DE9403641U1 - Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines Fluids in Gefäße - Google Patents
Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines Fluids in GefäßeInfo
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Description
KRONES AG pat-wm-pe/618-DE
Hermann Kronseder 23. Februar 1994
Maschinenfabrik
9306 8 Neutraubling
9306 8 Neutraubling
Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines
Fluids in Gefäße
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines Fluids durch die offene Mündung
in den Innenraum von bewegten Gefäßen.
Speziell bei Mehrweg-Kunststoffflaschen (PET-Flaschen) für
Getränke werden derartige Vorrichtungen zum Einbringen von Natriumbicarbonat oder anderen Substanzen in die
ungereinigten Flaschen benutzt, um sog. Urinflaschen vor dem Waschen zuverlässig erkennen zu können. Wurde in einer
Flasche Urin aufbewahrt, bildet sich nach dem Einbringen des Natriumbicarbonats im Flascheninnenraum u.a. Ammoniak, das
durch spezielle Analyseeinrichtungen sicher erkennbar ist. Zur Überprüfung ist pro Flasche nur eine äußerst geringe
Menge von Natriumbicarbonat (ca. 3 bis 10 Milliliter) pro Flasche erforderlich. So genügt beispielsweise bei PET-Flaschen
(Polyethylenterephthalat) mit einem Füllvolumen von 1,5 Liter eine Menge von fünf Milliliter.
Bisher wurde das Natriumbicarbonat durch einen .stationär
über dem Flaschentransporteur angeordneten, ungesteuerten Sprinkler auf die vorbeilaufenden Flaschen abgetropft bzw.
die Flaschen beregnet, wobei nachteiligerweise zum einen keine genaue Dosierung möglich ist und zum anderen nur ein
geringer Teil tatsächlich in die Flaschenmündung gelangt, während der weitaus größere Teil nutzlos verloren geht.
Eine Verbesserung wurde durch die Verwendung aufwendiger Einspritzsternräder erreicht. Ein geeignetes
Einspritzsternrad ist beispielsweise aus der FR 2 615 845 Al bekannt. Diese Sternräder besitzen an ihrem Umfang
zahlreiche Gefäßaufnahmetaschen mit jeweils einer zugeordneten Einspritzvorrichtung zum dosierten Einbringen
einer Flüssigkeit in ein Gefäß. Nachteiligerweise besitzen die Sternräder einen sehr aufwendigen Aufbau und sind von
der Gefäßform abhängig, d.h. es muß für jedes Gefäßformat ein entsprechend angepaßtes Sternrad vorhanden sein, das bei
einer Umstellung der Anlage zusammen mit den Gefäßführungsbögen ausgetauscht werden muß.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zum dosierten Einbringen einer geringen
Menge eines zur Gefäßinspektion benötigten Fluids in Gefäße anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die vorgeschlagene Einspritzvorrichtung kann vorteilhafterweise ortsfest über dem Transportweg der
Flaschen angeordnet werden und besitzt einen einfachen
Aufbau. Zum Einspritzen des Fluids (z.B. Natriumbicarbonat) spielt es keine Rolle, ob die Flaschen mit ihrer Bodenfläche
auf einem angetriebenen Förderband aufrecht stehend oder an ihrer Mantelfläche, z.B. unterhalb der Mündung an einem
vorhandenen Halskragen mittels Klemmriemen, gehalten transportiert werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß im Gegensatz zu
Sternrädern die Flaschen nicht unbedingt mit einem bestimmten Teilungsmaß der Einspritzvorrichtung zugeführt
werden müssen.
