DE9419501U1 - 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-jo/643-DE
Hermann Kronseder 1. Dezember 1994
Maschinenfabrik
9 3068 Neutraubling
9 3068 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 ungereinigte
Flaschen benutzt, um sogenannte Urinflaschen vor dem Waschen zuverlässig erkennen zu können. Wurde eine Flasche zur
Urinaufbewahrung benutzt, bildet sich nach dem Einbringen des Natriumbicarbonats nach kurzer Zeit im Flascheninnenraum
u.a. Ammoniak, das durch spezielle Inspektionseinrichtungen sicher nachweisbar ist. Zur Überprüfung ist 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 4h Milliliter. Bisher wurde das Natriumbicarbonat durch
einen stationär über dem Flaschentransporteur angeordneten 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 Flaschenmündungen gelangt, während der weitaus größere Teil nutzlos verlorengeht.
Ferner sind auch Einspritzräder mit Dosiereinrichtungen bekannt (FR 2 615 845 Al). Diese Sternräder besitzen an
ihrem Umfang mehrere Gefäßaufnahmetaschen mit jeweils einer zugeordneten Einspritzvorrichtung zum dosierten Einbringen
von Flüssigkeit in ein Gefäß. Nachteiligerweise ist der Aufbau der Sternräder sehr aufwendig. Die Sternräder sind
dementsprechend teuer und wegen der zahlreichen mechanischen Teile verschleiß- und störungsanfällig.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zum dosierten Einbringen einer geringen
Menge eines zum Fremdstoffnachweis bei der Gefäßinspektion benötigten Fluids in Gefäße anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die vorgeschlagene Einspritzvorrichtung ist ortsfest über dem Transportweg der Flaschen angeordnet und besitzt einen
einfachen Aufbau. 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 gefordert
werden, zuverlässig in die Flaschen eingebracht werden, vor allem, wenn mehrere Spritzdüsen auf einem umlaufenden Rotor
vorgesehen werden. Zum Einspritzen des Fluids, z.B. Natriumbicarbonat, spielt es keine Rolle, ob die Flaschen
mit ihrer Bodenfläche auf einem angetriebenen Förderband aufrechtstehend oder an ihrer Mantelfläche, z.B. unterhalb
der Mündung an einem vorhandenen Halskragen mittels Klemmriemen oder dgl., gehalten transportiert werden.
Die Mengendosierung erfolgt durch ein ansteuerbares, ortsfestes Ventil, das im stationären Teil der
Fluidzuleitung der Einspritzvorrichtung angeordnet ist. Dieses einzige Ventil reicht auch zur Steuerung mehrerer auf
einem Rotor angeordneten Düsen aus, da jede einzelne Düse nur während eines bestimmten Teilbereiches ihrer Umlaufbahn
durch einen drehschieberähnlich ausgebildeten Drehverteiler mit der Fluidzuleitung in Verbindung steht. Zu diesem Zweck
besitzt der Drehverteiler einen Anschnitt, der beim Vorbeilaufen einer Düse während eines bestimmten
Drehwinkelbereiches den Flüssigkeitsübertritt von der feststehenden Fluidzulaufleitung zur Düse bzw. Düsenleitung
gestattet. Die Regulierung der eingespritzten Fluidmenge wird vorteilhafterweise durch die Öffnungszeit des Ventils
und/oder den Fluiddruck in der Zulaufleitung eingestellt. Aus dieser Lösung ergibt sich der Vorteil, daß die Dosierung
selbst bei wechselnder Leistung bzw. Umlaufgeschwindigkeit
• ·
auf einfache Weise konstant bleibt und trotzdem bei Bedarf verändert werden kann.
Eine Veränderung der Einspritzmenge kann notwendig sein, wenn eine Umstellung auf andere Gefäßtypen (Volumen,
Bodenfläche) erfolgt. Vorteilhafterweise kann die Justierung der Einspritzmenge auch während des Betriebs der
Einspritzvorrichtung erfolgen und es sind keine Umbauarbeiten an der Vorrichtung selbst erforderlich.
