-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Spülen
oder Sterilisieren von Flaschen und auf eine Maschine der drehenden
Art zum Spülen
oder Sterilisieren mit in die Flaschen eindringenden beweglichen
Düsen.
-
Es sind im wesentlichen zwei Arten
von Maschinen der drehenden Art zum Spülen bekannt: eine erste Art
mit feststehender Düse,
bei der die Flasche so angeordnet wird, dass ihre Öffnung über der
im wesentlichen auf der Höhe
der Halsöffnung
verbleibenden Düse
liegt, und eine zweite Art mit beweglicher Düse, die in einem vorgegebenen
Mass in die Flasche eindringt.
-
Die Erfindung bezieht sich insbesondere
auf eine Maschine zum Spülen
der letzteren Art.
-
Es sind Verfahren und Maschinen mit
in Reihe angeordneten Flaschen und ausserhalb der Flaschen angeordneten
Düsen bekannt,
zum Beispiel aus der Patentschrift
DE 4,330,335 A , welche die hinreichend bekannten
Nachteile gegenüber
den Maschinen der drehenden Art mit beweglichen, in das Flascheninnere
eindringenden Düsen
aufweisen, zu denen die Erfindung gehört.
-
In Maschinen zum Spülen der
bekannten Art befindet sich die Düse stets in aufrechter Stellung,
in der ihre Achse in der Spülstellung
mit der Flaschenachse übereinstimmt,
so dass der Strahl der Spülflüssigkeit
in der Mitte auf den Flaschenboden trifft und die Seitenwände nur
in Folge von Ablenkung trifft. Dies ist insbesondere bei Flaschen
mit Profilboden und -wänden
nachteilig, da kein ein einwandfreier Spülvorgang gewährleistet
werden kann.
-
Es sind Lösungsansätze bekannt, mit denen zum
Teil versucht wurde, diesen Nachteil zu beseitigen. Insbesondere
kamen im wesentlichen zwei Lösungsmöglichkeiten
zur Anwendung: ein Verschwenken der Düse gegenüber der Längsachse der Flasche oder ein
Drehen der gegenüber
der Achse des aus der Düse
austretenden Strahls schräg
angeordneten Flasche.
-
Insbesondere wird in Bezug auf ein
Verschwenken der Düse
gegenüber
der Flaschenachse bei dem in der Patentschrift
DE 524 004 C beschriebenen
Verfahren, die sich auf eine nicht-drehende Maschine mit manuellem
Positionieren bezieht, ein Verschwenken der Düse durch die Flasche selber hervorgerufen,
die mit den Wänden
der elastisch verformbaren Düse
in Berührung
kommt. Abgesehen davon, dass diese Lösung bei einer nach einem anderen
Prinzip, als das der fraglichen Maschine der drehenden Art arbeitenden
Maschine zum Einsatz kommt, weist sie den Nachteil auf, dass die
Flaschenwände
mit der Düse
in Berührung
kommen und die Flasche durch diese Berührung verschmutzt und kontaminiert
werden kann.
-
Andererseits sind in Bezug auf ein
Drehen der gegenüber
der Achse des Strahls schräg
angeordneten Flasche zwei Funktionsweisen bekannt, die sich beide
auf eine Maschine der drehenden Art beziehen: bei der ersten Vorgehensweise
wird die gegenüber
der Düsenachse
geneigte Flasche gedreht und bei der zweiten wird die koaxial zu
der einen schrägen
Strahl abgebenden Düse
angeordnete Flasche gedreht.
-
Im ersten Fall handelt es sich inbesondere
in Bezug auf die Patentschrift
DE
175 369 C um eine Maschine, bei der die Flaschen per Hand
positioniert werden, wobei hier ebenfalls die Aussenfläche der Düse und die
Innenfläche
der Flasche in Berührung treten,
wodurch die oben genannten Nachteile entstehen.
-
Im zweiten Fall handelt es sich insbesondere in
Bezug auf die Patentschrift
EP
0 634 230 A um eine Maschine der drehenden Art, die eine
aufwendige Sonderausbildung der Düse voraussetzt, damit ein Bereich
der Seitenwände
der Flasche erreichbar wird.
