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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kombinierten
Herstellung und Abfüllung von Behältern aus Kunststoff,
insbesondere von Kunststoffflaschen, wonach der jeweilige Behälter durch
einen thermischen Formprozess hergestellt wird, anschließend
zu einer Füllvorrichtung überführt und
während dieses Transfers abgekühlt wird, und wonach
der Behälter abschließend in der Füllvorrichtung
mit einem Produktmedium befüllt wird.
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Ein
solches Verfahren ist im Großen und Ganzen durch die
DE 43 26 601 A1 bekannt
geworden. Darüber hinaus wird auf den Aufsatz
"Von
der Blasmaschine direkt in den Füller" der Autoren
Dr. Sven Fischer und Dr. Christian Detrois der Firma Krones AG verwiesen
(Firmenmagazin 3-2002, Seite 105 ff.). Im Rahmen der letztgenannten
Veröffentlichung wird beschrieben, wie mit Hilfe einer
Blasmaschine hergestellte PET-Flaschen unmittelbar nach ihrer Produktion
durch Kühlmaßnahmen soweit abgekühlt
und stabilisiert werden, dass sie sich unmittelbar danach in der
Füllvorrichtung mit dem Produktmedium füllen lassen.
Hierbei handelt es sich im Beispielfall um ein CO
2-haltiges
Produkt, welches unter Vorspannung abgefüllt wird, folglich
erhöhte Anforderungen an die mechanische Stabilität
der zuvor unmittelbar produzierten PET-Flasche stellt.
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Um
diese Stabilität zu erreichen, werden im Rahmen der bekannten
Vorgehensweise die Flaschen von außen mit gekühltem
Wasser besprüht. Das ist insofern nachteilig, als hieraus
ein erhöhter Wasserbedarf resultiert bzw. das ablaufende
Wasser aufwendig aufbereitet werden muss, wenn es im Kreislauf geführt
werden soll. Daraus resultieren nicht unerhebliche Kosten.
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Ganz
unabhängig davon ist es bei der Herstellung von Hohlkörpern
aus thermoplastischem Kunststoff in einer konturierten Blasform
aus der Praxis bekannt, den Hohlkörper abzukühlen,
in dem ein Kühlmedium ins Innere eingeblasen wird.
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Eine
andere Möglichkeit der Abkühlung beschreibt die
DE 10 2004 023 419
A1 , bei welcher die hergestellten Kunststoffflaschen zur
aktiven Abkühlung einen Kühltunnel durchlaufen,
welcher die Flaschen zumindest bereichsweise kühlt. – Die
beschriebenen Vorgehensweisen zur Abkühlung sind verhältnismäßig
aufwendig und energieintensiv. Hier will die Erfindung insgesamt
Abhilfe schaffen.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Ausführungsform
so weiter zu entwickeln, dass die Energieeffizienz gesteigert ist und
die Kosten bei der Durchführung des Verfahrens verringert
sind.
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Zur
Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt
die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren
vor, dass der jeweils hergestellte Behälter während
seines Transfers (nach dem thermischen Formprozess) durch Aufbringen
eines Sprühnebels abgekühlt wird. Dabei versteht
es sich, dass die Abkühlung so weitgehend erfolgt oder
durchgeführt wird, dass sich der fragliche und abgekühlte
Behälter unmittelbar danach in der Füllvorrichtung
mit dem gewünschten Produktmedium befüllen lässt. Hierbei
handelt es sich nicht einschränkend ebenfalls um CO2-haltige Produkte, die unter Vorspannung
abgefüllt werden, also eine unmittelbar zur Verfügung stehende
ausreichende Stabilität der hergestellten Behälter
aus Kunststoff bzw. der Kunststoffflaschen erfordern, damit sie
nicht beim Füllvorgang bersten oder sonst wie beschädigt
werden.
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Dabei
hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Herstellung
des Behälters in dem thermischen Formprozess und dessen
Befüllung unmittelbar aneinander anschließen,
also eine kombinierte Herstellung und Abfüllung erfolgt,
indem beide zugehörigen Vorrichtungen letztendlich eine
Baueinheit bilden. In diesem Fall werden die Behälter zwischen
einer Blasformmaschine für ihre Herstellung durch den thermischen
Formprozess und der Füllvorrichtung durch eine Transferstrecke
geführt, die integraler Bestandteil dieser Baueinheit ist.
Dadurch wird eine platzsparende und kostengünstige Ausgestaltung
zur Verfügung gestellt und erübrigen sich etwaige Reinigungsprozeduren,
die dann erforderlich sind, wenn ein längerer Transportweg
oder auch eine Lagerung der hergestellten Behälter nach
ihrer Produktion und vor der Befüllung erforderlich ist.
