrag eine Strömung
und/oder Turbulenz innerhalb einer Flüssigkeit, beispielsweise innerhalb
einer Reinigungsflüssigkeit
zum Reinigen von Flaschen oder dergleichen Behältern in vereinfachter Weise
möglich
ist. Zur Lösung
dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch
1 ausgebildet. Ein Verfahren sowie eine Reinigungsmaschine zum Reinigen
von Flaschen oder dergleichen Behältern sind Gegenstand der Patentansprüche 7 bzw.
12.
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Bei
der Erfindung wird die Strömung und/oder
Turbulenz in dem flüssigen
Mediums bzw. in einem Volumen dieses Mediums dadurch erzeugt, dass
wenigstens ein Bereich dieses Volumens (Volumenbereich) mit der
Energie wenigstens eines Laserstrahls beaufschlagt wird, so dass
hierdurch ein partielles Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder
Aufwirbeln des Mediums in dem Volumenbereich erfolgt und dadurch
die Strömung
und/oder Turbulenz innerhalb des Volumens eintritt. Da nach Beendigung
der Beaufschlagung mit dem Laserstrahl flüssiges Medium implosionsartig
an den Volumenbereich Flüssigkeit
aus der Umgebung zurückfließt, ergibt
sich innerhalb des flüssigen
Mediums eine sehr intensive Strömung
und/oder Turbulenz und/oder Aufwirbelung, mit der insbesondere auch
ein Flüssigkeitsaustausch
zwischen dem Volumenbereich, z. B. dem Innenraum eines Behälters und
einem umgebenden Flüssigkeitsvolumen,
z. B. eines Tauchbades erhalten wird.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu
einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
vereinfachter Darstellung und im Längsschnitt eine Flaschenreinigungsmaschine;
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2 in
schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Strömung und/oder Turbulenz
in einer Reinigungs- oder Beahandlungsflüssigkeit durch partielles Erhitzen
und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen;
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3–5 jeweils
in vereinfachter Darstellung einen Teil der Transportstrecke der
Reinigungsmaschine der 1 zusammen mit einer an der Transportstrecke
vorgesehenen Vorrichtung zur Erzeugung einer Strömung und/oder Turbulenz in
der Reinigungs- oder Beahandlungsflüssigkeit.
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In
den Figuren ist 1 eine Reinigungsmaschine zum
Reinigen von Flaschen 2, die in bekannter Weise an einer
Behälter-
oder Flaschenaufgabe 3 jeweils an Aufnahmen bzw. Flaschenzellen 4 eines umlaufend
angetriebenen maschineninternes Transportelementes oder Transportsystems 5 übergeben und
mit diesem Transportsystem durch verschiedene Behandlungszonen bewegt
werden, so dass die gereinigten Flaschen 2 dann an einer
Behälterabgabe 6 der
Reinigungsmaschine 1 entnommen werden können.
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Die
Behandlungszonen sind bei der dargestellten Ausführungsform u. a. von in Transportrichtung
A des Transportsystems 5 aufeinander folgenden Tauchbädern 7 und 8 sowie
von weiteren in Transportrichtung aufeinander folgenden Behandlungszonen 9–13 gebildet,
in denen insbesondere eine Innen- und Außenabspritzung der Flaschen 2 mit
einem flüssigen
Reinigungsmedium sowie mit Frischwasser sowie ein abschließendes Trocknen der
Flaschen 2 erfolgt.
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Die
Tauchbäder 7 und 8 sowie
die Abschnitte 8.1 und 8.2 des Tauchbades 8 enthalten
jeweils eine Reinigungs- oder Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise eine
für die
Behandlung der Flaschen 2 geeignete Lauge. Speziell durch
das Tauchbad 8 werden die Flaschen 2 mit dem Transportsystem 5 so
bewegt, dass sie mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 nach oben
weisend in die Reinigungs- oder Behandlungsflüssigkeit des Abschnitts 8.1 eintauchen,
dort an einer Umlenkung 14 des Transportsystems 5 gewendet
werden, so dass sie anschließend
mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 nach
unten weisend abermals durch den Abschnitt 8.1 bewegt werden,
und zwar bis zu der Umlenkung 15 des Transportsystems 5,
an der die Flaschen 2 unter nochmaligem Wenden mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 aus
der Reinigungs- oder Behandlungsflüssigkeit auftauchen und in
den darüber liegenden
Abschnitt 8.2 gelangen, durch welchen die Flaschen 2 wiederum
in die Reinigungs- oder Behandlungsflüs sigkeit vollständig eingetaucht
mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 oben
liegend hindurchbewegt werden.