-
In beiden Fällen wird die Maschine durch
das Drehen der Flasche sehr viel aufwendiger, wodurch die Gefahr
von Funktionsstörungen
und Bruchgefahr besteht.
-
Ein weiterer Nachteil der bekannten
Maschine der drehenden Art zum Spülen oder Sterilisieren mit
in die Flaschen eindringenden beweglichen Düsen besteht darin, dass der
Spülvorgang
einsetzt, wenn die Düse
vollständig
oder teilweise in die Flasche eingedrungen ist und dieses Eindringen
erst beginnt, wenn die Flasche vollständig um 180° auf der Düse verschwenkt worden ist,
so dass der Verfahrensablauf lange Totzeiten aufweist.
-
Maschinen der drehenden Art zum Spülen mit
in die Flasche eindringenden Düsen
sind aus der Patentschrift WO 95 09699 A bekannt, bei der ein Eindringen
der Düse
durch eine Relativbewegung der Flasche, oder der sie haltenden Mittel,
erzeugt wird, und zwar auch zu einem Zeitpunkt, wo Flasche und Düse noch
nicht vollständig
verschwenkt sind. Diese Lösung
weist ebenfalls den Nachteil relativ langer Totzeiten auf, da die
Behandlung in jedem Fall erst nach erfolgtem Verschwenken einsetzen
kann, wenn eine Verbindung mit den Flüssigkeitszufuhrmitteln hergestellt
ist. Diese Verbindung erfolgt durch Kontakt, ohne Zwischenschaltung
von Dichtungen, so dass weder die Wirksamkeit noch ein Vermeiden der
Kontaminierungsgefahr gewährleistet
werden kann.
-
Da die Achsen der Flasche und der
Düse während der
gesamten gemeinsamen Drehung der beiden Teile miteinander übereinstimmen,
besteht ferner insbesondere während
des Rücklaufs
die Gefahr, dass die Behandlungsflüssigkeit von der Düse in die
Flasche tropft.
-
Ein weiterer Nachteil der oben genannten Lösung besteht
darin, dass nur der Boden der Flasche getroffen wird, da die Düse bestenfalls
axial zur Flasche verfahrbar ist.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, die oben genannten Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren
und eine Maschine der drehenden Art zum Spülen oder Sterilisieren von
Flaschen mit in die Flaschen eindringenden beweglichen Düsen zur
Verfügung
zu stellen, bei der der aus der Düse austretende Strahl infolge
einer Relativbewegung zwischen Düse
und Flasche, bei der diese einander nicht berühren und folglich hygienische
Bedingungen gelten, sowohl den Boden als auch die Seitenwände der
Flasche trifft.
-
Um dies zu ermöglichen besteht die Aufgabe der
erfindungsgemässen
Maschine darin, die Düse
in eine oder mehrere gegenüber
der Flaschenachse geneigte Richtungen zu verschwenken.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Maschine anzugeben,
bei der Totzeiten vermieden werden, indem die Behandlung vor dem
vollständigen
Verschwenken der Flasche einsetzt.
-
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, den Drehvorgang der Flasche aufzuteilen,
und zwar in einen von der in einer im wesentlichen horizontalen
Stellung stillstehenden Düse unabhängigen Vorgang
und einen mit der Düse
gemeinsam ablaufenden Vorgang, mit gleichzeitigem Eindringen der
Düse in
die Flasche. Auf diese Weise wird die bei den anderen bekannten
Lösungen auftretende
Tropfgefahr vermieden, da die Düsenachse
in dem Bereich, wo sich die Flasche unterhalb der Düse befindet,
in einer horizontalen Stellung verbleibt, während die Flasche in die vertikale
Stellung zurückkehrt.
-
Die vorliegende Erfindung hat den
weiteren Vorteil, dass keinerlei Kontaminierungsgefahr für die Flaschen
besteht, einerseits, weil die Düse
die Innenwände
nicht berührt
und andererseits, weil der Zufuhrkanal in dem Bereich zwischen dem
Vorratsbehälter
und der Düse
geschlossen und abgedichtet ist.