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Durch
die unmittelbare Abkühlung der Behälter im Anschluss
an ihre Produktion mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Sprühnebels während ihres Transfers wird nun erfindungsgemäß erreicht,
dass die Behälter sofort beim Eintritt in die Füllvorrichtung zumindest
soweit abgekühlt sind, dass sie sich mit praktisch jedem
denkbaren Produktmedium befüllen lassen, also auch mit
CO2-haltigen Getränken. D. h. die
Flaschen bzw. Behälter befinden sich beim Eintritt in die
Füllvorrichtung in unmittelbar gebrauchsfertigem Zustand.
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Dabei
hat es sich besonders bewährt, wenn der Sprühnebel
lediglich ausgewählte Bereiche des Behälters beaufschlagt.
Denn der Sprühnebel verteilt sich im Betrieb oftmals und
in kürzester Zeit innerhalb der gesamten Füllvorrichtung
und/oder der Transferstrecke. Als Folge hiervon muss ein Eindringen
in beispielsweise eine Flaschenöffnung unterbunden werden,
um eine Vermischung des Sprühnebels mit dem anschließend
einzufüllenden Produktmedium zu unterbinden. D. h., der
Behälter wird an seiner Außenoberfläche
und nach vorteilhafter Ausgestaltung im Allgemeinen in einen sprühnebelfreien
Bereich und einen sprühnebelbehafteten Bereich unterteilt. Selbstverständlich
können auch mehrere sprühnebelfreie Bereiche und
sprühnebelbehaftete Bereiche auf der Außenoberfläche
des Behälters realisiert sein.
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Um
die Trennung in den sprühnebelfreien Bereich und den sprühnebelbehafteten
Bereich auf der Außenoberfläche des Behälters
im Detail zu realisieren, sind regelmäßig Mittel
zur Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels
vorgesehen. Bei diesen Mitteln kann es sich um eine Zerstäubungseinrichtung
für Flüssigkeit und eine Druckgaseinheit im Rahmen
einer Sprühnebelmaschine handeln. Denn auf diese Weise
lässt sich die zerstäubte Flüssigkeit mit
einem gezielten Strahl und unter Druck auf den jeweiligen Behälter
auftragen. Hierzu mögen ergänzend ein Austrittsrohr
mit Austrittsdüse endseitig der Sprühnebelmaschine
beitragen, die letztlich dafür sorgen, dass sich der Sprühnebel
tatsächlich nur auf dem gewünschten sprühnebelbehafteten
Bereich des Behälters niederschlägt und ansonsten
der sprühnebelfreie Bereich des Behälters unbeaufschlagt
bleibt.
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Alternativ
oder zusätzlich kann es sich bei den Mitteln zur Führung
und/oder Begrenzung des Sprühnebels aber auch um eine Absperreinrichtung handeln,
welche die Sprühnebelmaschine gegenüber sprühnebelfreien
Bereichen des Behälters abschottet. In diesem Fall wird
gleichsam auf mechanischem Wege sichergestellt, dass der Behälter
an seiner Außenoberfläche in den sprühnebelbehafteten Bereich
und den sprühnebelfreien Bereich unterteilt wird. Tatsächlich
sorgt hierfür die Absperreinrichtung. Diese mag in einfachstem
Fall die Sprühnebelmaschine in Gestalt eines Absperrbleches
oder einer Absperrplatte abschotten, wobei die Behälter
lediglich durch einen Schlitz in der Absperreinrichtung geführt
werden. Die Außenoberflächen des jeweiligen Behälters,
welche sich im Bereich der Sprühnebelmaschine befinden,
werden mit dem Sprühnebel beaufschlagt und definieren den
sprühnebelbehafteten Bereich des Behälters. Jenseits
der Absperreinrichtung findet dagegen keine Beaufschlagung mit dem Sprühnebel
statt, so dass sich dort automatisch der sprühnebelfreie
Bereich des zugehörigen Behälters einstellt.
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Als
weitere Möglichkeit zur Realisierung eines Mittels für
die Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels
schlägt die Erfindung eine Gasstromeinrichtung vor. Diese
Gasstromeinrichtung erzeugt einen vorzugsweise sterilen Gasstrom
oder auch Luftstrom, welcher die sprühnebelfreien Bereiche des
Behälters beaufschlagt, um den Sprühnebel fernzuhalten.
In diesem Fall ist also eine Absperreinrichtung nicht notwendigerweise
erforderlich. Ebenso spielt es keine Rolle, ob der Sprühnebel
gerichtet oder ungerichtet den Behälter beaufschlagt. Denn der
die Gasstromeinrichtung verlassende Gasstrom sorgt dafür,
dass der sprühnebelfreie Bereich des Behälters
hiermit beaufschlagt wird bzw. durch einen entsprechenden Gasstromschleier
geführt wird, so dass sich Sprühnebel an dieser
Stelle auf den Behälter nicht niederschlagen kann.
