DE69415423T2

DE69415423T2 - Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülmaschine und Spritzdüsenzusammensetzung

Info

Publication number: DE69415423T2
Application number: DE69415423T
Authority: DE
Inventors: Antonio Danbury Connecticut 06810 Fernandez; Chris Rockford Illinois 61108 Heckler; Ken Rockford Illinois 61108 Kuta; Steve A-1130 Vienna Miller; Atila Mississauga Ontario L5H 3V9 Soti; Gary Rockford Illinois 61108 Wegner
Original assignee: Pepsico Inc
Current assignee: Pepsico Inc
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2014-07-13
Also published as: EP0634230B1; DK0634230T3; GR3029341T3; DE69415423D1; ATE174823T1; EP0634230A1; ES2126024T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein automatische Hochgeschwindigkeits- Flaschenspül- und -sprühsysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine automatische Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülmaschine zum Spülen und Desinfizieren von Kunststoff Mehrwegflaschen (PRB) und einen Sprühdüsen- und Öffnungsaufbau. Der neuartige Sprühdüsenaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung ist konstruiert, um stark gebündelte, unter Druckstehende Ströme eines Reinigungsfluids abzugeben, so daß, wenn dieser in einer umgedrehten drehbaren Flasche angeordnet ist, eine maximale Reinigung der Flasche oder des Behälters erreicht wird.
Die Herstellung von Mehrweg- und wiederbefüllbaren Flaschen ist unterdessen sowohl in den Glas- als auch in den Kunststoff Flaschen-Abfüllindustrien weit verbreitet. Viele Länder haben deren Verwendung in der Bemühung verfügt, Energie zu sparen und den Rohstoffverbrauch bei einem Minimum zu halten. Weiterhin sparen marktfähige, wiederbefüllbare Flaschen und Behälter nicht nur Energie, sondern helfen, Müll- und Recyclingprobleme zu verringern, die gewöhnlicherweise mit Einwegkunststoff und Glasflaschen und -behältern verbunden sind. Insbesondere ist eine Industrie, bei der der Wunsch, wiederverwendbare und wiederbefüllbare Kunststoff Flaschen (PRB) zu verwenden, stärker wird, die alkoholfreie Getränkeindustrie.
Um als wiederbefüllbare Flasche für alkoholfreie Getränke marktfähig zu sein, muß die PRB ihre ästhetischen und funktionellen Eigenschaften minimal über zehn und bevorzugt mehr als 20 Zyklen oder "Durchgänge" während ihrer Lebensdauer beibehalten. Einen typischen Zyklus, den eine Mehrweg-/wiederbefüllbare Kunststoff Flasche durchläuft, wurde in zahlreichen Patenten und technischen Aufsätzen beschrieben. Zum Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 4,725,464 von Collette einen Zyklus, der umfaßt: 1) eine leere Alkaliwäsche gefolgt von 2) einer Inspektion auf Schmutzstoffe und einer Produktabfüllung/Verkapselung, 3). Lagerung im Großmarkt, 4) Verteilung auf den Großhandel und Einzelhändler und 5) Verkauf, Verwendung und leere Lagerung durch den Verbraucher, der schließlich die Rückgabe an den Abfüller folgt. Zur Zeit haben die Kunststoff Getränkeflaschen, die aus Polyestern wie Polyethylenterephthalat (PET) und Copolymeren davon, Acrylnitril und Polycarbonat hergestellt werden, die erforderlichen physischen und ästhetischen Eigenschaften, die beim Herstellen wiederbefüllbarer Plastikbehälter am meisten wünschenswert sind. Wie im Stand der Technik wohlbekannt ist, bietet PET den besten Mittelweg zwischen den Eigenschaften und Kosten und Leistungsverhältnissen.
Während die Kunststoff Flaschen-Abfüllindustrie große Fortschritte beim Lösen der Probleme gemacht hat, die mit dem Reinigen und Spülen der PRB während eines typischen Zyklus verbunden sind, gibt es mit den zur Zeit vorhandenen Flaschenspülmaschinen noch Probleme. Zum Beispiel umfassen viele der vorhandenen Maschinen zum Spülen von Kunststoff-Mehrwegflaschen (PRB) einen oder mehrere Vorbehandlungsschritte vor dem Durchführen einer inneren und/oder äußeren Sprühbehandlung. Eine solche Spülmaschine, die in dem US-Patent Nr. 4,154,624 beschrieben ist, sieht die Vorbehandlung der PRB durch Eintauchen jeder Flasche in ein Voreinweichbad aus Wasser oder ein Voreinweichbad aus alkalischer Lösung vor. Das Ziel der Vorbehandlung von jeder Flasche ist es, grobe Verunreinigungen und Rückstände von den Getränken oder Produkten zu entfernen. Diese Voreinweichschritte sind oft zeitraubend und verringern den Durchsatz, der in automatischen PRB-Spülmaschinen mit hohem Durchsatz wünschenswert ist. Weiterhin kann die Voreinweichbehandlung mit Hochtemperaturbädern eine frühzeitige Schrumpfung der PRB verursachen oder Spannungsrißschäden in nicht ausgerichteten Bereichen der Flasche induzieren.
Nach dem Vorbehandeln werden die PRB gewöhnlicherweise zu einem Reihen- (in-line) oder einem Drehträger transportiert, wo sie an Ort und Stelle gehalten und zusätzlichen verschiedenartigen äußeren und inneren Sprühvorgängen mit weiteren Detergenzien, Luft und Wasser unterworfen werden. Das US-Patent 4,125,120 offenbart ein Reihentransportsystem zum Spülen leichtgewichtiger Kunststoff Flaschen mit mehren einführbaren Sprühlanzen. Ein Fördermittel bewegt sich schrittweise nach vorne, und ein ganzer Düsenverteiler wird über ein hydraulisches Zylinderpaar, die mit Hubstäben verbunden sind, angehoben. Das US-Patent 4,080,974 offenbart ein Reihenfördermittel mit mehreren Flaschenträgern, welche die Flaschen in einer umgedrehten Position aufnehmen und die mit mehreren sich bewegenden Sprühdüsen ausgerüstet sind, die die Raschen begleiten, aber nicht in die Flaschen eingeführt werden, entlang einem Transportabschnitt zum Absprühen und Spülen.
Das US-Patent 3,226,757 und die europäischen Patente 0 265 343 und 2 607 127 offenbaren eine Flaschenreinigungsmaschine, die eine Vorrichtung zum Umdrehen der Flaschen zur Anordnung in mehreren Flaschenträgern und einführbare Lanzen zum Einblasen oder Spülen der Flaschen verwendet. Das US-Patent 5,135,014 offenbart eine Flaschenspülvorrichtung mit Trägern in verschiedenen Größen mit einer Sortiervorrichtung, einer Vorrichtung zum Umdrehen der Flaschen, einem Reihenträger mit mehreren Flaschenträgern mit Mitteln zum Untenhalten zum Ausrichten der Träger von Flaschen mit verschiedenen Größen und inneren und äußeren Sprühdüsen zum Reinigen des Flascheninneren und -äußeren. Eine Sprühdüse wird in die Flasche eingeführt, obwohl diese sich nicht mit der Flasche bewegt. Das Fördermittel wird schrittweise auf Intervallbasis nach vorne bewegt, und mehrere Düsen werden bei jedem Schritt in die Flaschen eingeführt. Das US-Patent 3,534,749 offenbart einen sich drehenden Drehtisch mit mehreren Flaschenhaltestationen; die über den Sprühdüsen angeordnet sind. Da die Behälter in dem Sprühschrank gedreht werden, werden sie sowohl inneren als auch äußeren Sprühbehandlungen zum Reinigen unterworfen.
Ein Problem, das mit den vorliegenden Einweich- und Sprühspülmaschinen verbunden ist, ist, daß viele Flaschen anfällig sind fir Spannungsrißschäden aufgrund der Kombination der Spüllösung mit hoher Temperatur, der alkalischen Natur der Lösung und der Art und Weise, wie sie behandelt werden. Andere automatische Flaschenspülsysteme sehen Vorrichtungen zum Handhaben von Behältern vor, z. B. von einer Wiege (US-Patent Nr. 4, 080, 974) oder von einem Korb (US-Patent Nr. 4,154, 624), wenn die Flaschen durch die Spülbehandlung transportiert oder gefördert werden. Sowohl Verschleiß als auch Spannungsrißschäden treten bei diesen Vorrichtungen auf, da die Flaschen aneinander oder an den Halterungen oder Körben, in denen sie transportiert werden, reiben oder schleifen.
Weitere Flaschenspülmaschinen aus dem Stand der Technik, die das Drehen der Flaschen, wenn sie gereinigt werden, vorsehen, schließen das US-Patent 4,461,054 ein, welches eine Vorrichtung zum Drehen und Reinigen von Behältern mit Schmutzteilchen offenbart, indem man eine Sprühdüse in die Flaschen einführt, wenn sie gedreht werden. Während des Reinigungsverfahrens werden die Flaschen nach unten gerichtet in die Behälter für den Reinigungsschritt hin und her bewegt. Ebenso offenbart das US-Patent 4,133,340 einen drehenden Drehtisch zum Drehen eines Werkteiles, das auf der Innenseite mit einer Sprühdüse, die mehrere Öffnungen aufweist, und auf der Außenseite durch Sprühdüsen, die auf Lanzen angeordnet sind, gereinigt wird. Bei beiden dieser Druckschriften ist keine Bewegung der sich drehenden Flasche vorgesehen.
Mehrere weitere Arten von Flaschenspülsystemen verwenden vertikale Karusselle, die dafür ausgelegt sind, das sie mit Reihenfördermitteln verbunden werden. Die US-Patente 4,944,810 und 4,834,123 offenbaren vertikale Karusselle mit Paddeln, welche in dem unteren Bereich der Flasche eingreifen und diese nach innen über eine Sprühdüse zum Reinigen fördern. Das US-Patent 3,302,655 offenbart einen ähnlichen Ansatz ohne Düseneindringung, wobei aber ein äußeres Spülen der Flasche mit Düsen umfaßt ist. Die gegenwärtigen Düsensysteme zum Absprühen der Flascheninnenseite kommen in einer Vielzahl von Anordnungen vor. Die üblichste Konstruktion umfaßt eine längliche Röhre oder einen Kanal, die/der einen Düsensprühkopf mit einer oder mehreren Ausströmlöchern oder -Öffnungen trägt. Üblicherweise wird diese Sprühdüse in eine Flasche eingeführt, die üblicherweise in einer umgedrehten Anordnung gehalten wird. Wasser, Luft und Detergenzien werden einzeln oder in verschiedenartigen Kombinationen aus den Öffnungen des Düsensprühkopfes ausgegeben, um die Flasche vor dem Wiederbefüllen mit einem Getränkeprodukt zu reinigen und zu spülen. Repräsentativ für die oben beschriebene allgemeine Konstruktion sind die Sprühdüsensysteme, die in den US-Patenten Nr. 2,227,734 und 4,099,674 offenbart sind, welche sich hin und her bewegende Sprühdüsen beschreiben, die in einer stationären Flasche, die absatzweise bewegt wird, sich auf und ab bewegen, um Fluidströme darin zu versprühen. In dem US-Patent Nr. 4,099,674 hat der Düsenkopf eine ringförmige seitliche Öffnung, um einen flachen 360º Sprühstrahl gegen die Flaschenseitenwand auszugeben, und weist eine zentrale Auslaßöffnung an dem Düsenkopf auf, um einen zylindrischen Strom auf den Bodenbereich der Flasche auszugeben. In dem US-Patent Nr. 2,227,734 umfaßt die Sprühdüse 3 längsgerichtet angeordnete Öffnungen.
Ein anderes Konzept zum Absprühen der Flascheninnenseiten wird in den US-Patenten Nr. 1,652,599 und 5,092,356 beschrieben. Diese Sprühdüsensysteme sehen keine Sprühdüse vor, die in das Innere einer umgedreht angeordneten Flasche eingeführt wird, sondern verwenden stattdessen ein Flüssigkeitsabgaberohr mit einer Düseneinheit mit einer Auslaß- bohrung, die schräg oder senkrecht zu der Rohrachse angeordnet ist. In dem US-Patent Nr. 5,092,356 drehen sich das Rohr und die Düseneinheit, wobei Sprühströme, die aus der Auslaßbohrung heraustreten, einen flachen Oberflächenkegel bilden. Somit treffen die Sprühströme nur auf der Flaschenseitenwand auf, und erreichen den Flaschenboden nur durch Ablenkung.
Bei sämtlichen dieser Düsensysteme sind die Bohrungen, die die Ausströmöffnungen bilden, klein geformt, verglichen mit der Größe der Öffnungen und führen zu Fluidströmen, die stark ungebündelt und nicht gut definiert sind. Des weiteren sind diese Systeme nicht für die Drehung der umgedrehten Flasche gedacht oder ausgelegt, was hilft, den Reinigungswirkungsgrad bei Flaschenreinigungsvorgängen mit hoher Geschwindigkeit zu verbessern.
Die US-Patente Nr. 3,536,263 und 5,125,425 offenbaren beide Sprühdüsen, welche Ströme mit großem Druck erzeugen, welche Partikelstoffe, die von den Strömen getroffen werden, lockern und ablösen.
Die US-Patente Nr. 2,925,224 und 4,828,178 offenbaren beide äußerst kleine Düsenöffnungen, aber keine von diesen Druckschriften offenbart eine längliche Bohrung mit einem kleinen Durchmesser.
Das US-Patent Nr. 4,828,178 offenbart die Verwendung von Electron Discharge Machining zum Bilden einer Sprühscheibe, aber nicht zum Bilden einer länglichen Bohrung mit einem kleinen Durchmesser.
Das französische Patent FR 408,950 beschreibt ein Flaschenspülverfahren, bei dem die innere Oberfläche der Flasche durch Aufbringen von Wasser mit einem ersten Sprühstrom entlang der Längsachse der Flasche und einem zweiten Sprühstrom, der in einem vorherbestimmten Winkel, bezogen auf die Längsachse der Flasche, ausgerichtet ist, gereinigt wird. Während des Reinigungsverfahrens wird die Flasche um ihre vertikale Achse gedreht. Um gute Reinigungsergebnisse zu erhalten, wird zusätzlich zu den Wasserströmen Dampf verwendet.
Das deutsche Patent DE 447,906 beschreibt eine Vorrichtung zum Reinigen einer Flasche in einer festgelegten auf dem Kopf stehenden Position. Ein Sprühkopf mit Düsenöffnungen wird gegen die Öffnung der Flasche gedrückt und ein längs gerichteter Sprühstrom aus Wasser wird verwendet, um den inneren Bereich der Flasche zu reinigen und zusätzlich werden geneigte Wassersprühströme verwendet, um den Verschluß und die Schulter zwischen dem Verschluß und dem Flaschenkörperbereich zu reinigen. Zum Verbessern der Reinigungswirksamkeit werden mehrere Düsen-und Öffnungssysteme bereitgestellt.
Das US-Patent 2,910,992 beschreibt eine Reinigungsvorrichtung für Dosen. Heißwasserströme werden in die transportierten und sich drehenden Dosen gerichtet. Mehrere Düsen sind so angeordnet, daß die Strombahnen für das Reinigungswasser sämtlichst in der gleichen zentralen vertikalen Ebene angeordnet sind und die Bahnneigung bei verschiedenen Winkeln in der gleichen allgemeinen Richtung schrägwinklig ist. Um das Reinigen und das Trocknen der Dosen zu verbessern, kann eine zusätzliche Düsengruppe heißen Dampf in die Dosen leiten.
Das französische Patent FR 991,641 beschreibt zwei Arten von Behälter-Reinigungsmaschinen, von denen eine einen einzigen Wasserstrom zum Reinigen herkömmlicher Flaschen mit engem Flaschenhals aufweist und eine Reinigungsmaschine mehreren Ausströmöffnungen, die an verschiedenen radialen und Umfangspositionen eines konkaven Bauteils zum Reinigen weithalsiger Raschen angeordnet sind. Das konkave Bauteil, auf dem die Ausströmöffnungen ausgebildet sind, ist außerhalb des Behälters, der gereinigt werden soll, angeordnet, und wird, bezogen auf den letzteren, gedreht. Die Reinigungsfluidströme werden in einem großen Winkelbereich, bezogen auf die senkrechte Achse des Behälters, ausgegeben und treffen sowohl auf die Seitenwand als auch auf den Boden des Behälters auf.
Weiterhin können die Fluide, die von den Ausströmöffnungen, die in den vorliegenden Sprühdüsensystemen vorliegen, ausgegeben werden, nicht die schwierig zu erreichenden Hodenbereiche eines Flascheninneren wirksam reinigen wie z. B. den ringförmigen Absetzringbereich einer Champagnerflasche, ohne daß man irgendein Vorbehandlungsbad oder weitere Reinigungsschritte, die zeitraubend und nicht kostenbewußt sind, vornimmt. Somit hängt bei diesen Konstruktionen eine wirksame Reinigung primär von der Chemie der ausgegebenen Fluide als von dem mechanischen Auftreffen ab.
