DE19710913A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung von Behältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgas, mit einer Gasanalyseeinrichtung und einer Gasentnahmevorrichtung, unter der die Behälter auf einer Fördereinrichtung stehend entlang geführt und werden, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase mit Hilfe einer Gasentnahmevorrichtung.

Zur Messung von Verunreinigungen in Behältern kann Luft aus dem Behälter entnommen werden. Das entnommene Gas wird dann in einer Gasanalyseeinrichtung analysiert. Eine solche Untersuchung wird z. B. bei Kunststoff-Flaschen vor der Wiederbefüllung eingesetzt. Zur Vermeidung von Beschädigungen oder Behinderungen soll die Messung möglichst ohne Berührung der Flaschenöffnung geschehen.

Die Behälter werden dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich einer Gasentnahmevorrichtung zugeführt. Im Falle von Flaschen kann dies z. B. dadurch geschehen, daß die Flaschen an dem Flaschenhalskranz hängend transportiert werden. Dies sichert einen konstanten Abstand zwischen der Gasentnahmevorrichtung und der Flaschenmündung. Eine solche Flaschentransportanlage erfordert jedoch einen nicht unerheblichen Aufwand.

Einfacher ist es, wenn die Behälter auf einem Förderband stehend unter der Gasentnahmevorrichtung vorbeigeführt werden. Entsprechende Vorrichtungen zur Untersuchung von Behältern auf Verunreinigungen bzw. Fremdgase sind z. B. in DE 44 27 314 A1 und DE 42 25 984 C2 beschrieben. Hier wird durch ein Blasrohr Gas in den Behälter eingeblasen, während ein Saugrohr das daraufhin aus tretende Gas absaugt und einer Analysevorrichtung zuführt.

Damit eine genaue Analyse der Fremdgase bzw. Verunreinigungen in dem Behälter vorgenommen werden kann, sollten die Meßbedingungen für alle Behälter gleich sein. Aufgrund der häufig auftretenden Höhentoleranzen der einzelnen Behälter ist jedoch der Abstand zwischen der Gasentnahmevorrichtung und der Mündungsöffnung der stehenden Behälter nicht konstant. Ist jedoch die Behälteröffnung z. B. weiter von der Gasentnahmevorrichtung entfernt, so wird zum einen eine geringere Menge Gas aus dem Blasrohr in die Behälteröffnung eintreten und um anderen eine geringere Menge des aus dem Behälter austretenden Gases aufgefangen und in stärkerem Maße vor dem Eintritt in das Saugrohr durch die Umgebungsluft beeinflußt, wodurch das Analyseergebnis beeinträchtigt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ausgehend von diesem Stand der Technik, eine Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase oder Verunreinigungen und ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen die Analysequalität verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase mit einer Gasentnahmevorrichtung weist eine Meßvorrichtung zur individuellen Bestimmung der Höhe der Behälter auf, die stromaufwärts von der Gasentnahmevorrichtung angeordnet ist. Weiterhin ist eine Höhenverstelleinrichtung und eine Steuereinrichtung vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung die Höhenverstelleinrichtung zum Absenken bzw. Anheben der Gasentnahmevorrichtung in Abhängigkeit eines von der Meßvorrichtung gegebenen Signales steuert, derart, daß der Abstand zwischen den einzelnen Behältern und der Gasentnahmevorrichtung konstant einem vorbestimmten Wert entspricht.

Mit Hilfe der höhenverstellbaren Gasentnahmevorrichtung wird erreicht, daß der Abstand zwischen der Behälteröffnung und der Gasentnahmevorrichtung unabhängig von der tatsächlichen Behälterhöhe konstant ist. Der Abstand kann gemäß der Messung der Behälterhöhe so gering wie möglich gehalten werden, ohne daß die Gefahr einer die Behälteröffnung oder Gasentnahmevorrichtung möglicherweise schädigenden Berührung besteht. Für variierende Behälterhöhen ist gewährleistet, daß der Abstand immer gleich ist, so daß immer die gleiche Gasmenge in die Flasche strömt und immer der gleiche Anteil der Gasmenge, die aus den Behältern ausströmt, abgesaugt und der Gasanalyseeinrichtung zugeführt wird. Dies führt zu einer signifikanten Erhöhung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Systemes. Ferner kann in Folge des geringeren Abstandes die Probenahme in kürzerer Zeit erfolgen, d. h. die maximal erreichbare Leistung erhöht sich.