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Nach
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die vorbeschriebenen
Mittel wahlweise miteinander kombiniert werden. D. h., die Zerstäubungseinrichtung
inklusive Druckgaseinheit, Austrittsrohr und Austrittsdüse
der Sprühnebelmaschine lässt sich mit der beschriebenen
Absperreinrichtung und/oder der Gasstromeinrichtung kombinieren.
Genauso gut können die Absperreinrichtung und die Gasstromeinrichtung
gleichzeitig realisiert werden oder die Gasstromeinrichtung und
die Zerstäubungseinrichtung inklusive Druckgaseinheit,
Austrittsrohr und Austrittsdüse. Selbstverständlich
lassen sich auch sämtliche drei beschriebenen Maßnahmen kombinieren,
um eine besonders wirkungsvolle Trennung zwischen den jeweils sprühnebelfreien
und dem sprühnebelbehafteten Bereich des Behälters
zu erreichen und insbesondere sicher zu stellen, dass kein Sprühnebel
ins Innere des Behälters gelangen kann.
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Dabei
hat es sich zusammenfassend bewährt, wenn der Sprühnebel
auf dem Behälter zumindest in Bereichen großer
Materialstärke, beispielsweise im Bodenbereich, aufgebracht
wird. D. h., der Bodenbereich fällt quasi mit dem sprühnebelbehafteten
Bereich des Behälters zusammen, wohingegen der Mündungsbereich
und meistens auch der Mantelbereich des Behälters den sprühnebelfreien
Bereich darstellen. Durch diese Maßnahme trägt
die Erfindung dem Umstand Rechnung, dass die angesprochenen Bereiche
großer Materialstärke besonders abgekühlt
werden müssen, weil durch eine dortige Anhäufung
des Kunststoffes und aufgrund dessen schlechter Wärmeleitung
ansonsten in diesen Bereichen Temperaturspitzen beobachtet werden, die
eine unmittelbar daran anschließende Befüllung nicht
erlauben.
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Jedenfalls
empfiehlt es sich, insbesondere die Bereiche großer Materialstärke
gezielt abzukühlen, wohingegen die übrigen Bereiche
des Behälters meistens durch den Transfer als solchen ausreichend
gekühlt werden, nämlich durch direkte Wärmeabstrahlung
oder infolge von Konvektion mit der Umgebungsluft. – Bei
den Bereichen großer Materialstärke handelt es
sich nicht einschränkend um den Bodenbereich. Es kann aber
auch speziell der Mündungsbereich des Behälters
respektive der Kunststoffflasche die beschriebene Behandlung erfahren.
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Im
Allgemeinen setzt sich der Sprühnebel aus einem Gas und
einer darin fein zerstäubten Flüssigkeit zusammen.
Bei dem Gas handelt es sich in der Regel um Luft. In der im Allgemeinen
unter Druck stehenden Luft wird nun die Flüssigkeit, beispielsweise
Wasser, zu Tröpfchen fein zerstäubt. Die im Sprühnebel
vorhandene Flüssigkeit lässt sich nun vorteilhaft
zur Verdunstungskühlung des Behälters einsetzen.
Die dazu erforderliche Druckluft steht meistens ohnehin zur Verfügung,
so dass aufwendige Installationsarbeiten nicht erforderlich sind.
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Tatsächlich
bilden die fein zerstäubten Tröpfchen aus der
Flüssigkeit infolge ihres Transportes mit der Druckluft
nach ihrem Aufbringen auf den Behälter einen (dünnen)
Flüssigkeitsfilm. Dieser Flüssigkeitsfilm verdunstet
dadurch, dass der Behälter als Träger über
eine erhöhte Temperatur verfügt. Gleichzeitig kühlt
sich der Behälter ab.
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Beispielsweise
werden am Eingang der Transferstrecke und unmittelbar nach der Blasformmaschine
Temperaturen für die hergestellten Behälter aus
Kunststoff im Bereich von mehr als 70°C beobachtet. Diese
Temperaturen können bis zu 90°C oder noch mehr
betragen. Wenn nun auf einen solchen Behälter ein dünner
Flüssigkeitsfilm aus Wasser aufgebracht wird, sorgt die
Temperatur des Behälters unmittelbar dafür, dass
der Flüssigkeitsfilm verdunstet. Als Folge hiervon kühlt
sich der Behälter primär in den Bereichen ab,
in denen der Flüssigkeitsfilm vorhanden ist (Verdunstungskühlung).
Aufgrund der Temperaturverhältnisse wird auch deutlich, dass
sich Wasser vorteilhaft als Flüssigkeit zur Herstellung
der fein zerstäubten Tröpfchen in dem Sprühnebel
besonders eignet. Selbstverständlich sind auch andere Flüssigkeiten
denkbar und werden von der Erfindung umfasst. Das hängt
von den erreichten Temperaturen der jeweils hergestellten Behälter
aus Kunststoff nach ihrem thermischen Formprozess ab.
