Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ent
fernen loser trockener Partikel aus zur Aufnahme von Nahrungs-
und Genußmitteln, insbesondere von Molkereiprodukten, bestimm
ten becherförmigen Behältern, wie z. B. Kunststoff-, Papp-,
Papier- oder Glasbecher, bei welchen ein gasförmiges Medium,
insbesondere Luft, im Bereich der Becheröffnung unter Druck
zugeführt wird, sodann zum Bechertiefsten gelangt und nach
folgend im Gegenstrom zum einströmenden Gas abgesaugt wird,
wobei das Gas auf seinem Weg durch den Becher entlang der
Becher-Innenmantelfläche einen ringförmigen Querschnitt durch
strömt.
Bei im wesentlichen gebrauchsfertig angelieferten
Bechern, wie sie insbesondere in Becherfüll- und Verschließ
maschinen der Milchindustrie beim Abfüllen von Joghurt, Quark
od. dgl., verwendet werden, läßt sich nie gänzlich aus
schließen, daß Verpackungs- oder Fertigungsreste oder aber
auch Staubpartikel im Becherinnern verbleiben. Derartige
Partikel können bei fertig abgepackten Produkten zu Reinfek
tionen führen.
Entsprechend dem Hauptpatent 31 08 912
wurde bereits die Aufgabe mit
einem Verfahren gelöst, welches es gestattet, mehr oder weni
ger große Partikel bis zur Größe von Angußteilen von Kunst
stoffspritzguß-Bechern, die beim fertigen Produkt häufig zu
Reklamationen führen, mit hinreichender Sicherheit von der
Becher-Innenmantelfläche zu entfernen. Diese
Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß das einströmende Gas stoßweise
zunächst konzentriert entlang der Becher-Innenmantelfläche zum
Bechertiefsten hin geführt und nachfolgend unter räumlicher
Abtrennung vom einströmenden Gas vom Bechertiefsten abgesaugt
wird.
Entsprechend dem Hauptpatent 31 08 912
erzeugt das ringförmig konzentriert
stoßweise eingeblasene Druckgas, insbesondere Sterilluft von
etwa 4 bis 6 bar, gewissermaßen einen Abschabeffekt und reißt
hierbei auf seinem Weg zum Bechertiefsten etwa vorhandene
Partikel von der Becher-Innenmantelfläche ab, transportiert
diese zum Bechertiefsten, reinigt den Becherboden und wird
schließlich zusammen mit den gelösten Partikeln über einen
entgegengerichteten Saugstrom nach außen geführt.
Das Verfahren nach dem Hauptpatent 31 08 912
ist insbesondere für Becherfüll-
und Verschließmaschinen geeignet, bei denen der Becherinnen
raum zur Keimtötung mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß in derartig entkeimten
Bechern abgefüllte Lebensmittel nicht immer ohne weiteres die
angestrebte Haltbarkeitszeit erreichen. Es stellte sich jedoch
heraus, daß entsprechend dem Verfahren nach dem Hauptpatent
31 08 912 behandelte
Becher, welche anschließend einer UV-Strahlung unterzogen
wurden, in überraschender Weise keinerlei frühzeitiges Verder
ben des Füllgutes verursachten. Dieses vorteilhafte Ergebnis
ist vermutlich auf die Entfernung der zuvor an der Becher-In
nenmantelfläche anhaftenden Partikel zurückzuführen. Der
artige Partikel, mögen sie noch so klein sein, bilden im
ultravioletten Licht einen Schatten, in welchem vermutlich
Keime überleben können. Mit dem Verfahren nach dem Hauptpatent
31 08 912 werden aber
die Partikel aus dem Becher-Innenraum entfernt, so daß die
UV-Strahlung die Becher-Innenmantelfläche lückenlos beauf
schlagen kann.
Bei der Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent
31 08 912 hat sich
indes herausgestellt, daß gewisse Becher je nach Art ihrer
Kunststoffzusammensetzung und je nach Feuchte des zugeführten
gasförmigen Mediums (z. B. Blasluft) Schwierigkeiten beim
Ablösen der Partikel dadurch bereiten, daß letztere elektro
statisch anhaften. Ausgehend von dem Verfahren des Haupt
patents 31 08 912
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach
dem Hauptpatent insbesondere durch weitestgehende Vermeidung
elektro-statisch bedingter Partikelanhaftung zu verbessern.
Entsprechend der Erfindung wurde diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß das gasförmige Medium unmittelbar vor seinem Eintritt
in die Becher ionisiert wird.
