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Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung
der Laugenkonzentration in FlaschenreinEungsmaschinen Bei der maschinellen
Reinigung von Flaschen werden diese bekanntlich in einer Flaschenwaschanlage einer
oder mehreren Vorspülungen unterworfen und-anschliessend in einem oder mehreren
Laugebädern vollständig gereinigt: Im Anschluß an diese Laugenbäder-durchlaufen
die zu reinigenden Flaschen dann noch die sogenannte Nachspülung mit Wasser, um@die
in den Flaschen verbliebenen Laugenreste daraus zu entfernen; Die in den Laugenbädern
verwendeten Reinigungslaugen bestehen aus einer wässrigen Lösung von Natrium-oder
Kaliumhydroxyd, denen noch Sequestriermittel, Schaumdämpfer, Korrosionsschutzmittel,
Emulgatoren und dergleichen in_g_eringeren Mengen zugesetzt sind. Die Konzentration
dieser Reinigungslaugen, insbesondere an Natrium-und Kaliumhydroxyd wird während
des Betriebes: der Flaschenreingungsanlage durch den-Flaschen anhaftenden Flüssigkeiten-
aus Vorspülungen oder @vorgeschalteten Laugebädern ebenso vermindert, wie durch
organisehe-Substanzen, wie beispielsweise Bier- oder Milchraste, Leim, Schmutz und
Aluminiumfolie von. Etikett en
oder Flaschenhalshülsendie mit den
Flaschen in die Reinigungslaugen eingebracht werden. Um die Wirksamkeit und Gleichmäßigkeit
der Flaschenreinigung zu gewährleisten, wurde bisher mehrmals täglich eine Korrektur
der Konzentration@der Reinigungslauge vorgenommen. Hierzu wurde die Alkalität der#Reinigungslauge
durch Differenztitration an einer dem Reinigungsbad entnommenen Probe festgestellt.
Diese Differenztitration kann unter Verwendung von Indikatoren, wie beispielsweise
Phenolphtalein oder Methylorange, durchgeführt werden. Diese Bestimmungsmethode
ist jedoch in vielen Fällen sehr ungenau, da es sich bei den Reinigungslaugen meist
um dunkelverfärbte Lösungen handelt, in denen der Umschlagspunkt der Indikatoren
nur sehr, schwer eindeutig zu erkennen ist. Es sind, auch schon Einzelbestimmungen
der OH-Ionenkonzentration --mit Hilfe von Leitfähigkeitsmessungen vorgeschlagen
worden. Anhand des: durch die Einzelanalysen nach den verschicdenen Methoden festgestellten
Istwertes der Alkalität der Reinigungslauge, wurde nunmehr die Differenz zu dem
entsprechenden Sollwert bestimmt und dem Reinigungsbad eine dieser Differenz entsprechende.
Menge 'an Frischlauge zugeführt.
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Neben dem erheblichen Arbeitsaufwand für die häufigen Einzelanalysen,
besteht bei dieser Arbeitsweise stets die Gefahr der Über- bzw. Unterschreitung
des Sollwertes der Alkalität der Reinigungslauge, was sowohl aus Gründen der Wirtschaftlichkeit
als auch aus Gründen der Wirksamkeit des Reinigungsprozesses nachteilig; ist. Obgleich
in Wasseraufbereitungsanlagen, in der Zuckerindustrie und. zur Messung des Wassergehalts
in Phenol, sowie in konzentrierter Schwefelsäure bereits kontinuierlich arbeitende
Überwachungsgeräte auf der Basis von Leitfähigkeitsmessungen bekannt sind, wurden
für Flasehenreinigungsanlagen derartige Regelvorrichtungen nicht in Erwägung gezogen,
weil man offenbar der Ansicht war, daß-der Einfluß der außer den Alkalihydroxyden
noch in der Reinigungslaugen vorhandenen Komponenten 7u groß sei, um die Genauigkeit
der kontinuierlich durehgeführten
-Leitfähigkeitsmessung im erforderlichen
Umfang zu gewährleisten.
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Der--nachfolgend beschriebenen Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde,
eine Möglichkeit für eine sel-bsttätige Regelung der Laugenkonzentration in Fliaschenreinigungsanlagen
zu finden, die'außerdem die Nachteile vermeidet, die der bisher geübten manuellen
Regelung anhafteten.
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Es wurde ein Verfahren zur Überwachung und Regelung der Konzentration
der Reinigungslaugen in Flaschenreinigungsanlagen auf der Basis von Leitfähigkeitsmessungengefunden.
Danach wird die Leitfähigkeit der Reinigungslaugeüber Leifähigkeitselektrodenj,
die-in dem Reinigungsbad angeordnet sind, kontinuierlich gemessen und:_die Zufluss-.menge
der Frischlauge über eine elektrische Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den
gemessenen Leitfähigkeitswerten kontinuierlich gesteuert.
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Als Messgeber für die Leitfähigkeitsmessungen dient vorteilhaft eine
Vierringelektrode, die im wesentlichen aus vier ringförmigen Elektroden besteht.