-
Diese Aufgabe der Erfindung wird
dadurch gelöst,
dass die Mittel zum Speisen der Düse als Mittel zum Eindringen
der Düse
in die Flasche dienen, wodurch ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Erfindung entsteht. So wurde festgestellt, dass sich der Bauraum
der Greifer/Düsenanordnung
vermindert und folglich die Zahl der Greifer bei gleichbleibendem Karusselldurchmeser
steigt.
-
Auf diese Weise steigt die Kapazität der Maschine,
während
ihre Abmessungen bei gleichbleibender Anzahl von Flaschenbehandlungszyklen
sinken.
-
Diese und weitere Aufgaben werden
mit dem erfindungsgemässen
Verfahren zum Spülen
oder Sterilisieren von Flaschen gelöst, bei der sowohl der Boden
als auch die Seitenwände
der Flasche direkt von einem Spül-
oder Sterilisierflüssigkeitsstrahl
getroffen werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Düse derart
verschwenkt, dass sie eine Achse des Flüssigkeitsstrahls gegenüber einer
Flaschenachse bewegt. Bei dem vorliegenden Verfahren wird durch
Neigen der Düse
oder durch Neigen der Flaschen gegenüber dem Strahl erreicht, dass
der Strahl die Seitenwände
trifft.
-
Die oben genannten Aufgaben werden
ebenfalls vollständig
von einer Maschine der drehenden Art zum Spülen oder Sterilisieren von
Flaschen mit in die Flaschen eindringenden beweglichen Düsen gelöst, die
dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: Mittel zum von der
Düse unabhängigen Drehen der
Flasche, bis Flasche und Düse
koaxial zueinander angeordnet sind; Mittel zum gegenseitigen Festlegen
von Flasche und Düse,
die bei Erreichen des koaxialen Zustands der beiden Teile wirksam
werden, und Mittel um Flasche und Düse gemeinsam zu drehen, welche
Mittel gleichzeitig das Eindringen der Düse in die Flasche bewirken.
-
Die Ausbildung der vorliegenden Maschine ist
ferner durch eine Vielzahl von Düsen
gekennzeichnet, deren Achsen im wesentlichen horizontal und radial
gegenüber
dem Karussell angeordnet sind.
-
Diese und weitere Merkmale gehen
aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausbildungsformen näher hervor,
die lediglich beispielsweise und nicht beschränkend in der beiliegenden Zeichung dargestellt
sind, es zeigen:
-
1 eine
Seitenansicht eines Maschinenbereiches, teilweise im Schnitt, zur
besseren Darstellung bestimmter Einzelheiten;
-
2, 3, 4, und 5 denselben,
in 1 dargestellten Maschinenbereich
in vier Betriebszuständen
von Greifer und Düse;
-
6, 7, und 8 den in den vorhergehenden Figuren dargestellten
Maschinenbereich in möglichen
Stellungen von Greifer und Düse
zur Erläuterung
des Verfahrens,
-
9, 10 und 11 eine mögliche Ausbildungsvariante
eines Maschinenbereiches in verschiedenen Betriebszuständen, die
ferner das erfindungsgemässe
Verfahren zeigen;
-
12, 13 und 14 drei ein Verfahren zum Spülen gemäss einer
möglichen
Ausbildungsvariante ausbildende Schritte;
-
15 und 16 eine weitere mögliche Ausbildungsvariante
eines Bereiches der Maschine während
zwei Verfahrensschritten.
-
In 1 ist
mit dem Bezugszeichen 1 ein feststehendes Gestell der Maschine
gekennzeichnet, das ein Karussell 2 trägt, das durch bekannte, nicht dargestellte
Techniken in Drehung versetzt wird.
-
Das Karussell 2 trägt eine
Vielzahl von Greifern 3 und eine entsprechende Vielzahl
von mit einem Vorratsbehälter
für Spülflüssigkeit
verbundenen Düsen 4.
Die Flaschen werden der Maschine zum Spülen in aufrechter Stellung
durch einen Schnecken- oder Sternförderer zugeführt.