Durch die Mitführung des Spritzstrahles mit der Mündung der
Flaschen über eine bestimmte Wegstrecke kann die zur Gefäßinspektion benötigte Fluidmenge trotz der ortsfesten
Anordnung der Einspritzvorrichtung auch bei hohen Leistungen, die bei modernen Flaschenfüllinien üblich sind,
zuverlässig in die Flaschen eingebracht werden, vor allem wenn mehrere Spritzdüsen auf einem umlaufenden Rotor
vorgesehen werden. Außerdem ergibt sich eine gute Benetzung eines großen Teils der Flascheninnenwand mit der für den
PrüfVorgang notwendigen Substanz, wenn der Spritzstrahl wie vorgeschlagen in einer vertikalen Ebene schwenkend der
Flaschenbewegung folgt, da der durch die offene Mündung eintretende Spritzstrahl zunächst schräg auf die
Innenseitenwand der zulaufenden Flasche in etwa im Bereich der Schulterfläche trifft, anschließend an der
Innenseitenwand abwärts bis zur Bodenfläche wandert, die Bodenfläche überstreicht und sich nachfolgend an dem
gegenüberliegenden Bereich der Innenseitenwand der sich
mittlerweile von der Einspritzvorrichtung entfernenden Flasche aufwärts bewegt. Auf diese Weise kann die
eingespritzte Substanz nicht nur im Bodenbereich sondern auch mit evtl. in den Poren der Flaschenseitenwand
eingelagerten Fremdstoffen in Kontakt gelangen, so daß detektierbare Reaktionsprodukte, z.B. Ammoniak, entstehen
können.
Die Umlaufbewegung der Spritzdüsen verläuft synchron zu der Flaschenbewegung und kann direkt von dieser, z.B. durch in
die Flaschenbahn ragende Mitnehmerorgane, abgeleitet werden oder durch einen eigenen motorischen Antrieb erfolgen. Für
die zuletzt genannte Antriebsvariante kann beispielsweise ein gesteuerter Servomotor eingesetzt werden, der mit Hilfe
eines Triggersignals den Spritzstrahl exakt zur bewegten Flaschenmündung synchronisiert.
Zur Dosierung der in die Flaschen einzubringenden Substanz ist jeder Spritzdüse eine Dosiereinrichtung zugeordnet, die
vorteilhafterweise mit der Spritzdüse mitgeführt wird. Eine besonders einfache Ausführung besitzt eine Dosierkammer mit
einem während eines Arbeitszykluses konstanten, unveränderlichen Volumen, die vor dem Einspritzvorgang
einfach vollständig geflutet wird, wobei gleichzeitig eine Entlüftung ermöglicht wird. Zum Austreiben der Substanz
während der Einspritzphase wird beispielsweise unter Überdruck stehende Druckluft in die Dosierkammer
eingeleitet.
Es können aber auch Dosiereinrichtungen eingesetzt werden, die mit beweglichen Kolben, Membranen oder ähnlichem
ausgestattet sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Einspritzvorrichtung entlang der Linie I-I in
Fig. 2,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die gleiche Einspritzvorrichtung entlang der Schnittlinie II-II
in Fig. 1 und
Fig. 3 eine Draufsicht auf die nur schematisch dargestellte Einspritzvorrichtung mit einem motorischen Antrieb.
Die in Fig. 1 dargestellte Einspritzvorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem ringscheibenförmigen Rotor 7, der
drehbar auf einem Zapfen 8 gelagert ist und an seinem äußeren Umfang von einem Gehäuse 9 umgeben ist. Das Gehäuse
9 und der Zapfen 8 sind ortsfest, d.h. auch verdrehfest über der Bewegungsbahn der Flaschenmündung 20 angeordnet. Die
einen Halskragen 17 aufweisenden PET-Flaschen 2 werden mittels elastischer Klemmriemen 18 im Bereich unter dem
Halskragen 17 eingespannt kontinuierlich unter der Einspritzvorrichtung 1 in Pfeilrichtung vorbeigeführt.
Der dargestellte Rotor 7 ist mit insgesamt vier gleichmäßig über seinen Umfang verteilten, radial zur Drehachse 21
(siehe Fig. 2) angeordneten, durchgehenden Bohrungen 6
ausgestattet. Am radial äußeren Ende der Bohrungen 6', 6'', S''' und 6'' ' ' ist jeweils ein eine radial verlaufende
Düsenbohrung 5 aufweisender Düsenkörper 4 austauschbar befestigt.
Im Zapfen 8 befindet sich eine Fluidzufuhrleitung 11, die
aus einer ersten, horizontal verlaufenden Bohrung 11a besteht, die in eine radial ausgerichtete zweite Bohrung 11b
übergeht. Diese zweite, radiale Bohrung lib mündet in eine in Umfangsrichtung in den Zapfen 8 eingeformte Fluidnut 15
ein, die sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in etwa über den halben Umfang erstreckt und dem radial inneren
Ende der die Dosierkammern bildenden Bohrungen 6 im Rotor zugeordnet ist.