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Dabei
hat sich weiter als besonders günstig erwiesen, wenn der
Behälter während seines Transfers mehrfach mit
dem Sprühnebel beaufschlagt wird. Eine besonders bevorzugte
Variante sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Sprühnebel
in Abhängigkeit einer auf den Behälter nach der
Verdunstungskühlung verbleibenden Restflüssigkeitsmenge
erneut aufgebracht wird. Dabei kann die Restflüssigkeitsmenge
auf dem Behälter größtenteils berührungslos,
beispielsweise per Ultraschall, optisch oder dergleichen ermittelt
werden.
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Insgesamt
lässt sich durch die mehrfache Beaufschlagung des Behälters
mit dem Sprühnebel während seines Transfers erreichen,
dass die zuvor angegebenen Temperaturen von 70°C oder mehr
unmittelbar nach dem thermischen Formprozess auf Werte von 50°C
oder weniger herabgesetzt werden. Infolge dieser deutlichen Temperaturerniedrigung, die
bereits nach wenigen Sekunden erreicht wird, in der Regel innerhalb
einer Zeitspanne von weniger als 10 sec bzw. weniger als 5 sec.,
ist es möglich, die solchermaßen abgekühlten
Behälter unmittelbar mit dem gewünschten Produktmedium
zu befüllen. Dabei machen die erläuterten Transferzeiten
von weniger als 10 sec. und vorzugsweise sogar weniger als 5 sec.
deutlich, dass die Blasformmaschine und die Füllmaschine
problemlos zu der Baueinheit zusammengefasst bzw. verblockt werden
können.
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Denn
die zuvor angegebenen Transferzeiten korrespondieren zu Transferstrecken,
die üblicherweise im Bereich eines oder weniger Meter liegen, die
ohnehin in solchen Maschinen zurückgelegt werden müssen.
Das heißt, die erfindungsgemäße Vorrichtung
greift vorteilhaft auf eine Kombimaschine aus der Blasformmaschine
und der Füllmaschine mit zwischengeschalteter Transferstrecke
zurück.
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Dabei
kann die Wirksamkeit der Behandlung mit dem Sprühnebel
noch insofern gesteigert werden, als vor dem (erneuten) Aufbringen
eines Sprühnebels zunächst die auf dem Behälter
verbliebene Restflüssigkeitsmenge bestimmt wird. Diese
Restflüssigkeitsmenge kann über ihre mit einem
Flüssigkeitsfilm verbundene Schichtdicke abgeschätzt
werden. Die Schichtdicke lässt sich auf dem Behälter
berührungslos ermitteln, beispielsweise per Ultraschal oder
auch optisch. Je nachdem, ob die Schichtdicke und die sich daraus
errechnende Restflüssigkeitsmenge auf dem Behälter
einen bestimmten Schwellwert unterschritten hat, sorgt eine obligatorische Steuereinheit
dafür, dass in Abhängigkeit von dieser Restflüssigkeitsmenge
der Behälter erneut mit dem Sprühnebel beaufschlagt
wird.
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Das
kann so vorgenommen werden, dass entlang der Transferstrecke mehrere
Sprühdüsen bzw. Sprühnebelmaschinen zum
Aufbringen des Sprühnebels und Messvorrichtungen zur Bestimmung
der Dicke des Filmes der Restflüssigkeitsmenge angeordnet
sind. Dabei können sich die Sprühdüsen
bzw. Sprühnebelmaschinen und die vorgenannten Messvorrichtungen
entlang der Transferstrecke abwechseln, beispielsweise alternierend
zueinander angeordnet werden.
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Die
Sprühdüse als Bestandteil der Sprühnebelmaschine
findet sich im Allgemeinen ausgangsseitig der Zerstäubungseinrichtung
für die Flüssigkeit. Die Zerstäubungseinrichtung
ist im Allgemeinen mit der Druckgaseinheit kombiniert, welche die
zerstäubte Flüssigkeit mit einem gezielten Strahl
und unter Druck auf den jeweiligen Behälter aufträgt.
Tatsächlich verlässt der Sprühnebel die
Sprühdüse ausgangsseitig der Zerstäubungseinrichtung,
bzw. einer Austrittsdüse am Ende eines Austrittsrohrs.
Dabei kann die Zerstäubungseinrichtung von der bereits angesprochenen
Steuereinheit geöffnet und geschlossen werden. Die Sprühdüse
bzw. Austrittsdüse gibt dabei vorteilhaft den Bereich des
Behälters vor, welcher mit dem Sprühnebel benetzt
wird, also den sprühnebelbehafeten Bereich. Hierbei handelt
es sich – wie bereits erläutert – in
der Regel um die Bereiche des Behälters, die über
eine besonders große Materialstärke verfügen,
beispielsweise den Bodenbereich.