Erfindungsgemäß erfolgt die Ionisierung mit aktiven
Spitzenionisatoren, welche Elektrodenspitzen mit Hoch
frequenzspannung beaufschlagen. Durch die Ionisierung wird die
an der Bechermantelinnenfläche vorbeiströmende Luft leitfähig
gemacht und eine Entladung der zuvor statisch aufgeladenen
Partikel bewirkt, so daß letztere von der vorbeiströmenden
Luft leichter abgeschält und abgesaugt werden können. Mit der
Erfindung werden außerdem etwaige Eigen-Ionisierungseffekte,
hervorgerufen durch die entlang der Becherinnenwandung strömen
de Luft, vermieden.
Das Hauptpatent 31 08 912
geht im übrigen von einer bekannten Vor
richtung zur Durchführung des Verfahrens an einer Becherfüll-
und Verschließmaschine aus, welches mit einem umlaufend ge
führten Fördermittel, welches quer zur Förderrichtung in
Reihen angeordnete Becheraufnahmen trägt, welche außerdem
parallel zur Förderrichtung angeordnete Bahnen bilden und
welche mit ihren Becher tragenden Becheraufnahmen ausgerich
tete Arbeitsstationen, nämlich eine Becherzuführstation, eine
Doseurstation etc., taktweise aufeinanderfolgend durchlaufen.
Entsprechend dem Hauptpatent 31 08 912
wurde die gattungsgemäße Vorrichtung dadurch
verbessert, daß hinter der Becherzuführ-Station eine Arbeits
station mit mindestens einem einen Verdrängerkörper bildenden
Zapfen vorhanden ist, welcher, in einen Becher eingetaucht,
dessen Becheröffnung mit einer flanschförmigen Dichtung ver
schließt, benachbart der Dichtung mindestens eine zum Becher
innenraum offene ringförmige, dem Becher angepaßte Einström
öffnung aufweist und zwischen Außenmantelfläche und der
Becher-Innenmantelfläche einen kurz vor dem Becherboden endenden Ringraum bildet, der in einen
zwischen dem Becherboden und der Zapfen-Stirnseite gebildeten
Umlenkraum übergeht, der an einen die Zapfen-Stirnseite durch
setzenden Absaugkanal angeschlossen ist.
Die Vorrichtung entsprechend dem Hauptpatent 31 08 912
wird entsprechend der
Erfindung dadurch verbessert, daß der Einströmöffnung eine
das gasförmige Medium beaufschlagende Elektrode eines Spitzen
ionisators vorgeordnet ist. Entsprechend einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ist die Elektrode eine Ring
elektrode, die in einer oberseitig des Stutzens gebildeten,
vom gasförmigen Medium durchströmten Ringnut angeordnet ist.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung
ergeben sich aus zusätzlichen Unteransprüchen.
In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher dargestellt. Dabei zeigt
Fig. 1 den wesentlichen Teil der Vor
richtung mit den Merkmalen der Erfindung, teilweise im Längsschnitt und teilweise in Ansicht
in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 ein Becherfüllwerk in schematischer Darstellung
und
Fig. 3 eine Darstellung in Anlehnung an Fig. 1 einer
zweiten Ausführungsform.
In Fig. 1 ist der wesentliche Teil einer
Blas-Saugvorrichtung mit der Bezugsziffer 10 bezeich
net. Die Blas-Saugvorrichtung 10 gemäß Fig. 1 ist auch aus
Fig. 2 ersichtlich. Anhand von Fig. 2 wird deutlich, daß
die Blas-Saugvorrichtung 10 an einer entsprechend den Bewe
gungspfeilen y heb- und senkbaren Tragkonsole 11 bewegungsein
heitlich befestigt ist. Auf diese Weise kann die Blas-Saug
vorrichtung 10 mit ihren Verdrängerkörper bildenden Zapfen
16 a in Becher 13 (insbesondere Kunststoffbecher) hineinge
senkt und wiederum aus den Bechern 13 herausgehoben werden.
Die Becher 13 sind in Becheraufnahmen 14 eines mit seinem
Obertrum entsprechend der Förderrichtung x umlaufenden
Platten-Gliederbandes 15 eines insgesamt mit F bezeichneten
Becherfüll- und Verschließmaschine aufgenommen.
In Fig. 1 ist die Blas-Saugvorrichtung 10 in etwa natür
licher Größe dargestellt. An einer Platte 24 ist eine Zapfen
reihe Z 1 hängend befestigt. Entsprechend dem Hauptpatent
kann außerdem eine zweite Zapfenreihe Z 2 mit Zapfen 16
vorgesehen sein. Von jeder Zapfenreihe Z 1, Z 2 ist jeweils
nur ein vorderer Zapfen 16 a, 16 sichtbar. Die Zapfen 16 a
und 16 sind jeweils untereinander gleich ausgebildet.