Im Zapfen 8 befindet sich ferner eine Druckluftzuleitung 12, die ebenfalls aus einer axial im Zapfen verlaufenden,
horizontalen Bohrung 12a besteht, die in eine radial ausgerichtete, senkrechte Bohrung 12b übergeht. Die Bohrung
12b erstreckt sich bis zur Umfangsflache des Zapfens 8 im
Umlaufbereich der Bohrungen 6.
Im feststehenden Gehäuse 9 ist der radialen Bohrung 12b gegenüberliegend ein der Umlaufbahn der Düsenbohrungen 5
zugeordnetes schlitzförmiges Spritzfenster 10 vorhanden.
Ferner ist an der inneren Umfangsflache des Gehäuses 9 eine
der Umlaufbahn der Düsenbohrungen 5 zugeordnete Entlüftungsnut 14 eingeformt, die der Fluidnut 15 des
Zapfens 8 gegenüberliegend zugeordnet ist und sich in etwa ebenfalls über einen Winkelbereich von ca. 180 Grad
erstreckt. Diese Entlüftungsnut 14 steht mit einer am
Gehäuse 9 befestigten Entlüftungsleitung 13 in Verbindung.
Wie insbesondere aus der Fig. 2 erkennbar ist, kann der
Antrieb des Rotors 7 von der Transportbewegung der Flaschen 2 abgeleitet werden, indem am Rotor 7 in die Bewegungsbahn
der Flaschen 2 ragende Mitnehmer 16 angeordnet werden. Sobald der Kopf einer zwischen zwei gegenüberliegend
angeordneten, angetriebenen Klemmriemen 18, die auf ortsfesten Winkeleisen 24 geführt sind, eingespannten
Flasche 2 mit einem in die Bewegungsbahn ragenden Mitnehmer 16 in Berührung gelangt, wird der Rotor 7 und damit eine
Spritzdüse 4 exakt synchron zur Bewegung der Flaschenmündung 20 angetrieben, wobei im Bereich des Spritzfensters 10 ein
Fluidstrahl 3 austritt, durch die Flaschenmündung 20 in den Gefäßinnenraum trifft und mit der Flaschenmündung 20
mitgeführt wird, bis das Ende des Spritzfensters 10 erreicht wird. Bei dieser Ausführung ist vorteilhafterweise kein
separater Antrieb für den Rotor 7 der Einspritzvorrichtung erforderlich.
Aus der Fig. 2 ist außerdem erkennbar, daß zur Abdichtung des Rotors 7 an dessen Umfangsflache und an der
Umfangsfläche des Zapfens 8 geeignete Dichtringe 22 und
vorgesehen werden können. Ferner ist erkennbar, daß der Zapfen 8 und das Gehäuse 9 als eine einstückige Einheit
ausgebildet sein können. In axialer Richtung ist der Rotor auf dem Zapfen 8 durch einen Sicherungsring 25 fixiert. Nach
Entfernen dieses Sicherungsringes 25 kann der Rotor 7 auf einfache Weise axial aus dem Gehäuse 9 in kürzester Zeit
herausgenommen werden und ggf. durch einen anderen Rotor
• ·
erseht werden, dessen Dosierkammern 6 ein anderes Volumen ,
besitzen bzw. mit anderen Düsenkörpern 4 ausgestattet sind. Das Volumen der Dosierkammern 6 kann auch durch Einsetzen
unterschiedlich großer Düsenkörper 4 verändert werden. Zu diesem Zweck besitzen die Düsenkörper 4 jeweils eine
umlaufende Nut 37, in die ein nicht näher dargestellter
Sicherungsstift bzw. eine Sicherungsschraube zur axialen
Fixierung des Düsenkörpers 4 in der Bohrung 6 eingreifen kann. Zur Befestigung des Gehäuses 9 ist an diesem ein
Träger 26 angebracht, der mit dem nicht dargestellten Gestell der Flaschenfördereinrichtung, zur Anpassung an
unterschiedliche Flaschenhöhen vorzugsweise höhenverstellbar, in Verbindung steht.
