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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln
von Flaschen in einem Flüssigkeitsbad,
wobei die Flaschen von einem Fördermittel
in das Flüssigkeitsbad
eingetaucht werden und die Flüssigkeit
durch die Fläschenmündung in den
Flascheninnenraum eindringt.
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Speziell
zum Reinigen und Desinfizieren von Flaschen in Getränkeabfülllinien
werden Maschinen mit Tauchbädern
verwendet. Eine derartige Maschine ist beispielsweise aus dem europäischen Patent
0 529 387 A1 bekannt. Mittels eines Flaschenförderers werden die Flaschen
an einer Aufgabestation erfasst und nachfolgend kontinuierlich durch
verschiedene Tauchbäder
transportiert, wobei die Flaschen beim Eintauchvorgang volllaufen.
Nach einer gewissen Verweildauer werden die Flaschen aus dem Tauchbad
herausgefördert
und zumindest kurzzeitig derart gewendet, dass die Mündung nach
unten weist und eine Entleerung stattfindet. Bei verhältnismäßig niedrigen
Fördergeschwindigkeiten
hat sich diese Vorgehensweise bewährt. Werden dagegen höhere Fördergeschwindigkeiten
angestrebt; dauert die Befüllung
der Flaschen beim Eintauchen in die Flussigkeit ungleich länger oder
kann bei Überschreiten
bestimmter Grenzgeschwindigkeiten fast ganz zum Erliegen kommen.
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DE-OS
1 482 638 A offenbart eine Flaschenzelle bekannter Art, in der eine
Flasche lose, d.h. ohne Fixierung relativ zur Zelle aufgenommen
wird. Die Abmessungen der Zelle sind auf die größte zu verarbeitende Flaschensorte
ausgelegt. Beim Durchfahren eines Tauchbades schleift eine Flasche
mit ihrer Bodenfläche über ortsfeste
Gleitflächen,
d.h. der Abstand und die Position der Flaschenmündung zum zentralen Kopfteil
der Flaschenzelle ist flaschenabhängig und verändert sich
im Betrieb laufend. Eine exakte und gezielt beeinflussbare Flüssigkeitseinleitung
in eine Zelle mag mit dem bekannten Stand der Technik möglich sein,
jedoch nicht in eine Flaschenmündung
mit beliebiger Stellung.
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Demzufolge
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung anzugeben,
mit der eine unwirtschaftliche Verlängerung der Eintauchstrecken
zum Füllen
der Flaschen bei hohen Fördergeschwindigkeiten
weitgehend vermieden werden kann.
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Diese
Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 bzw. 11 angegeben Merkmalen
gelöst,
wobei der Flaschenmündung
zumindest beim Eintauchen in die Flüssigkeit ein die Flüssigkeitseinleitung
unterstützendes
Element zugeordnet wird. Dieses Element ist so ausgeführt, dass
auch bei hohen Flaschenfördergeschwindigkeiten
die Luft aus der Flasche entweichen kann, wodurch die Flüssigkeit
des Tauchbades zügig
in den Flascheninnenraum einlaufen kann.
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Gute
Ergebnisse werden mit einem die Flaschenmündung umgebenden Kragen erzielt,
der den Rand der Flaschenmündungsöffnung in
axialer Richtung überragt.
Durch den Füllkragen
wird ein Abreißen
der auf der Mündung
liegenden Flüssigkeitsströmung erreicht.
Auf diese Weise entsteht im Mündungsbereich
ein sog. Strömungsschatten, der
eine normale Flaschenbefüllung
ermöglicht.
Es hat sich gezeigt, dass damit die Flaschenfülldauer auch bei hohen Fördergeschwindigkeiten
nicht länger
ist als bei Flaschen, die ohne eine quer zur Flaschenhochachse gerichtete
Förderbewegung
in eine Flüssigkeit eingetaucht
werden. Die Eintauchstrecke kann aufgrund dieser Lösung sehr
kurz gehalten werden.
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Besonders
vorteilhaft kann die Neuerung bei einspurig arbeitenden Tauchbadsterilisatoren
eingesetzt werden, selbst wenn Flaschenfördergeschwindigkeiten von annähernd einem
Meter pro Sekunde gefahren werden.