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Durch
das Wenden der Flaschen 2 an der Umlenkeinrichtung 14 soll
ein Flüssigkeitsaustausch zwischen
der Behandlungsflüssigkeit,
die sich bereits vor dem Erreichen der Umlenkung 14 in
den Flaschen 2 befindet, und der Reinigungsflüssigkeit
innerhalb des Abschnitts 8.1 erreicht werden, um den angestrebten
Reinigungseffekt zu erzielen. Dieser Flüssigkeitsaustausch ist aber
ohne zusätzliche Maßnahmen
nur ungenügend.
Aus diesem Grunde ist, wie erwähnt,
die Verwendung von Spritzdüsen
an Umlenkungen des Transportsystems bekannt.
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Vielfach
sind aber derartige, den Flüssigkeitsaustausch
fördernde
Spritzdüsen
bei Reinigungsmaschinen nicht vorhanden und/oder aus konstruktiven
Gründen
nicht möglich
und/oder es ist eine Verbesserung des Flüssigkeitsaustauschs auch an anderen
Bereichen der von dem Transportsystem 5 gebildeten Transportstrecke
beispielsweise innerhalb der Tauchbäder 7 und 8 angestrebt.
Um dies zu ermöglichen
sieht die Erfindung vor, an der Transportstrecke des umlaufenden
Transportsystems 5, beispielsweise innerhalb der Abschnitte 8.1 oder 8.2 wenigstens
eine Station oder Vorrichtung 16 anzuordnen, an der durch
partielles kurzfristiges Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder
Aufwirbeln der Behandlungsflüssigkeit
in einem Volumenbereich bzw. durch die dabei erzeugte explosionsartige
Verdrängung
von Behandlungsflüssigkeit
aus dem Volumenbereich und das anschließende implosionsartige Zurückströmen von
Behandlungsflüssigkeit
in den Volumenbereich eine intensive Strömung und Turbulenz erzeugt
und dadurch der Flüssigkeitsaustausch
verbessert wird.
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Das
Prinzip der Arbeitsweise der Vorrichtung 14 ergibt sich
aus der 2. Über einen Lichtleiter 17 aus
Glas oder aus einem anderen, für
Lichtleiter geeigneten Material bzw. über dessen Lichtaustrittsöffnung 17.1 wird
in jede an der Vorrichtung 14 vorbei bewegte und mit der
Behandlungsflüssigkeit
gefüllte oder
teilgefüllte
Flasche 2 durch deren Flaschenöffnung 2.1 ein Laserstrahl 18 eingebracht,
der das kurzzeitige Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder
Aufwirbeln der in der Flasche 2 befindlichen Behandlungsflüssigkeit
in einem Volumenbereich bewirkt. Hierdurch wird aus dem Innenraum
der Flasche 2 Behandlungsflüssigkeit ausgetrieben, die
durch neue Behandlungsflüssigkeit
ersetzt wird, sobald der Laserstrahl 18 nicht mehr im Inneren
der Flasche 2 wirksam ist. Letzteres wird beispielsweise
dadurch erreicht, dass sich die Flasche 2 gegenüber der
Vorrichtung 14 bzw. gegenüber der Lichtaustrittsöffnung 17.1 des
Lichtleiters 17 in Transportrichtung A des Transportsystems 5 weiterbewegt
hat und/oder der Laserstrahl 18 bei einer pulsierenden
Steuerung abgeschaltet ist.
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Bei
pulsierender Steuerung des Laserstrahls 18 bzw. der diesen
Laserstrahl liefernden Laserstrahlquelle 19 erfolgt die
Steuerung so, dass der Laserstrahl 18 immer dann aktiviert
ist, wenn sich eine Flasche 2 unterhalb der Lichtaustrittsöffnung 17.1 des
Lichtleiters 17 befindet.
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Bei
der Darstellung der 2 ist davon ausgegangen, dass
die Flasche 2 in der Reinigungsflüssigkeit untergetaucht ist,
d. h. sich das Niveau N des Spiegels der Reinigungsflüssigkeit
oberhalb des Niveaus der Flaschenöffnungen 2.1 befindet.