Die beiden mittleren Elektroden dienen der Stromzuführung, während'an den
beiden äußeren Elektroden die Meßspannung abgenommen wird: Es hat sich bewährt"
den Widerstand der Elektroden an denen die Meßspannungen abgenommen wird, dadurch
zu senkest, daß die Fläche dieser Elektroden größer gewählt wird, als die Fläche
der stromzuführenden Elektroden. Die Größe der Messelektroden ®uß gegenüber
vier Größe der stromzufUhrenden Elektroden jedoch so abgestimmt sein, daß eine Feldverzerrung
vermieden wird; Im übrigen sind die Leitfthigkeitselektroden in der Renigungslauge.so
.snzuordnen, daß sie einem möglichst geringen Wandeinflußunterliegen.
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Als Stromquelle wird vorteilhaft-- ein üenerator verwendet.,
der einen eingeprägten Wechselstrom von- etwa '2,5 eiA und"-125 Iz erzeugt. .
Die
Frequenz von 125 Hz wurde gewählt um Netzeinflüsse zu verhindern;. Der von dem Generator
erzeugte Wechselstrom fließt über einen temperaturabhängigen Widerstand. Der Spannungsabfall
über diesen Widerstand ist dem Spannungsabfall über den Elektroden entgegengeschaltet.
Diese Spannungsdifferenz wird einem Verstärker zugeführt, der einen solchen Strom
über die Elektroden treibt, daß sieh diese beiden Spannungen bis auf die d sehr
kleine Spannung U0 am Eingangsdes Verstärkers aufheben. Der von dem Verstärker abgenommene
Ausgangsstrom wird gleichgerichtet und den Meßgeräten zugeführt. Dieser Strom ist
eingeprägt und für jeden ausführbaren Meßbereich 2o mA. Durch diese Anordnung ergeben
siah.die Vorteile, daß' der Stromgenerator nur die Widerstandsschwankungen des Temperaturkompensators,
die etwa das Verhältnis 4:1 zwischen o und loo0. C für Natrönlauge ausmachen, auskompensieren
muß.Würde der Strom durch den Geberkonstant- gehalten, so müßte er im Verhältnis
loo:l konstant gehalten werden, um eine Meßgenauigkeit von 1 ;d zu-gewährleisten.
Das am Verstärker abgenommene Ausgangssignal ist ein eingeprägter Strom, der der
spezifischen Leitfähigkeit: der Elektrolytlösung direkt proportional ist.
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Die Temperaturkompensation kann leicht an-die verschiedenen Elektroly
tlösungen angepaßt werden, da nur die Kennlinie des Kompensators an.,.de jenige
des betreffenden Elektrolyten anzugleichen ist.
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Durch die Benutzung einer Frequenz von 125 Hz und eines passenden
Filters sind Entfernungen zwischen dem Geber und dem Meßzusatz bis zu loo m zulässig,
ohne daß Netzstörungen auftreten: Die Meßgenauigkeit-ist in allen Bereichen ohne
Berücksichtigung der Temperatureinflüsse besser als + 2 ® Erst bei sehr starker
Verschmutzung der zu messenden Reinigungslaugen zeigt sich. ein darüberhinausgehender
Fehler.
An dem Messgerät sind Messbereiche bis 25o mS vorgesehen,
entsprechend der spezifischen ,eitfähigkeit e.iner_etwa -5 %igen Natriumhydroxydlösung.
Die Messbereiche werden von zwei verschiedenen Verstärkern beherrscht, Durch einfaches-Umstecken
einer Kontaktplatte kann der gewünschte Messbereich gewählt werden: An dem Ausgang
des-Verstärkers wird neben einem Schreiber mit Drehspulmesswerk für die Registrierung
auch ein elektronischer Grenzwertmelder angeschlossen. Dieser Grenzwertmelder besitzt
einen Minimalkontakt,-der das Absinken der Alkalität der Reinigungslauge auf den
vorher eingestellten Wert signalisiert und die Zudosierung von Frischlauge auslöst.
Bei Erreichen des Minimalkontakts schließt dieser einen Stromkreis, in dem ein Zeitrelais
liegt, Das Zeitrelais wird erregt und schaltet ein Vervielfältigungsrelais zur gleichzeitigen
Öffnung einer Mehrzahl:, vorzugsweise von 6 Magnetventilen. Die Öffnungszeit kann
an dem genannten Zeitrelais im Bereich von 15 bis 3oo sec eingestellt werden: Nach
Ablauf der voreingestellten Dosierungszeit fällt Glas Zeitrelais und das nachgeschaltete
Vervielfältigungsrelais ab und die Magnete an. den Magnetventilen werden spannungslos.
Im spannungslosen-Zustand sind die-Magnetventile geschlossen.:Sollte der Leitfähigkeitswert
der Reinigungslauge trotz Zudos.ierung innerhalb der Dosierzet nicht über den Minimalwert
angestiegen sein, so läuft die Dosierung.auto* mansch ein zweites Mal ab- ohne daß
hierfür die Magnetventile erst geschlossen und dann wieder geöffnet werden:: Es
können geeignete Umschalter vorgesehen werden, die jederzeit einen Eingriff von
Hand erlauben.-So können beispielsweise jeweils 3 Magnetventile aus der Automatik
herausgenommen und von Hand. geöffnet oder ggschlossen werden. Um
die . verschiedenen
Zudoserungen unterschiedlich einstellen zu können, ist es möglich, den gleich dimensionierten
Magnetventilen Hand-Nadelventile naehzuschalten, über die die Einzelmenge feinfühlig
eingestellt werden kann.