Vorteilhafterweise besteht die Meßvorrichtung aus einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger, die sich gegenüberstehen und zwischen denen die Behälteröffnung hindurchgeführt wird.

Mit dieser Anordnung mißt der Lichtempfänger die Abschattung, die durch die vor der Lichtquelle vorbeigeführte Behälteröffnung hervorgerufen wird.

Gemäß einer einfachen Ausführungsform umfaßt die Lichtquelle eine senkrecht stehende Leuchtdiodenreihe. Dies sichert eine einfache und genaue Abschattung des Lichtes durch die Behälteröffnung.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Lichtempfänger ein Fotodiodenfeld umfaßt. Dieses kann auf einfache Weise ein elektrisches Signal erzeugen, das direkt von der Beleuchtungsstärke abhängt, welche wiederum durch die Abschattung der Lichtquelle durch die Behälteröffnung geändert wird.

Vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinrichtung ein Zeitverzögerungsglied umfaßt, das aus dem Abstand der Meßvorrichtung und der Gasentnahmevorrichtung und der Behälterfördergeschwindigkeit eine Zeitverzögerung zwischen der Messung der Höhe des Behälters und dem Einstellen der Höhenlage der Gasentnahmevorrichtung festgelegt.

Mit einem solchen Zeitverzögerungsglied ist gewährleistet, daß die Höhenlage der Gasentnahmevorrichtung exakt dem Behälter entspricht, dessen Höhe Grundlage für die Höhenverstellung der Gasentnahmevorrichtung war.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein gewünschter Abstand zwischen der Gasentnahmevorrichtung und der Behälteröffnung während des Untersuchungsvorganges vorgegeben. Die auf einer Transportvorrichtung stehenden Behälter werden an einer Meßvorrichtung zur individuellen Bestimmung der Höhe der Behälter vorbeigeführt. Daraufhin wird die Höhenlage der Gasentnahmevorrichtung in Abhängigkeit der gemessenen Höhe entsprechend dem vorgegebenen Abstand für jeden einzelnen Behälter einreguliert. Danach wird eine Gasprobe mit Hilfe eines Saugrohres der Gasentnahmevorrichtung abgesaugt und an eine Gasanalyseeinrichtung weitergeleitet.

Ein konstanter Abstand zwischen den einzelnen Behältern und der Gasentnahmevorrichtung sichert gleichbleibende Meßbedingungen, selbst wenn die stehenden Behälter nur kleine Höhentoleranzen aufweisen.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren anhand der anliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Behälters beim Durchgang durch die Meßvorrichtung.

Behälter 1 werden in bekannter Weise stehend auf einem Förderband 2 mit einer vorbestimmten Bandfördergeschwindigkeit transportiert. Anstelle eines Förderbandes kann auch jede andere geeignete Behälterfördereinrichtung, wie z. B. Klemmriemen, Taschenförderer o. dgl., eingesetzt werden. Die Behälter können dabei geradlinig transportiert werden, oder auch auf einer gekrümmten Strecke. Eine Meßvorrichtung 6 ist vorgesehen, die aus einer Lichtquelle 8 und einem Lichtempfänger 9 besteht (Fig. 2) . Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Lichtquelle aus einer Reihe von Leuchtdioden, die senkrecht übereinander angeordnet sind. Es sind jedoch auch andere Lichtquellen, z. B. eine Punktlichtquelle, denkbar. Der Lichtempfänger besteht bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem Fotodiodenfeld. Anstelle dessen kann jedoch auch z. B. eine Kamera, eine CCD-Kamera oder eine Fotovervielfacherröhre eingesetzt werden.

Die Lichtquelle 8 und der Lichtempfänger 9 sind zueinander ausgerichtet. Ihre Höhe entspricht in etwa der ungefähren Höhe der zu untersuchenden Behälter 1. Diese ungefähre Höhe kann eingestellt werden, wenn eine neue Behältersorte in die Maschine eingeleitet wird.