Grundsätzlich
besteht auch die Möglichkeit,
die Vorrichtung 14 dort vorzusehen, wo sich die Flaschen 2 mit
ihren Flaschenöffnungen 2.1 oberhalb
des Niveaus N befinden, so dass dann durch das partielle Erhitzen und/oder
Verdampfen und/oder Aufschäumen
Reinigungsflüssigkeit
aus der jeweiligen Flasche ausgebracht wird und die Möglichkeit
besteht, in einer anschließenden
Behandlungszone oder in einem anschließenden Bereich der selben Behandlungszone, beispielsweise
nach dem erneuten Untertauchen der Flaschen 2 im Abschnitt 8.1 oder 8.2 den
Flüssigkeitsaustausch
zu vollenden.
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Insbesondere
dann, wenn die Behandlung mit dem Laserstrahl 18 bei in
der Behandlungsflüssigkeit
untergetauchten Flaschen 2 erfolgt, ist es zweckmäßig, die
Lichtaustrittsöffnung 17.1 des
Lichtleiters 17 unmittelbar über dem Niveau anzuordnen, auf
dem die Flaschen 2 mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 an der
Vorrichtung 14 bzw. am Lichtleiter 17 vorbei bewegt
werden, um so sicher zu stellen, dass der E nergieeintrag mit dem
Laserstrahl 18 tatsächlich hauptsächlich im
Innenraum der Flaschen 2 erfolgt.
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Es
besteht insbesondere die Möglichkeit, den
Laserstrahl 18 auf einen bestimmten Volumenbereich bzw.
Punkt innerhalb der jeweiligen Flasche 2, beispielsweise
auf einen Bereich zu fokussieren, der sich mit verhältnismäßig geringem
Abstand über den
Flaschenboden 2.2 befindet, beispielsweise in einem Abstand
von 10 bis 20 mm. Hierdurch wird das gesamte, innerhalb der jeweiligen
Flasche 2 vorhandene Volumen an Behandlungsflüssigkeit
durch das durch den Energieeintrag mit dem Laserstrahl 18 bewirkte
Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder Aufwirbeln beeinflusst
und damit zumindest ein Großteil
dieses Volumens aus der jeweiligen Flasche 2 ausgebracht.
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Der
Laserstrahl 18 ist so ausgebildet bzw. hinsichtlich der
Laser-Energie so eingestellt, dass der Energieeintrag außerhalb
des Fokus nicht oder im Wesentlichen nicht für ein Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder
Aufwirbeln der Behandlungsflüssigkeit
ausreicht.
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Die 3 und 4 zeigen
nochmals die Vorrichtung 16 an einer der beiden Umlenkungen, nämlich an
der Umlenkung 15 bzw. am Übergang zwischen den beiden
Abschnitten 8.1 und 8.2.
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Die
Beaufschlagung der Flaschen 2 in ihrem Flascheninnenraum
mit dem Laserstrahl 18 erfolgt durch Öffnungen, die die Flaschenzellen 4 auch
an ihrem sich verjüngenden
Ende aufweisen.
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Da
die Flaschenzellen 4 jeweils in Gruppen von mehreren Flaschenzellen
an einem Flaschenzellenträger
senkrecht zur Transportrichtung A nebeneinander vorgesehen sind,
sind entsprechend der 4 auch mehrere Lichtleiter 17 mit
jeweils einer Lichtaustrittsöffnung 17.1 vorgesehen,
und zwar jeweils ein Lichtleiter 17 für jede Flaschenzelle 4 der Flaschenzellenträger. Sämtliche
Lichtleiter 17 sind vorzugsweise über eine geeignete Optik mit
der gemeinsamen Laserstrahlquelle 19 verbunden.
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Abweichend
von der 2 ist in den 3 und 4 die
Vorrichtung 16 so ausgebildet, dass das Einbringen des
Laserstrahls 17 in die jeweilige Flasche 2 von
unten erfolgt, d. h. sich die Lichtaustrittsöffnungen 17.1 der
Lichtleiter 17 unterhalb der Bewegungsbahn der Flaschenzellen 4 bzw.
der Flaschenöffnungen 2.1 der
Flaschen 2 in diesen Flaschenzellen 4 befinden.
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Wie
in der 4 auch schematisch dargestellt, befindet sich
die Laserstrahlquelle 19 in einem Raum 1.1 der
Reinigungsmaschine 1, der durch eine Wandung 20 von
dem Raum 1.2 getrennt ist, in welchem das Transportsystem 5,
die Tauchbäder 7 und 8 und
die weiteren Behandlungszonen 9–13 untergebracht
sind.