Die dem Hauptpatent 31 08 912
entsprechende Zapfenreihe Z 2 ist nur ange
deutet und unvollständig dargestellt.
Die Platte 24 ist mit Zuleitungsbohrungen 17 mit Innen
gewinde 18 und mit Absaugbohrungen 19 mit Innengewinde 20
versehen. An die Zuleitungsbohrungen 17 sind mittels Verbin
dungsnippeln 61 nicht dargestellte Luftzuleitungen ange
schlossen, während an die Absaugbohrungen 19 Absaugeleitungen
47 angeschlossen werden. Die Zuleitungsbohrungen 17 münden
jeweils in einem ringförmigen Voraum 48 einer insgesamt
mit 21 bezeichneten Ringnut. Der Zapfen 16 a ist oberseitig
mittels Gewinde 23 a mit der Platte 24 verschraubt.
Im Anschluß an den ringförmigen Vorraum 48 bildet die
Ringnut 21 einen sich in Strömungsrichtung 1 (siehe Pfeile)
des gasförmigen Mediums verengenden Ringspalt 49. Der Ring
spalt 49 umgibt eine Ringelektrode 50 innenumfangsseitig.
Der Ringspalt 49 mündet in einer ringförmigen Erweiterung
51 eines insgesamt mit der Bezugsziffer 52 bezeichneten
Ionisierungsraums. In den Ionisierungsraum 52 ragen Elektroden
spitzen 53 axial hinein, die auf der in Strömungsrichtung
1 weisenden Stirnseite der Ringelektrode 50 in umfangsver
teilter Anordnung vorgesehen sind.
Der ringförmige Ionisierungsraum 52 verengt sich zu
nehmend und bildet so eine sich ringdüsenförmig verengende
Einströmöffnung 22.
Zum Zapfen 16 a gehört ein gesonderter, aus Kunststoff,
z. B. aus PVC, bestehender Zentrierring 54 mit einem konischen
Zentrieransatz 55. Der Zentrierring 54 ist an einem Überwurf
ring 56 und letzterer an der Platte 24 befestigt. Die Ring
elektrode 50 ist zwischen dem Zentrierring 54, dem Überwurf
ring 56 und der Platte 24 gehalten.
Der Ringspalt 49 ist radial innenseitig von einem Zwi
schenring 57 begrenzt, welcher ebenso wie der Zapfen 16 a
aus Kunststoff, z. B. PVC, besteht.
Die Becheraufnahme 14 ist von einem eine Zentriernut
59 aufweisenden Haltering 58 gebildet. Der Halteflansch 27
des Bechers 13 wird von dem stirnseitig mit einem Dichtungs
ring 26 versehenen Zentrieransatz 55 in der Zentriernut 59
gehalten.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich
von der gemäß Fig. 1 nur durch die axiale Länge des Zapfens
16 a. Der axial kürzere Zapfen 16 a gemäß Fig. 3 gestattet
eine Verwendung unterschiedlich hoher Becher 13 gleichen
Durchmessers.
Die Funktion der Blas-Saugvorrichtung 10 gemäß Fig. 1
bis 3 verläuft wie folgt:
Einem jeweils rechts in den Fig. 1 bis 3 dargestellten
Zapfen 16 a wird über die Zuleitungsbohrung 17 Sterilluft von
etwa 1-6 bar zugeführt, welche über die Ringnut 21 und den
Ionisierungsraum 52 mit ringdüsenförmiger Einströmöffnung 22 in
einen zwischen der Kegelstumpf-Außenmantelfläche 28 des
Zapfens 16 a und der becherseitigen im wesentlichen Kegel
stumpf-Innenmantelfläche 29 gebildeten Ringraum R eingeströmt.