Weiterhin ist eine Gasentnahmevorrichtung vorgesehen, die stromabwärts der Meßvorrichtung angeordnet ist. Die Gasentnahmevorrichtung ist oberhalb der Fördereinrichtung 2 angeordnet. Die Gasentnahmevorrichtung 7 umfaßt ein Saugrohr 10 und ein Blasrohr 11. Das Saugrohr 10 ist mit einer Gasanalysevorrichtung 12 verbunden.

Die Gasentnahmevorrichtung 7 ist mit einem Stellantrieb 5 verbunden, der beispielsweise ein Servomotor, ein Schrittmotor oder eine Servopneumatik sein kann. Dieser Stellantrieb dient zur Höhenverstellung der Gasentnahmevorrichtung 7. Der Stellantrieb 5 wird durch eine Steuereinrichtung 4 angesteuert. Diese Steuereinrichtung erhält Eingabesignale von einer Auswertevorrichtung 3, die mit der Meßvorrichtung 6 verbunden ist.

Ein Geschwindigkeitssensor 13 bestimmt die Geschwindigkeit bzw. den Takt der Fördereinrichtung 2.

Mit dieser Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt werden.

Behälter 1, z. B. Kunststoff-Flaschen, werden stehend auf einem Förderband 2 kontinuierlich transportiert. Die Kraft zwischen dem Förderband und den Behältern wird bei der vorliegenden Ausführung durch Reibschluß übertragen. Die Höhenlage der Meßvorrichtung 6 und der Gasentnahmevorrichtung 7 werden im vorhinein auf die ungefähre Höhe der Flaschensorte eingestellt.

Die Lichtquelle 8, beim bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Fotodiodenreihe, beleuchtet den Lichtempfänger. Tritt nun eine Flasche in den Lichtweg zwischen der Lichtquelle 8 und dem Lichtempfänger 9 ein, so wird ein Teil des Lichtes abgeschattet, wie in Fig. 2 gezeigt. Die auf den Lichtempfänger 9 treffende Lichtmenge wird also verringert. Diese Verringerung bewirkt eine Veränderung eines elektrischen Signales, das von dem Lichtempfänger 9 zu einer Auswerteeinrichtung 3 gesendet wird. Die Auswerteeinrichtung 3 bestimmt daraus die genaue Höhe der Flasche 1. Daraufhin gibt sie ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 4. Ein nicht gezeigtes Zeitverzögerungsglied innerhalb der Steuereinrichtung 4 bestimmt aus der Fördereinrichtungsgeschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitssensor 13 bestimmt wird, bzw. dem Takt eine geeignete Zeitverzögerung und sorgt dafür, daß ein Signal erst an den Stellantrieb 5 gegeben wird, wenn die entsprechende Flasche 1 unterhalb der Gasentnahmevorrichtung 7 angelangt ist.

Beim gezeigten Beispiel besteht der Stellantrieb 5 aus einem Servomotor, der eine Gewindestange in Rotation versetzt. Diese Gewindestange steht mit einem entsprechenden Muttergewinde der Gasentnahmevorrichtung 7 in Eingriff, die aufgrund der Drehung der Gewindestange angehoben bzw. abgesenkt wird. Aufgrund des Signales stellt der Stellantrieb 5 die Höhe der Gasentnahmevorrichtung so ein, daß ein zuvor bestimmter Abstand zwischen der Gasentnahmevorrichtung und der Behälteröffnung entsteht. Dann wird in konventioneller Weise Gas durch das Blasrohr 11 in die Behälteröffnung eingeblasen und das daraufhin austretende Gas mit Hilfe eines Saugrohres 10 aufgefangen und einer Gasanalysevorrichtung 12 zugeführt. In dieser Gasanalysevorrichtung 12 wird z. B. auf fotospektroskopischem Wege oder mittels anderer bekannter Analyseverfahren die Zusammensetzung des Gases bestimmt. Abhängig von dem Ergebnis der Gasanalyse können dann Flaschen mit unzulässigen Fremdgasen oder Verunreinigungen von einer nicht gezeigten Aussonderungseinrichtung auf bekannte Weise ausgesondert werden.

Der beschriebene Vorgang wiederholt sich für die darauf folgenden Flaschen.