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Weitere
günstige
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nachfolgend
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
erläutert.
Es zeigt:
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1 die schematische Seitenansicht
einer Maschine zum Reinigen und Desinfizieren von Flaschen,
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2 die schematische Draufsicht
der Maschine nach 1,
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3 einen senkrechten Schnitt
(X-X in 4) durch den
Endlosförderer
für die
Flaschen und
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4 die Seitenansicht des
Endlosförderers nach 3.
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Die
Maschine nach den 1 bis 4 ist zum Reinigen von Mehrweg-PET-Flaschen 37 – im Nachstehenden
kurz Flaschen genannt – eingerichtet,
die unterhalb des Flaschenkopfs 37a einen radial vorstehenden
Tragring 37b besitzen. Die Maschine weist ein kastenförmiges Gehäuse 18 auf,
in dessen unterer Hälfte
Reinigungsflüssigkeit
aufweisende Tauchbäder
untergebracht sind.
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Im
Bereich der beiden Stirnseiten des Gehäuses 18 sind parallel
zu diesen in einer senkrechten Ebene übereinander je zwei horizontale
Wellen 23 bis 26 drehbar gelagert. Auf den beiden
unteren, in gleicher Höhe
liegenden Wellen 23 und 25 sind jeweils sechs
Paare von unteren Umlenkrädern 20 und 21 in
Form von Zahnrädern
befestigt. Auf den auf gleicher Höhe liegenden oberen Wellen 24 und 26 sind
sieben Paare von oberen Umlenkrädern 19 und 22 in
Form von Zahnrädern
befestigt. Die Umlenkräder
sind in insgesamt sieben senkrechten, parallel zu den Längsseiten
des Gehäuses 18 ausgerichteten und
mit gleichem Abstand zueinander ausgerichteten Doppelebenen angeordnet.
Die Doppelebenen und die zugehörigen
Umlenkräder
sind mit dem Index „a" bis „g" versehen. In der
vordersten Doppelebene „g" sind im Höhenbereich
zwischen den unteren Umlenkrädern 20, 21 und
den oberen Umlenkrädern 19, 22 in
der Mitte der Längsseite
auf gleicher Höhe
nebeneinander zwei zusätzliche
Umlenkräder 27, 28 mit
parallel zu den Wellen 23 bis 26 ausgerichteten Achsen
frei drehbar gelagert. Zumindest die beiden an der gleichen Stirnseite
des Gehäuses 18 angeordneten
Wellen 23, 24 werden durch einen Getriebemotor 38 oder
dgl. mit gleicher Drehzahl und gleichem Drehsinn synchron zueinander
kontinuierlich angetrieben.
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Über die
genannten Umlenkräder-Paare
ist ein Endlosförderer 17 für die Flaschen 38 geführt. Dieser
weist eine endlose Rollenkette 29 auf, deren Rollen im
Bereich zwischen zwei Umlenkrädern
auf horizontalen, geradlinigen Laufschienen 39 geführt sind,
die im Innenraum des Gehäuses 18 befestigt sind.
An der Rollenkette 29 sind hintereinander eine Vielzahl
von Flaschenzellen 32 befestigt, wobei jede Flaschenzelle 32 jeweils
eine Flasche 37 aufnehmen kann.
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Wie
die 3 und 4 zeigen, ist jede Flaschenzelle 32 mit
ihrem die Flaschenmündung 37a aufnehmenden
Endbereich an einem Paar von U-förmigen
Halteblechen 51 befestigt, die von zwei mit Abstand zueinander
parallel angeordneten Lagerbolzen 53 durchgriffen werden.
Jeder der Lagerbolzen 53 trägt an einem seiner Enden eine
drehbar gelagerte Rolle, die in den vorhergehend bereits erwähnten Laufschienen 39 geführt ist.
Die U-förmigen
Bleche 51 benachbarter Flaschenzellen 32 sind über Kettenlaschen 52 zu
einer Endloskette verbunden.