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Im
Ergebnis werden ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben,
die sich zur kombinierten Herstellung und Abfüllung von
Behältern aus Kunststoff besonders eignen. Tatsächlich
hat die Erfindung erkannt, dass sich die Behälter vorteilhaft
während ihres Transfers von der Blasformmaschine zur Füllvorrichtung
oder Füllmaschine mit einem Sprühnebel abkühlen
lassen. Dadurch lässt sich der Wasserverbrauch auf ein
Minimum reduzieren, was gegenüber den bisherigen Vorgehensweisen
zu einer signifikanten Energieeinsparung führt. Außerdem
treten Probleme mit gegebenenfalls verunreinigtem Wasser praktisch
nicht auf.
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Das
heißt, neben der Energieeinsparung und dem geringen Wasserbedarf
wird auch kein ablaufendes Kühlwasser beobachtet, welches
aufwendig aufbereitet und/oder aufgefangen werden müsste. Hierin
sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
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1 die
erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Übersicht,
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2 die
Transferstrecke im Detail in Aufsicht,
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3 eine
abgewandelte Ausführungsform und
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4 eine
nochmals geänderte Variante der Erfindung.
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In
der 1 ist eine Vorrichtung zur kombinierten Herstellung
und Abfüllung von Behältern 1 aus Kunststoff,
vorliegend von Kunststoffflaschen 1, dargestellt. Es handelt
sich um eine Kombimaschine, mit deren Hilfe die fraglichen Flaschen
bzw. Behälter 1 in einem thermischen Formprozess
in einer Blasformmaschine 2 produziert werden und anschließend in
einer Füllmaschine 3 mit einem Produktmedium, vorliegend
und nicht einschränkend mit einem CO2-haltigen
Getränk, befüllt werden. Zwischen der Blasformmaschine 2 und
der Füllvorrichtung bzw. Füllmaschine 3 ist
eine Transferstrecke 4 zwischengeschaltet, die ebenfalls
zum grundsätzlichen Aufbau gehört.
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Anhand
der 2 erkennt man, dass die Transferstrecke 4 mit
einer Kühlvorrichtung 5 ausgerüstet ist,
um die unmittelbar aus der Blasformmaschine 2 stammenden
Kunststoffflaschen 1 abzukühlen, bevor sie die
Füllmaschine 3 erreichen. Erfindungsgemäß ist
die Kühlvorrichtung 5 als Sprühnebelmaschine
ausgebildet. Diese setzt sich im Detail aus einer frontseitigen
Sprühdüse 5a, einer Zerstäubungseinrichtung 5b und
einer Druckgaseinheit 5c zusammen. Mit Hilfe der Druckgaseinheit 5c wird
die durch die Zerstäubungseinrichtung 5b zerstäubte Flüssigkeit
mit einem gezielten Strahl über die Sprühdüse 5a auf
den jeweils zu behandelnden Behälter bzw. die Kunststoffflasche 1 gerichtet.
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Dabei
ist die Auslegung ausweislich der 2 so gewählt,
dass die Sprühnebelmaschine 5 bzw. deren Sprühdüse 5a den
Behälter respektive die Kunststofflasche 1 bodenseitig
respektive wandungsseitig beaufschlagt, so dass sich an dieser Stelle
ein Flüssigkeitsfilm 6 auf dem Behälter
bzw. der Kunststoffflasche 1 niederschlägt. Dazu
mag der Behälter 1 bzw. die Kunststoffflasche 1 beim
Passieren der Transferstrecke 4 gedreht werden, was jedoch
nicht obligatorisch ist.
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Im
Ausführungsbeispiel werden dazu die Behälter respektive
Kunststoffflaschen 1 hängend und im Bodenbereich
frei mit Hilfe einer Halsführung durch die Transferstrecke 4 befördert.
Da der Bodenbereich der Behälter respektive Kunststoffflaschen 1 von
unten freigehalten ist, kann der Flüssigkeitsfilm 6 gezielt
und vorteilhaft auf das Zentrum des Flaschenbodens von unter aufgebracht
werden. Dies deshalb, weil sich an dieser Stelle erfahrungsgemäß die
größte Materialanhäufung des Materials
für die Herstellung der jeweiligen Kunststoffflasche 1 findet.
Das ist natürlich nur beispielhaft und nicht einschränkend
zu verstehen.
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Jedenfalls
wird der Behälter bzw. die Kunststoffflasche 1 durch
das Aufbringen eines Sprühnebels 8 abgekühlt.