Mittels einer vorzugsweise elektronischen Steuereinrichtung mit einem Datenspeicher kann eine sehr bedienerfreundliche
Handhabung der Einspritzvorrichtung realisiert werden. So können alle zu den verschiedenen Gefäßtypen gehörenden
Einstellwerte schnell abrufbar im Datenspeicher aufbewahrt werden. Ferner kann die Steuereinrichtung so ausgebildet
sein, daß beispielsweise Druckveränderungen in der Fluidzuleitung durch eine entsprechende selbsttätige
Anpassung der Einspritzzeit zur Konstanthaltung der Einspritzmenge kompensierbar sind. Außerdem kann bei
fehlenden Gefäßen, was durch geeignete Sensoren mit geringem Aufwand erfaßbar ist, ein Steuerimpuls zum Öffnen des
Ventils unterbunden werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht eine Ausbildung der Düse vor, insbesondere deren Öffnung, die ein
Auslaufen des Fluids in dem Umlaufabschnitt unterbindet, in dem die Düse nicht von der Fluidzuleitung mit Druck
beaufschlagt wird.
Günstigerweise sollte der Fluidstrahl im wesentlichen nur
auf die Bodenfläche einer Flasche treffen, da Fremdstoffe falls überhaupt vorhanden - in erster Linie in diesem
Bereich anzutreffen sind. Durch diese Maßnahme kann die Fluidmenge auf das notwendige Minimum reduziert werden.
Weitere günstige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Fig. erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Einspritzvorrichtung und
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Einspritzvorrichtung entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 1.
In Fig. 1 ist das Auslaufsternrad 50 und der zugeordnete
Führungsbogen 51 einer Flaschenbehandlungsmaschine, z.B. zum Entfernen von Schraubverschlüssen oder dgl., teilweise
dargestellt. An das Auslaufsternrad schließt sich eine Förderschnecke 52 mit einem gegenüberliegenden
Führungsgeländer 53 an. Im Bereich der Förderschnecke ist
über der geradlinigen Bewegungsbahn G der Flaschen 2 eine rotierend antreibbare Einspritzvorrichtung 1 mit insgesamt
vier Düsen 4 angeordnet, die auf der kreisrunden Umlaufbahn D geführt werden. Mit S ist der Überlappungsabschnitt der
Bewegungsbahn G und Umlaufbahn D bezeichnet, während dem sich eine Düse 4 über einer Gefäßmündung 20 befindet und die
Einspritzung erfolgen kann. Der Überlappungsbereich S beansprucht beispielsweise ca. 55 Grad der Umlaufbahn D. Im
Anfangsbereich des Überlappungsbereiches S ist ein Sensor (Triggerlichtschranke) zur Erkennung der vorbeilaufenden
Flaschenmündungen 20 seitlich neben der Bewegungsbahn der Flaschen 2 angeordnet. Das Sensorsignal ermöglicht eine
exakte Ansteuerung eines Ventils 40 in einer Fluidzuleitung 11 (siehe Fig. 2).
Die Einspritzvorrichtung besitzt ein Zahnriemenrad 54,
welches über einen Zahnriemen 55 von einem verdrehfest mit dem Auslaufsternrad 50 verbundenen Zahnriemenrad 56
stellungs- und geschwindigkeitssynchron zur Bewegung der Flaschen 2 angetrieben wird. Das Auslaufsternrad 50 wird
seinerseits von dem nicht dargestellten Antrieb der Flaschenbehandlungsmaschine gedreht.