Angesichts der oben erwähnten Beschränkungen und Nachteile bei den Flaschenhandhabungsvorrichtungen, die gegenwärtig in automatischen Flaschenreinigungsspülmaschinen gefunden werden, besteht folglich ein Bedarf, eine Vorrichtung zum Halten und Drehen von Flaschen oder Behältern in einer Art bereitzustellen, die die thermische lgeanspruchung in den Flaschenhalsbereichen und den Reibungsverschleiß an den Schulterbereichen minimiert und nicht irgendwelche Halte- oder Verschlußmittel erfordert.
Des weiteren wäre ein Sprühdüsensystem, das die Drehung einer umgedrehten Flasche, während diese mit Fluidströmen besprüht wird, bereitstellt, höchst wünschenswert zum Verbessern der Reinigungswirkung bei Hochgeschwindigkeits-Flaschenreinigungsverfahren. Weiterhin wäre ein Sprühdüsensystem mit länglichen Mikrobohrungen mit kleinen Ausströmöffnungen, die die Fluidströme in gerichteten und gut definierten Wegen abgibt, äußerst wünschenswert.
Weiterhin wäre es für eine Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülniaschine äußerst wünschenswert, eine Sprühdüse bereitzustellen, die Fluidströme in einem vorherbestimmten Muster abgibt, so daß in Kombination mit einer sich drehenden Flasche schwer zu erreichende Verunreinigungen, die sich an dem Boden einer Flasche ansammeln, in kürzeren Zeiträumen wirksam entfernt werden können. Weiterhin wäre es äußerst wünschenswert, eine Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülmaschine mit sich bewegenden Flaschenträgern und Spüldüsen, die eingeführt werden, wenn die Flasche gedreht und bewegt wird, und weiterhin eine, die den Spülvorgang einer PET-Flasche in einem 20-Sekunden-Zyklus mit einem starken mechanischen Auftreffen einer alkalischen Spüllösung durchführt, bereitzustellen.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochgeschwindigkeits- Flaschenspülmaschine bereitzustellen, die eine Reihenhandhabung (in-line handling) und eine bestimmte Steuerung der Flaschen in einer Drehspülvorrichtung verwendet, die mit höheren Geschwindigkeiten durch die Verwendung eines Sprühaufschlags spült, bei dem speziell konstruierte Sprühdüsen in die sich drehenden Flaschen eingeführt werden, um diese in einem Bruchteil der Zeit, die bei im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen benötigt wurde, zu reinigen.
Zu diesem Zweck ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülmaschine bereitzustellen, die eine Flaschenhandhabungsvorrichtung umfaßt, die die Flasche in eine axiale Umdrehungsbewegung versetzen kann, so daß, wenn das Innere einem Absprühen mit einem Reinigungsfluid aus einer speziell konstruierten Sprühdüse unterzogen wird, eine genauere und wirksamere chemische und mechanische Reinigung des Flascheninneren erreicht wird.
Schließlich ist es noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochgeschwindigkeits-Spülmaschine für Kunststoff Mehrwegflaschen bereitzustellen, welche eine verlängerte Lebensdauer für die Mehrwegflaschen bewirkt, indem man den Verschleiß durch Reibung verringert, Spannungsrisse verringert, die Schrumpfung verringert und die Kontaktzeit mit Spüldetergenzien bei hoher Temperatur verringert. Die Spülmaschine verbessert die Leistungsfähigkeit der Kunststoff Mehrwegflasche, indem man die durchschnittliche Anzahl der Rückläufe für jede Flasche vergrößert und die Durchführung mit verschiedenen Flaschengrößen ermöglicht.
Weiterhin ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochgeschwindigkeits- Flaschenspülmaschine bereitzustellen, die die Kosten verringert, die mit dem Spülen verbunden sind, indem man die Leistungsfähigkeit verbessert, die Bodenfläche, die Kosten für die Chemikalien und die Gebrauchskosten verringert.
Schließlich ist es noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Hochgeschwindigkeits- Flaschenspühnaschine bereitzustellen, die einen speziell konstruierten Sprühdüsenaufbau zum Reinigen des jeweiligen Flascheninneren umfaßt und die Fluidströme in einem einzigartigen Muster ausgibt, so daß in Kombination mit der Drehung der Flasche eine wirksame Reinigung durch eine Kombination von chemischer Auflösung und mechanischem Aufprall erreicht wird. Zu diesem Zweck ist es eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen Sprühdüsen- und -Öffnungsaufbau bereitzustellen, der Ströme von unter Druck stehenden Reinigungsfluid in die drehbare umgedreht angeordnete Flasche abgibt, wobei die Fluidströme mit der Drehung der Flasche zusammenwirken, um Schichten eines Getränkeproduktfilmes und Rückstände, die auf dem Boden der inneren Flaschenoberfläche abgelagert sind, mechanisch abzulösen.
Schließlich ist es eine noch weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Hochgeschwindigkeits- Flaschenspülmaschine bereitzustellen, die einen Sprühdüsen- und -Öffnungsaufbau mit mehreren länglichen Mikrobohrungen mit Ausströmöffnungen, die in einem vorherbestimmten versetzten oder voneinander beabstandeten Muster angeordnet sind, vorsieht. Weiterhin ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Sprühdüsen- und -Öffnungsaufbau bereitzustellen, der längliche Mikrobohrungen mit einem vergrößerten Verhältnis von Länge zu Durchmesser aufweist, um sicherzustellen, daß unter Druck stehende Fluide an jeder entsprechenden Ausströmöffnung in einer fokussierten, gut definierten Bahn austreten.
Schließlich ist es noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen Sprühdüsen- und - Öffnungsaufbau bereitzustellen, der in einer Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülmaschine verwendet wird, wobei die Reinigung der inneren Bodenoberfläche der Flasche in weniger als 20 Sekunden und bevorzugt innerhalb von 16 Sekunden erreicht wird.
Die Erfindung stellt einen Düsen- und Öffnungsaufbau wie in Anspruch 1 definiert bereit. Bevorzugte Ausführungsformen davon werden in den Ansprüchen 2 bis 22 beschrieben.
Die vorstehenden Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres von dem Fachmann unter Bezug auf die nachfolgende genaue Beschreibung von mehreren bevorzugten Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden, wobei die gleichen Teile mit identischen Bezugszeichen in sämtlichen der verschiedenen Darstellungen versehent sind und wobei:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die bevorzugte Ausführungsform der automatischen Hochgeschwindigkeits-Flaschenspül- und -Desinfizierungsmaschine der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 2 eine Aufrißdarstellung der automatischen Hochgeschwindigkeits-Flaschenspül- und - desinifizierungsmaschine ist, die die Dreheinheit und Fluidversorgungsleitungen, die zu dem Verteiler und Ventilkopfaufbau des Waschkarussells der vorliegenden Erfindung führen, zeigt;
Fig. 3 die Zeitzyklen der beiden Karusselle veranschaulicht, wobei bei dem Waschkarussell ein Lanzeneinführ-Hebezyklus (Bogen), ein Laugenwaschzyklus, ein neutralisierender Spülzyklus, ein Lanzenabsenkzyklus und bei dem Desinfizierungskarussell ein Lanzeneinführ-Hebezyklus, einen Desinfizierungs-Spülzyklus, ein Schlußspülzyklus und ein Lanzenabsenkzyklus eingeschlossen ist;
Fig. 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht des Waschkarussells, das in Fig. 2 gezeigt ist, ist und Steuernocken, die gleichzeitig ein statisches Luftventil und ein statisches Luftentleerventil betätigen, die Fluidstromleitungen in der Maschine und auch einen Trog zur Rückgewinnung der Waschflüssigkeit, der unter dem ersten Waschkarussell angeordnet ist, veranschaulicht;
Fig. 5(a) eine Seitenansicht einer PRB-Haltestation veranschaulicht, die eine Einspannung einer 1,5 l PRB zeigt und einen Teil des Verteilers und des Ventilkopfaufbaus für das Desinfizierungskarussell mit mehreren ringförmigen Versorgungsverteilern zum Zuführen von Fluiden zu den Ventilen einschließt, und auch eine Schnittansicht durch den Betrieb von zwei der Versorgungsventile zeigt;
Fig. 5(b) eine Vorderansicht einer PRB-Haltestation veranschaulicht, die eine Einspannung einer 0,5 l PRB zeigt und den Verteiler und Ventilkopfaufbau für das Desinfizierungskarussell einschließt;
Fig. 5(c) eine Vorderansicht einer PRB-Haltestation veranschaulicht, die eine Einspannung einer 2,0 l PRB zeigt und den Verteiler und Ventilkopfaufbau für das Desinfizierungskarussell einschließt;
Fig. 5(d) eine genaue Seitenansicht einer PRB-Haltestation ist, die eine Einspannung einer 0,75 l PRB zeigt und Details des Antriebszylinders und der Lanze, die in dem Antriebszylinder angeordnet ist, einschließt, und von mehreren nockenbetriebenen Ventilen zum Versorgen der Lanze mit verschiedenartigen Desinfizierungs- und Reinigungsfluiden und mit Luft;
Fig. 5(e) eine Vorderansicht einer PRB-Haltestation veranschaulicht, die eine Einspannung einer 2,0 l PRB zeigt und den Verteiler und Ventilkopfaufbau für das Waschkarussell einschließt;
Fig. 6 eine Darstellung von der Peripherie des Waschkarussells ist, die eine PR- Flaschenstation einschließlich eines Flaschenhalters und einer Drehvorrichtung, die die PRB in einer umgedrehten Position hält, wobei eine Sprühlanze und -düse vollständig in das Flascheninnere eingefahren sind;
Fig. 7 eine Schnittansicht durch eines der Dreiwegeventile für statische Luft zeigt, wenn das Ventil in einer geschlossenen Stellung ist; und
Fig. 8 eine Schnittansicht ähnlich der aus Fig. 7 zeigt, wenn das Dreiwegeventil für statische Luft in eine offene Stellung bewegt ist;
Fig. 9 eine detaillierte Seitenansicht des Flaschenhalters und der Drehvorrichtung ist, die eine Einspannung einer Flasche in einer umgedrehten Anordnung zeigt;
Fig. 10 eine Aufsicht ist, die entlang der Linie 10-10 aus Fig. 9 von dem Flaschenhalter und der Drehvorrichtung der vorliegenden Erfindung aufgenommen ist;
Fig. 11 eine Aufsicht auf einen Bereich des Waschkarussells der Hochgeschwindigkeits- Flaschenspülanlage mit einem Motorantriebsmittel zum Übertragen der Drehung auf eine Flasche, die von dem Flaschenhalter und der Drehvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gehalten wird, ist;
Fig. 12 eine genaue Darstellung eines Bereiches des Waschkarussells ist, der den Übergang der Flaschen zu und von dem entsprechenden Flaschenhalter und den Drehvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 13(a) ein Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramm der Hochgeschwindigkeits- Flaschenspülmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist, das die Systemkomponenten, die durch die programmierbare logische Steuervorrichtung überwacht und gesteuert werden, zeigt;
Fig. 13(b) die verschiedenartigen Antriebsmotoren veranschaulicht, die verwendet werden, um eine automatische Dreh- und Verschiebungsbewegung der verschiedenartigen Komponenten zu bewirken und die durch das Steuersystem PLC überwacht und gesteuert werden;
Fig. 13(c) die Steuerelemente veranschaulicht, die mit dem Steuersystem PLC verbunden sind, das verwendet wird, um das Vakuumpumpen-Sperrwasser, das der Hauptvakuumpumpe aus Fig. 13(d) zugeführt wird, zu überwachen;
Fig. 13(d) den Antriebsmotor veranschaulicht, der durch das Steuersystem PLC, das das Hauptvakuum den Einlaß-, Auslaß- und Übertragungssternrädern zuführt, überwacht und kontrolliert;
Fig. 13(e) das Steuerelement veranschaulicht, das mit dem Steuersystem PLC verbunden ist, das verwendet wird, um den Luftdruck, der dem System zugeführt wird, zu überwachen;
Fig. 14(a) eine Darstellung des Sprühdüsenaufbaus ist, der in einer 1,5 l Flasche eingeführt und darin unter Druck stehendes Fluid abgebend dargestellt ist;
Fig. 14(b) ist eine Darstellung des Sprühdüsenaufbaus, der in eine 2,0 l Flasche eingeführt und darin unter Druck stehendes Fluid abgebend dargestellt ist;
Fig. 15(a) ist eine Schnittansicht des Düsenkörpers, der entlang der Linie 15a-15a aus Fig. 16 vorgenommen ist;
Fig. 15(b) eine Schnittansicht des Düsenkörpers ist, die entlang der Linie 15b-15b aus Fig. 16 vorgenommen wurde;
Fig. 15(c) eine Schnittansicht des Düsenkörpers ist, die entlang der Linie 15c-15c aus Fig. 16 vorgenommen wurde;
Fig. 16 eine Aufsicht auf den Düsenkörper ist, der die versetzten Anordnungen der Ausströmöffnungen des Sprühdüsenaufbaus zeigt;
Fig. 17 eine Darstellung der Fluidströme ist, die auf dem Bodenbereich der Flasche auftreffen, die entlang der Linie 17-17 aus Fig. 14 aufgenommen wurde.
Das automatische Kunststoff Mehrwegflaschen(PRB)-Spül- und -Desinfizierungssystem verwendet eine relativ alltägliche Flaschenhandhabungsausrüstung, wie Fördermittel, Schnecken, Inverter, Sternräder, etc. und zwei spezielle sich horizontal drehende Karussellräder, welche die Flaschen an Ort und Stelle für das entsprechende Spülen und Desinfizieren halten.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, ist das Waschkarussell 10 mit einem Rückführungsumlauf (recirculating loop) versehen, um die Temperatur, Detergenskonzentrationen, Flüssigkeitsvolumina und das Filtern zu halten und beizubehalten, was notwendig ist, um die äußeren und inneren Oberflächen von PR- Flaschen durch Aufprall sauberzusprühen.
Das Desinfizierungskarussell 20 verdoppelt ablaufmäßig das Waschkarussell mit den anzumerkenden Ausnahmen bei den Sprühlösungen, den Umgebungstemperaturen der Lösungen, speziellen Rückgewinnungstechniken und der Verwendung einer anderen Detergenzlösung.
1. Temperatur. Der umlaufende Waschzyklus wird automatisch gesteuert und das Steuersystem hält die Temperatur der Waschlösung bei annähernd 140ºF. Die Steuerungen sind analog um eine finite, genaue und kontinuierliche Einstellung gegenüber Verlusten, die durch Wasseraufnahme, die Umgebungsraumtemperaturen, der Luftbewegung etc. eintreten, zu bewirken.
2. Filtern. Die umlaufende Waschlösung wird kontinuierlich gefiltert oder durchgeseiht, um einem Verstopfen der Sprühdüsen vorzubeugen und, wie dieses hier nachfolgend im Detail beschrieben wird, werden die Filter gereinigt, ohne daß man die Maschine stillegt.
Wenn die Flasche gespült ist, sammelt sich die Lösung mit den vorliegenden Verunreinigungen und Verschmutzungen durch die Schwerkraft in einem Kreisringtrog 36 unmittelbar unter dem Karussell, wie dies in Fig. 1 veranschaulicht ist. Dieser Trog ist entlang des gesamten Umfanges des Waschkarussells mit einem perforierten Metallblech, das Wasser durchläßt, aber größere Feststoffe und Verschmutzungen auffangt, ausgestattet. Die Neigung dieses Bleches ermöglicht es, daß die Verunreinigungen kontinuierlich zu einem niedrigen Punkt gespült werden, der für die manuelle Entfernung leicht zugänglich ist. Das Wasser und einige kleinere Verunreinigungen laufen von dem Trog in einen Sammel/Rücklauftank, der ähnlich mit einem perforierten Metallsieb ausgestattet ist, aber mit kleineren Öffnungen, um noch mehr Feststoffe und Verschmutzungen aufzufangen.
Diese Rücklauflösung wird nun mittels einer angetriebenen Pumpe mit variabler Frequenz zu dem Waschlösungsauffang- und Versorgungstank zurückgepumpt. Dieser Tank ist erneut mit einem perforierten Metallsieb versehen, das noch kleinere mitgeführte Feststoffe und Verunreinigungen entfernt und es ermöglicht, daß die Lösung zu dem Waschkarussell über eine Versorgungspumpe und eine Endfilterung zurückgeführt wird. Die Endfilterung wird durch Doppelfilter erreicht, die parallel verbunden, nacheinander geschaltet werden und mit automatischen Ventilen zum Umschalten von/auf schmutzigen/saubere Filter verbunden sind.
Alle Flaschen werden innen und außen gleichzeitig unter Verwendung der gleichen Zykluszeiten und Lösungen maschinengewaschen. Die Flaschen werden auch zwischen mehreren stationären äußeren Sprühdüsen gedreht, wenn sie durch das Karussell transportiert werden. Die äußeren Sprühköpfe führen Fluid zu mehreren stationär angeordneten Sprühdüsen, die um die Flaschen herum in dem Karussell angeordnet sind, welche Fluid auf die äußeren Flaschenoberflächen sprühen, wenn die Flaschen dabei durch das Karussell transportiert werden.