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Aus
der Schnittdarstellung in 3 ist
zu erkennen, dass die Flaschenzellen 32 einen zylindrischen
Abschnitt 32a zur Aufnahme eines Teils des Flaschenrumpfes
besitzen, an den sich ein konisch verjüngt ausgebildeter Abschnitt 32b anschließt, der sich
bis zu einer Einschnürung 32c erstreckt,
deren Innendurchmesser zumindest geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser
des Tragrings 37b einer Flasche 37.
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Wenn
eine Flasche mit ihrer Mündung 37a nach
unten weisend ausgerichtet ist, stützt sich der Tragring 37b auf
der Einschnürung 32c ab,
während der
Flaschenkopf die Einschnürung
durchgreift und in einen die Flaschenmündung 37a voll umfänglich umgebenen
Kragen 50 hineinragt. Der Kragen ist so ausgebildet, dass
er die Flaschenmündung 37a in axialer
Richtung überragt,
vorzugsweise drei bis fünfzehn
Millimeter. Der Krageninnendurchmesser ist im Vergleich zum Flaschenmündungsdurchmesser
vergrößert ausgeführt. Besonders
vorteilhaft ist ein Krageninnendurchmesser, der wenigstens annähernd das
doppelte des Innendurchmessers der Flaschenmündung beträgt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Kragen 50 einstückig
an der Einschnürung
der Flaschenzelle 32 angeformt.
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Der
konisch verjüngte
Abschnitt 32b der Flaschenzelle 32 ist nahe der
Einschnürung 32c mit
einem quer zur Flaschentransportrichtung F verlaufenden Schlitz
versehen, in dem eine Klemmplatte 31 mit einer nicht näher dargestellten
schlüssellochartig geformten Öffnung für den Flaschenkopf
zwischen zwei Endpositionen verschiebbar geführt ist. Derartige Klemmplatten
sind aus dem eingangs genannten europäischen Patent 0 529 387 A1
(4) bekannt und so ausgeführt, dass
in einer Endposition der Klemmplatte der Flaschenkopf und dessen
Tragring durch einen ersten Abschnitt der Öffnung ungehindert in die Einschnürung 32c und
den Kragen 50 der Flaschenzelle 32 in axialer
Richtung ein- oder ausführbar
ist, während
in einer zweiten Endposition der Klemmplatte ein zweiter, einen
geringeren Durchmesser als der Tragring aufweisender Abschnitt der Öffnung den
Tragring hintergreift, wodurch die Flasche in der Flaschenzelle
verriegelt gehalten ist.
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Die Überführung der
Klemmplatten 31 zwischen ihren beiden Endpositionen erfolgt
durch ortsfeste, schräg
zur Bewegungsrichtung verlaufende Kurvenstücke 34 und 35.
Das Kurvenstück 35,
welches die Platten 31 aus einer Klemmstellung in eine Freigabestellung überführt, ist
im Bereich der Flaschenabgabe 16 der Reinigungsmaschine
bzw. des Tauchbadsterilisators angeordnet. Das andere Kurvenstück 34,
welches die Platten 31 aus der Freigabestellung in die
Klemmstellung überführt, ist
im Bereich der Flaschenaufgabe 1 positioniert. Die Kurvenstücke 34, 35 greifen
an einer Steuerrolle 53 der Platte 31 an.
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An
der vorderen Längsseite
des Gehäuses 18 ist
eine Flaschenaufgabe 1 und eine Flaschenabgabe 16 angeordnet.
Die zu reinigenden Flaschen 37 werden durch ein horizontales
Förderband 41,
das kurz vor der Maschinenmitte endet, einspurig zugeführt und
durch ein weiteres horizontales Förderband 42, das kurz
vor der Maschinenmitte beginnt, abgeführt. Die beiden Förderbänder 41, 42 liegen
innerhalb der vordersten Doppelebene „g", sind auf der gleichen Höhe angeordnet
und werden mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Endlosförderer 17 in Pfeilrichtung
kontinuierlich angetrieben. Durch eine nicht gezeigte Einteilvorrichtung überlicher
Bauart werden die in einer Reihe einspurig zulaufenden Flaschen 37 entsprechend
der Anordnung der Flaschenzellen 32 formiert, derart, dass
jeweils eine Flasche im Bereich der Flaschenaufgabe 1 mit
einem schräg
von oben herangeführten
Flaschenkorb 30 zusammentrifft. Dabei dringen die Flaschen
mit ihrem Kopf- und Halsbereich in die Flaschenzellen 32 vollständig ein,
bis sich der Flaschenkopf 37a im Kragen 50 befindet.