Dadurch, dass der Sprühnebel 8 auf dem Behälter 1 zumindest
in Bereichen großer Materialstärke, beispielsweise
im Bodenbereich, aufgebracht wird, werden in diesen Bereichen Temperaturspitzen
vermieden.
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Als
Flüssigkeit zur Beaufschlagung der Zerstäubungseinrichtung 5b empfiehlt
die Erfindung Wasser. Bei dem Gas in der Druckgaseinheit 5c handelt
es sich um Luft. Dadurch, dass sich der Sprühnebel 8 bzw.
die darin vorhandene Flüssigkeit als Flüssigkeitsfilm 6 auf
und um den Behälter 1 herum niederschlägt,
wird eine Verdunstungskühlung des Behälters 1 erreicht.
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Anhand
der Darstellung in 2 erkennt man, dass der Behälter
bzw. die Kunststoffflasche 1 während ihres Weges
entlang der Transferstrecke 4 mehrfach mit dem Sprühnebel 8 beaufschlagt
wird. Dabei erfolgt die Beaufschlagung des Behälters 1 in Abhängigkeit
einer nach der vorgeschalteten Verdunstungskühlung verbleibenden
Restflüssigkeitsmenge. Das heißt, der Behälter 1 wird
zunächst mit Hilfe der ersten Sprühnebelmaschine 5 beaufschlagt. Dann
wandert der Behälter 1 weiter und trifft bei seinem
durch einen Pfeil in 2 angedeuteten Weg entlang der
Transferstrecke 4 anschließend auf eine Messvorrichtung 7.
Mit Hilfe dieser Messvorrichtung 7 lässt sich
die Dicke bzw. Schichtdicke des Flüssigkeitsfilmes 6 auf
dem Behälter 1 ermitteln. Sofern die Schichtdicke
ein bestimmtes Maß unterschritten hat oder überhaupt
keine Flüssigkeit mehr auf dem Behälter 1 an
dieser Position vorhanden ist, wird der fragliche Behälter 1 nach
Passieren der Messvorrichtung 7 erneut mit einem Sprühnebel 8 in
einer nachgeschalteten Sprühnebelmaschine 5' beaufschlagt.
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Man
erkennt, dass die jeweiligen Sprühnebelmaschinen 5, 5' und
die Messvorrichtung 7 alternierend entlang der Transferstrecke 4 angeordnet sind.
Außerdem finden sich sowohl die Sprühnebelmaschine 5, 5' als
auch die Messvorrichtung 7 in der Transferstrecke 4 bzw.
sind entlang der Transferstrecke 4 angeordnet. Aus Gründen
der Messsicherheit wird der Flüssigkeitsfilm 6 bzw.
dessen Schichtdicke mit Hilfe der Messvorrichtung 7 zweifach
an gegenüberliegenden Stellen ermittelt, was allerdings
nicht zwingend erforderlich ist, sondern nur aus Gründen der
Genauigkeit verfolgt wird.
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In
der 1 ist dann noch die Blasformmaschine 2 im
Detail dargestellt, die wie üblich aus einem Vorformling,
auch Preform genannt, die Flasche oder den Behälter 1 formt.
Hierbei weist der Mündungs- oder Verschlussbereich des
Vorformlings (Preform) bereits die endgültige Gestalt auf.
Bekannt ist auch ein Verfahren, bei dem aus einem Schlauch aus heißem
formbarem Kunststoff den Behälter 1 geformt wird.
Das geschieht dann in der Art und Weise, dass der fragliche Schlauch
in ein zugehöriges Werkstück senkrecht nach unten
ausgestoßen bzw. extrudiert wird. Bei dem heute üblichen
Verfahren wird der Vorformling erwärmt, dieser in einer
Kavität gehalten und von dieser umschlossen. Anschließend
fährt ein Dorn von oben in den Vorformling ein und Druckluft wird
in den Vorformling gepresst, wodurch dieser aufgeblasen und an die
Kontur des Blaswerkzeuges (Kavität) angepresst und ggf.
teilweise abgekühlt wird. Auf diese Weise lässt
sich die Form der gewünschten Kunststoffflasche 1 vorgeben,
wobei diese vorgenannten Verfahren im Prinzip bekannt sind. Erfindungsgemäß kann
nun die Druckluft für den beschriebenen Blasformvorgang
auch zur Beaufschlagung der Druckgaseinheit 5c genutzt
werden, wird also einem zusätzlichen Nutzen zugeführt.
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Die
Kunststoffflasche 1 bzw. der Behälter 1 weist
nach dem Verlassen der Blasformmaschine 2 immer noch eine
Temperatur auf, die in der Regel oberhalb von 70°C oder
noch mehr angesiedelt ist. Entlang der Transferstrecke 4 wird
nun die Kunststoffflasche 1 vorzugsweise im Bereich ihrer
größten Materialstärke, in der Regel
im Bodenbereich, abgekühlt. Das wird durch Aufbringen des
Sprühnebels 8 mit Hilfe der Sprühnebelmaschine 5 oder
der mehreren Sprühnebelmaschinen 5, 5' entlang
der Transferstrecke 4 erreicht.