Die in Fig. 3 nur schematisch in einer Draufsicht dargestellte Einspritzvorrichtung 1 besitzt prinzipiell den
gleichen inneren Aufbau wie die der Fig. 1 und 2. Da hier die Einspritzvorrichtung 1 jedoch über einem
Plattenförderband 27 ortsfest angeordnet ist, auf dem die Flaschen 2 an ihrer Bodenfläche unterstützt aufrechtstehend
in Pfeilrichtung transportiert werden, ist zum Antrieb des Rotors 7 der Einspritzvorrichtung 1 ein separater
Antriebsmotor 29 (Servomotor) vorhanden. Zur Synchronisierung des aus der Einspritzvorrichtung 1 im
Bereich des Spritzfensters 10 autretenden Fluidstrahls 3 mit
der Bewegung der darunter vorbeilaufenden Flaschenmündungen 20 ist ein Steuergerät 30 vorhanden, das mit einer vor der
Einspritzvorrichtung 1 angeordneten Lichtschranke 31 zur Erzeugung eines Triggersignals verbunden ist. Mit Hilfe
einer zweiten Lichtschranke 32 kann das Steuergerät 30 auch die Geschwindigkeit der Flaschenmündung 20 ermitteln. Die
beiden Lichtschranken 31 und 32 sind in Transportrichtung gesehen hintereinander seitlich neben dem Förderband 27
höhenmäßig derart angeordnet, daß ihre Lichtstrahlen 34 und 35 im Bereich der Flaschenmündung 20 deren Bewegungsbahn
kreuzen, wobei sie im unterbrechungsfreien Zustand an der
gegenüberliegenden Seite des Förderbandes 27 auf einen Reflektor 33 treffen. Der Abstand A der beiden Lichtstrahlen
34 und 35 ist geringer bemessen als der Durchmesser der Flaschenmündung 20. Sobald eine durch das Förderband 27
transportierte und durch seitliche Geländer 28 geführte Flasche 2 mit der Vorderkante ihrer Mündung 20 den
Lichtstrahl der ersten Lichtschranke 31 unterbricht, kann eine Zeitmessung ausgelöst werden, die bei der
darauffolgenden Unterbrechung des von der zweiten Lichtschranke 32 ausgehenden Lichtstrahls gestoppt wird. Das
Steuergerät 30 kann aus der ermittelten Zeitspanne und dem bekannten Abstand A der beiden Lichtstrahlen die
Flaschentransportgeschwindigkeit und die Position der Flasche 2 ermitteln. In Verbindung mit einer
Schieberegistersteuerung kann damit das Steuergerät 30 den Servomotor 29 so ansteuern, daß der Fluidstrahl 3 der
Einspritzvorrichtung 1 in die Flaschenmündung 20 trifft und mit dieser stellungsgerecht synchron mitgeführt wird.
Durch die einfache Synchronisierung der Einspritzvorrichtung 1 kann diese vorteilhafterweise ohne weiteres mit geringem
Aufwand nachträglich vor einer Fremdstoffinspektionsmaschine über deren Flaschentransporteur installiert werden.