Die Ablaufbeschreibungen einer konstruierten Ausführungsform der Spülmaschine sind: Zeit - 20 Sekunden pro Karussell, ein Festwert.

Laugenflüssigkeit

Konzentration - variabel (0-10%)
Temperatur - variabel (Umgebungs- bis 145ºF)
Druck - variabel (40-200 psig)
Fließgeschwindigkeit - düsenabhängig, max. 2,5USGPM
Zusätze - variabel
Zeit - variabel bis zu 15 Sekunden

Desinfektionslösung

Konzentration - variabel (0-1%)
Temperatur - Umgebungs-
Druck - variabel (0-100 psig)
Fließgeschwindigkeit - düsenabhängig, max. 1,5USGPM
Zusätze - variabel
Zeit - variabel bis zu 15 Sekunden

Wasserspülung

Temperatur - Umgebungs-
Druck - variabel (0-100 psig)
Fließgeschwindigkeit - düsenabhängig, max. 2,5USGPM
Zusätze - variabel
Zeit - variabel - Ausgleich von 15 Sekunden
Düsen - ausgewählt, um zur Flaschenform, Fließgeschwindigkeit, dem Sprühmuster zu passen
Flaschendrehung - variabel - im Uhrzeigersinn / gegen den Uhrzeigersinn (0- 60 Upm)
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Waschlösung vollständig in einem separaten Ablauftrog 36 gesammelt und durch die Schwerkraft zu einem Sammeltank zurückgeführt, von dem die Waschlösung zu dem Waschlösungsauffang-/-versorgungstank zurückgepumpt wird, um den Kreislauf zu schließen.
Sowohl die alkalische Spüllösung als auch die Neutralisierungslösung werden durch Durchfluß-überwachende-Einheiten gepumpt, die, wie unten erklärt wird, sehr empfindliche Durchfluß(Druck)-Meßvorrichtungen zum Messen kleiner Differenzen bei den Fließgeschwindigkeiten sind. Sollte eine Sprühdüse oder -lanze verstopft sein, wird die Signalgeschwindigkeit kleiner werden und die vermutete(n) Düse(n) wird/werden markiert und im PLC-Speicher gespeichert. Diese besondere Station oder besonderen Stationen und insbesondere die entsprechenden Flaschen werden im Speicher über die gesamte Flaschentransportabfolge gehalten. Diese Flaschen sind dann identifizierbar bei nachfolgenden Untersuchungs- und Aussortierungsstationen und können dann aussortiert werden, weil sie von einer unbestimmten Qualität sind.
Wie hier nachfolgend genau diskutiert wird, ist der umlaufende Waschkreislauf des Waschkarussells in seinem Ablauf unabhängig, und es ist im wesentlichen eine Regelschleife, wodurch die Lösungskonzentration, das Filtern, die Pegel und die Temperatur gemäß den Ablaufbeschreibungen überwacht, eingestellt und beibehalten werden. Die Steuerstrategie bewirkt den Ausgleich von Verlusten, die durch den Austrag der Lösung durch Mitreißen an der Flasche, Verdampfung und Verdünnung auftreten. Weiterhin werden die Durchflüsse und Drücke für sämtliche Leistungsdaten kontinuierlich überwacht und unterstützen das Auffinden von Komponentenabweichungen: Verschleiß, Erosion, Leckage, etc..
Ein getrennter Diverter-Regelkreis erhält die Temperatur und den Druck, wobei eine Überexposition der Flaschen hinsichtlich der Sprühkontaktzeit verhindert wird, sollte das Karussell in einem Leerlauf oder Ruhezustand sein.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 treten die Flaschen in ein erstes Waschkarussellrad 10 über ein Einlaßfördermittel 12 ein, werden durch eine Schnecke/Inverter 14 umgedreht und dann durch ein Sternrad-Einlaßmittel 16, welches jede umgedrehte Flasche mittels eines Vakuumhalters greift, weitergeleitet. Während das Kreiskarussell in den Zeichnungen als ein Mittel zum Bereitstellen einer Endlosschlaufe veranschaulicht ist, sollte angemerkt werden, daß weitere Endlosschlaufen-Anordnungen, wie solche, die für die Reihenspülapparate verwendet werden, auch verwendet werden können. Die Endlosschlaufe stellt einen verlängerten Betriebswaschzyklus in einem Hochgeschwindigkeits-Fördermittel bereit, wobei Flaschen, die mit einer bevorzugten Geschwindigkeit von 440 pro Minute oder 24.000 Flaschen pro Stunde transportiert werden, in einem verlängerten, d. h. 15 bis 20 Sekunden Waschzyklus gespült werden können. Der verlängerte Betriebszyklus ist daher eine Funktion der Länge des Umfangs der Endlosschlaufe und der Geschwindigkeit, mit der die Flaschen über das Fördermittel bereitgestellt werden.
Um Reibungsverschleiß und Abrieb an den äußeren Flaschenoberflächen zu minimieren, sind die verschiedenen Vorrichtungen ausgelegt, um die Flaschen mit einem minimalen mechanischen Kontakt zu handhaben, und sind mit Saugnäpfen, Vakuumdüsen, Luftstrahlen, etc. ausgelegt, um den Flaschentransport zu bewirken. Nachdem eine Flasche in das erste Waschkarussell 10 in einer Anordnung mit dem Hals nach unten, wie in den Fig. 4, 5(a-e) und 6 veranschaulicht, überführt ist, wird diese um ihren Halsring von einer Flaschenhaltevorrichtung 200, wie diese unten genauer beschrieben wird, ergriffen und in dieser Position während des Durchganges durch das Karussell gehalten. Der Halsringgreifer/die Rollen des Flaschenhalters und die Drehanordnung 200 werden durch Antriebsmotoren angetrieben, von denen einer als 193 in Fig. 4 und als Riemen 246 (Fig. 4 und 11) veranschaulicht sind, die eine gesteuerte Drehwirkung auf die Flasche übertragen, wie dies nachfolgend hier genauer diskutiert wird. Das gesteuerte Drehen oder die Rotation sind sehr wirksam sowohl beim Spülen als auch beim Desinfizieren, da dieses eine maximale Bedeckung mit den Lösungen bei minimalen Volumina sowohl bei den inneren als auch bei den äußeren Flaschenoberflächen bewirkt.
Fig. 3 veranschaulicht die folgenden Zeitzyklen oder Abfolgen durch entsprechende Bögen um das erste Waschkarussell und das zweite Spülkarussell. Nachdem eine Flasche in dem Karussell angeordnet ist, gibt es einen anfänglichen 9,43 Grad-Einlaßbogen. Wenn eine Flasche durch die nächsten 245 Grad des ersten Waschkarussells gefördert wird, wird diese sowohl innen als auch außen mittels einer heißen alkalischen Lösung abgesprüht, was die typischen Verunreinigungen, die in zurückgegebenen gebrauchten Getränkeflaschen vorgefunden werden, löst und entfernt. Eine Lanze mit einer Sprühdüse an ihrer Spitze wird in jede Flasche eingeführt, während der ersten 9,43 Grad des 245 Grad-Bogens. Wie unten im Hinblick auf die Fig. 6 und 14 genau beschrieben wird, erfolgt das innere Absprühen durch einen speziell konstruierten Sprühdüsenaufbau 300, der auf einer Lanze, welche durch einen fluidangetriebenen Kolben angetrieben wird, angeordnet ist. Die Lanze hat eine genaue und präzise Wegstrecke innerhalb der Grenzen der Flaschenumhüllung und wird abgesenkt oder herausgefahren durch Luftdruck, kurz bevor die Flasche das jeweilige Karussell verläßt.
Am Ende des 245 Grad-Transportes (12 sek), sind 38 Grad (2 sek) des Transportes für ein Ausblasen mit Luft/Entfernung von der restlicher alkalischer Lösung in der Flasche vorgesehen. Während die Lanze noch ausgefahren ist, folgt diesem Ausblasen unmittelbar eine neutralisierende oder leicht saure Spülung für einen Zeitraum von 26 Grad, und dann wird die Lanze während eines 9,43-Bogens abgesenkt. Dieser Ansatz minimiert die Wartezeit für das Ablaufen der Lösungen durch Schwerkraft, um diese für die Rückgewinnung und Wiederverwendung der Lösung bereitzustellen.
Die Flasche wird dann durch ein Überführungs-Sternrad 18, das in Fig. 1 gezeigt ist, zu einem zweiten Desinfizierungskarussell 20 überführt, das in der Größe und der Anzahl der Stationen mit dem ersten Karussell im wesentlichen identisch ist und sich nur leicht in der Konstruktion von dem Waschkarussell aufgrund seiner anderen Funktion unterscheidet. Während des Transportes durch das zweite Desinfizierungskarussell 20 sind die ersten 9,43º-Bogen der Flascheneinlaßzeit zugeordnet, gefolgt von einem 198 Grad-Bogen, der nur der Aufbringung der Desinfizierungslösung in dem Flascheninneren zugeordnet ist. Die ersten 9,43 Grad des 198 Grad-Bogens sind der Ausfahrzeit für die Lanze zugeordnet. Dieser folgt eine Schluß- oder Endspülung mit behandeltem Wasser, das sowohl innen als auch außen auf die Flaschenoberflächen aufgebracht wird für annähernd 82,3 Grad, gefolgt von einem 9,43 Grad- Bogen für die Lanzenabsenkung.
In beiden Karussellen sind mehrere stationäre äußere Sprühdüsen 31, wie in Fig. 4 veranschaulicht, entlang des Weges angeordnet, den die Flaschen durchlaufen, wenn sie von dem Karussell von dem Flascheneinlaß-Sternrad zu dem Flaschenausgabe-Sternrad transportiert werden. Die Düsen 31 werden mit einer Waschlösung in dem Waschzyklusbereich des festgelegten Umfangs des Waschkarussells und mit einer Neutralisierungslösung während des Neutralisierungsbereiches des festgelegten Umfangs des Waschkarussells versorgt. Eine Desinfektionslösung wird während des Desinfektionsbereiches des festgelegten Umfangs des Desinfizierungskarussells und eine Wasserspülung während des Bereichs der Schlußspülung des Spülkarussells zugeführt. Es sollte angemerkt werden, daß die Drehung der Flaschen auch eine sorgfältige Säuberung des Flaschenäußeren ermöglicht, obwohl sogar die Düsen 31 feststehend sind.
In beiden Karussellen wird am Ende jeder Behandlung frische saubere Luft auf eine äußere stationäre Sprühdüse (die sich nicht mit dem Karussell dreht) gegeben, die über den Böden der umgedrehten Kunststoff-Mehrwegflaschen angeordnet ist, um die restlichen Flüssigkeiten in den konkaven Böden der umgedrehten Flaschen auszublasen, um eine maximale Rückgewinnung und einen minimalen Austrag der Reinigungs- und Desinfizierungsfluide zu bewirken. Genauer gesagt, eine dieser stationären Düsen ist über den umgedrehten Flaschen am Ende des Waschzyklus angeordnet, eine dieser stationären Düsen ist über den umgedrehten Flaschen am Ende des pH-Spülzyklusses angeordnet, eine dieser stationären Düsen ist über den umgedrehten Flaschen am Ende des Desinfizierungszyklus angeordnet, und eine dieser stationären Düsen ist über den umgedrehten Flaschen am Ende des Schlußspülzyklusses angeordnet.
Die Flaschen werden dann aus dem Spülkarussell mittels eines Ausgabe-Sternrades 22, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, entnommen und durch eine Auslaß-Förderschnecke 24, welche die Flaschen wieder in ihre ursprüngliche aufrechte Position umdreht, überführt, von der diese bei 26 als saubere und desinfizierte Packung zu der Produktabfüllvorrichtung transportiert werden.
Während dieses gesamten Ablaufs, was unten genau beschrieben wird, verwaltet, führt und steuert eine programmierbare logische Steuervorrichtung (PLC) das Karussell, Einlaß- /Auslaß-Fördermittel und die Geschwindigkeiten des Flaschendrehantriebsmotors, was auf einer Rückkopplung mit der nachfolgend angeordneten Flaschenfüllvorrichtung beruht. Weiterhin überwacht und steuert die PLC Pumpen, Ventile, Elektromagneten, Motoranlasser, wie diese bei dem Verfahren benötigt werden und führt auch eine Überwachung und Einstellung der Fluidpegel, der Alkali/Säurekonzentrationen und der Temperatur der zurückgeführten Waschlösung durch.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, kann eine Bedienungsperson der Vorrichtung von einer zentral angeordneten intelligenten Steuerschnittstelle 9 sämtliche Verfahrensparameter der vorliegenden Maschine, die auf verschiedenartigen alphanumerischen Bildschirmen der Schnittstelle angezeigt werden, beobachten. Folglich kann jeder Alarmzustand, der während des Verfahrens auftreten kann und irgendeine Art menschlicher Einwirkung oder menschlichen Eingreifens erfordert, angezeigt werden und wird von einer Bedienungsperson eine Bestätigung fordern.
Einige Alarmzustände sind Bereichsüberschreitungen: Durchfluß, Temperatur, Druck, Leitfähigkeit und/oder pH, Fluidpegel und Upm des Karussells. Getrennte und spezielle Überprüfungen für verstopfte Sprühdüsen, Lanzen, die nicht in Position sind, verschmutzte Siebe, etc. können auch durchgeführt werden. Sicherheitsbezogene Punkte werden auch als Alarmzustände angezeigt, z. B. offene Kontrolltüren 35, Zustand mit Übertemperatur, Abluftventilator läuft nicht, Gebrauchsdrücke sind zu niedrig um zu starten, Schmierung erforderlich, etc..
Wie allgemein in Fig. 2 veranschaulicht ist, umfassen das Waschkarussell und des Desinfizierungskarussell 20 beide einen zentralen Drehkommutator 28 mit Fluidversorgungsleitungen 30a, b, welche sich jeweils zu einem getrennten ringförmigen Fluidversorgungsverteiler 32 erstrecken, der sich entlang des inneren Umfangs des Karussellkreisringes erstreckt, von denen einer auch in Fig. 4 veranschaulicht ist. Ein zweiter Kommutator 28a ist für das Waschkarussell vorgesehen, um die heiße alkalische Waschlösung aus dem Zufuhrrohr 27 zu den sich drehenden Versorgungleitungen 30c zu überführen. Ein Dehnungsanschluß 77 ist vorgesehen, um die Bewegung des ringförmigen Verteilers 32 im Hinblick auf die Karussellplattform 36 anzupassen und es dem ringförmigen Verteiler ermöglicht, sich anzudehnen, wenn dieser erhitzt wird, wenn die unter Druck stehende alkalische Waschlösung mit hoher Temperatur durch eine Fluidversorgungsleitung durch den ringförmigen Verteiler 32 zu den mehreren Sprühdüsen fließt.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind mehrere äußere Sprühdüsen 31 um die Flaschen herum angeordnet, um deren äußeren Oberflächen zu säubern und zu desinfizieren. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die äußeren Sprühdüsen 31 festgelegt und drehen sich nicht mit dem Karussell und sind an ausgewählten Positionen entlang der sich drehenden Karusselle angeordnet, wo die äußeren Flaschenoberflächen mit einer alkalischen Waschlösung oder einem anderen Behandlungsfluid abgesprüht werden sollen. Genauer gesagt, die äußeren Sprühdüsen sind entlang des Durchlaufbogens des Waschzyklus, entlang des Durchlaufbogen des pH-Spülzyklusses angeordnet und können wahlweise entlang des Durchlaufbogens des Desinfizierungszyldusses und entlang des Durchlaufbogens des Schlußspülungszyklusses angeordnet sein. Die stationären äußeren Sprühdüsen weisen getrennte Fluidversorgungsleitungen auf (nicht über den ringförmigen Verteiler 32), da diese sich nicht mit dem Karussell drehen.
Wie in den Fig. 4, 5(a)-5(e) und 6 (Fig. 4 und 5(a) sind gegeneinander um 180º gedreht) veranschaulicht ist, weist jede umgedrehte Flasche eine getrennte Flaschenaufnahmestation auf, welche einen Verteiler und einen Ventilkopfaufbau 40, der damit verbunden ist, umfaßt. Jeder getrennte Verteiler und Ventilkopfaufbau 40 weist eine zentrale Lanze 42 auf, die zwischen einer ersten vollständig eingefahrenen Position unter dem Boden, was in Fig. 5(d) veranschaulicht ist, und einer zweiten vollständig ausgefahrenen Position in der Flasche, was im Detail in Fig. 6 veranschaulicht ist und schematisch durch die Position einer Düse 44 an dem oberen Ende der Lanze, die in der Flasche 15 in den Fig. 4-6 zu sehen ist, veranschaulicht ist, der Länge nach verschiebbar ist. Wie unten genau erklärt wird, ist die Sprühdüse 44 über einen Gewindeeingriff mit der Spitze 46 der Lanze 42 lösbar verbunden, um ein Säubern oder einen Austausch der Sprühdüse zu ermöglichen.
Wie unten erklärt wird, können verschiedene Sprühdüsen mit unterschiedlichen Sprühmustern für verschiedene Kunststoff Mehrwegflaschen bereitgestellt werden, um diese auf die verschiedenen inneren Konturen und Größen der verschiedenen Kunststoff- Mehrwegflaschen, die gewaschen werden sollen, abzustimmen.