Der Aufbau der Einspritzvorrichtung 1 ist aus der in Fig. 2 abgebildeten Schnittdarstellung erkennbar. Die
Einspritzvorrichtung 1 weist einen an einem ortsfesten Träger 26 mittels einer Klemmschraube 61 lösbar befestigten
Stator 8 mit einer in Längsrichtung verlaufenden Sacklochbohrung 11' auf, die in einen sich im wesentlichen
radial zur Längsachse des Stators erstreckenden Anschnitt 39 übergeht. Der Anschnitt 39 ist in Umfangsrichtung des
Stators 8 so ausgebildet, z.B. schlitzförmig, daß während des Passierens des Überlappungsbereiches S durch eine
vorbeilaufende Düse 4 ein Flüssigkeitsübertritt von der Sacklochbohrung 11' möglich ist. Am oberen Ende der
Sacklochbohrung 11' mündet eine Fluidzuleitung ein, die die
9 0 0 ··
Sacklochbohrung 11' mit dem Ausgang eines Magnetventils 40 verbindet. An diesem Magnetventil ist eingangsseitig eine
Fluidzuleitung 11 angeschlossen, durch die die zur Fremdstofferkennung in PET-Flaschen benötigte
Prüfflüssigkeit (Natriumbicarbonat) mit einem bestimmten
Druck, z.B. durch eine vorzugsweise steuerbare Pumpe 62, zugeführt wird.
Auf dem zuvor genannten Stator 8 ist der Rotor 7 der Einspritzvorrichtung 1 drehbar gelagert, der im wesentlichen
aus einem rohrförmigen Körper 60 mit an dessem oberen Ende angeformten Zahnriemenrad 54, einer über Distanzbolzen 64
und einer Platte 63 am unteren Ende befestigten ringförmigen Scheibe 65 und radial am Körper 60 angeschraubten, gebogenen
Röhrchen besteht. Die Röhrchen bilden die Düsen 4 und besitzen an dem zu den Flaschen 2 weisenden Ende eine
Öffnung 5, deren Öffnungsquerschnitt so bemessen ist, daß im drucklosen Zustand keine selbsttätige Entleerung der
Röhrchen erfolgt. Zwischen den Öffnungen 5 und den Flaschenmündungen 20 besteht ein Spalt H. Im Körper 60
befindet sich ober- und unterhalb des Anschnitts 39 jeweils eine Dichtung 23.
Die Flaschen 2 werden aufrechtstehend auf einem Transportband 27 unter der Einspritzvorrichtung
vorbeigeführt. Durch die Förderschnecke 52 wird eine Stellungssynchronisierung der Flaschen 2 während der
Transportbewegung durch den Überlappungsbereich S zu der Drehbewegung der auf einer horizontalen Kreisbahn D
umlaufenden Düsen 4 sichergestellt. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel wird das Förderband 27, die
Förderschnecke 52 und der Rotor 7 der Einspritzvorrichtung mechanisch gekoppelt durch den nicht dargestellten Antrieb
der Gefäßbehandlungsmaschine beaufschlagt.
Alternativ dazu besteht aber auch die Möglichkeit, den Rotor 7 durch einen eigenen motorischen Antrieb 29 (Servomotor,
Schrittmotor etc.) unabhängig von einer Gefäßbehandlungsmaschine anzutreiben. Diese Ausführung ist
in der Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet. Eine Einspritzvorrichtung mit einem unabhängigen Antrieb ist dann
von Vorteil, wenn diese beispielsweise als eine von einer Gefäßbehandlungsmaschine unabhängige Einheit an einem
Transporteur installiert wird oder nachträglich ohne große Umbaumaßnahmen an einer bereits vorhandenen
Gefäßbehandlungsmaschine angebaut werden soll. Die Steuerung des Motors 29 kann durch ein Steuergerät 30 erfolgen. Ist
außerdem wenigstens ein Sensor 31 zur Erfassung der Bewegung der Gefäßmündungen 20 vorhanden, der mit dem Steuergerät 30
in Verbindung steht, ist eine problemlose Synchronisierung der Drehbewegung des Rotors 7 zur Bewegung der Flaschen 2
möglich, so daß ggf. auf den Einsatz der Förderschnecke 52 verzichtet werden kann. Bei dieser Antriebskonfiguration
müssen die Flaschen 2 nicht unbedingt mit einem bestimmten, immer gleichbleibenden Teilungsmaß unter der
Einspritzvorrichtung 1 vorbeigeführt werden.