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Als
Folge hiervon werden ausgangsseitig der Transferstrecke 4 Temperaturen
der Kunststoffflasche 1 von in der Regel weniger als 50°C
beobachtet. Die Behandlungszeit oder Abkühlzeit der Kunststoffflasche 1 beträgt
meistens nicht einmal 5 sec.. Dadurch können die Blasformmaschine 2 und
die Füllvorrichtung bzw. Füllmaschine 3 unmittelbar
miteinander verblockt bzw. zu einer Baueinheit zusammengefasst werden.
Die Transferstrecke 4 ist folglich integraler Bestandteil
dieser Kombimaschine aus der Blasformmaschine 2 und der
Füllmaschine 3.
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Bei
der Variante nach 3 findet sich die Sprühdüse
bzw. Austrittsdüse 5a für den Sprühnebel am
Ende eines Austrittsrohrs 9 der Sprühnebelmaschine 5 respektive 5'.
Dabei ist das Austrittsrohr 9 bzw. die Sprühdüse
respektive Austrittsdüse 5a auf den Bodenbereich
der Kunststoffflasche 1 gerichtet. Die Kunststoffflasche 1 wird
in diesem Fall in der Transferstrecke 4 umlaufend mit Hilfe
eines lediglich angedeuteten Karussells transportiert. Die Sprühnebelmaschine 5 bzw. 5',
mag erneut über die Zerstäubungseinrichtung 5b für
Flüssigkeit, insbesondere Wasser und die Druckgaseinheit 5c verfügen,
die im Rahmen der 3 jedoch nicht ausdrücklich
dargestellt sind. – Bei der Zer stäubungseinrichtung 5b,
der Druckgaseinheit 5c, dem Austrittsrohr 9 und
schließlich der Sprühdüse bzw. Austrittsdüse 5a handelt
es sich insgesamt um Mittel 5a, 5b, 5c, 9,
die zur Führung des die Sprühdüse 5a verlassenden
Sprühnebels dienen.
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Zu
diesen Mitteln 5a, 5b, 5c, 9 zur
Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels treten
im Rahmen der Darstellung nach 3 weitere
Mittel 10 in Gestalt einer dortigen Absperreinrichtung 10 hinzu. Mit
Hilfe dieser Absperreinrichtung 10 bzw. Absperrplatte wird
die Sprühnebelmaschine 5, 5' abgeschottet,
und zwar primär gegenüber einer Mündung 1a des
Behälters respektive der Kunststoffflasche 1.
Tatsächlich wird durch diese Mittel 5a, 5b, 5c, 9; 10 insgesamt
sichergestellt, dass auf der Außenoberfläche des
Behälters bzw. der Kunststofflasche 1 ein sprühnebelfreier
Bereich 11a und ein sprühnebelbehafteter Bereich 11b definiert
werden. Tatsächlich schottet die Absperreinrichtung 10 die
Sprühnebelmaschine 5, 5, gegenüber
dem sprühnebelfreien Bereich 11a des Behälters 1 ab.
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Zu
diesem Zweck verfügt die Absperreinrichtung 10 über
einen Spalt respektive Schlitz 12, welcher an die Außenabmessungen
des Behälters respektive der Kunststoffflasche 1 angepasst
ist. Durch diesen Spalt oder Schlitz 12 werden die Kunststoffflaschen 1 entlang
der Transferstrecke 4, im Bespielfall des Karussells kreisförmig,
geführt. Dadurch wird sichergestellt, dass der die Sprühdüse 5a verlassende Sprühnebel 8 von
dem sprühnebelfreien Bereich 11a der Kunststoffflasche 1 und
insbesondere der Flaschenmündung 1a ferngehalten
wird, so dass Sprühnebel 8 nicht ins Innere der
Kunststoffflasche 1 gelangen kann.
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Im
Rahmen der Erfindung lässt sich die Absperreinrichtung 10 in
ihrer Höhe H verändern, wie dies ein Doppelpfeil
in der 3 andeutet. Dadurch können problemlos
unterschiedliche Formate der Kunststoffflaschen 1 verarbeitet
werden und lässt sich letztendlich die Ausdehnung des sprühnebelfreien
Bereiches 11a und diejenige des sprühnebelbehafteten
Bereiches 11b variabel und den Anforderungen entsprechend
einstellen. Selbstverständlich kann auch eine Breite B
des Spaltes oder Schlitzes 12 verändert werden,
je nach dem über welches Format die Kunststoffflaschen 1 verfügen.