Während eines ersten 9,43º-Bogens der Karussell-Wäschzykluszeit, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist, ist die Lanze vollständig ausgefahren, angetrieben durch den Fluiddruck des der Düse zugeführten Fluids, um die Düse in der Flasche ordnungsgemäß anzuordnen, und während eines 9,43º-Endbogens der Karussell-Ausfahrzeit, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist, wird die Lanze aus der Flasche zurückgefahren, angetrieben nach unten durch Luftdruck in die Position, die in Fig. 5(d) zu sehen ist.
Wie in den Fig. 5(d) und 6 zu sehen ist, umfaßt die Lanze 42 einen zentralen Schaftbereich mit einem zentralen Fluidstromdurchgang 48 darin und einen unteren Antriebskolben 50, der mit einer O-Ringdichtung 52 und einem Teflon®-Führungsring 51 ausgestattet ist. Die Lanze wird anfänglich in die vollständig ausgefahrene Position gefahren, indem man Fluid (alkalische Waschlösung in dem Waschkarussell und Desinfizierungslösung in dem Desinfizierungskarussell) unter Druck aus einem der verschiedenen Ventile 54, die mit jedem Ventilkopfaufbau verbunden sind, versorgt. Der Antriebskolben 50 läuft in einem stationären Antriebzylinder 56 in jedem Ventilkopfaufbau durch das Fluid, das durch ein entsprechend betätigtes (offenes) Ventil 54 in einen gemeinsamen ringförmigen Durchflußdurchgang oder Verteiler 58 fließt, der um den stationären Antriebszylinder 56 angeordnet ist, um in die Öffnungen 60 in der Nähe des Bodens des Antriebszylinders 56 in das freie Volumen unterhalb des Kolbens, das durch einen unteren elastischen Dämpfer 62 definiert wird, einzudringen. Das unter Druck stehende Fluid treibt den Kolben 50 aus seiner unteren Position, bei der der Boden des Kolbens oben auf dem unteren elastischen Dämpfer aufliegt wie in Fig. 5(d), in eine vollständig ausgefahrene obere Position, bei der das obere Ende des Kolbens gegen den Boden eines oberen elastischen Dämpfers 64 getrieben wird, wie in Fig. 6 gezeigt.
Die Lanze wird zu einem geeigneten Zeitpunkt aus ihrer vollständig ausgefahrenen Position nach unten in eine vollständig zurückgefahrene Position gefahren durch unter Druck stehende statische Luft, die durch ein oberes Versorgungsventil 54 für statische Luft, durch die Einströmöffnungen 66 in der Nähe der Oberseite des Antriebszylinders 56 zu der Oberseite des Kolbens 50 in seiner oberen ausgefahrenen Position gelangt, was den Kolben und die Lanze in dem Antriebszylinder 56 nach unten bewegt, bis der Kolben die Oberseite des unteren elastischen Elementes 62 berührt, wie in Fig. 5(d) veranschaulicht.
Der Antriebszylinder umfaßt an seinem unteren Ende eine äußere O-Ringdichtung 68 unmittelbar unter den Durchflußdurchgängen 60 für das eindringende Fluid und endet an einem äußeren unteren Schraubanschluß 70. Das untere Ende wird durch eine Bodenabdeckung 72 abgedichtet, die innen mit einem Gewinde versehen ist, um in den äußeren Schraubanschluß 70 des Zylinders einzugreifen. Der elastische Bodendämpfer 62 ist zwischen der Innenseite der Schraubabdeckung und dem Zylinderende befestigt und umfaßt eine äußere ringförmige O-Ringdichtung 74 und reicht von dort nach oben in den Antriebszylinder bis zu den Durchflußdurchgängen 60 für das eindringende Fluid. Das obere Ende davon ist geformt, um dem Fluid, das durch die Durchflußdurchgänge 60 für das eindringende Fluid fließt, zu ermöglichen, daß es mit dem Bodenende des Kolbens an dem unteren Ende der Lanze in Kontakt kommt, um die Lanze nach oben zu treiben und das Fluid dann durch den zentralen Durchgang 48 in der Lanze zu den Sprühdüsen fließt.
Der ringförmige Fluidstromdurchgang 58 in dem Verteilerblock ist nach unten fortgesetzt, wie in Fig. 6 veranschaulicht, von dem Verteilerblock zu der unteren Abdeckung über eine zylindrische Verlängerung 76 mit einer O-Ringdichtung 78 an derem oberen Ende, um den Verteilerblock abzudichten, und ist am Boden durch die O-Ringdichtung 68 entlang des Bodens des Zylinders 56 abgedichtet. Die zylindrische Verlängerung wird durch Eingreifen in das obere Ende der Bodenabdeckung 72 an Ort und Stelle festgehalten. Das obere Ende des Antriebszylinders umfaßt einen Bereich mit einem größeren Durchmesser 82, und das obere Ende des Antriebszylinders wird durch ein oberes Abdeckelement 84, das mit dem Verteilerblock durch die Bolzen 85 verbunden ist, an Ort und Stelle gehalten. Ein oberer Dichtungsstopfen 86 wird an Ort und Stelle in dem Bereich mit dem großen Durchmesser 82 unter dem oberen Abdeckelement 84 gesichert und trägt zwei beabstandete innere O-Ringdichtungen 88, welche gegenüber der äußeren zylindrischen Oberfläche der Lanze abdichten, und eine äußere O-Ringdichtung 90, welche gegenüber der inneren Oberfläche des Antriebszylinders 56 abdichtet. Der obere elastische Dämpfer 64 wird unter dem oberen Abdichtungsstopfen 86 an Ort und Stelle gehalten und umfaßt eine elastische untere Oberfläche, gegen die die obere Oberfläche des Antriebskolbens getrieben wird, wenn die Lanze ausgefahren wird.
Wie insbesondere in den Fig. 5(d) und 6 veranschaulicht ist, ist der allgemeine Versorgungsverteiler 58 auch über einen Durchflußdurchgang 96 mit einem äußeren Sprühverteiler 98 verbunden, welcher die äußeren Sprühdüsen 99 mit Fluid versorgt, welche auf dem Karussell angeordnet sind und sich mit dem Karussell drehen und Fluid auf die äußeren Flaschenoberflächen an dem oberen Ende und an dem Halsring sprühen. Bei einigen Ausführungsformen werden die äußeren Sprühdüsen 99 nicht erfordert, und bei diesen Ausführungsformen können die Durchflußdurchgänge zu diesen Düsen gesperrt sein oder können alternativ die äußeren Sprühdüsen und Durchflußleitungen dahin entfernt sein.
Die Ventile 54 des Ventilkopfaufbaus sind in dem Verteilerblock benachbart zu dem Antriebszylinder angeordnet, wie dies durch die Fig. 5(a-e) genau gezeigt und durch die Fig. 7 und 8 veranschaulicht wird.
Wie in den Fig. 4 und 5(a) veranschaulicht ist, definiert der ringförmige Verteiler 32 mehrere innere ringförmige Versorgungsverteiler 321, 322 und 323, welche an dem äußeren Umfang von jedem Karussell befestigt sind. Sie führen mehrere Fluide unter Druck zu dem Einlaß der mit ihnen verbundenen Versorgungsventile 54a-54d. Wie durch Fig. 5(a) gezeigt, ist jeder Versorgungsverteiler 321-323 über einen Fluidstromdurchgang 92, der sich von dem Versorgungsverteiler zu dem Einlaß eines damit verbundenen Ventils erstreckt, verbunden.
Jedes Ventil 54 wird zu den entsprechenden Zeitpunkten betätigt, wie diese durch die Zeittafeln vorgegeben sind, die durch die Nockenbahnen 94, die entlang des äußeren Umfanges jedes Karussells angeordnet sind, veranschaulicht ist. Fig. 4 veranschaulicht die gleichzeitige Betätigung eines statischen Luftventiles 54, und eines statischen Entleerventiles 545 (veranschaulicht in Fig. 5(e)) einer einzelnen Flaschenaufnahmestation des Waschkarussells 10.
Die Konstruktion des Waschkarussells und die Konstruktion des Desinfizierungs- oder Spülkarussells sind im wesentlichen die gleichen. Bei jedem Karussell führt der obere Versorgungsring 321 statische Luft unter Druck, die verwendet wird, um die Lanze gegen Ende eines Zyklusses von jedem Karussell abzusenken, zu jedem statischen Luftversorgungsventil 54, in dem Waschkarussell 10 (Fig. 5(e)) und 54a in dem Desinfizierungskarussell 20 (Fig. 5(b)). Das Waschkarussell umfaßt ein fünftes Ventilelement 542, das in Fig. 5(e) gezeigt ist, um dem Waschkarussell während des Spülzyklusses mit Luft Spülluft zuzuführen, um die alkalische Waschlösung aus dem Antriebszylinder und den damit verbundenen Durchstromdurchgängen und auch aus dem Inneren der Flasche zu entfernen. Wie in Fig. 5(e) veranschaulicht, ist die Ventilanordnung einer PRB-Station in dem Waschkarussell 10 leicht von der in dem Desinfizierungskarussell 20 verschieden. In dem Waschkarussell 10 ist das zweite Ventil von oben 542 das Versorgungsventil für Spülluft und das Entleerungsventil 545 statische Luft ist nun das fünfte Ventil von oben.
Der untere ringförmige Versorgungsverteiler 323 führt alkalische Waschlösung (NaOH) dem Ventil 544 des Waschkarussells während des Hauptwaschzyklusses zu und in dem Desinfizierungskarussell die Desinfizierungslösung (HNO&sub3;) während des HauptDesinfizierungszyklusses zu. Der mittlere Versorgungsring 322 führt Neutralisierungs-Spüllösung dem Ventil 543 des Waschkarussells während des pH- Waschzyklusses zu und in dem Waschkarussell die Schlußspüllösung (weiches Wasser) während des Schlußspülzyklusses zu.
Die Flaschenaufnahmestationen an dem Desinfizierungskarussell haben vier Ventile 54a- 54d, die damit verbunden sind; wie dies in den Fig. 4 und 5(b) veranschaulicht ist, wobei das obere Ventil 54a statische Luft zuführt, das nächste untere Ventil 54, ein Entleerungsventil für statische Luft ist. Die Ventile 54a und 54b werden gleichzeitig während des Lanzenabsenkvorganges betätigt, wobei das Ventil 54, Luft durch die Durchgänge 66 (Fig. 6) zuführt, um die Lanze abzusenken, und das Ventil 54, ermöglicht, daß Luft aus dem System gelassen wird, wenn die Lanze abgesenkt wird. Das nächste untere Ventil 54c führt die letzte Spüllösung während des Schlußspülzyklusses zu, und das unterste Ventil 54d führt die Desinfizierungslösung während des Desinfizierungszyklusses zu.
Die Konstruktion des Verteilerventils und Blockaufbaus, der nachfolgend hier beschrieben wird, ermöglicht den einfachen Ausbau von jedem Verteilerventil und Blockaufbau, um eine Inspektion, Säuberung und den Austausch von mehreren Bestandteilen davon zu ermöglichen. Jede Endabdeckung 72 kann abgeschraubt werden, um eine Entnahme des unteren elastischen Dämpfers 62 und der zylindrischen Verlängerung 76 zu ermöglichen. An dem oberen Ende können die Bolzen 85 entfernt werden, welches die Entfernung der Abdeckung 84, des oberen Abdichtungsstopfen 86, des oberen Dämpfers 64 und der Lanze 42 ermöglicht.
Fig. 7 veranschaulicht eine Schnittansicht durch einen beispielhaft mit statischer Luft betätigten Dreiwegeventilaufbau 110 in einer geschlossenen Position (kein statischer Luftstrom), was den Weg der Luft zeigt, die durch das Dreiwegeventil geleitet wird. Der Luftleitungsweg ist vorgesehen, um Luft, die von oberhalb des Antriebskolbens, wenn die Lanze 42 aus ihrer zurückgefahrenen Position in ihre ausgefahrene Position gefahren wird, zu leiten. Fig. 8 veranschaulicht eine Schnittansicht durch das Ventil 110 aus Fig. 7 in einer offenen Position, welche die statische Luft durch das Ventil strömen läßt, aber den Leitungsweg verschließt.
Das Ventil 110 umfaßt ein erstes Gehäusebauteil 112 mit Außengewinden 114, welche in eine Gewindebohrung in dem Verteilergehäuse über das Gewinde eingreifen. Ein Sechs kantkopf 116 ist vorgesehen, um das Ventil 110 bezogen auf das Verteilergehäuse reinzuschrauben (und rauszuschrauben). Mehrere Entlüftungslöcher 117 sind in dem ersten Gehäusebauteil 112 benachbart zu dem Sechskantkopf 116, welcher sich zwischen dem Inneren und dem Äußeren des ersten Gehäusebauteils erstreckt, vorgesehen.
Ein zweites Gehäusebauteil 118 umfaßt einen verringerten Durchmesser am rechten Ende 120, welches in eine zylindrische Bohrung an dem linken Ende des ersten Gehäusebauteils 112 eingeführt wird. Eine Endabdeckung 122 verschließt das linke Ende des Ventilaufbaus und umfaßt weitere Außengewinde 124, welche in die entsprechenden Gewinde in einer Bohrung an dem linken Ende des zweiten Gehäusebauteils 118 eingreifen. Die Endabdeckung umfaßt eine Aussparung 125 an ihrem linken Ende, um es zu ermöglichen, daß die Abdeckung in das und aus dem zweiten Gehäusebauteil 118 geschraubt werden kann. Der Ventilaufbau 110 wird (über die Gewinde 114 und den Sechskantkopf 116) in das Verteilergehäuse geschraubt, bis das linke Ende der Endabdeckung 122 mit dem Verteilergehäuse, welches sämtliche Komponenten sicher an Ort und Stelle hält, in Kontakt kommt.
Das zweite Gehäusebauteil 118 umfaßt einen verringerten Außendurchmesser des Durchflußbereiches 126, welcher mit den Löchern 128, die mit dem Inneren des zweiten Gehäusebauteils 118 verbunden sind, verbunden ist und auch mit einem Luftstromdurchgang 130 in dem Verteilergehäuse verbunden sind. Zwei O-Ringdichtungen 131 erstrecken sich um den Umfang des zweiten Gehäusebauteils 118, um es bezogen auf das Verteilergehäuse abzudichten. Das Ventil umfaßt einen Kugelauslöser 132, der innerhalb des rechten Endes des ersten Gehäusebauteils 112 beweglich angeordnet ist, welches durch eine der Nockenschienen 94 aus der Position, die in Fig. 7 veranschaulicht ist, in die Position, die in Fig. 8 veranschaulicht ist, geschaltet (nach innen gedrückt) wird. Nach der Auslösung verstellt der Kugelauslöser 132 linear links einen zentral angeordneten zylindrischen Auslöser 134, der in einer zentralen Bohrung in dem zweiten Gehäusebauteil 118 beweglich angeordnet ist. Ein Außenflansch 136 ist in der Nähe des linken Endes des zylindrischen Auslösers 134 angeordnet und eine O-Ringdichtung 138 ist um den zylindrischen Auslöser 134 herum in einer inneren Bohrung des zweiten Gehäusebauteils 118 angeordnet, um eine Dichtung dazwischen bereitzustellen. Der zylindrische Auslöser 134 ist hohl und umfaßt die Löcher 140 in der Nähe seines rechten Endes, die mit dem Inneren des ersten Gehäusebauteils verbunden sind. Eine zylindrische Feder 142 erstreckt sich zwischen dem Außenflansch 136 des zylindrischen Auslösers 134 und einer ringförmigen Lippe 144 an dem rechten Ende der Endabdeckung 122 und spannt den zylindrischen Auslöser 134 und den Kugelauslöser 132 zur Rechten vor, bis der Kugelauslöser 132 gegen die Lippe 146 mit dem verringerten Durchmesser am rechten Ende des ersten Gehäusebauteils 112 aufsetzt.
Wenn der Kugelauslöser 132 nach links durch eine Nockenschiene 94 verstellt wird, wird der zylindrische Auslöser 134 nach links verstellt bis sein linkes Ende, welches einen Lüftungsventilsitz 147 bildet, gegen ein Lüftungsventilbauteil 148 eines zentral angeordneten Ventilschaftaufbaus 150 geschlossen wird. Der Ventilschaftaufbau 150 umfaßt ein Hauptventilbauteil 152, das in der geschlossenen Position des Ventils, das in Fig. 7 veranschaulicht ist, gegen einen Hauptventilsitz 154, der auf der Endabdeckung 122 gebildet ist, geschlossen ist. Eine konische Feder 156 erstreckt sich zwischen einer inneren ringförmigen Lippe 158, die in der Endabdeckung 122 ausgebildet ist, und der linken Seite des Lüftungsventilbauteiles 152 und spannt den Ventilschaftaufbau 150 zur Rechten vor, so daß in der geschlossenen Position des Ventiles, das in Fig. 7 veranschaulicht ist, das Lüftungsventilbauteil 152 gegen den Lüftungsventilsitz 154 geschlossen ist. In dieser Position ist das Hauptventilbauteil 148, bezogen auf den Hauptventilsitz 147 geöffnet.