Claims (23)
1. Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines
Fluids durch die offene Mündung (20) in den Innenraum von bewegten Gefäßen (2), insbesondere Flaschen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) ortsfest über einer Gefäßtransporteinrichtung (18, 27) angeordnet ist,
die Gefäße (2) im wesentlichen kontinuierlich unter der Vorrichtung (1) vorbeigeführt werden und die Vorrichtung
(1) einen in die Mündung (20) zielenden, deren Bewegung im wesentlichen in einer vertikalen Ebene folgenden
Fluidstrahl (3) abgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) wenigstens eine umlaufende Düse (4)
mit einer zugeordneten Dosierkammer (6) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidzufuhr zu der Dosierkammer (6) und/oder die
Fluidabgabe von der Dosierkammer (6) durch ortsfeste Steuerelemente, insbesondere ortsfeste Schlitze (10, 14,
15) oder Bohrungen (12b), gesteuert wird.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Düse (4) und die zugeordnete Dosierkammer (6) in einen umlaufend
antreibbaren Rotor (7) integriert ist, wobei der Fluidstrahl (3) im wesentlichen radial zur Drehachse
(21) des Rotors (7) aus der Düse (4) austritt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7) auf einem verdrehfesten Zapfen (8) drehbar
gelagert ist und die wenigstens eine Dosierkammer (6) durch eine im wesentlichen radial vom Zapfen (8) nach
außen zur ümfangsflache des Rotors (7) verlaufende
Bohrung (6) gebildet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im radial äußeren Ende der Bohrung (6) ein Düsenkörper
(4) mit einer im wesentlichen radial ausgerichteten Düsenbohrung (5), vorzugsweise austauschbar, angeordnet
ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7) an seiner äußeren Ümfangsflache von einem ortsfesten
Gehäuse (9) umgeben ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (9) zumindest während eines Teils einer Umdrehung des Rotors (7) die Düse (4) verschließt.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9)
im Bereich nahe der Bewegungsbahn der Mündung (20) der vorbeilaufenden Gefäße (2) ein die Düse (4) freigebendes
schlitzförmiges Spritzfenster (10) besitzt.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierkammer
(6) während dem Einlaufen des Fluids über die Düse (4) entlüftet wird.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9)
einen Entlüftungsanschluß (13) und eine mit diesem in Verbindung stehende, sich über einen Teil der Umlaufbahn
der Düse (4) erstreckende Entlüftungsnut (14) aufweist.'
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid durch Einleiten eines unter Überdruck
stehenden Gases in die Dosierkammer (6) durch die Düse
(4) ausgetrieben wird.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des Fluids
oder eines Druckgases in die Dosierkammer (6) vorzugsweise von dem der Düse (4) gegenüberliegenden
Ende der Dosierkammer her erfolgt.
14· Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Fluids oder eines Druckgases in die Dosierkammer (6)
über Kanäle (11, 12) in dem Zapfen (8) erfolgt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11, 12) in dem Zapfen (8) zum Zuführen
des Fluids oder eines Druckgases im wesentlichen axial (11a, 12a) ausgerichtet sind und jeweils in eine im
wesentlichen radial verlaufende Bohrung (11b, 12b) einmünden, die sich jeweils bis zur Umfangsflache des
Zapfens (8) erstreckt und der Umlaufbahn der Dosierkammer (6) zugeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (8) eine der Umlaufbahn
der Dosierkammer (6) zugeordnete, sich zumindest über einen Teil des Umfangs erstreckende Fluidnut (15) zum
Zuführen des Fluids in die Dosierkammer (6) aufweist.
17. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7) stellungsgerecht synchron zur Fördergeschwindigkeit der
Gefäße (2) angetrieben wird.
18. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäße (2)
stellungsgerecht zur Bewegung des Fluidstrahls (3) durch ein formschlüssig an den Gefäßen (2) angreifendes
Fördermittel, insbesondere eine Förderschnecke oder Taschenriemen, transportiert werden und vorzugsweise
eine Antriebsverbindung zwischen dem Fördermittel und der den Fluidstrahl (3) abgebenden, umlaufend
angetriebenen Düse (4) vorhanden ist.
19. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (4) austauschbar ist und das Volumen der Dosierkammer
(6) durch Einsetzen eines Düsenkörpers (4) mit einem größeren oder kleineren Volumen veränderbar ist.
20. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4) in
einer vertikalen Ebene umläuft und die Bewegungsbahn der Mündungsachse (19) der Gefäße (2) im wesentlichen in
dieser Umlaufebene liegt.
21. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
mehrere umlaufende Düsen (4) mit zugeordneten Dosierkammern (6' bis 6'''') besitzt, die vorzugsweise
in einen umlaufenden Rotor (7) mit gleichbleibendem Teilungsabstand integriert sind.
22. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7)
durch einen motorischen Antrieb (29), insbesondere Servomotor, angetrieben wird.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß an der Transporteinrichtung (27) der Gefäße (2) im
Bereich vor der Vorrichtung (1) eine Triggereinrichtung (30, 31, 32, 33) vorhanden ist.
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DE (1) | DE9403641U1 (de) |
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