Die Möglichkeit,-die Konzentration von
Reinigungslaugen in Flaschenreinigungsanlagen in der erfindungsgemäßen Weise und
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu regeln, beruht auf der Erkenntnis, daß
die Zusätze, die neben-den Alkalihydroxyden in der-Reinigungslauge vorhanden sind,
einen nur geringen Einfluß auf die: spezifische Leitfähigkeit der Reinigungslauge
haben. So beträgt zum Beispiel die spezifische Leitfähigkeit einer reinen Natriumhydroxydlösung
mit 1 % NaOH-Gehalt 45 mS. 3n einer Reinigungslauge mit einem Gehalt von 1 Gew.-%
NaOH, in der außerdem noch insgesamt o,1 GewP% an_Pölyphosphat, Natriumsilikat und
Soda enthalten sind, wird dagegen eine spezifische Leitfähigkeit von 48 mS gemessen.
Die durch die vorgenannten Zusätze bewirkte Erhöhung der spezifischen Leitfähigkeit
der Reinigungslauge, gegenüber einer reinen Alkalilauge von,gleicher Konzentration,
beträgt demnach nur 3 mS und
| entspricht somit it einer Erhöhung der Konzentration an Alkali- |
| nur von o,o6 Gew.-%, die praktisch vernachlässigt wer- |
den kann.
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Ein: Beispiel für die Anordnung der,erfindungsgemäßen Vorrichturig
wird in Fig. l schematisch dargestellt. Die Flaschenreingungsanlage l weist die
Laugebehälter 2 und 3 auf, die mit Reinigungslauge gefüllt sind. Diesen Laugebehgltern
2 und 3 ist ein Warmwasserbehälter 4 nachgeschaltet. Die Flaschen werden von der
Transporteinrichtung 5 -nacheinander durch die Laugebehälter 2 und 3 und
anschliessend durch den Warmwasserbehälter 4 geführt. Durch die Leitungen 6, 7 und
8 können dem Laugebehälter 2 die Bestandteile der Reinigungslauge zugeführt werden
und zwar durch die Leitung 6 die Alkalhydroxydlösung, durch die Leitung 7 die Lösung
des Seguestriermittels und durch die Leitung 8 die Lösung des Entsehäumers. In dem:Laugebehälter
3 besteht . die Möglichkeit durch die Leitung 9 9equestriermittel und durch die
Leitung 1o Entschäumer einzuführen,- während in den Warmwasserbehälter 4 durch die
Leitung 11 lediglich.
Sequestriermittel zugeführt werden kann. In
dem Laugebehälter 2 ist die Messelektrode 12 angeordnet, die über die Leiturig
1.3 mit dem Schaltschrank 14 verbunden ist, in dem sich `der"Grenzwertmelder 15
befindet. Der in dem Schaltschrank 14 befindliche Widerstand wird über die Leitung`16
vöri-einem nicht gezeigten Generator gespeist. Aus-.serdem Ist an dem Schaltschrank
14 noch der schreiber,17 angeschlossen. In den Leitungen 6, 7, 8e-9,2 und Il sind
außerdem die Magnetventile 6 a, 7a, 8 a, 9 a, 1o a und 11 a vorgesehen, die mit
dem In dem Schaltschrank 14-angeordneten Vervielfältigungsrelais%-über entsprechende
Zeitungen verbunden sind. Zur- mengenmäßigen Regulierung des Zuflusses sind in den
Leitungen 6, 7, 8, 9, 1o und 11 außerdem von Hand einstellbare Nadelventile= 6 b,
7 b, 8 b, 9 b, ho b und 11 bvorgesehen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum selbsttätigen Regeln der Alkalität
der Reinigungslauge in Flaschenreinigüngsanlagen gestattet eine unmittelbare kontinuierliche
Anzeige der momentanen Alkalität der Reinigungslauge bei guter Meßgenauigkeit. Die
automatische Zudosierung gewährleistet die Aufrechterhaltung der für die Wirksamkeit
der Flaschenreinigung unbedingt erforderliche Alkalit:ät der Reinigungslauge und
vermeidet die Zugabe überschüssiger Mengen an Alkalilaugen Öder sonstigen Zusätzen
zu den Reinigungslaugen. Auf diese Weise werden erhebliche Mengen an Reinigungsmitteln
eingespart. Außerdem bringt die automatische Dösierung eine erhebliche Vereinfachung
in der Handhabung der Reinigungsmittel. -Das erfindungsgemäße Verfahren und die
erfindungsgemäße Vorrichtung können auch in anderen Reinigungsanlagen wie beispielsweise
in Kannen-. waschmaschinen eingesetzt- werden, -wo alkal-ische Reinigungslaugen
ähnlicher Zusammensetzung verwendet werden.-