In diesem Bereich wird durch das ortsfeste Kurvenstück 34 die
Klemmplatte 31 aus der Freigabeposition in die Klemmposition überführt. Umgekehrt
werden im Bereich der Flaschenabgabe 16 die in der Klemmposition
ankommenden Platten 31 durch das ortsfeste Kurvenstück 35 aus
der Verriegelungsposition in die Freigabeposition überführt, so
dass die Flaschen frei auf dem Förderband 42 zu stehen
kommen. Anschließend
wird der Endlosförderer 17 mit
den Flaschenkörben 30 schräg nach oben vom
Förderband 42 weggeführt, so
dass die Flaschen 37 nach unten aus den Flaschenzellen 32 austreten
können.
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Der
Endlosförderer 17 läuft innerhalb
der Doppelebene „g" von der Unterseite
des Umlenkrads 19g schräg
auf das Förderband 41 zu,
durchläuft
einen kurzen horizontalen Bereich am Kurvenstück 34, umschlingt
dann das zusätzliche
Umlenkrad 28 und verläuft
schräg
nach oben zum Umlenkrad 19f. Von diesem läuft der
Endlosförderer 17 senkrecht
nach unten zum Umlenkrad 20f und weiter von dessen Unterseite
innerhalb der Doppelebene „f" zur Unterseite des
Umlenkrads 21f. Nachdem er dieses um 180 Grad umfahren
hat läuft
der Endlosförderer 17 von der
Oberseite des Umlenkrads 21f schräg aus der Doppelebene „f" heraus in die Doppelebene „e" zur Oberseite des
Umlenkrads 20e. Er umschlingt dieses und läuft von
dessen Unterseite zur Unterseite des Umlenkrads 21e. In
entsprechender Weise windet sich der Endlosförderer 17 weiter durch
die Doppelebenen „d", „c", „b" bis in die Doppelebene „a". Dabei verläuft jeweils
das untere Trum des Endlosförderers 17 innerhalb
bzw. parallel zu einer Doppelebene, während das obere Trum schräg von einer
Doppelebene zur anderen verläuft.
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Vom
Umlenkrad 21a verläuft
der Endlosförderer 17 senkrecht
nach oben zum Umlenkrad 22a und von dessen Oberseite zur
Oberseite des Umlenkrads 19a. Er umschlingt dieses um 180
Grad und verläuft
von dessen Unterseite aus der Doppelebene „a" heraus schräg in die nächste Doppelebene „b" zur Unterseite des
Umlenkrads 22b. Er umschlingt dieses um 180 Grad und verläuft von
dessen Oberseite innerhalb der Doppelebene „b" zur Oberseite des Umlenkrads 19b.
In entsprechender Weise windet sich der Endlosförderer durch die Ebenen „c", „d", „e" bis in die Ebene „f". Dabei verläuft jeweils
das obere Trum des Endlosförderers 17 parallel
bzw. innerhalb der Doppelebenen, während das untere Trum schräg zur benachbarten
Doppelebene weiterläuft.
Von der Oberseite des Umlenkrads 22f verläuft der
Endlosförderer
schräg
nach unten und schräg
aus der Doppelebene „f" heraus in die Doppelebene „g" zur Oberseite des
zusätzlichen
Umlenkrads 27. Er umschlingt dieses und läuft dann
von dessen Unterseite im Bereich des Kurvenstücks 35 horizontal
innerhalb der Doppelebenen „g" und dann schräg nach oben
zur Unterseite des Umlenkrads 22g. Er umschlingt dieses
und läuft
dann von dessen Oberseite innerhalb der Doppelebene „g" zur Oberseite des
Umlenkrads 19g.
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Durch
die vorstehend beschriebene Führung des
Endlosförderers 17 wird
der Innenraum des Gehäuses 18 vollständig ausgenutzt
und es wird neben einer sehr langen Behandlungsstrecke auch eine
einfache Zu- und Abführung
der Flaschen 37 durch die schräg nach unten bzw. schräg nach oben
verlaufenden Bereiche innterhalb der Flaschenaufgabe 1 bzw. der
Flaschenabgabe 16 ermöglicht.