Auf diese Weise lassen sich mit der gezeigten Vorrichtung problemlos
sämtliche gängigen Kunststoffflaschen 1 verarbeiten,
beispielsweise von einer 0,5 l Flasche bis hin zu einer 2,5 l Flasche.
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Im
Rahmen der weiteren Variante nach 4 ist noch
ein zusätzliches Mittel 13 in Gestalt einer Gasstromeinrichtung 13 vorgesehen,
um eine Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels 8 zu erreichen.
Tatsächlich tritt aus der Gasstromeinrichtung 13 ein
durch Pfeile angedeuteter Gasstrom gerichtet aus. Dieser Gasstrom
ist auf den sprühnebelfreien Bereich 11a des Behälters
respektive der Kunststoffflasche 1 gerichtet, bildet vorliegend
einen Gasstromschleier, welcher primär die Flaschenöffnung 1a beaufschlagt.
Im Übrigen ist der Gasstrom auch auf den Schlitz oder Spalt 12 gerichtet
und mag entlang des Schlitzes oder Spaltes 12 abgesaugt werden,
wofür eine lediglich angedeutete Absaugeinrichtung 14 sorgt.
Diese ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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Jedenfalls
wird mit Hilfe der Gasstromeinrichtung 13 bzw. des sie
verlassenden Gasstromes erreicht, dass die Kunststoffflasche 1 im
sprühnebelfreien Bereich 11a mit einem Gasstromschleier
beaufschlagt wird, welcher verhindert, dass sich in diesem Bereich
Sprühnebel 8 auf der Kunststoffflasche 1 niederschlägt.
Zu diesem Zweck mag es sich bei dem Gasstrom um einen sterilen Luftstrom
handeln, der verhindert, dass Bakterien über die Flaschenmündung 1a ins
Flascheninnere gelangen. Des Weiteren ist die für den Gasstrom
verwendete Luft oder das Gas selbstverständlich getrocknet,
um einen Flüssigkeitsniederschlag im sprühnebelfreien
Bereich 11a auf der Kunststoffflasche 1 zu verhindern. Meistens
wird an dieser Stelle mit Volumenströmen gearbeitet, die
zu einer Gasgeschwindigkeit von ca. 0,1 m/sec. korrespondieren,
was selbstverständlich nur beispielhaft nicht obligatorisch
zu verstehen ist.
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Bei
der Variante nach 4 findet sich folglich die gesamte
Transferstrecke 4 in einer Einhausung 15, welche
zugleich mit der Absperreinrichtung 10 im Innern in Gestalt
beispielsweise einer Zwischenwand oder eines Zwischenbodens ausgerüstet ist.
Dabei trennt die Absperreinrichtung 10 bzw. der Zwischenboden
die Gasstromeinrichtung 13 im oberen Teil der Einhausung 15 von
der Sprühnebelmaschine 5 bzw. 5' im unteren
Teil.
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Die
Mittel 5a, 5b, 5c, 9; 10; 13; 14 zur
Führung und/oder Begrenzung des Sprühnebels 8 können
einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander dafür
sorgen, dass die Kunststoffflasche 1 an ihrer Außenoberfläche
in den gewünschten sprühnebelfreien Bereich 11a und
den sprühnebelbehafteten Bereich 11b unterteilt
wird. Im Übrigen lässt sich mit Hilfe dieser Mittel 5a, 5b, 5c, 9; 10; 13; 14 selbstverständlich
auch die Ausdehnung und Gestalt des jeweiligen sprühnebelfreien
Bereiches 11a und des sprühnebelbehafteten Bereiches 11b definieren
und vorgeben. Dazu mag eine nicht ausdrücklich dargestellte
und in der Einleitung bereits angesprochene Steuereinheit realisiert
werden. Diese sorgt für die Ansteuerung der Blasformmaschine 2,
der Füllmaschine 3 und der Transferstrecke 4 ebenso
wie für die Beaufschlagung der Sprühnebelmaschine 5 bzw. 5'. Außerdem
mag mit Hilfe dieser Steuereinheit dem jeweils zu verarbeitenden
Format der Kunststoffflasche 1 dadurch Rechnung getragen
werden, dass die Höhe H der Absperreinrichtung 10 bzw.
des Zwischenbodens innerhalb der Einhausung 15 eine entsprechende
Variation erfährt. Vergleichbares mag für den
Spalt 12 gelten, der sich von seiner Größe
her ferngesteuert einstellen lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4326601
A1 [0002]
- - DE 102004023419 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ”Von
der Blasmaschine direkt in den Füller” der Autoren
Dr. Sven Fischer und Dr. Christian Detrois der Firma Krones AG verwiesen
(Firmenmagazin 3-2002, Seite 105 ff.) [0002]