Folglich kann in der geschlossenen Position des Ventils 110, das in Fig. 7 veranschaulicht ist, die statische Luft nicht (von dem ringförmigen Verteiler für statische Luft) durch eine Einlaßöffnung 160 in dem Ventil 110 hinter dem Hauptventilbauteil 152, welches gegen den Hauptventilsitz 154 geschlossen ist, fließen. Die Luft kann jedoch durch den Luftstromdurchgang 130, durch den Durchflußbereich 126 mit dem verringerten Durchmesser, den Öffnungen 128 in das Innere des zweiten Ventilgehäusebauteils 118, durch das geöffnete Lüftungsventilbauteil 148 (das bezogen auf den Lüftungsventilsitz 147 geöffnet ist) in das Innere des zylindrischen Auslösers 134, durch die Öffnungen 140 in das Innere des ersten Ventilgehäusebauteils 112 und durch die Öffnungen 117 nach draußen in die Atmosphäre geleitet werden.
Beim Erreichen der geöffneten Position des Ventils 110, die in Fig. 8 veranschaulicht ist, verstellt, sowie der Kugelauslöser 132 nach links durch eine Nockenschiene 94 verstellt wird, der Kugelauslöser 132 den zylindrischen Auslöser nach links, womit man den Lüftungsventilsitz 147 gegen das Lüftungsventilbauteil 148 verschließt, und dann den Ventilschaftaufbau 150 weiter nach links verstellt, wobei man das Hauptventilbauteil 152 bezüglich des Hauptventilsitzes 154 öffnet zu der Position, die in Fig. 8 veranschaulicht ist. In dieser Position fließt statische Luft (aus dem ringförmigen Verteiler für statische Luft) durch die Einlaßöffnung 160 durch das geöffnete Hauptventilbauteil 152 in das innere des zweiten Gehäusebauteils 118, durch die Öffnungen 128, den Durchflußbereich 126 mit verringertem Durchmesser und in die Auslaßöffnungen 130. Die Auslaßöffnung 130 ist mit den Einlaßöffnungen 66, Fig. 4, verbunden, um die Lanze 42 in ihre zurückgefahrene Position zu bewegen.
Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen die Konstruktion eines Dreiwegeventils, welches als das statische Luftventil 54a des Desinfizierungskarussells 20 und als das statische Luftventil 54, des Waschkarussells 10 verwendet wird. Die anderen Ventilbauteile 54b bis 54d des Desinfizierungskarussells 20 und 542 bis 545 des Waschkarussells 10 erfordern nur ein Zweiwegeventil. Die Konstruktion von jedem dieser Zweiwegeventile ist im wesentlichen identisch zu dem der Dreiwegeventile, mit der Ausnahme, daß die Zweiwegeventile keine Öffnungen 117 in dem ersten Gehäusebauteil 112 und Öffnungen 140 in dem zylindrischen Auslöser 134 aufweisen. Der Vorteil von dieser Anordnung ist es, daß sämtliche Ventile im wesentlichen eine ähnliche Konstruktion mit vielen gemeinsamen Teilen aufweisen. Bei den Zweiwegeventilen wird nur die Funktion des Hauptventilbauteiles 152 und Hauptventilsitzes 154 gebraucht, um den Strom von der Einlaßöffnung 160 zu der Auslaßöffnung 130 zu ermöglichen oder zu verhindern. Bei den Zweiwegeventilen gelangt das Fluid von der Auslaßöffnung 130 durch Strömungsdurchgänge zu dem gemeinsamen ringförmigen Verteiler 58, Fig. 6, fließt dann durch die Einlaßöffnungen 60 zu dem zentralen Durchgang 48 der Lanze 42, um die Lanze nach oben in ihre ausgefahrene Position zu fahren oder, wenn die Lanze bereits in ihrer ausgefahrenen Position ist, um einfach durch die Düse 44 zu sprühen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 ist ein Flaschenhalter und ein Drehaufbau 200 gezeigt, der in der bevorzugten Ausführungsform festgelegt oder drehbar auf der Oberseite der Trägerkonstruktion 213, die Teil einer Flaschenaufnahmestation zum Transportieren der PR-Flasche zu den verschiedenen Arten der Weiterbearbeitung in jedem Karussell ist, angeordnet sein kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Werkteil eine Kunststoff Flasche oder ein Behälter 15, der in Fig. 9 in einer umgedrehten Position mit dem offenen Halsende 216 nach unten gerichtet gezeigt ist. Wie unten erklärt wird, kann der Flaschenhalter 200 ausgelegt sein, um Behälter mit verschiedenen Größen und Konfigurationen aufzunehmen.
Die Flaschenhaltevorrichtung 200 umfaßt einen festgelegten Stützträger 218, der auf der Oberseite der Trägerkonstruktion 213 durch die Fluidversorgungssäule 214 gehalten wird und einen drehbaren Trägerarm 230, die sich beide von der Trägerkonstruktion 213 quer erstrecken. Der Stützträger 218 ist an der Trägerkonstruktion 213 durch jede geeignete Anbringungsvorrichtung wie beispielsweise mittels der Bolzen 221, die als gestrichelte Linien in Fig. 9 zu sehen sind, angebracht. Drehbar an den Stützträgern 218 angebracht sind ein Paar drehbarer Eingriffsrollen 220a und 220b, welche beide in Fig. 10 zu sehen sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist jede drehbare Eingriffsrolle 220a und 220b ein Zylinder und ist an einem ersten Ende 223a mit einem Einschnitt oder eine Vertiefung 225a im Umfang versehen, der/die komplementär zu einer Flaschenoberfläche ist und insbesondere zum Halsring 222 ist. Für weitere Anwendungen kann die Oberfläche jeder drehbaren Eingriffsrolle verschieden gestaltet sein, um den Eingriff mit einer Flasche oder Werkteil, die/das eine unterschiedliche Oberflächengestaltung aufweist, zu ermöglichen. Die drehbaren Eingriffsrollen 220a und 220b können auch mit verschiedenen Abständen beabstandet sein, um Werkteile oder Flaschen 15 mit verschiedenen Breiten und Größen aufzunehmen.
An dem anderen Ende 227a von jeder drehbaren Eingriffsrolle 220a, b ist eine Vertiefung 226a zum Eingreifen eines Antriebsriemens 228 vorgesehen. Der Antriebsriemen 228 ist ein flexibler Gummiriemen bei der bevorzugten Ausführungsform und ist um jede Rolle 220a, b gelegt, um die Drehbewegung auf dieselbe zu überragen, wenn dieser über Antriebsmittel 245, die in den Fig. 4 und 11 gezeigt und unten genauer erklärt werden, angetrieben wird.
Der Flaschenhalter und die Drehvorrichtung 200 umfassen einen drehbaren Stützarm 230 mit einem drehbaren Eingriffsrolle 220c, die darauf angebracht ist. Der Trägerarm 230 ist bei der bevorzugten Ausführungsform unter dem Stützträger 218 angeordnet und, wie in Fig. 9 veranschaulicht, davon durch einen Vorspannmechanismus wie die Feder 232 getrennt. Der Vorspannmechanismus 232 spannt normalerweise den Trägerarm 230 in eine Eingriffsposition mit dem Werkteil oder der Flasche 15 vor. Die PRB oder Flasche 15 wird somit an drei Punkten durch die Rollen 220a, b und die drehbare Eingriffsrolle 220c, die auf dem Trägerarm 230 angeordnet ist, erfaßt. Die Flascheneingriffsposition wird durch die gestrichelten Linien des Trägerarms 230', die in Fig. 10 zu sehen ist, angezeigt. Wenn die Flaschenhaltevorrichtung 200 durch die Nocke 265, die in Fig. 12 gezeigt sind, geöffnet ist, wird der Trägerarm 230 um den Schaft 237 in die durch den Pfeil in Fig. 10 angegebene Richtung gedreht. Wenn in diese Position gedreht, sind der Stützträger 218 und der Stützarm 230 winkelig zueinander angeordnet, um sowohl das Anordnen des Halsringes 222 einer Flasche 15 zwischen den Vertiefungen 225a, b, c jeder drehbaren Eingriffsrolle 220a, b, c vor dem Eingriff davon zu ermöglichen oder die Freigabe der Flasche 15 aus dem Flaschenhalter 200 zu ermöglichen.
Drehbar angeordnet auf dem Stützarm 230 ist die drehbare Eingriffsrolle 220c, welche an einem Ende 223c mit einem Einschnitt oder einer Vertiefung 225c versehen ist, die komplementär für den und zum Eingreifen des Halsring(es) 222 der Flasche 15 ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Vertiefungen 225a, b, c der drehbaren Eingriffsrollen 220a, b, c horizontal coplanar, um mit dem Halsring 222 zusammenzupassen und um die Flasche 15 in einer aufrechten Position (Fig. 9) zu halten. Die Rollen haben Einschnitte oder Vertiefungen 225a, b, c und können auch in einer gewinkelten Ebene bezogen auf den festgelegten Stützträger 218 angeordnet werden. Diese Anordnung würde ein Halten und Drehen der Flasche 15 in einer geneigten Position ermöglichen.
Am Rand der drehbaren Eingriffsrolle 220c ist eine Vertiefung 226c zum Eingreifen eines Antriebsriemens 228 vorgesehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die drehbare Rolle 220c auch mit einem Stachelband 23S versehen, welches durch einen länglichen Synchronriemen 245, der auf den Kettenrädern 245, 248 angeordnet ist, angetrieben wird und durch einen äußeren Antriebsmotor 193 (s. Fig. 4) über eine Welle 245(a) angetrieben wird.
Fig. 11 veranschaulicht im Detail das Antriebskettenrad 245 und den Riemen 246, der die Drehbewegung des drehbaren Kettenrades 235 und die Flascheneingriffsrolle 220c bewirkt. Das Antriebskettenrad 245 überträgt die Drehbewegung auf den Synchronriemen 246, der um das Kettenrad 248 und die Riemenspannrolle 249 angeordnet gezeigt ist. Wie veranschaulicht, ist der Antriebsriemen 246 entlang des Umfangsbereiches eines jeden Karussells angeordnet und wird zu der Anordnung des Karussells durch mehrere Eingriffskettenräder 235, die auf jeder der Flascheneingriffsstationen angeordnet sind, transportiert. Es gibt mehrere Antriebsmotoren 193, Kettenräder 245 und Antriebsriemen 246, die entlang des Umfanges oder der äußeren Begrenzung von jedem der Karusselle angeordnet sind, um die Drehbewegung der Flaschen, die in jeder der Flaschenaufnahmestationen angeordnet sind, zu bewirken.
Die Fig. 12 zeigt eine Flasche 15, die von dem Einlaß-Sternrad 16 zu dem offen vorgespannten Flaschenhalter und der Drehanordnung 200 überführt wird. Die Nocke 265 dreht den drehbaren Stützarm 230 des Flaschenhalter- und Drehaufbaus 200, um den Eingriff der Flasche in der oben beschriebenen Art und Weise zu ermöglichen. Wenn die Flaschenhalte- und Drehvorrichtung sich in die durch den Pfeil A in Fig. 12 gezeigte Richtung bewegt, greift der Synchronriemen 246 in das Kettenrad 235 jeder Flascheneingriffsrolle 220c ein. Das Antriebskettenrad 245 wird angetrieben, um die Drehung des Synchronriemens 246 und folglich der Flascheneingriffsrollen 220c zu bewirken. Die Drehbewegung der Eingriffssrollen 220c wird gleichzeitig auf die drehbaren Eingriffssrollen 220a und 220b aufgrund des flexiblen Antriebsriemens 228 übertragen. Wenn der Halsring 222 der Flasche 15 von den Vertiefungen 225a, b und c aufgenommen wird, verursacht die Bewegungsreibung, die durch die Drehbewegung der drehbaren Eingriffssrollen 220a, b, c verursacht wird, ein axiales Drehen der Flasche 15 in die entgegengesetzte Richtung. Bei der bevorzugten Ausführungsform verursacht der äußere Antriebsmotor 193 eine Drehung der Flasche mit einer Geschwindigkeit, die zwischen 2 bis 20 Upm, bevorzugt bei 12 Upm liegt. Weiterhin ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein Riemenspann-Kettenrad 249 in der Mitte zwischen dem Antriebsmotor 245 und dem Kettenrad 248 eingeschlossen, um sicherzustellen, daß der Bereich des Synchronriemens 246, der nicht mit dem Kettenrad 235 der drehbaren Eingriffsrolle 220c in Eingriff steht, nicht mit der Bewegung des Synchronriemens 246 interferiert. Es sollte selbstverständlich sein, daß mehrere Antriebsmittel 245 entlang des Umfangs von jedem Karussell angeordnet sind, so daß die Flaschendrehung an einer vorherbestimmten Anzahl von Orten entlang des Durchlaufes um das Karussell für einen so langen Zeitraum, wie er erforderlich ist, erfolgen kann.
Wie in Fig. 13b gezeigt und unten genau beschrieben ist, kann die Bedienungsperson die Geschwindigkeiten der verschiedenen Antriebsmotoren und variablen Frequenzpumpe festlegen oder einstellen. Fig. 13b veranschaulicht eine Reihenanordnung von fünf Drehantriebsmotoren 193a - 193e mit bevorzugt jeweils 0,5 PS, welche Teile der Antriebsmittel sind, die die Flaschenantriebsriemen 246 für das Waschkarussell 10 antreiben. Eine weitere Reihenanordnung von fünf Drehantriebsmotoren mit jeweils 0,5 PS 194a-194e treiben die Flaschenantriebsriemen in dem Desinfizierungskarussell 20 an.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist der Stützträger 218 mit einer stoßaufnehmenden Vorrichtung 240 ausgestattet, die eine verfahrbare Flascheneingriffsrolle 220b umfaßt, die auf einem sich hin und her bewegenden Folgestab 247 angeordnet ist. Der Folgestab 247 ist über eine Feder 248, die an einem Ende 239 an dem Stützträger 218 befestigt ist, nach außen hin vorgespannt. Diese Dämpfungsvorrichtung ermöglicht eine horizontale Verschiebung der drehbaren Eingriffssrolle 220b und des Folgestabs 247, wenn eine Flasche in den Rollen aufgenommen wird und der Dreharm 230 über die Nocke 265 freigegeben wird, wodurch ein Eingriff des Flaschenhalsringes 222 innerhalb der Vertiefungen 225a, b, c ermöglicht wird. Die Feder 248 wird gestaucht und bewirkt eine natürliche Rückstellkraft, um den Folgestab 247 und die drehbare Eingriffsrolle 220b in ihre ursprüngliche Position, die in Fig. 10 gezeigt ist, zurückzustellen. Das Ermöglichen der Verschiebungsbewegung der drehbaren Eingriffsrolle 220b in die Richtung des Pfeiles, der in Fig. 10 gezeigt ist, minimiert die an den Hals 216 und Halsring 222 der Flasche 15 angelegten Kräfte, sowohl wenn die Flasche oder das Werkteil eine Oberflächenunregelmäßigkeit oder einen Vorsprung aufweist, oder wenn die drehbaren Rollen 220a, b, c die Flasche 15 ergreifen, nachdem der Trägerarm 230 in die normale Position zurückgestellt ist. Im wesentlichen verringert die Stoßdämpfungsvorrichtung die Wahrscheinlichkeit von Spannungsrißschäden in der Flasche.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Werkteil- und Flaschenhalte- und Drehvorrichtung 200 ausgelegt, um eine Mehrweg- und wiederbefüllbare Polyethylen- terephthalat-Kunststoff-Flasche von jeder Größe und jedem Volumen, wie es in den Fig. 5(a)-5(d) gezeigt ist, zu halten und zu drehen. Bevorzugt sind mehrere Flaschenhalte- und Drehvorrichtungen entlang des Umfangsbereiches von jedem Karussell 10 und 20 des Drehspülsprühsystemes, das allgemein in Fig. 1 gezeigt ist, angeordnet, obwohl sie auch in einem Reihenspülsprühsystem angeordnet sein können.
Fig. 12 veranschaulicht auch genauer im Detail das Einlaß-Sternrad 16 und das Überführungs-Sternrad 18, welche mit einem Sauggreifer in jeder Tasche 263 ausgesetzt sind. Im Betrieb werden mehrere umgedrehte Flaschen 15 von den Greifertaschen 263 des Sternrades 16, das in die Richtung, die durch die Pfeile in Fig. 12 angezeigt werden, gedreht wird, gegriffen und jeweils nacheinander zu einer entsprechenden Flaschenaufnahmestation und einem Drehaufbau 200, der an dem Umfang des Karussells 10 angeordnet ist, nacheinander überführt. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann die Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülmaschine annähernd 480 Überführungen pro Minute durchführen. Um eine Überführung durchzuführen, wird der Trägerarm 230 nach außen durch eine äußere Nocke 265 vorgespannt, um die Antriebsrollen zu öffnen, um einen Eingriff mit einer entsprechend registrierten Flasche 15 zu ermöglichen, wie oben beschrieben. Nachdem die Flasche 15 von dem Flaschenhalter 200 in der oben beschriebenen Art drehbar ergriffen wurde, kann die Flasche verschiedenartigen Bearbeitungsschritten unterworfen werden, wie z. B. innerem und äußerem Waschen, Trockenen oder ähnlichem.
