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Die
Erfindung betrifft eine Flaschenreinigungsmaschine sowie ein Verfahren
zum Reinigen von Flaschen.
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Die
klassischen, aus dem Stand der Technik bekannten, Flaschenreinigungsmaschinen
(z. B. LAVATEC der Firma KRONES) fahren die Flaschen in Flaschenbehältnissen,
die auf Quertraversen aufgereiht sind durch verschiedene Laugenbäder. 6 zeigt
beispielsweise die hintereinander angeordneten Abschnitte, die eine
Flasche zur Reinigung durchläuft.
Die Laugenbäder
müssen
ein gewisses Volumen aufweisen, um die entsprechenden Behandlungszeiten
und eine ausreichende Reinigung zu erreichen. Das große Volumen
bedeutet jedoch viel Chemie, viel Energie zum Aufheizen und Temperaturhalten
der Reinigungsflüssigkeit
sowie eine stabile Bauweise, um das Gewicht zu tragen.
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Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine vereinfachte Flaschenreinigungsmaschine sowie ein vereinfachtes
Verfahren zum Reinigen von Flaschen bereitzustellen, die eine effizientere,
umweltfreundlichere und kostengünstigere
Reinigung ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst.
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Im
Gegensatz zum Stand der Technik werden die zu reinigenden Flaschen
nicht mehr durch Laugentauchbäder
geführt,
sondern auf einem im Wesentlichen spiralförmigen Transportweg an den Spritzdüsen vorbei
transportiert. Im Wesentlichen spiralförmig bedeutet hier, dass es
sich nicht um eine exakt mathematische Spirale handeln muss, sondern,
dass sich der Transportweg um eine mittlere Achse herum windet.
Dadurch, dass die Flaschen spiralförmig an den Spritzdüsen vorbei
transportiert werden, können
diese durch die Spritzdüsen
intensiv auf mechanische Art und Weise gereinigt werden. Durch diese
intensive mechanische Reinigung spart man Durchlaufzeit, Energie
und Wasser. Im Vergleich zum Stand der Technik ist eine wesentlich
geringere Laugenmenge nötig.
Die geringere Laugenmenge bringt folgende Vorteile mit sich:
- – eine
erhebliche Gewichtseinsparung und dadurch weniger ”Stahl und
Eisen”;
- – weniger
Heizleistung und eine leichtere Temperaturführung (Durchlauferhitzer);
- – weniger
Vorlaufzeit, sowie
- – weniger
Chemie und Abwasser.
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Das
geringere Maschinengewicht erfordert somit keinen Schwertransport
mehr und erleichtert den Einbau beim Kunden. Vorzugsweise erstreckt sich
der spiralförmige
Transportweg um eine horizontale Achse. Dies bringt den Vorteil
mit sich, dass sich die Flaschen bei ihrer spiralförmigen Bewegung
auch stets wieder entleeren können.
Unter Transporteinrichtung versteht man hier die Einrichtung, die
die Flaschen auf dem Transportweg hält und fördert, und eine Flaschenhalterung,
eine entsprechend verlaufende Führung
und einen Antrieb umfasst.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Flaschenreinigungsmaschine eine Einhausung mit mindestens
einer Auffangwanne. Die Einhausung dient als Schutz, insbesondere
Spritzschutz nach außen.
In der mindestens einen Auffangwanne kann Reinigungsflüssigkeit
aufgefangen werden und erneut zur Reinigung rückgeführt werden.
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Die
Spritzdüsen
können
außerhalb
und/oder innerhalb des im Wesentlichen spiralförmigen Transportwegs angeordnet
sein. Dabei können
die Spritzdüsen
stationär
angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass
insbesondere die innerhalb des Transportweges angeordneten Spritzdüsen drehend,
insbesondere auf einem Düsenrad,
angeordnet sind. Wenn sich beispielsweise die Spritzdüsen synchron
zur Transportbewegung der Flaschen drehen, kann eine besonders effektive
und zuverlässige
Innenreinigung gewährleistet
werden. Auf besonders einfache Art und Weise können die Spritzdüsen auf
einem Düsenrad
angeordnet sein, dessen Achse vorzugsweise um den Steigungswinkel
der Spirale zur horizontalen Achse L gedreht ist.