Die Ansteuerung des im Ausführungsbeispiel dargestellten, elektromagnetisch betätigbaren Ventils 40 erfolgt durch ein
Steuergerät 30. Die gewünschte Öffnungszeit des Ventils 40
und/oder der gewünschte Druck in der Fluidzuleitung 11 können an diesem Steuergerät 30 eingestellt werden.
Vorzugsweise besitzt das Steuergerät 30 einen Datenspeicher, so daß die zu einem Gefäßtyp gehörenden Einstellwerte bei
einer Umstellung auf eine andere Sorte lediglich aus dem Datenspeicher aufgerufen werden müssen. Außerdem kann das
Steuergerät 30 ggf. mittels einem nicht dargestellten Druckfühler den Druck in der Fluidzuleitung 11 erfassen um
bei evtl. auftretenden größeren Druckschwankungen durch eine
Anpassung der Ventilöffnungszeit die Einspritzmenge annähernd konstant zu halten. Das Steuergerät 30 kann auch
so gestaltet sein, daß eine Druckbeeinflussung, z.B. über eine steuerbare Pumpe 62, in der Fluidzuleitung 11 möglich
ist. In diesem Fall kann die von einer Düse 4 bei einem Einspritzvorgang ausbringbare Fluidmenge auch durch eine
Verstellung des Druckes in der Fluidzuleitung 11 beeinflußt werden. Idealerweise sind sowohl die Öffnungszeit des
Ventils 40 als auch der Druck in der Fluidzuleitung durch das Steuergerät 30 beeinflußbar.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Grundgedanke der Erfindung -ortsfestes steuerbares
Ventil und wenigstens eine abschnittsweise mit den Flaschen mitführbare Düse- auch bei andersartig ausgebildeten
Einspritzvorrichtungen, z.B. mit vertikal umlaufenden Düsen o.a., eingesetzt werden.
Claims (17)
1. Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines Fluids durch die offene Mündung (20) in den Innenraum
von bewegten Gefäßen (2), insbesondere Flaschen, vorzugsweise Kunststoffflaschen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung wenigstens eine eine zumindest über eine kurze Wegstrecke (S) mit der Mündung (20) des
Gefäßes (2) mitführbare Düse (4) aufweist, und die Fluidabgabe in das Gefäß durch ein dem stationären Teil
der Fluidzuleitung (11, 11') zugeordnetes Ventil (40) gesteuert wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Düse (4) kontinuierlich mit
gleichbleibendem Umlaufsinn auf einer geschlossenen Bahn (D), insbesondere Kreisbahn, geführt wird, die
Umlaufebene der Düse vorzugsweise normal zur Hochachse
(19) der Gefäße angeordnet ist und sich die Bahn (D) der
Düse mit der vorzugsweise geradlinigen Bewegungsbahn (G) der Gefäße (2) abschnittsweise überlappt, wobei während
der Überlappung (S) die Fluidabgabe aus der Düse in ein Gefäß erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß vorzugsweise mehrere Düsen (4) auf einem Rotor (7) angeordnet sind, der an einem eine
Fluidzuleitung (H') aufweisenden Stator (8) drehbar gelagert ist, wobei jede Düse bei einem vollständigen
Umlauf des Rotors einen Anschnitt (39) am Stator passiert, der eine Verbindung zwischen einer Düse (4)
mit der stationären Fluidzuleitung (H') herstellt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Einstellung der von einer Düse (4) in ein Gefäß (2) abgebbaren Fluidmenge die
Öffnungszeit des Ventils (40) und/oder der Druck in der Fluidzuleitung (11) regulierbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschnitt (39) am Stator (8) so gestaltet ist, daß
die bei höchster Arbeitsleistung bestehende Verbindungszeit zwischen einer Düse (4) und dem
Anschnitt (39) mindestens ebenso groß ist wie die maximal erforderliche Öffnungszeit des Ventils (40) zum
Einbringen einer bestimmten Fluidmenge in ein Gefäß (2).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (4), insbesondere deren
Öffnung (5), so gestaltet sind, daß bei fehlender Druckbeaufschlagung des Fluids, vor allem wenn keine
Verbindung der Düse (4) zur Fluidzuleitung (H') besteht, im wesentlichen kein Fluid aus der Düse (4)