Wie in Fig. 12 gezeigt, wird nach einem vollständigen Durchgang durch das Waschkarussell 10 der Trägerarm 230 durch eine außen angeordnete Nocke 265 im entsprechenden Moment vorgespannt, um die drehbaren Flascheneingriffsrollen zu öffnen und die Flasche 15 in die Greiftasche 263 des sich drehenden Überführungs-Sternrades 18 abzugeben, um die Flasche 15 zu transportieren oder zu untersuchen oder weiter zu bearbeiten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 14a wird der Sprühdüsenaufbau 300 der vorliegenden Erfindung gezeigt, der einen Düsenkörper 44 und eine fluidangetriebene Lanze 42, die in einer umgedrehten 1,5 l Flasche 15 angeordnet ist, umfaßt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Flasche 15 eine Mehrweg-/wiederbefüllbare blasgeformte Kunststoff Flasche, die aus einem Polyethylenterephthalat-Homopolymer oder Copolymeren davon hergestellt ist. Die Flasche kann bevorzugt in einem Größenbereich von 0,5 l bis 2 l, wie in den Fig. 5(a)-5(d) gezeigt ist, liegen, wobei 1,5 und 2,0 l Flaschen (s. Fig. 14a und 14b entsprechend) für Beschreibungszwecke hier dargestellt sind, aber es ist selbstverständlich, daß jede Größe einer Kunststoff- oder Glasflasche gereinigt werden kann. Der Düsenkörper 44 ist bevorzugt zylindrisch geformt und ist bevorzugt aus einem rostfreien Stahl hergestellt, aufgrund dessen Eignung, den Detergenzien und Chemikalien, die in der Reinigungslösung, die in dieser Umgebung verwendet werden, vorhanden sind, standzuhalten.
Wie in Fig. 14a gezeigt ist, werden Ströme von unter Druck stehendem Reinigungsfluid 280a-d auf gebündelten und genauen Wegen von der Oberfläche 283 des Düsenkörpers 44 abgegeben und auf die innere Oberfläche des Bodenbereiches 282 der 1,5 l Flasche 15 gerichtet. Zur Klarstellung, Fig. 14a zeigt alle abgegebenen Sprühströme, die nur auf einer Seite des Düsenkörpers 44 austreten, aber wie unten genau erklärt wird, sind die Auslaßöffnungen um die Spitze der Düse herum angeordnet und die Ströme werden auch von der anderen Seite des Düsenkörpers 44 abgegeben und auf die andere Seite des Bodenbereiches 282 gerichtet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Reinigungsfluid eine alkalische Lösung wie z. B. NaOH, aber es kann jede Art von Reinigungs- oder Desinfizierungsfluid bei dem Sprühdüsenaufbau 300 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Fig. 16 zeigt eine Draufsicht auf die Oberfläche 283 des Düsenkörpers 44 der vorliegenden Erfindung. Wie man sieht, gibt es eine zentrale Öffnung 314, ein erstes Öffnungspaar 316a, b, das entlang der gestrichelten Linie, die als 15a markiert ist, angeordnet ist, ein zweites Öffnungspaar 318a, b, das entlang der gestrichelten Linie 15b angeordnet ist und ein drittes Öffnungspaar 319a, b, die entlang der gestrichelten Linie 15c angeordnet ist. Die zentrale Öffnung 314 ist zwischen jedem Öffnungspaar 316a, b, 318a, b und 319a, b äquidistant angeordnet. Jede aufeinanderfolgende Öffnung z. B. 316b und 319a sind um π/3 Radiant oder um 60º von der vorherigen Öffnung, wie dies durch den Winkel θ in Fig. 16 gezeigt ist, radial beabstandet. Wie man sieht, sind die Anordnungen jeder aufeinanderfolgenden Öffnung versetzt und nicht konzentrisch bezogen auf die zentrale Öffnung 314. Wie in den Fig. 15a, b und c gezeigt, ist die Oberfläche 283 des Düsenkörpers 44 in der Form konisch; wobei die zentrale Öffnung 314 an der Spitze der Oberfläche 283 angeordnet ist.
Die Fig. 15a, b und c zeigen genaue Schnittansichten des Düsenkörpers 44, die entlang den entsprechenden Linien 15a, b und c aus Fig. 16 aufgenommen wurden. Fig. 15a zeigt den Düsenkörper 44 mit einer weiten zentralen Bohrung 325, die auf verschiedene Anordnungsvorrichtungen wie z. B. der fluidangetriebenen Lanze 42, die in Fig. 14a gezeigt ist, zur Verbindung angeschraubt wird.
Zwei längliche Mikrobohrungen erstrecken sich von der zentralen Bohrung 325, um die zwei Öffnungen 316a, b, die entlang der Linie 15a aus Fig. 16 aufgenommen sind, zu bilden. Eine dritte längliche Mikrobohrung erstreckt sich von der zentralen Bohrung 325, um die Öffnung 314 des Düsenkörpers 44 zu bilden. Die längliche Mikrobohrung 314 ist allen drei Ansichten des Düsenkörpers 44, der in den Fig. 15a, b und c entsprechend veranschaulicht ist, gemein und ist dort zentral und senkrecht axial gezeigt. Ebenso erstrecken sich in Fig. 15b zwei längliche Mikrobohrungen von der zentralen Bohrung 325, um die zwei Öffnungen 318a, b, die entlang der Linie 15b aus Fig. 16 angeordnet sind, zu bilden. In Fig. 15c erstrecken sich zwei längliche Mikrobohrungen von der zentralen Bohrung 325, um die zwei Öffnungen 319a, b, die entlang der Linie 15c aus Fig. 16 angeordnet sind, zu bilden. Die Mikrobohrungen und deren entsprechende Öffnungen, die vorstehend beschrieben sind, sind speziell konstruiert, um die Abgabe von sehr scharfen und gut fokussierten Fluidströmen zu ermöglichen. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist jede längliche Bohrung und die entsprechende Öffnung einen Durchmesser von 0,4 mm bis 0,8 mm auf, wobei 0,6 mm bevorzugt werden. Aufgrund der länglichen Natur der Mikrobohrungen werden sie durch Elektron-Discharge-Machining gefertigt.
Weiterhin liegt bei der bevorzugten Ausführungsform das Verhältnis von der Länge jeder länglichen Mikrobohrung zu dem Durchmesser von jeder Mikrobohrung in einem Bereich von etwa 20 : 1 bis 28 : 1. Bevorzugt beträgt die Länge jeder Mikrobohrung etwa 16,0 mm und der Durchmesser von jeder Mikrobohrung beträgt etwa 0,65 mm, was zu einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von etwa 25 : 1 führt. Verhältnisse von Länge der Mikrobohrung zu Durchmesser der Mikrobohrung in diesem Bereich stellen sicher, daß die Fluiddynamik des Stromes in jeder Mikrobohrung vor der Abgabe gut ausgerichtet ist und daß die Fluidströme, die aus jeder Öffnung austreten, in scharfen gut fokussierten Bahnen austreten. Die Reinigungsfluidströme, die aus jeder Öffnung austreten, behalten ihre Form während ihrer Bahn bei und treffen auf die inneren Flaschenoberflächen mit im wesentlichen der gleichen mittleren Breite und mit einem geringen Verlust beim Druck vom Zeitpunkt der Abgabe auf. Dies ist für die Hochgeschwindigkeits-Reinigung wesentlich, was bei den automatischen Waschsprühsystemen gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. Zuviele Öffnungen, die eine überschüssige Menge an Fluid abgeben, werden übermäßige Ablenkungen auf den irmeren Flaschenoberflächen erzeugen, da sie aufeinander treffen, wodurch man die Störungen vergrößert und eine effektive Reinigungswirkung zerstört. Weiterhin werden Öffnungen mit größerem Durchmesser eine weitere Abgabe verursachen, die mit anderen Fluidabgabewegen interferieren oder kollidieren kann, wodurch man die Wirksamkeit der mechanischen Reinigung verringert. Die Mikrobohrungen wurden angepaßt, um eine angemessene Fluidabgabe und einen angemessenen Aufprall bei einem Betriebsdruck von 20 bis 80 p. s. i. in der Düsenversorgungsleitung zu bewirken, wobei weitere Drücke und Mikrodurchmesser verwendet werden können, ist der vorgenannte Bereich üblicherweise verwendbar, wobei der gängigste Betriebsdruck 40 p. s. i. beträgt.
In Fig. 15a sind die länglichen Mikrobohrungen, die die Öffnungen 316a und 316b bilden, spitzwinkelig, bezogen auf die Mikrobohrung, die die Öffnung 314 bildet. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel φ&sub1;, der zwischen den länglichen Mikrobohrungen 316a (316b) und der zentralen Mikrobohrung 314 gebildet wird, annähernd 7º (±10'), wie in Fig. 15a gezeigt. In Fig. 15b sind die länglichen Mikrobohrungen 318a und 318b ebenso spitzwinkelig, bezogen auf die zentrale Mikrobohrung 314, wobei der Winkel φ&sub2;, der zwischen den länglichen Mikrobohrungen 318a (318b) und der zentralen Mikrobohrung 314 gebildet wird, etwa 11º (±10) beträgt. Ebenso beträgt in Fig. 15c der Winkel φ&sub3;, der zwischen den länglichen Mikrobohrungen 319a (319b) und der zentralen Mikrobohrung 314 gebildet wird, 15º (±10'). Es ist selbstverständlich, daß leichte Abweichungen von den spitzen Winkeln, die zwischen den länglichen Mikrobohrungen und der zentralen Mikrobohrung gebildet werden, vorliegen können, was von der Größe und der Konfiguration der Flasche 15 abhängt. Zum Beispiel würde ein Düsenkörper 44 zum Besprühen der inneren Bodenoberfläche der 2,0 l Flasche 15, die in Fig. 14b gezeigt ist, längliche Mikrobohrungen aufweisen, die spitze Winkel von φ&sub1; = 6º ± (101), φ&sub2; = 9º ± (10') und φ&sub3; = 14º ± (10'), bezogen auf die zentrale längliche Mikrobohrung 314, aufweisen.
Um eine wirksame und maximale mechanische Reinigung der inneren Bodenoberfläche 282 der Flasche zu erhalten, sind die Anordnungen und die Beziehung zwischen den Anordnungen der Öffnungen 314, 316a, b, 318a, b und 319a, b und die Anordnung des Düsenkörpers 44 in der Flasche 15 von Bedeutung.
Der Reinigungsablauf des Sprühdüsenaufbaus wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 14a beschrieben, wo man sieht, daß die Flasche 15 in einer umgedrehten Position von dem oben beschriebenen Flaschenhalter und Drehaufbau gehalten wird. Der Flaschenhalter und Drehaufbau 200 ist so konstruiert, daß der offenhalsige Bereich 216 unverbaubar ist, um eine leichte Einführung des Sprühdüsenaufbaus 300 zu ermöglichen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Sprühdüsenaufbau 300 für eine Einführung in die umgedrehte Flasche 15 vorgesehen, wenn die Flasche 15 sich entlang eines Weges einer automatischen Dreh- oder Reihen-Flaschenspülmaschine bewegt. Fig. 14a zeigt allgemein den Sprühdüsenaufbau 300 in einer Position "A" unmittelbar unter dem offenen Hals 33 der umgedrehten Flasche 15, bevor der Sprühdüsenaufbau eingeführt wird. Zum geeigneten Zeitpunkt während eines Waschzyklusses der Flaschenspülmaschine läßt man die Reinigungsflüssigkeit unter einem Druck von 40 p. s. i. aus einem zentralen Kommutator (nicht gezeigt) zu dem Sprühdüsenaufbau 300 in einer Position A, die in Fig. 14a gezeigt ist, fließen. Die Lanze 42, mit der der Düsenkörper 44 verbunden ist, ist fluidgetrieben und das unter Druck stehende Reinigungsfluid, das in die Lanze 42 eintritt, bewirkt, daß die Lanze 42 eine genaue und vorherbestimmte Weglänge in dem umgedrehten Flaschenkörper 15 zurücklegt. Fig. 14b zeigt die Lanze 42, die mit einer Fluidversorgungsleitung 17 zur Zuführung des unter Druck stehenden Reinigungsfluid mit 40 p. s. i. und einer Fließgeschwindigkeit von 0,5 l/min zu dem Düsenkörper 44, zur Abgabe daraus, verbunden ist. Die Lanze 42 ist konstruiert, daß sie eine vorherbestimmte Weglänge in die Richtung, die durch den Pfeil in Fig. 14 angezeigt ist, bis zu der Position, die innerhalb der Grenzen der Flaschen 15 veranschaulicht ist, zurücklegt.
Gleichzeitig mit der Einführung des Sprühdüsenaufbaus 300 in die Flasche 15 wird die Flasche 15 durch den Flaschenhalter und den Drehaufbau 200 drehbar angetrieben. Bei der bevorzugten Ausführungsform läßt man die Flasche 15 in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn mit einer Geschwindigkeit von 5-20 Upm, aber bevorzugt mit 10 Upm drehen. Die Sprühströme 280a-d eines Reinigungsfluids werden dann aus dem Düsenkörper 15 aus jeder Öffnung mit einem Druck von 40 p. s. i. abgegeben. Die auftreffenden Sprühströme 280a-d führen in Kombination mit der Drehung der Flasche 15, der Menge des Fluiddurchflusses durch jede Düse und dem Druck zu einer wirksamen Reinigung der inneren Bodenoberfläche 282.
Die versetzten Anordnungen der Punkte, wo vier der Sprühströme 280a-d auf die Bodenoberfläche der Flasche auftreffen, sind in Fig. 17 veranschaulichend gezeigt. Wie dort gezeigt ist, ist der Fluidsprühstrom 280a, der aus der zentralen Öffnung 314 des Düsenkörpers 44 abgegeben wird, ausgerichtet, um auf den zentralen Bodenbereich 332 der Flasche 15 aufzutreffen. Der Fluidsprühstrom 280b ist ausgerichtet, um auf den nach oben ansteigenden Bereich 334 des Bodens 282, der zu dem zentralen Bereich 334 benachbart ist, aufzutreffen und einzuwirken, um jegliche Verunreinigungen auf demselben nach außen in Richtung der ringförmigen Bodenvertiefung abzulösen. Wie in Fig. 17 veranschaulicht, ist der Bodenbereich 334 der Flasche der ansteigende Bereich eines konisch vertieften Bodens oder eines champagnerflaschenartigen Boden. Der Fluidsprühstrom 280c ist ausgerichtet, um auf den ringförmigen Vertiefungsbereich 336 des Bodens 282 aufzutreffen. Wie in Fig. 17 veranschaulicht, entspricht der ringförmige Vertiefungsbereich 336 dem ringförmigen Absetzring, wo der vertiefte Bereich des Bodens an die halbkugelförmige Seitenwand 338 anschließt. Der Fluidsprühstrom 280d ist ausgerichtet, um auf die innere Seitenwand 338 des Bodens aufzutreffen und einzuwirken, um jegliche Verunreinigungen darauf von der Außenseite nach innen abzulösen. Es ist selbstverständlich, daß die gegenüberliegende Seite des Bodens 282 auch Fluidsprühströmen unterworfen wird, die aus den anderen Öffnungen 316a, 318a und 319a austreten, und daß das Fluid aus jeder Öffnung des Düsenkörpers 44 gleichzeitig austritt.
Wie zuvor erwähnt, optimiert die Drehung der Flasche 15, bevorzugt in die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, die in Fig. 17 gezeigt ist, die mechanische Reinigung der irmeren Oberfläche 282 der Flasche, weil die unter Druck stehenden, auftreffenden Sprühströme 280a-d einwirken, indem sie die Verunreinigungsschichten auf der inneren Flaschenoberfläche ablösen, wenn sich die Flasche dreht. Weiterhin ermöglichen die versetzten Auftreffpunkte eine maximale Reinigung während man Störungen, die durch die Ablenkung eines Sprühstroms von der Flaschenwand und in die Bahn eines anderen Sprühstroms verursacht wird, minimiert. Wie zum Beispiel in Fig. 17 veranschaulicht löst der Fluidsprühstrom 280b, der auf den Bereich 334 des Bodens auftrifft, die Verunreinigung in die durch den Pfeil angegebenen Richtung ab und wird in Richtung des Bodenbereichs 336 abgelenkt, der selbst einem Sprühstrom 280c, der aus der Öffnung 318b abgegeben wird, unterworfen wird. Die umfangsmäßig voneinander beabstandete Beziehung der auftreffenden Ströme 280b und 280c, wie diese durch die Abgabeöffnungen 316b und 318b des Düsenkörpers 44 vorgegeben ist, ist jedoch so, daß die Ablenkung des Fluidsprühstromes 280b und jeglicher abgetragener Verunreinigung nicht mit dem Fluß des Fluidstromes 280c nennenswert interferiert. Ebenso trägt der Sprühstrom 280d, der auf die innere Oberfläche der Innenseitenwände 338 auftrifft, Verunreinigungen in die durch den Pfeil angegebenen Richtung ab und wird erneut abgelenkt in Richtung des Bodenbereiches 336. Die umfangsmäßig voneinander beabstandete Beziehung der auftreffenden Ströme 280d und 280c, wie diese durch die Auslaßöffnungen 316b und 319a des Düsenkörpers 44 vorgegeben ist, ist so, daß die Ablenkungen des Fluidsprühstroms 280d und abgetragener Verunreinigung nicht mit dem Fluß des Fluidstroms 280c interferiert. Die kombinierte mechanische und chemische Reinigung ermöglicht das Reinigen der Flasche in 15 bis 20 Sekunden im Gegensatz zu etwa 12 Minuten in einem herkömmlichen Eintauchbecken unter Verwendung des gleichen chemischen Reinigungsmittels.