-
Die Greifer 3 dienen jeweils
dazu, den Hals einer Flasche 5 zu ergreifen und diese um
180° zu drehen,
so dass ihr Hals nach unten zeigt. Zur Durchführung dieses Umdrehvorgangs
ist der Greifer 3 an einem Arm 6 gelagert, der
bei 7 verschwenkbar an dem einstückig mit dem Karussell 2 ausgebildeten Gabelelement 8 angelenkt
ist. Zum Drehen um den Punkt 7 während des Vorgangs, bei dem
sich der Greifer 3, und damit die Flasche 5, unabhängig von der
Düse 4 bewegt,
weist jeder Greifer ein einstückig mit
ihm ausgebildetes Gabelelement 9 auf, das an einer ersten
ringförmigen
Schaltstange 10 bekannter Art angreift, die an dem feststehenden
Gestell 1 gelagert ist. Das Schliessen und Öffnen der
Greifer erfolgt gemäss
einer bekannten Technik über
einen an dem feststehenden Rahmen 1 gelagerten Nocken 11,
mit dem ein Schieber 11a bekannter Art des Greifers zusammenwirkt.
-
Die Düsen 4 bestehen jeweils
aus einem äusseren
Zylinder 12, der durch Mittel an Punkt 7 angelenkt
ist, welche ein von der Düse 4 unabhängiges Drehen
des Greifers 3 ermöglichen,
bis die beiden Teile koaxial zueinander angeordnet sind, und daraufhin
den Greifer 3 und die Düse 4 während des Umdrehens
und Eindringens der Düse
in die Flasche miteinander verbinden. Der die Düse 4 ausbildende Zylinder 12 weist
ein Längsloch 13 auf,
durch das sich ein oder mehrere Kanäle 14 erstrecken können (in
dem dargestellten Beispiel zwei Kanäle 14 und 14a),
welche einen äusseren
Verteilerblock 15 mit einem in dem Zylinder angeordneten
Gleitelement 16 verbinden. An dem Gleitelement 16 sind
zwei konzentrische Rohrleitungen 17 und 18 festgelegt, die
so voneinander beabstandet sind, dass sie eine erste Kanüle zum Einspritzen
der Spülflüssigkeit
in die Rohrleitung 17 und eine zweite Kanüle zum Einspritzen
in den Zwischenraum 19 zwischen den beiden konzentrischen
Rohrleitungen ausbilden. Der Kanal 14 ist mit der Rohrleitung 17 verbunden,
während
der Kanal 14a mit dem Zwischenraum 19 verbunden
ist.
-
An den Verteilerblock 15 sind
mithilfe von Gelenksammelleitungen 20 zwei starre Rohrleitungen 21 angeschlossen,
welche ebenfalls durch Gelenksammelleitungen 22 mit einem
Verteilerblock 23 verbunden sind, der einstückig mit
dem Karussell 2 ausgebildet ist. Die starren Rohrleitungen 24 versorgen
den Verteiler 23 mit geeigneten Spül- oder Sterilisierflüssigkeiten.
-
An dem äusseren Zylinder 12 ist
ein einstückig
mit diesem ausgebildetes Gabelelement 25 vorgesehen, das
eine zweite Schaltstange 26 umgreift, welche die Düse 4 und
den Greifer 3 gemeinsam um den Punkt 7 dreht.
-
Der äussere Zylinder 12,
der Drehpunkt 7 und die Schaltstange 26 bilden
Mittel aus, die das Eindringen der Düse in die Flasche bei gleichzeitiger Drehung
von Flasche und Düse bewirken,
wenn die Flasche die Stellung erreicht hat, in der sie koaxial zu der
Düse angeordnet
ist.
-
Die Funktionsweise der Maschine wird
nun anhand der 1 bis 8 beschrieben.
-
1 stellt
den Vorgang dar, bei dem die Greifer 3 die Flasche in aufrechter
Stellung an ihrem Hals erfassen und sich die Düse 4 in der Ruhestellung
befindet, in der ihre Achse im wesentlichen horizontal angeordnet
ist.
-
Durch Drehen des Karussells und Verfahren der
ersten Schaltstange 10 werden der Greifer 3, und damit
die Flasche 5, so angeordnet, dass ihre Achsen mit der
Achse der Düsen übereinstimmen,
wie aus 2 hervorgeht.