austritt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bewegung der Düsen (4) zur Transportbewegung der Gefäße (2) synchronisiert ist,
insbesondere durch einen steuerbaren motorischen Antrieb (29).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Öffnungszeit des Ventils (40) und/oder
des Fluiddrucks in der Zuleitung (11, H') und/oder des motorischen Antriebs (29) des Rotors (7) ein Steuergerät
(30) vorhanden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuergerät (30) Informationen über die Bewegung der Gefäße (Position, Geschwindigkeit) erhält - über
zugeordnete Sensoren (31) und/oder die Steuerung(en) von der Vorrichtung (1) vor- oder nachgeordnete
Behandlungsmaschinen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bei einem Einspritzvorgang
abgebbare Fluidmenge an den Gefäßtyp {Volumen, Form,
Material, Bodenfläche) anpaßbar ist, wobei die zu einem
Gefäßtyp gehörenden Einstellwerte (Druck, Öffnungszeit) vorzugsweise abrufbar in einem Datenspeicher (30)
ablegbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Düsen (4) abgegebene
Fluidstrahl (3) nur auf den Gefäßboden trifft.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand (H) zwischen den Düsen (4) und den Gefäßmündungen (20) einstellbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäße (2) aufrechtstehend auf
einem vorzugsweise geradlinig verlaufenden Förderband (27) transportiert werden, und die Höhenlage der
stationären Vorrichtung (1) relativ zum Förderband (27) einstellbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) einer
Inspektionsvorrichtung zum Erkennen von Fremdstoffen in Kunststoffflaschen, insbesondere aus
Polyethylenterephthalat, vorgeordnet ist, wobei vorzugsweise ein zum Nachweis von Urin geeignetes Fluid,
insbesondere Natriumbicarbonat, in die Flaschen eingebracht wird.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) am Auslauf einer
Gefäßbehandlungsmaschine, insbesondere
Verschlußentfernungsmaschine,, angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Antrieb der Vorrichtung (1) mit der
Gefäßbehandlungsmaschine gekoppelt ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gefäße (2) mit einem bestimmten Teilungsabstand stellungs- und geschwindigkeitssynchron
an der Vorrichtung (1) mittels Förderschnecken, Sternräder, Taschenriemen oder ähnlichem vorbeigeführt
werden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerung (30) bei Druckschwankungen in der Fluidzuleitung (11) die Öffnungszeit des Ventils (40)
verändert, insbesondere zur Einhaltung einer konstanten, vorgebbaren Einspritzmenge.
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|---|---|---|---|
| DE9419501U DE9419501U1 (de) | 1994-03-04 | 1994-12-06 | Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines Fluids in Gefäße |
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| DE9403641U DE9403641U1 (de) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines Fluids in Gefäße |
| DE9419501U DE9419501U1 (de) | 1994-03-04 | 1994-12-06 | Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines Fluids in Gefäße |
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| DE9419501U Expired - Lifetime DE9419501U1 (de) | 1994-03-04 | 1994-12-06 | Vorrichtung zum Einspritzen einer dosierten Menge eines Fluids in Gefäße |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9419501U1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010027337A1 (de) * | 2010-07-15 | 2012-01-19 | Khs Gmbh | Behandlungsmaschine für Behälter |
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1994
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010027337A1 (de) * | 2010-07-15 | 2012-01-19 | Khs Gmbh | Behandlungsmaschine für Behälter |
| US9266637B2 (en) | 2010-07-15 | 2016-02-23 | Khs Gmbh | Treatment machine for containers |
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