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Es
ist vorteilhaft, wenn zumindest bei einer Spiralwindung des Transportweges
ein Bereich als Kreisbogen, insbesondere als 150–200° Kreisbogen ausgebildet ist.
Dadurch wird gewährleistet,
dass der Reinigungsstrahl, beispielsweise aus den Düsen auf dem
Düsenrad
immer zentrisch in die Flaschen bzw. Flaschenkörbe trifft. Dazu ist dann vorzugsweise
der obere Bereich der Spirale als Kreisbogen ausgeführt. Beim
Befüllen
der Flaschen kann mit einem unteren Bereich des Transportweges analog
verfahren werden.
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Vorteilhafterweise
ist vor dem spiralförmigen Transportweg
eine Wanne angeordnet, durch die die Flaschen transportiert werden.
In der Wanne kann hier die Vorweiche, beispielsweise mit Hilfe von Sprühköpfen, durchgeführt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform werden
die Flaschen in Flaschenhaltern, insbesondere gitterartigen Flaschenkörben, die
zueinander zu einer raumgängigen
Kette verbunden sind, transportiert. Somit können die Flaschen in Transportrichtung hintereinander
entlang des spiralförmigen
Transportwegs geführt
werden und auch überkopf
gefahren werden. Durch die Flaschenhalter kann das Mundstück der Flasche
mittig zentriert werden.
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Um
eine sehr gute Reinigung zu gewährleisten,
ist zumindest ein Teil der Spritzdüsen vorzugsweise als Hochdruckdüsen ausgebildet.
Die Reinigungsflüssigkeit
kann insbesondere in Form eines gepulsten Strahls ausgespritzt werden
und/oder mit Druckluft versetzt werden. Somit kann eine besonders
gründliche
Reinigung erzielt werden.
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Es
ist auch möglich,
dass gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
die Flaschenreinigungsmaschine weiter eine Einrichtung zur Erzeugung
eines gereinigten Luftstroms in der Einhausung von der Rein- zur
Schmutzseite umfasst. Die eingeleitete Luftströmung von der Rein- zur Schmutzseite kann
einer Keimverschleppung entgegenwirken.
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Vorteilhafterweise
ist die Flaschenreinigungsmaschine modular aus mehreren Einzelmodulen
aufgebaut, wobei dann jedes Einzelmodul eine spiralförmige Flaschentransporteinrichtung,
Spritzdüsen
und mindestens eine Auffangwanne umfasst. Somit kann die Flaschenreinigungsmaschine
an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, indem verschiedene
Einzelmodule aneinandergereiht werden. Da in allen Reinigungsabschnitten
gleiche Baugruppen eingesetzt werden und sich auch die Einhausung
in Standardtransportgrößen aufteilen lässt, ist
die Maschine kostengünstig
herzustellen. Mit den Standardmodulen lässt sich die Maschine nach
dem Leistungsbedarf und den Reinigungsanforderungen konfigurieren.
Im zusammengesetzten Zustand der Module sind die Auffangwannen vorzugsweise
getrennt voneinander ausgebildet, so dass die Reinigungsflüssigkeit,
die in bestimmten Reinigungsabschnitten in die entsprechenden Auffangwannen läuft, getrennt
einem bestimmten Reinigungsabschnitt rückgeführt werden kann. Dabei wird
die Reinigungsflüssigkeit
aus der mindestens einen Auffangwanne über mindestens einen Filter
und eine Pumpe erneut bestimmten Spritzdüsen eines Reinigungsabschnitts
bzw. eines bestimmten Moduls zugeführt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme der folgenden
Figuren näher
erläutert.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung einen Abschnitt einer Flaschenreinigungsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine Flaschenreinigungsmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 zeigt
in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch den spiralförmigen Transportweg
der zu reinigenden Flaschen.