Die Meßvorrichtung 6 kann zusätzlich natürlich dazu eingesetzt werden, zu große Flaschen oder mit einem Verschluß versehene Flaschen auszusondern, da diese wegen ihrer größeren Höhe gut erkennbar sind. Dazu kann bei einem gewissen Schwellwert der Abschattung des Lichtempfängers 9 ein Aussonderungssignal an eine Aussonderungseinrichtung gegeben werden.

Besonders hohe Prüfleistungen können erzielt werden, wenn nicht die gesamte Gasentnahme- und Analysevorrichtung durch den Stellantrieb 5 betätigt werden muß, sondern nur der unmittelbar der Behälteröffnung zugeordnete Abschnitt des Blasrohres 11 und des Saugrohres 10 und ggf. eine diese Teile tragende Traverse, an der der Stellantrieb 5 angreifen kann. Durch flexible Leitungen kann eine Verbindung zu der stationär angeordneten Analysevorrichtung hergestellt werden. Auf diese Weise können die zu bewegenden Massen auf ein Minimum beschränkt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen mit einem sehr einfachen Aufbau eine sehr schnelle und präzise Untersuchung von Behältern auf Fremdgase und können insbesondere zur Fremdstofferkennung in Mehrweg-Kunststoffflaschen für Getränke o. dgl. eingesetzt werden.

Falls die Seitenführungstoleranzen im Mündungsbereich sehr groß sind, d. h. die Abweichungen der Behälteröffnungen quer zur Förderrichtung, kann es von Vorteil sein, wenn die Gasentnahmevorrichtung für jeden Behälter quer herstellbar ist. Zu diesem Zweck würde sich eine zweite gesteuerte Stellvorrichtung eignen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase mit einer Gasanalyseeinrichtung und einer Gasentnahmevorrichtung unter der die Behälter zum Aufnehmen von aus den Behältern austretendem Gas auf einer Fördereinrichtung stehend entlang vorbeigeführt werden, gekennzeichnet durch eine Meßvorrichtung (6) zur individuellen Bestimmung der Höhe der Behälter stromaufwärts von der Gasentnahmevorrichtung (7), eine Höhenverstelleinrichtung (5) zum Absenken bzw. Anheben der Gasentnahmevorrichtung (7), und eine Steuereinrichtung (4), die die Höhenverstelleinrichtung (5) in Abhängigkeit eines von der Meßvorrichtung (6) gegebenen Signales derart steuert, daß der Abstand zwischen den einzelnen Behältern (1) und der Gasentnahmevorrichtung (7) konstant einem vorbestimmten Wert entspricht.

2. Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (6) aus einer Lichtquelle (8) und einem Lichtempfänger (9) besteht, die sich gegenüberstehen und zwischen denen die Öffnung der Behälter (1) durchgeführt werden kann.

3. Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (8) eine senkrecht stehende Leuchtdiodenreihe umfaßt.

4. Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfänger (9) ein Fotodiodenfeld umfaßt.

5. Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) ein Zeitverzögerungsglied aufweist, das aus dem Abstand der Meßvorrichtung (6) und der Gasentnahmevorrichtung (7) und der Behälterförderungsgeschwindigkeit eine Zeitverzögerung zwischen der Messung der Höhe des Behälters (1) und dem Einstellen der Höhenlage der Gasentnahmevorrichtung (7) einstellt.

6. Verfahren zur Untersuchung von Behältern auf Fremdgase mit Hilfe einer Gasentnahmevorrichtung mit folgenden Schritten:

• - Vorgeben eines gewünschten Abstandes der Gasentnahmevorrichtung (7) von der Öffnung der zu untersuchenden Behälter während des Untersuchungsvorganges;
• - Vorbeiführen der stehenden Behälter (1) an einer Meßvorrichtung (7) zur individuellen Bestimmung der Höhe der Behälter (1);
• - entsprechendes Regulieren der Höhenlage einer Gasentnahmevorrichtung (7) in Abhängigkeit der gemessenen Höhe entsprechend dem gewünschten Abstand für jeden einzelnen Behälter;
• - Entnehmen von Gas durch ein Saugrohr (10) der Gasentnahmevorrichtung (7) zur Weiterleitung an eine Gasanalysevorrichtung (12).