-
Diese unabhängig von der Düse 4 erfolgende
Drehung des Greifers 3 und damit der Flasche 5 ist
möglich,
da der Greifer und die Düse
unabhängig voneinander
an dem selben Punkt 7 angelenkt sind. Wenn Greifer und
Düse koaxial
zueinander liegen verrasten die beiden Elemente gegeinander, so
dass sie die Drehung gemeinsam fortsetzen.
-
In dieser Stellung ist die Flaschenöffnung nicht
weit von der Düse
beabstandet und in dieser Stellung kann bereits das Einspritzen
der Spülflüssigkeit
in die Flasche beginnen.
-
Durch weiteres Drehen versetzt die
zweite Schaltstange 26 den äusseren Zylinder 12 der
Düse in
Drehung um den Punkt 7 bei gleichzeitiger Drehung des Greifers.
-
Kurz gesagt drehen der Greifer, und
damit die Flasche, und der Zylinder 12 der Düse gleichzeitig
um den Punkt 7, wobei sie ihre gegenseitige koaxiale Stellung
beibehalten.
-
Durch das Drehen des durch die starren Rohrleitungen 21 mit
dem Karussell verbundenen Zylinders 12 gleitet das Gleitelement 16 an
dem Zylinder entlang, wodurch die die Einspritzkanülen bildenden
Rohrleitungen 17 und 18 aus dem Zylinder austreten.
Auf diese Weise beginnt die Düse,
in die Flasche einzudringen, wie in den 3 und 4 dargestellt
ist, bis die Düse
ihre aufrechte Stellung erreicht und die Flasche vollständig umgedreht
ist, wie aus 5 hervorgeht.
-
In der in 5 dargestellten Stellung erfolgt ein
vollständiger
Spülvorgang
bzw. dieser Vorgang wird zu Ende geführt, sofern er während der
vorherigen Schritte eingeleitet wurde. Da zwei Einspritzkanülen vorgesehen
sind, kann durch Einsatz verschiedener Flüssigkeiten eine differenzierte
Spülung
während
des Drehvorgangs erfolgen.
-
Da der Greifer und die zugeordnete
Düse unabhängig voneinander
an demselben Punkt 7 angelenkt sind, können die entsprechenden Schaltstangen 10 und 26 so
ausgeformt werden, dass Flasche und Düse während ihrer Drehung nicht vollständig koaxial
zueinander liegen, wie aus den 6, 7 und 8 hervorgeht.
-
Auf diese Weise kann der Spülflüssigkeitsstrahl
vorteilhafterweise auf bestimmte Bereiche des Flaschenbodens oder
die Seitenwände
der Flaschen gerichtet werden.
-
Anhand der 9, 10 und 12 wird im folgenden eine
zweite Ausbildungsform beschrieben, in der die Düse 30 senkrecht verfahrbar
ist, da sie einstückig
mit einem Schlitten 31 ausgebildet ist, der an senkrechten
Stiften 32 entlang gleitet.
-
Das Verfahren des Schlittens wird über einen Nocken 33 bekannter
Art gesteuert.
-
Die Düse 30 ist über einen
Bügel 34 an
dem. Schlitten 31 gelagert, durch welchen Bügel sich
ein oder mehrere Spülflüssigkeit
zuführende
Kanäle 35 erstrecken.
-
Die Verbindung der genannten Kanäle mit der
Düse erfolgt über eine
Gelenksammelleitung 36, wodurch ein Drehen der Düse 30 und
ein Neigen derselben nach rechts oder links gegenüber der
vertikalen Achse möglich
ist.
-
Die genannte, in den 10 und 11 dargestellte
Drehung erfolgt über
eine Schaltstange 37, die von einem einstückig mit
der Düse 38 ausgebildeten Gabelelement 30 umgriffen
wird.
-
Bei beiden oben beschriebenen Lösungen ist
die Düse
um einen bestimmten Winkel gegenüber der
Flaschenachse verschwenkbar, wobei diese Verschwenkung durch die
zweite entsprechend ausgeformte Schaltstange erfolgt, so dass der
Wasserstrahl Profilbereiche des Flaschenbodens (Flaschen mit blütenblattförmigen Boden)
oder auch die Seitenwände
der Flasche erreicht.