Der Sprühdüsenaufbau 300 ist für das Absprühen der inneren Oberflächen von verschiedenen Flaschengrößen anpaßbar. Um die Richtungsgenauigkeit der Sprühströme 280a-d sicherzustellen, während man den Fluiddruck konstant bei 40 p. s. i. hält, kann ein Lanzenverlängerungsstück 41 zwischen die Sprühdüse 44 und der Lanze 42, wie in Fig. 14 gezeigt, geschaltet werden. Lanzenverlängerungsstücke 41 mit verschiedenen Längen können in Abhängigkeit von der Flaschengröße, die gewaschen werden soll, verbunden werden. Zum Beispiel wird, um eine 2,0 l Flasche zu waschen, eine kürzere Lanze, die den Düsenkörper 44 trägt, verwendet, um sicherzustellen, daß die Sprühströme 280a-d auf die gleichen inneren Bodenoberflächen 332, 334, 336 und 338 wie in der 1,5 l Flasche aus Fig. 14 gerichtet werden.
Die Größe des Lanzenverlängerungsstückes 41 wird durch die Flaschengröße bestimmt. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, wird die Entfernung Y von dem Düsenkörper 44 zu der Bodenoberfläche der Flasche gemäß der Gleichung (1) bestimmt,
Y = arctan φ&sub1; ·(X&sub1;) (1),
wobei X&sub1; der horizontale Abstand des Bodenzentrums der Flasche zu dem Punkt ist, wo einer der Sprühströme auf die Bodenoberfläche der Flasche auftrifft oder auf die Bodenoberfläche der Flasche wegen der Seitenwand 338 oder dem vertieften Bereich des inneren Bodens auftreffen würde, und φ1 ist der Winkel, der zwischen der zentralen vertikalen Achse der Flasche und dem Sprühstrom, der auf die Bodenoberfläche der Flasche im Abstand X&sub1; von dem Bodenzentrum auftrifft, gebildet wird.
Die physikalische Anordnung der Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülmaschine ist den Fig. 13a-13d veranschaulicht, welche sämtliche Leitungen und Instrumentierungen des Systems zeigen. Wie bislang angemerkt, wird die PRB entlang des Waschkarussells 10 während des Waschzyklusses transportiert. Das Waschlösungsfluid wird durch eine festgelegte Frequenzpumpe 342 von einem Waschlösungsauffang-/-versorgungsbehälter 341 durch einen von zwei parallel angeordneten Filtern 343a, b, durch ein Durchfluß-Überwachungselement 346, einen Röhrenwärmeaustauscher 348, einen Temperaturfllhler 345, einen Ubertemperaturschalter 347, ein Druckelement 349, und die Ventile 339e, 339f und 339g, welche eine Umleitung des Fluidstroms bewirken, wenn das Waschkarussell 10 im Leerlauf ist, gepumpt. Wie in Fig. 13a gezeigt ist, sind sämtliche der aufgezählten Systemkomponenten mit der programmierbaren logischen Steuerung (PLC) 300 auf eine herkömmliche Art und Weise zum Überwachen und Steuern der Systemabläufe verbunden. Um die Veranschaulichung zu vereinfachen, wurde ein einheitliches PLC-Symbol 300 in sämtlichen Fig. 13a-e verwendet, um die Verbindung von jeder Vorrichtung, die durch die PLC gesteuert wird, zu der PLC anzuzeigen. Es ist jedoch selbstverständlich, daß es nur eine einzige PLC 300 für das Steuersystem gibt. Das Fluid wird den äußeren Flaschensprühverteilerköpfen und äußeren Düsen 31 und zu der Waschkarussell- Dreheinheit 28a, dem Waschlösungs-Versorgungsring 321 und schließlich durch ein Ventil und einen Verteiler 40 zu der Lanze und den inneren Sprühdüsen 44 zugeführt. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat der Waschlösungsauffang-/-versorgungsbehälter 341 ein Fassungsvermögen von 400 Gallonen und enthält eine 3%-ige NaOH-alkalische Lösung. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird Divobrite®, eine im Handel erhältliche alkalische Waschlösung mit 3% NaOH und weiteren Benetzungs- und Suspensionsverbindungen verwendet. Divobrite® ist von der Diversey Corporation, Wyandott, Michigan käuflich erhältlich und hat einen pH von etwa 12,5. Weiterhin ist der Waschlösungsauffang-/-versorgungsbehälter 341 mit einem mit der PLC verbundenen pH-/Leitfähigkeitssensor 398 und einem Fluidpegelsensor 337 zum jeweiligen Überwachen des pH- und Fluidpegels in dem Behälter vorgesehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind sämtliche beschriebenen pH- und Leitfähigkeitssensoren im Handel erhältlich. Ebenso sind sämtliche Fluidpegelsensoren im Handel erhältlich.
Der Temperaturfühler 345 ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Waschlösung bei einer Temperatur von 140 Grad bleibt, was eine maximale Reinigung bewirkt, ohne daß man einen Schaden an der PR-Flasche oder eine vorzeitige Schrumpfung derselben verursacht. Es sollte angemerkt werden, daß bei der vorliegenden Erfindung die PRB- Flaschen eine Sprühreinigung für 15 bis 20 Sekunden mit der 140º NaOH unterworfen werden, wobei herkömmliche Verfahren die PRB in heiße NaOH für 4 bis 12 Minuten eintauchen. Dieses bewirkt eine bedeutende Abnahme der wärmeinduzierten Schrumpfung der PRB.
Ein Druckdifferenzelement 344 überprüft den Druck auf der Einlaßseite des dualen Filters 343a, b und vergleicht diesen mit dem Druck auf der Auslaßseite dieses Filters. Wenn der Unterschied zu groß ist, wird angenommen, daß der Filter nahe an der Sättigung ist, und die Ventile 339a und 339b werden gleichzeitig betätigt, um den ersten parallelen Filter 343a zu schließen und um die Ventile 339c und 339d und den zweiten parallelen Filter 343b zu öffnen, wodurch man einen neuen Filter bereitstellt, ohne daß man den Flaschenspülvorgang abschalten muß.
Wenn die PR-Flaschen in dem Waschkarussell 10 gespült werden, sammelt sich die verbrauchte Waschlösung im Trog 36 und setzt sich durch Schwerkraft ab und wird von einem Waschlösungs-Rückführungsbehälter 350 für die Rückführung gesammelt. Von dem Waschlösungs-Rückführungsbehälter 350 wird die verbrauchte Waschlösung über eine variable Frequenzpumpe 352 zu dem Waschlösungsaufnahme-/-versorgungsbehälter 341 zurückgepumpt, um den Waschlösungs-Rückführungskreislauf zu schließen. Der Waschlösungs-Rückführungsbehälter 350 ist mit einem Fluidpegelsensor 371 und einem pil-Sensor 335a ausgestattet, wobei beide mit der PLC zur jeweiligen Kontrolle des Pegels der zurückgewonnenen Waschlösung und deren pH-Konzentration verbunden sind. Die Fluidpegelsteuerungen sind für sämtliche lösungsaufnehmenden Behälter vorgesehen, um im Hinblick auf maximale Wirkungsgrade und Wirtschaftlichkeiten eine übermäßigen Gebrauch der entsprechenden Lösung zu verhindern.
Wie in Fig. 13a gezeigt ist, umfaßt der Neutralisierungsspülkreislauf zum Neutralisieren der PR-Flaschen nach der Spülbehandlung einen Auffang-/Versorgungsbehälter 351 von zurückgeführter Neutralisierungslösung zum Bereitstellen einer pH-neutralisierenden Lösung für das Waschkarussell 10, einer Fluidpumpe 354 zum Pumpen der Neutralisierungslösung von dem Neutralisierungsspüllösungsauffang-/-versorgungsbehälter 351 zu dem Waschkarussell 10, durch den Filter 355, das Durchflußelement 357 zum Überwachen der Fluiddurchflußgeschwindigkeit und dem Druckelement 358 zum Überwachen des Druckes der Neutralisierungslösung, die den inneren Sprühdüsen 54 und den äußeren Sprühdüsen 31 zugeführt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird Sentol®, eine im Handel erhältliche saure Lösung mit einem pH von etwa 2,5, verwendet. Sentol® ist auch von der Diversey Corporation, Wyandott, Michigan käuflich erhältlich und wird dem Neutralisierungslösungsaufnahme-/-versorgungsbehälter 351 über das Durchflußventil 339w zugeführt. Weiterhin ist der Neutralisierungslösungsbehälter 351 mit einem pil-Sensor 361 und einem Fluidpegelsensor 362 zur jeweiligen Überwachung der pH-Konzentration und des Fluidpegels in dem Behälter ausgestattet. Wie in Fig. 13a zu sehen ist, sind sämtliche dieser Systemkomponenten mit der PLC auf eine herkömmliche Art und Weise zum Überwachen der Systemabläufe verbunden.
Bei dem Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülsystem ist es wünschenswert, daß die Flaschen durch eine saure Lösung neutralisiert werden. Der Zweck des Neutralisierungsmittels ist es, die Alkalität der Flasche von dem vorangegangenen Waschzyklus aufzunehmen, weil die Wirksamkeit des Desinfizierungsmittels verringert werden würde, wenn eine Flasche in einem stark alkalischen Zustand in das Desinfizierungskarussell überführt wird. Insofern ist eine Steuerung der pH-Konzentration der Neutralisierungslösung notwendig.
Wenn die PR-Flaschen in dem Waschkarussell 10 neutralisiert werden, setzt sich die verbrauchte Neutralisierungslösung durch Gravitation ab und wird in einem Neutralisierungslösungs-Sammelbehälter 359 gesammelt. Von dem Neutralisierungslösungs-Sammelbehälter 359 wird die verbrauchte Neutralisierungslösung über eine variable Frequenzantriebspumpe 360 zu dem Wiederverwendungs neutralisierungslösungsauffang-/-versorgungsbehälter 351 zurückgepumpt. Der Neutralisierungslösungs-Sammelbehälter 359 ist mit einem Fluidpegelsensor 372 und einem pil-Sensor 335b versehen, die beide mit der PLC zum jeweiligen Überwachen des Pegels der zurückgewonnenen Neutralisierungslösung als auch deren pH-Konzentration verbunden sind.
Die Durchfluß-Steuerungselemente 346 und 347 sind sowohl in den Wasch- als auch in den Neutralisierungskreisläufen sehr empfindliche Durchfluß-Meßvorrichtungen zum Messen kleiner Unterschiede bei den Fließgeschwindigkeiten. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind sämtliche Durchfluß-Meßvorrichtungen im Handel erhältlich. Sollte eine Düse in dem Waschkarussell verstopft sein, wird die Signalgeschwindigkeit geringer und die vermutete(n) Düse(n) wird/werden markiert und die Identität der PRB-Station wird im PLC-Speicher abgespeichert. Diese besondere Station oder Stationen und insbesondere die Position der entsprechenden Flaschen wird im Speicher während der Flaschenflußabfolge abgespeichert. Diese Flaschen können dann in nachfolgenden Flaschenhandhabungs- oder Untersuchungsstationen als mit unbestimmter Qualität aussortiert werden.
Nach dem Spülen und Neutralisieren wird die PRB zu dem Desinflzierungskarussell 20 wie zuvor unter Bezug auf die Fig. 1 und 3 beschrieben überführt. Das Desinfizieren des Inneren der PR-Flaschen ist wünschenswert zur Desinfektion der Flasche, bevor die PR- Flasche zum Wiederbefüllen transportiert wird. Wie in Fig. 13a veranschaulicht ist, wird die frische Desinfizierungslösung über die Pumpe 364 aus einem Desinfizierungslösungs- Versorgungstank 363 durch ein Durchfluß-Überwachungselement 366, ein Druckmeßelement 367 zum Überwachen des Druckes der Desinfizierungslösung und zu der Desinfizierungskarussell-Dreheinheit, dem Desinfizierungslösungs-Versorgungsring, und schließlich durch ein Ventil und einen Verteiler zu der Lanze und den inneren Sprühdüsen gepumpt. Wie oben erwähnt, ist jede der aufgezählten Systemkomponenten mit der PLC auf eine herkömmliche Art und Weise zum Überwachen der Systemabläufe verbunden. Das Durchflußelement 366 ist eine sehr empfindliche Durchfluß- Meßvorrichtung, die geringe Unterschiede bei den Fließgeschwindigkeiten detektiert.
Das Desinfizierungskarussell 20 spiegelt in einigen Punkten den Ablauf des Waschkarussells mit verschiedenen Lösungen, Temperaturen und der zeitlichen Steuerungen von Lösungen wieder. Bei der bevorzugten Ausflibrungsform weist der frische Desinfizierungslösungsaufnahme-/-versorgungsbehälter 363 eine Fassungsvermögen von 200 Gallonen auf und enthält eine Desinfizierungslösung, die Divosan® umfaßt, welche über das Einstellventil 339s zugeführt wird. Divosan® ist eine HNO&sub3;-Lösung, die Jod enthält, und käuflich erhältlich ist von und hergestellt wird von Diversey Corporation, Wyandott, Michigan. Weiterhin ist der frische Desinfizierungslösungsaufnahme-/- versorgungsbehälter 363 mit einem mit der PLC verbundenen pH-Sensor 365 und einem Fluidpegelsensor 368 zum jeweiligen Überwachen der pH-Konzentration und des Fluidpegels in dem Behälter 363 ausgestattet.
Nach dem Desinfizieren des Inneren jeder PR-Flasche werden sowohl die inneren als auch die äußeren Oberflächen einer Schlußspülung mit behandeltem Wasser unterworfen, um restliche Desinfizierungslösung von dem vorangegangenen Desinfizierungsschritt zu entfernen. Wie in Fig. 13a gezeigt ist, läßt man das behandelte Wasser mit einem Druck von 40 psi durch eine Reihe von Ventilen 370 bei dem Desinfizierungskarussell 20 fließen, wo die inneren und äußeren PRB-Oberflächen gespült werden. Das Schlußspülwasser (als auch die verbrauchte Desinfizierungslösung) in dem Desinfizierungskarussell sammelt sich vollständig in getrennten Desinfizierungsablauftrögen 34 und die Schwerkraft führt diese zu einem Ablaufbehälter zurück. Die Ablauftröge 34 sind mit einem pil-Sensor 335c zum Messen der pH-Konzentration der verbrauchten Desinfizierungslösung ausgestattet.
Während des vorstehend beschriebenen PR-Flaschenflußablaufes erhält, leitet und steuert das Steuersystem PLC jeden einzelnen Ablauf wie z. B. die Karussell-Drehgeschwindigkeit, die Einlaß/Auslaß-Fördermittel, die Geschwindigkeiten des Flaschendrehantriebsmotors etc.. Weiterhin überwacht und steuert das Steuersystem PLC Pumpen, Ventile, Elektromagnete und die Anlaßmotoren, die bei dem Verfahren erforderlich sind. Das Steuerungssystem PLC sorgt auch für die Steuerung und Einstellung der Fluidpegel, der Laugen/Säure-Konzentrationen, und der Temperatur der Waschlösung.
Zum Beispiel wird die Hochgeschwindigkeits-Flaschenspülmaschine eine Echtzeit-Überwachung der Gebrauchskomponenten durchführen, einschließlich des Luftdrucksystems, des Dampfdrucksystems und des Wasserdrucksystems. Insbesondere wird eine Echtzeit- Überwachung durchgeführt, das die entsprechenden Drücke innerhalb der gewünschten Bereiche sind. Wie in Fig. 13e gezeigt ist, überwacht der Drucksensor 383, der mit dem Steuersystem PLC verbunden ist, den Luftdruck der Anlage, der die statische Luft zum Einfahren der Fluidlanze 42 liefert. In Fig. 13a überwacht der Dampfdrucksensor 388 den Dampfdruck, der dem System zugeführt wird. Weiterhin überwacht der Wasserdrucksensor 373, der mit dem Steuersystem PLC verbunden ist, den Druck des behandelten Wassers, das dem System zugeführt wird. Wann immer einer dieser entsprechenden Gebrauchsdrücke außerhalb des Bereichs liegt, liegt ein Haltezustand vor und ein Alarmsignal wird erzeugt und die Diagnose stoppt. Eine Bedienungsperson kann an diesem Punkt die geeignete Maßnahme ergreifen, um die Probleme in den Gebrauchssystemen zu beheben.