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4a zeigt
in schematischer Darstellung einen Längsschnitt eines Flaschenhalters
mit Flaschenkorb und Antrieb.
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4b zeigt
schematisch eine Aufsicht auf die raumgängige Kette mit Flaschenkorb
und Spiralführung.
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5 zeigt
in schematischer Darstellung mehrere zu einer Flaschenreinigungsmaschine
zusammengesetzte Einzelmodule A, B, C.
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6 zeigt
schematisch die unterschiedlichen Stationen einer Flaschenreinigungsmaschine gemäß dem Stand
der Technik.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung einen Abschnitt einer Flaschenreinigungsmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung. 2 zeigt einen Querschnitt durch
die erfindungsgemäße Flaschenreinigungsmaschine 10.
Die Flaschenreinigungsmaschine 10 weist eine Flaschentransporteinrichtung zum
Transportieren der zu reinigenden Flaschen 5 auf, die derart
ausgebildet ist, dass die Flaschen 5 auf einem im Wesentlichen
spiralförmigen
Transportweg an Spritzdüsen 15a,
b vorbeitransportiert werden. Die Flaschen 5 werden dabei
mit Flaschenhaltern 6 so festgehalten, dass die Flaschen
auch überkopf
gefahren werden können
und das Mundstück der
Flasche mittig zentriert wird. Die Flaschenhalter sind miteinander über ein
entsprechendes Gelenk 40 (4b) zu
einer raumgängigen
Kette 7 verbunden. Als Flaschenhalter eignen sich insbesondere
die in 4a, 4b dargestellten
Flaschenkörbe 6.
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Die
Flaschen 5 sind in den Flaschenkörben 6 aufgenommen
und werden beispielsweise über
einen schwenkbaren Korbdeckel 41, durch den der Flaschenhals
beispielsweise nach außen
ragt, festgehalten. Der Deckel 41 bleibt während des
Transports fest verschlossen.
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Die
Flaschenhalter 6 laufen in der Flaschenreinigungsmaschine 10 in
entsprechenden Führungen
und werden über
mehrere elektronisch synchronisierte elektrische Antriebe 22 angetrieben,
die gewährleisten
können,
dass sich die Kette trotz der großen Anzahl von Umschlingungen
nicht festziehen kann. Unter spiralförmigem Transportweg 8 versteht man
hier nicht streng genommen eine mathematische Spirale, sondern lediglich,
dass sich der Transportweg der Flaschen um eine Achse L herum windet.
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Die
Flaschenreinigungsmaschine weist eine Einhausung 12 auf,
mit mindestens einer Auffangwanne 17, die Reinigungsflüssigkeit
auffängt.
Hier sind Spritzdüsen 15a,
b außerhalb
und innerhalb des im Wesentlichen spiralförmigen Transportweges 8 angeordnet.
Die Flaschen werden auf ihrem Transportweg an den Spritzdüsen 15a,
b vorbei bewegt und können
durch den Strahl der Spritzdüsen
mechanisch von innen und außen
gereinigt werden. Vorteilhafterweise sind die Spritzdüsen 15a,
b als Hochdruckdüsen
ausgebildet, die zur Verbesserung der Reinigungswirkung gepulst
betrieben werden und/oder einen Strahl ausstoßen, der mit Druckluft versetzt
ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Spritzdüsen 15a,
die außerhalb
des spiralförmigen Transportwegs 8 angeordnet
sind, stationär
angebracht. Wie in 1 gezeigt ist, sind hier die
oberen Spritzdüsen 15a im
oberen Bereich an einer Spritzwasserleitung 25 angeordnet.
Die Spritzdüsen 15b, die
innerhalb des spiralförmigen
Transportwegs 8 angeordnet sind, sind drehend auf einem
Düsenrad 16 angeordnet.