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Speziell
bei Verwendung der Vorrichtung 16 an der Umlenkung 15 besteht
auch die Möglichkeit, die
Behandlung der Flaschen 2 mit dem jeweiligen Laserstrahl 18 so
vorzunehmen, dass durch das partielle Erhitzen und/oder Verdampfen
und/oder Aufschäumen
und/oder Aufwirbeln der Reinigungsflüssigkeit jede Flasche zumindest
teilweise soweit entleert wird, dass sie sich dann nach dem Eintauchen in
den Abschnitt 8.2 mit der in diesem Tauchbad enthaltenen
Reinigungsflüssigkeit
(Lauge) füllen
kann.
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Vorstehend
wurde davon ausgegangen, dass durch den Energieeintrag mit dem Laserstrahl 18 bzw.
durch die hierbei erzielte kurzfristige und partielle Erhitzung
und/oder Verdampfung und/oder Aufwirbelung der Flüssigkeitsaustausch
im Inneren der jeweiligen Flasche 2 verbessert wird. Anstelle
hiervon oder zusätzlich
hierzu kann aber der Energieeintrag mittels des jeweiligen Laserstrahls 18 dazu
dienen, auch außerhalb
der Flaschen 2 in der Behandlungsflüssigkeit eine verstärkte und/oder
zusätzliche Strömung und
Turbulenz zu erzeugen, insbesondere innerhalb der Flaschenzellen 4 im
Bereich zwischen der jeweiligen Flaschenzelleninnenfläche und
der in der Flaschenzelle 4 aufgenommenen Flasche 2,
wie dies in der 5 vereinfacht dargestellt ist,
um beispielsweise das Ablösen
von Etiketten 21 von den Flaschen 2 zu verbessern
und/oder zu beschleunigen.
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Auch
in diesem Fall wird durch das partielle Erhitzen der Reinigungsflüssigkeit
und durch die dabei auftretende thermische Ausdehnung de Reinigungsflüssigkeit
und/oder durch das Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder Aufwirbeln der
Reinigungsflüssigkeit
sowie durch das anschließende Abschalten
des Laserstrahls 18 oder durch das anschließende Herausbewegen
der betreffenden Flaschenzelle 4 aus dem Wirkungsbereich
des Laserstrahls 18 in der Reinigungsflüssigkeit die Strömung und
Turbulenz erzeugt, die das Ablösen
der Etiketten 21 fördert.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es versteht sich, dass Änderungen
sowie Abwandlungen möglich sind,
ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke
verlassen wird.
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So
ist es beispielsweise von besonderem Vorteil, wenn der Energieeintrag
durch den Laserstrahl derart gesteuert oder geregelt wird, dass
sich in der Nähe
der inneren- oder der äußeren Behälterwand
sehr kurzlebige Dampfblasen entstehen, welche kurze Zeit nach ihrer
Entstehung wieder Implodieren, wobei durch die Implosion Druckstöße erzeugt
werden, welche Verunreinigungen von der Behälterwand ablösen, oder
welche diese Verunreinigungen zerstören. Durch diese Vorgehensweise
wird die Reinigung der Behälter
und/oder der Austausch der Reinigungsflüssigkeit noch weiter verbessert.
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- 1
- Reinigungsmaschine
- 1.1,
1.2
- Raum
- 2
- Flasche
- 2.1
- Flaschenöffnung
- 3
- Behälter- oder
Flaschenaufgabe
- 4
- Flaschenzelle
- 5
- Transportsystem
- 6
- Behälterabgabe
- 7,
8
- Tauchbad
- 8.1,
8.2
- Abschnitt
des Tauchbades 8
- 9–13
- Behandlungszonen
- 14,
15
- Umlenkung
- 16
- Behandlungsstation
oder Vorrichtung
- 17
- Lichtleiter
- 17.1
- Lichtaustrittsende
oder -öffnung
des Lichtleiters 17
- 18
- Laserstrahl
- 19
- Laserstrahlquelle
- 20
- Wandung
- 21
- Etikett
- A
- Transportrichtung
des Transportsystems 5
- N
- Niveau
des Flüssigkeitsspiegels
der Reinigungs- oder Behandlungsflüssigkeit