-
In der beschriebenen ersten Ausbildungsform
ist die Düse
in der Ruhestellung im wesentlichen horizontal angeordnet und wenn
auch die Flasche diese Stellung erreicht, kann der Spülvorgang
beginnen und dann während
der gleichzeitigen Drehung von Flasche und Düse fortgesetzt werden, wodurch der
Stundendurchsatz der Maschine bei gleicher Anzahl von an dem Karussell
eingebauten Düsen
steigt.
-
Bei der oben anhand der 1 bis 8 beschriebenen Maschine besteht ein
Vorteil darin, dass zur Verbindung einer Flüssigkeitsverteilersammelleitung
mit den Düsen
oder den zwischen diesen und der Sammelleitung angeordneten Ventilen
alle Schläuche
entfallen können.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin,
dass die Ausbildungsform gemäss
den 1 bis 8 ein tiefes Eindringen der
Düse in
die Flasche bei vermindertem vertikalem Bauraum der Greifer/Düsenanordnung
erlaubt.
-
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht
wird ein Verfahren zum Spülen
oder Sterilisieren einer Flasche zur Verfügung gestellt, bei dem sowohl der
Boden als auch die Seitenwände
der Flasche direkt von einem Flüssigkeitsstrahl
getroffen werden. Dieses Verfahren zum Spülen wird durch Neigen des Strahls
gegenüber
der Flaschenachse erreicht, wie in den 6, 7, 8, 9, 10 und 11 dargestellt ist, oder durch
Neigen der Flasche gegenüber
der Achse der Düse
oder des Flüssigkeitsstrahls,
wie in den 12, 13 und 14 dargestellt ist. In letzterem Fall
weist die Maschine eine entsprechend geformte Schaltstange auf,
welche ein Neigen des Greifers und damit der Flasche ermöglicht.
-
In der Beschreibung wurde insbesondere
auf Maschinen zum Spülen
oder Sterilisieren Bezug genommen, es versteht sich jedoch von selbst,
dass die obige Beschreibung in ihrer Gesamtheit bei einer Blasmaschine
zur Anwendung kommen kann, da diese denselben Aufbau aufweist.
-
Aus den beiliegenden Zeichnungen
geht hervor, dass die Neigung des Flüssigkeitsstrahls in einer Ebene
erfolgt, in der sowohl die Flaschenachse als auch die Rotationsachse
des Karussells liegen, diese Neigung kann aber natürlich auch
in einer beliebigen anderen Ebene oder so erfolgen, dass der Strahl räumlich gedreht
wird, wobei dann eine Kugelkupplung zur Speisung der Düse und eine
entsprechend geformte Schaltstange notwendig sind. In den 15 und 16 ist gemäss einer weiteren Variante
ein Gabelelement 40 an dem Arm 6 befestigt, zwischen deren
Zinken eine Magnetplatte 41 gegenüber einem einstückig mit
dem Zylinder 12 ausgebildeten Dauermagneten 42 angeordnet
ist.
-
Mit 43 ist ein Deckelelement
zum Schutz der Flaschenöffnung
vor Spülflüssigkeitstropfen
gekennzeichnet, wenn die genannte Flasche in die aufrechte Stellung
zurückkehrt.
-
Die Magnetplatte 41 und
der Dauermagnet 42 haben die Aufgabe, den Greifer und den
Düsenträgerzylinder
zu verkuppeln, wie in 16 dargestellt
ist, so dass die Düse
während
der Rückkehrbewegung
des Greifers nach erfolgtem Reinigungsvorgang von der senkrechten
Stellung in die horizontale Stellung verfahren wird. Dieses Verfahren
setzt sich über
eine Drehbewegung von 90° fort,
bis der Düsenträgerzylinder
gegen den Endanschlag 44 tritt.
-
Mit der oben beschriebenen Lösung kann vorteilhafterweise
auf die in der Ausbildungsform nach 1 vorgesehene
Schaltstange 26 verzichtet werden, da die Drehung der Düse, um diese
in die senkrechte Stellung zu bringen, durch direkten Druck des
Greifers erfolgt, während
die Rückkehrbewegung
durch Mitnahme durch das magnetische Kupplungssystem erfolgt.