Es ist vorzugsweise mindestens eine Anzahl Spritzdüsen 15b auf
einem Rad 16 vorgesehen, die der Anzahl der Körbe in einer
360° Spirale entsprechen.
Dabei können
sich die Spritzdüsen 15b synchron
zur Transportbewegung der Flaschen mitdrehen. Ein entsprechendes
Düsenrad 16 kann,
insbesondere über
Mitnahmebügel 20,
nach Bedarf beispielsweise durch die Transporteinrichtung, insbesondere
an der durch die Flaschenhalter gebildeten Kette 7, teilungsgerecht
mitgedreht werden. Die Spritzdüsen 15b werden
z. B. über
die Sprüharmleitungen 26 von
der Hohlwelle 30 aus mit Reinigungsflüssigkeit versorgt.
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Wie
insbesondere aus 3 hervorgeht, kann dann bei
einer Spiralwindung des Transportweges ein oberer Bereich 8b als
150–200° Kreisbogen ausgebildet
sein. In 3 ist der Bereich als 180° Kreisbogen
ausgebildet. Dadurch wird gewährleistet, dass
der Reinigungsstrahl aus den Düsen 15b auf dem
Düsenrad
immer zentrisch in die Flaschenkörbe bzw.
Flaschenmündungen
trifft.
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Der
Kreisbogen kann dabei z. B. in einer Ebene liegen, die senkrecht
zur horizontalen Achse L liegt, wie in 3 gezeigt
ist. Der untere Bereich 8a der Spiralwindung verläuft dann
nicht in der gleichen Ebene wie der obere Bereich 8b, sondern
erstreckt sich in Richtung der Achse L nach hinten zu einem Punkt
der in Transportrichtung T hinter dem Punkt K liegt. Es können mehrere
Spiralräder
hintereinander angeordnet werden. Es ist auch möglich, dass die Düsenräder nicht
in einer Ebene senkrecht zur horizontalen Achse L liegen, sondern
in einer Ebene, die schräg
zur horizontalen Achse L geneigt ist, wobei die Spirale in dem Bereich
dann entsprechend schräg
zur horizontalen Achse Lansteigt, wie z. B. in 2 gezeigt
ist. Die Achse des Düsenrads
ist dann also um den Steigungswinkel der Spirale zur horizontalen
Achse gedreht. D. H. die 3 wäre dann ein Schnitt entlang dem
Verlauf des Bereichs 8b. Wesentlich ist, dass im Bereich
des Kreisbogens die Flaschenhalter den Spritzdüsen 15b gegenüber liegen.
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In 3 ist
gezeigt, dass der obere Bereich 8b der Spiralwindung als
Kreisbogen ausgebildet ist. Es ist auch möglich, dass der untere oder
seitliche Bereich 8a der Spiralwindung als 150–200° Kreisbogen
ausgebildet ist, was beim Befüllen
der Flaschen mit Reinigungsflüssigkeit
vorteilhaft ist. Durch Langlöcher
in der Hohlwelle 30 können
die Düsen 15b gezielt
in gewünschten
Segmenten über
entsprechende Leitungen mit Reinigungsflüssigkeit versorgt werden.
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In
der erfindungsgemäßen Flaschenreinigungsmaschine
sind in Transportrichtung T (siehe 2) mehrere
Düsenräder 16 hintereinander
angeordnet. Auch sind mehrere Anordnungen von äußeren Spritzdüsen 15a hintereinander
in Richtung T angeordnet. Die Reinigungsflüssigkeit, die von den Düsen und
von den Flaschen nach unten läuft,
wird in entsprechenden, voneinander getrennten Auffangwannen 17 aufgefangen
und kann über
eine Pumpe 18 und einen Filter 19 erneut über eine
entsprechende Leitung 25 den Düsen eines Reinigungsabschnitts,
der im Bereich der Auffangwanne 17 liegt, zugeführt werden
oder aber auch den Reinigungsdüsen
eines anderen Abschnitts, die oberhalb einer anderen Auffangwanne 17 liegen.