Da an der Absaugbohrung 19 die Absaugleitung 47 angeschlossen
ist, entsteht im Ringraum R ein Luftstrom hoher Strömungs
geschwindigkeit, welcher gegebenenfalls an der Kegelstumpf-
Innenmantelfläche 29 anhaftende Partikel abschabt bzw. abreißt
und in Richtung der mit 1 bezeichneten Pfeile nach unten in
einen Umlenkraum 30 führt. Entsprechend den mit u bezeichneten
Pfeilen wird der Luftstrom an der Bodenfläche 32 des Becher
bodens 33 umgelenkt und gelangt, nachdem er auch gegebenen
falls an der Bodenfläche 32 anhaftende Partikel abgerissen
hat, in einen sich trichter- bzw. trompetenartig verjüngenden
Aufnahmeraum T des Absaugkanals 34, welcher zentrisch in dem
rotationssymmetrischen, im wesentlichen kegelstumpfförmigen
Zapfen 16 a vorgesehen ist. An der Stirnseite 31 des Zapfens
16 a gemäß Fig. 1 bildet den Übergang zwischen der Kegelstumpf-
Außenmantelfläche 28 und der nicht bezeichneten Kegelstumpf-
Innenmantelfläche des Raums T eine kreisförmige schneiden
artige Kante 45. An den Aufnahmeraum T schließt sich ein
zylindrischer Kanal C an, welcher schließlich in die Absaug
bohrung 19 mündet.
Im Ionisierungsraum 52 wird die vorbeiströmende Luft
ionisiert, d. h. elektrisch leitend gemacht. Diese ionisierte
Luft ist in der Lage, an der Becherwandung 29 und an der
Becher-Bodenfläche 32 elektrostatisch anhaftende Partikel
besonders leicht abzuschälen. Mit der Ionisierung der Luft
ergibt sich auch die vorteilhafte Möglichkeit, den Zapfen 16 a
besonders kurz und nur im Bereich der Öffnung des Bechers 13
auszubilden. Es genügt hier die anfängliche Richtwirkung der
Ringdüse 22 in Verbindung mit der Ionisierung, die Wandungs
teile 29 und 32 von anhaftenden Partikeln zu befreien
(Fig. 3). Auch hat sich bei dieser Ausführungsform herausge
stellt, daß trotz des axial kurzen Zapfens 16 a (Fig. 3) die
räumliche Trennung zwischen Zu- und Abluftstrom ausreichend
ist.
Ergänzend bleibt noch zu erwähnen, daß die Ringelektrode
50 über ein Anschlußkabel 60 mit einem nicht gezeigten Ver
sorgungsteil der Anordnung - Entelektrisator genannt - ver
bunden ist. Entelektrisatoren an sich sind bekannt und werden
im anderen Zusammenhang von der Firma HAUG GmbH & Co. KG,
Leinfelden-Echterdingen, geliefert.
Eine besonders vorteilhafte Variante der vorbeschriebenen
Funktionsweise besteht darin, daß Saug- und Druckwirkung
zeitlich verschoben einsetzen. Und zwar wird zu Beginn des
Arbeitstaktes zunächst die Zuleitung über 17 mittels eines
nicht dargestellten Ventils mit Sterilluft beaufschlagt,
während die Absaugbohrung 19 durch ein geschlossenes Ventil
(nicht dargestellt) von der ebenfalls nicht dargestellten
Vakuumquelle getrennt ist. Nach einer kurzen Zeitverzögerung
öffnet sodann das letztgenannte Ventil und legt die Absaug
bohrung 19 an die Vakuumquelle an. Bei Beendigung des Vor
ganges ist die Reihenfolge umgekehrt: zuerst wird die Steril
luftquelle und sodann - nach einer kurzen Zeitverzögerung -
die Vakuumquelle abgeschaltet.
Jeder der jeweils in der linken Bildhälfte gemäß den
Fig. 1 und 3 dargestellte Zapfen 16, der Zapfenreihe Z 2
ist körperlich identisch mit jedem Zapfen 16 a der
Zapfenreihe Z 1 ausgebildet. Bei den Zapfen 16 der jeweiligen
Zapfenreihe Z 2 werden jedoch zusätzliche Verfahrensschritte
durchgeführt, die sich dadurch ergeben, daß die Zuleitungs
bohrungen 17 mit im wesentlichen druckloser bzw. unter
schwachem Druck stehender Sterilluft versehen werden, während
jeder Absaugkanal 19 an eine Saugleitung angeschlossen ist.
Auf diese Weise wird das Bechervolumen vor der Becherbehand
lung mit ultravioletter Strahlung mit steriler Luft ausge
füllt. Im übrigen sei noch erwähnt, daß sich hinter einer
UV-Station 35 als weitere Arbeitsstation die Doseurreihe 36,
die Deckelaufsetz-Station 37, die Deckelsiegelstation 38, die
Druckwerk-Station 39 zum Aufbringen des Verfalldatums sowie
schließlich eine Abgabeschurre 40 anschließen. Die Arbeits
station mit den Blas-Saugvorrichtungen 10 folgt im übrigen im
Anschluß an die Becherzuführ-Station 41.