Wie die 2 zeigt, überdecken
sich, von oben gesehen, die Bewegungsbahnen des Endlosförderers 17 im
unteren, durch die unteren Umlenkräder 20, 21 definierten
Bereich A und im oberen, durch die oberen Umlenkräder 19, 22 definierten
Bereich B. Im unteren Bereich A schraubt sich der Endlosförderer nach
Art einer Spirale in horizontaler Richtung von der Vorderseite des
Gehäuses 18 weg,
während
er sich im oberen Bereich B nach Art einer Spirale zur Vorderseite
des Gehäuses
A18 hin schraubt. Dabei ergibt sich im Bereich A durch den Pfeil
X angegebene Querbewegung und im Bereich B die durch den Pfeil Y
angegebene Querbewegung des Endlosförderers 17.
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Um
eine Reinfektion der gereinigten Flaschen 37 zu verhindern,
ist zwischen Flaschenaufgabe 1 und Flaschenabgabe 16 im
Bereich zwischen den beiden zusätzlichen
Umlenkrädern 27, 28 eine Trennwand 43 angeordnet.
Außerdem
ist zur einfachen Anpassung an unterschiedliche Flaschenhöhen sowohl
die Lagerung des Umlenkrads 27 als auch die Lagerung des
Umlenkrads 28 höhenverstellbar
ausgeführt,
jeweils zusammen mit einer nicht gezeigten kurzen horizontalen Führungsschiene
für den
horizontalen Umlaufbereich des Endlosförderers 17.
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Die
von der Flaschenaufgabe 1 kommenden Flaschen 37 werden
gewendet und durchlaufen als erstes eine Einrichtung 2 zur
Entleerung und Vorspritzung. Anschließend tauchen die Flaschen mit
annähernd
horizontaler Ausrichtung ihrer Flaschenlängsachse in das Tauchbad 3 ein,
das mit einem Reinigungs- oder Desinfektionsmittel gefüllt ist
und den gesamen unteren Bereich A des Endlosförderers 17 mit den
Doppelebenen „a" bis in „f" umfasst. Während des
Eintauchvorganges, der mit einer Fördergeschwindigkeit von annähernd einem
Meter pro Sekunde stattfindet, strömt das Reinigungsmittel – unterstützt durch
den Kragen 50 – durch
die Mündung in
den Innenraum der Flaschen 37. Im zuvor genannten unteren
Bereich A bleiben die Flaschen 37 für längere Zeit vollständig untergetaucht,
wobei sich durch die Bewegung der Flaschen 37 eine optimale Reinigungs-
bzw. Desinfektionswirkung ergibt. Danach laufen die Flaschen bei 5 nach
oben in den Bereich B, werden gewendet und bei 6 entleert.
Danach durchlaufen sie eine Spritzung 7 mit Reinigungs- oder
Desinfektionslösung
und tauchen dann nach einem Austropfen bei 8 in ein weiteres
Tauchbad 9, welches z.B. mit Sterilwasser gefüllt ist,
ein. In ähnlicher
Weise folgen weitere Spritzungen 10, 12 und 14 mit
Wasser und weitere Tauchbäder 11 und 13.
Bei 15 erfolgt dann ein letztes Austropfen der Flaschen, bevor
sie zur Flaschenabgabe 16 gelangen.
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Im
oberen Bereich B verläuft
jeweils das obere Trum des Endlosförderers 17 innerhalb
der entsprechenden Doppelebene.
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Dort
sind die feststehenden oder auch oszillierend angetriebenen Spritzrohre
der verschiedenen Spritzungen angeordnet. Die unteren Trume verlaufen
jeweils schräg
in einer Doppelebene zur anderen. Dort sind die entsprechend schräg gestellten
Tauchbäder
angeordnet. Die Maschine kann abweichend von der vorhergehenden
Beschreibung mit mehr oder weniger Tauchbädern und Spritzstationen ausgerüstet sein.
Dies hängt
davon ab, ob sie als Reinigungsmaschine oder Tauchbadsterilisator
dienen soll.