Die Abmessungen der Wannen 17 sind auf die Anzahl der Spiralen
im jeweiligen Reinigungsabschnitt abgestimmt.
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Die
gemeinsame Einhausung 12 weist Wartungsfenster 21 auf
und ermöglicht
so den Zugang zu den Komponenten in den verschiedenen Reinigungsabschnitten.
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Die
Flaschenwaschmaschine umfasst somit eine beliebige Anzahl von Spiralwindungen
des Transportwegs mit entsprechenden Spritzdüsen, sowie eine Einlauf- und
Auslaufvorrichtung. Als Einlaufvorrichtung ist ein Flaschenabsenkstern 1 (siehe 2)
vorgesehen, über
den die Flaschen 5 in die Flaschenhalter hier die Flaschenkörbe 6 einlaufen. Mit
einem Verschlussmechanismus 2 können die Flaschenhalter, hier
die Körbe 6,
geschlossen werden, so dass die Flaschen überkopf gefahren werden können. Der
Kettenrücklauf 4 befindet
sich hier in einer Wanne 3, die auch hier Elemente zur
Führung
der Kette 7 umfasst. In der Wanne 3 ist eine Vielzahl
von Sprühdüsen 14 vorgesehen,
um die Vorweiche durchzuführen.
Die Kette 7 läuft
aus der Wanne 3 über
einen unteren Spiralbogen 8a in die Einhausung 12 ein
und durchläuft
dann die Anzahl von Spiralwindungen des Transportwegs 8.
Am Ende des spiralförmigen
Transportswegs läuft
die Kette 7 über
einen Auslaufbogen 9 aus der Einhausung 12 aus.
Dabei werden mit einem Öffnungsmechanismus 23 die
Flaschenhalter, hier die Körbe 6,
wieder geöffnet
und mit einem Flaschenhebestern 11 werden die Flaschen 5 aus
den Körben 6 geschoben
und über
einen Auslaufstern 13 gereinigt ausgeleitet.
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Vorteilhafterweise
ist die Flaschenreinigungsmaschine, wie insbesondere aus 5 hervorgeht,
modular aufgebaut. Dabei weist die Flaschenreinigungsmaschine 10 in 5 beispielsweise
drei Module A, B, C auf. Jedes Einzelmodul weist eine spiralförmige Flaschentransporteinrichtung,
Spritzdüsen 15a,
b und mindestens eine Auffangwanne 17 sowie einen entsprechenden
Einhausungsabschnitt (ohne Vorder- und Rückabdeckung) 12a,
b, c auf. Die einzelnen Module werden zu einer gesamten Flaschenreinigungsmaschine
zusammengesetzt und am vorderen und hinteren Ende vorzugsweise mit
einer Abdeckung verschlossen. Da in allen Reinigungsabschnitte gleiche
Baugruppen eingesetzt werden, kann sich die Einhausung in Standardtransportgrößen aufteilen
lassen, wodurch die Maschine kostengünstig herzustellen ist. Mit
den Standardmodulen A, B, C lässt
sich die Maschine nach dem Leistungsbedarf und den Reinigungsanforderungen
konfigurieren. So könnte
beispielsweise zur Erhöhung
der Reinigungsleistung bei der in 5 gezeigten
Maschine ein zusätzliches
Modul B eingesetzt werden.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Flaschenreinigungsmaschine weiter eine
nicht dargestellte Einrichtung zur Erzeugung eines gereinigten Luftstroms in
der Einhausung von der Rein- zur
Schmutzseite, also entgegen dem Pfeil T in 2 aufweist.
Eine beispielsweise über
Hepafilter eingeleitete Luftströmung
kann einer Keimverschleppung entgegenwirken.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
laufen die verunreinigten Flaschen 5 über den Flaschenabsenkstern 1 hier
in die gitterartigen Flaschenkörbe 6 ein,
die zueinander zu der raumgängigen
Kette 7 verbunden sind. Mit dem Verschlussmechanismus 3 werden
die Körbe 6 geschlossen,
so dass die Flaschen überkopf
gefahren werden können
und das Mundstück
der Flasche auch mittig zentriert wird. Die Flaschen laufen durch
die Wanne 3 und können
zur Vorweiche, wie in 1 dargestellt ist, über Spritzdüsen 14 bespritzt
werden. Die Flüssigkeit
in der Wanne kann im Kreislauf erneut den Spritzdüsen 14,
z. B. über
eine Pumpe und einen Filter zugeführt werden. Die Kette läuft dann über den
unteren Spiralbogen 8a in die Einhausung 12 ein
und durchläuft
eine Anzahl von Spiralwindungen, vorzugsweise 24 bis 48 Spiralwindungen.
Alle Spiralwindungen befinden sich in der gemeinsamen Einhausung 12 mit
den weiteren Komponenten. Die Flaschen 5 durchlaufen dabei mehrere
Reinigungsabschnitte (z. B. Entleeren, Reinigen, Spülen). In
den ersten beiden Spiralwindungen 8 wird beispielsweise
eine Hochdruckvorspritzung und Restentleerung durchgeführt. Dazu
sind vorzugsweise Spritzdüsen
außerhalb
des spiralförmigen
Transportwegs angeordnet. In weiteren in Transportrichtung T vorgesehenen
Spiralwindungen werden die Flaschen 5 mit weiteren stationären Düsen 15a von
außen
und über
die Düsen 15b auf
den Düsenrädern 16 von
innen gereinigt.
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Die
abschließenden
Reinigungsschritte, Klar- und Frischwasserspülung erfolgen auf gleiche Art,
mit der Intensität
gebräuchlicher
Rinser. Die Frischwasserspülung
kann durch eine Heißdampfbehandlung
noch intensiviert werden.
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Die
Reinigungsflüssigkeiten
bzw. Wasser werden über
die Wannen 17a, b, c aufgefangen und über entsprechende Pumpen 18 und
Filter 19 für
die Reinigungsflüssigkeit
wieder einen gewünschten
Behandlungsabschnitt zugeleitet. Die Logik für die Verteilung und Aufbereitung
entspricht den herkömmlichen
Flaschenreinigungsmaschinen (siehe auch 6). Am Ende
der Einhausung verlassen die Flaschen 5, d. h. die Kette 7, über einen
Auslaufführungsbogen 9 die
Einhausung 12 wieder. Dabei werden mit einem Öffnungsmechanismus 10 die
Körbe wieder
geöffnet
und mit einem Flaschenhebestern 11 werden die Flaschen
aus den Körben
geschoben und über
einen Auslaufstern 13 ausgeleitet.
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Ein
wesentlicher Vorteil liegt in der geringeren Menge an Reinigungsflüssigkeit,
so dass z. B. Temperatur und Verschmutzungsgrad leichter zu regeln
sind und der Anteil der chemischen Reinigungszusätze minimiert werden kann.
Eine Sumpfbildung ist nicht möglich
und die Etikettenaustragung kann durch Hochdruckeinspritzung unterstützt werden. Eine
Klumpenbildung der Etiketten ist dadurch ausgeschlossen. Als Reinigungsflüssigkeit
wird Wasser mit den marktüblichen
chemischen Zusätzen
verwendet. Die Spülung
erfolgt mit temperierten Frischwasser. Die Reinigungsflüssigkeiten
können über nicht
dargestellte Durchlauferhitzer bzw. Wärmetauscher in verschiedenen
Abschnitten auf das entsprechende Temperaturniveau gebracht werden.
Das bringt den Vorteil mit sich, dass keine großen Laugenvolumina auf Temperatur
gehalten werden müssen.