Ebenso ist auch eine Echtzeit-Überwachung der Systemunterstützungs-Komponenten eingeschlosen. Diese Systemunterstützung kontrolliert das Hauptvakuum, den Verteiler und das Vakuumsperrwasser und die Abluftventilatoren. Wie in Fig. 13d gezeigt, ist die Hauptvakuumpumpe 377, welche das Hauptvakuum für die Sauggriffe der Sternräder 16, 18 und 22 erzeugt, mit einem Drucksensor 374 ausgestattet, um den Hauptvakuumverteiler zu überwachen. Ebenso wie in Fig. 13c gezeigt, wird der Durchflußsensor 375 überprüfen, daß das Vakuumpumpensperrwasser der Hauptvakuumpumpe 377 zugeführt wird. Wenn diese Komponenten nicht in Betrieb sind, wie dies durch das Steuersystem PLC ermittelt wird, wird die Diagnose stoppen und eine geeignete Nachricht wird für den Eingriff der Bedienungsperson angezeigt.
Eine Überwachungskontrolle der Sicherheit der Systeme wird auch durchgeführt. Diese Diagnose kontrolliert, daß die Waschtüren, von denen eine als 35 in Fig. 4 gezeigt ist, die Türen der Desinfizierungsvorrichtung und die Frontabdeckungstüren geschlossen, gesichert und an Ort und Stelle sind. Wenn diese Komponenten nicht da oder gesichert sind, wird die Diagnose stoppen und eine geeignete Nachricht wird für den Eingriff der Bedienungsperson angezeigt.
Anzumerken ist, daß sämtliche der Maschinenablaufvariablen z. B. die Motorengeschwindigkeiten, Temperatur, Drücke etc. durch die Bedienungsperson oder vorab programmiert in dem Steuersystem PLC eingestellt werden können. Die variablen Einstellwerte des Verfahrens sind die Bereichsbegrenzungen für die Abläufe, die durch die PLC in dem System gesteuert und überwacht werden, und bei der bevorzugten Ausführungsform sind absolute Grenzen für die Einstellwerte jedes Ablaufes in der PLC programmiert, so daß eine Bedienungsperson keine Bereiche oberhalb oder unterhalb der Grenzen der Einstellwerte einstellen kann.
Wenn es gewünscht ist, kann die Bedienungsperson die Geschwindigkeit der Verfahrensvariablen festlegen oder einstellen. Die Geschwindigkeits-Verfahrensvariablen sind die Geschwindigkeiten der verschiedenen Antriebsmotoren und der variablen Frequenzpumpen. Im Hinblick auf Fig. 13b sind die Motorgeschwindigkeitssensoren 195 und 197 mit der PLC (nicht gezeigt) hart verdrahtet, um die laufenden Ablaufgeschwindigkeiten zu überwachen oder um Anweisungen von der Bedienungsperson zu empfangen, um die Geschwindigkeit der entsprechenden Motoranordnungen der fünf Drehantriebsmotoren 193a-193e zu ändern, welche die Flaschenantriebsriemen für das Waschkarussell antreiben, und die Anordnung der fünf Drehantriebsmotoren 194a-194e, welche die Flaschenantriebsriemen in dem Desinfizierungskarussell antreiben. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Geschwindigkeit von jedem einzelnen Antriebsmotor getrennt gesteuert werden, um die Drehgeschwindigkeit der Flasche während der unterschiedlichen Fluidbehandlungen zu variieren. Die Geschwindigkeits-Einstellwerte für den 30 PS primären Antriebsmotor 199 kann auch in dem Steuersystem PLC programmiert werden. Der Motorgeschwindigkeitssensor 190, der mit der PLC verbunden ist, überwacht die Drehgeschwindigkeit von jedem Wasch- und Desinfizierungskarussell. Bei der bevorzugten Ausführungsform dreht sich jedes Karussell mit einer Geschwindigkeit von 2 -4 Upm. Andere Geschwindigkeits-Verfahrensvariablen, die durch die PLC gesteuert und überwacht werden, umfassen die Antriebsmotor-Geschwindigkeiten 196, 198 für das Einlaß-Fördermittel und das Auslaß-Fördermittel. Bevorzugt hat jeder dieser Motoren 0,5 PS und ist jeweils mit Motorgeschwindigkeits-Steuerelementen 191 und 192 ausgestattet.
Die Geschwindigkeit der variablen Frequenzpumpen 352 und 360 aus Fig. 13a werden auch durch die PLC über die entsprechenden Verbindungen zu den Motorgeschwindigkeit- Steuersensoren 378 und 379 überwacht. Es ist selbstverständlich, daß, wenn irgendeine dieser Antriebsmotor- oder variablen Pumpgeschwindigkeiten oberhalb oder unterhalb der programmierten Einstellwerte zu liegen kommt, die PLC einen Alarm auslöst und eine geeignete Nachricht angezeigt wird.
Die nächsten variablen Einstellwerte des Verfahrens, die für eine automatische Steuerung programmiert werden, sind die Durchfluß-Prozeßvariablen. Fig. 13a zeigt die Durchflußelemente 346, 357 und 366, die mit dem Steuersystem PLC verbunden sind, um den Durchfluß der Lösungen, die den Wasch- und Desinfizierungskarussellen zugeführt werden, zu überwachen. Das Durchflußelement 366 überwacht den Durchfluß der Desinfizierungslösung zu dem Desinfizierungskarussell 20, und die Durchflußelemente 346 und 357 überwachen entsprechend den Durchfluß der Waschlösung und der Neutralisierungslösung zu dem Waschkarussell 10. Wenn das System läuft, liegen die bevorzugten Fließgeschwindigkeiten für die Desinfizierungslösung in einem Bereich von 35 L/min bis 75,0 L/min. Die bevorzugte Fließgeschwindigkeit für die Waschlösung liegt in einem Bereich von 250 L/min bis 750 L/min, und die Fließgeschwindigkeit für die Neutralisierungslösung liegt in einem Bereich von 25,0 L/min bis 40,0 L/min. Wenn die Fließgeschwindigkeiten der entsprechenden Lösung von den voreingestellten Geschwindigkeiten abweichen, liegt ein Alarmzustand vor, und eine Nachricht wird der Bedienungsperson angezeigt.
Die Einstellwerte für die Pegelprozeßvariablen können programmiert werden und diese Prozesse werden kontinuierlich überwacht. Wie in Fig. 13a gezeigt, sind die Fluidpegelsensoren 337, 362 und 368, die in dem System vorgesehen sind, entsprechend mit der PLC verbunden, um die Pegel der Lösungen in den Wasch-, Neutralisierungslösungs- und Desinfizierungsbehältern zu überwachen. Die Elemente 371 und 372 überwachen die Lösungspegel bei dem Zurückführungsbehälter 350 für zurückgeführte Waschlösung und dem Neutralisierungslösungs-Sammelzurückführungsbehälter 359 entsprechend. Wenn die Lösungspegel in diesen Behältern annehmbare Grenzen über- oder unterschreiten, liegt ein Alarmzustand vor, und eine geeignete Nachricht wird für die Bedienungsperson angezeigt.
Die variablen Einstellwerte für die Prozeßtemperatur können auch für eine automatische Steuerung dieser Prozeßvariablen programmiert werden. Wie in Fig. 13a gezeigt, ist das Temperaturelement 345 mit der PLC verbunden und überwacht die Temperatur der Waschlösung, die dem Waschkarussell 10 zugeführt wird. Wenn die Temperatur der Waschlösung von dem Solwert 140ºF abweicht, wird die Dampfmenge, die dem Wärmeaustauscher 348 zugeführt wird, über das Ventil 339L entsprechend eingestellt. Der Übertemmperatur-Begrenzungsschalter 347 ist mit dem automatischen Sicherheits-Sperrventil 339k hart verdrahtet, welches den Dampf sperrt und ein Alarmsignal erzeugt, wenn Temperatur der Waschlösung 145ºF überschreitet.
Die Einstellwerte für die Druckprozeßvariable können als nächstes für die kontinuierliche Überwachung dieser Prozeßvariablen eingestellt werden. Diese Einstellwerte regulieren den Druck für jede der Lösungen, die den Karussellen zugeführt werden als auch des, Dampfdruckes, des Luftdruckes und des Druckes des behandelten Wassers. Wie in Fig. 13a gezeigt, ist der Druckmeßwertwandler 349 mit der PLC verbunden und überwacht den Druck der Waschlösung, die dem Waschkarussell zugeführt wird. Ebenso überwacht der Druckmeßwertwandler 358 den Druck der Neutralisierungslösung, die dem Waschkarussell zugeführt wird, und der Druckmeßwertwandler 367 überwacht den Druck der Desinfizierungslösung, die dem Desinfizierungskarussell 20 zugeführt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind sämtliche Lösungen so programmiert, daß sie unter einen Druck von 40 psi strömen. Wie oben erwähnt, sind die Druckmeßwertwandler 373, 386 und 388 auch mit der PLC verbunden, die entsprechend das Systemwasser und die Luftdrücke, die bei 40 psi zugeführt werden, und die Dampfdrücke, die bei 65 psi zugeführt werden, überwachen. Wenn die laufenden Werte von irgendeinem der überwachten Drücke außerhalb des Bereiches liegen, liegt ein Alarmzustand vor, und eine geeignete Nachricht wird angezeigt.
Die Einstellwerte der analytischen Prozeßvariablen können als nächstes für die kontinuierliche Überwachung dieser Prozeßvariablen eingestellt werden. Die pH- Leitfähigkeitssensoren 398, 361, 365 sind jeweils mit der PLC verbunden, wie dies in Fig. 13a gezeigt ist. Der pH der Waschlösung liegt in einem Bereich von 12,0 bis 13,0, und Zählimpulsen des A/D-Wandlers. Daher weist, um eine oder mehrere verstopfte Düsen zu detektieren, die Fließgeschwindigkeit wenigstens 436 weniger als der vorherige Wert auf.
Das folgende Beispiel veranschaulicht, wie eine verstopfte Düse bestimmt wird: Jedes Durchfluß-Überwachungselement mißt die Fließgeschwindigkeiten von zehn (10) Lanzen auf einmal. Wenn die Fließgeschwindigkeit für die ersten zehn Flaschen, die eingebracht und in die PRB-Positionen 1-10 transportiert werden, normal ist, d. h. 8.300 Zählimpulse bei dem A/D-Wandler, und die Fließgeschwindigkeit, die gemessen wird, wenn die elfte Flasche eingebracht ist, 436 weniger als die vorherige Zählung beträgt, dann muß die Sprühdüse an der PRB-Stationsnummer 11 (an Position 1) verstopft sein, weil vorher bestimmt wurde, daß die Flaschen 1 bis 10 keine verstopften Düsen hatten. Folglich werden die Daten, die eine verstopfte Düse anzeigen, dem Eigenschaftsregister, das der PRB-Stationsnummer 11 entspricht, zugeordnet. Die elfte (11-te) Flasche wird nachfolgend an dem Auslaß aussortiert werden.
Nachdem die Eigenschaftskontrollen durchgeführt wurden, wird der Haupttakt abgeschaltet und die nächste Flasche wird in die nächste Flaschenstation eingebracht. Gleichzeitig wird die Stationszahl um 1 erhöht, was die Markierung des Eigenschaftsregisters in dem PLC- Speicher ist. Der Haupttakt wird dann erneut gestartet und eine Kontrolle wird durchgeführt, um zu bestimmten, ob die letzte Station eine Flasche aufgenommen hat, d. h. ob die letzte Stationszahl erreicht wurde. Wenn die letzte Stationszahl nicht erreicht wurde, dann wird das Verfahren wiederholt, wobei PRB-Stationseigenschaftskontrollen an allen Positionen entlang des Karussells durchgeführt werden, bis eine neue Flasche in die nächste Station eingebracht wird. Wenn die letzte Stationszahl erreicht wurde, dann ist die erste eingebrachte Flasche (Station Eins) bereit zur Ausgabe an dem Auslaß-Sternrad und dem Auslaß-Fördermittel 26. Eine Kontrolle wird dann mit dem Eigenschaftsregister, das mit der Flasche, die für die Ausgabe bereit ist, verbunden ist, durchgeführt, um zu bestimmen, ob irgendwelche schlechten Eigenschaften vorliegen. Wenn eine schlechte Eigenschaft vorgefunden wird, dann wird die Flasche durch Auslaßmittel, die in dem Auslaß-Fördermittel oder bei einer nachfolgenden Flascheninspektionsstation, die nach dem Waschsystem angeordnet ist, angeordnet ist, aussortiert. Wenn keine schlechten Eigenschaften in dem Eigenschaftsregister, das mit der Flasche, die abgegeben werden soll, verbunden ist, vorgefunden werden, dann kann die Flasche weiter zur Produktabfüllung transportiert werden. Schließlich wird der Flaschen-Zählimpuls erhöht und das Verfahren wiederholt sich selbst solange, wie die Maschine im Betriebszustand ist.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen derselben gezeigt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß Zählimpulsen des A/D-Wandlers. Daher weist, um eine oder mehrere verstopfte Düsen zu detektieren, die Fließgeschwindigkeit wenigstens 436 weniger als der vorherige Wert auf.
Das folgende Beispiel veranschaulicht, wie eine verstopfte Düse bestimmt wird: Jedes Durchfluß-Überwachungselement mißt die Fließgeschwindigkeiten von zehn (10) Lanzen auf einmal. Wenn die Fließgeschwindigkeit für die ersten zehn Flaschen, die eingebracht und in die PRB-Positionen 1-10 transportiert werden, normal ist, d. h. 8.300 Zählimpulse bei dem A/D-Wandler, und die Fließgeschwindigkeit, die gemessen wird, wenn die elfte Flasche eingebracht ist, 436 weniger als die vorherige Zählung beträgt, dann muß die Sprühdüse an der PRB-Stationsnummer 11 (an Position 1) verstopft sein, weil vorher bestimmt wurde, daß die Flaschen 1 bis 10 keine verstopften Düsen hatten. Folglich werden die Daten, die eine verstopfte Düse anzeigen, dem Eigenschaftsregister, das der PRB-Stationsnummer 11 entspricht, zugeordnet. Die elfte (11-te) Flasche wird nachfolgend an dem Auslaß aussortiert werden.
Nachdem die Eigenschaftskontrollen durchgeführt wurden, wird der Haupttakt abgeschaltet und die nächste Flasche wird in die nächste Flaschenstation eingebracht. Gleichzeitig wird die Stationszahl um 1 erhöht, was die Markierung des Eigenschaftsregisters in dem PLC- Speicher ist. Der Haupttakt wird dann erneut gestartet und eine Kontrolle wird durchgeführt, um zu bestimmten, ob die letzte Station eine Flasche aufgenommen hat, d. h. ob die letzte Stationszahl erreicht wurde. Wenn die letzte Stationszahl nicht erreicht. wurde, dann wird das Verfahren wiederholt, wobei PRB-Stationseigenschaftskontrollen an allen Positionen entlang des Karussells durchgeführt werden, bis eine neue Flasche in die nächste Station eingebracht wird. Wenn die letzte Stationszahl erreicht wurde, dann ist die erste eingebrachte Flasche (Station Eins) bereit zur Ausgabe an dem Auslaß-Sternrad und dem Auslaß-Fördermittel 26. Eine Kontrolle wird dann mit dem Eigenschaftsregister, das mit der Flasche, die für die Ausgabe bereit ist, verbunden ist, durchgeführt, um zu bestimmen, ob irgendwelche schlechten Eigenschaften vorliegen. Wenn eine schlechte Eigenschaft vorgefunden wird, dann wird die Flasche durch Auslaßmittel, die in dem Auslaß-Fördermittel oder bei einer nachfolgenden Flascheninspektionsstation, die nach dem Waschsystem angeordnet ist, angeordnet ist, aussortiert. Wenn keine schlechten Eigenschaften in dem Eigenschaftsregister, das mit der Flasche, die abgegeben werden soll, verbunden ist, vorgefunden werden, dann kann die Flasche weiter zur Produktabfüllung transportiert werden. Schließlich wird der Flaschen-Zählimpuls erhöht und das Verfahren wiederholt sich selbst solange, wie die Maschine im Betriebszustand ist.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen derselben gezeigt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß das Vorstehende und weitere Änderungen in der Form und im Detail durchgeführt werden können, ohne daß man den Geist und den Umfang der Erfindung verläßt, der nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt werden soll.

Claims

1. Düsen- und Öffnungsaufbau (300) zum Reinigen einer inneren Bodenfläche einer umgedrehten Flasche (15), die um eine vertikale Achse drehbar ist, wobei das Düsensystem umfaßt:

einen Düsenkörper (44) mit mehreren Ausströmöffnungen (314, 316, 318, 319), die in einem Muster in bestimmten Abständen auf einer Oberfläche davon angeordnet sind, und mit einer zentralen Bohrung (325) zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Fluids,

Mittel (42) zur Positionierung des Düsenkörpers (44) in der umgedrehten Flasche (15), wobei ein unter Druck stehendes Reinigungsfluid (280) in durch das Muster der voneinander beabstandeten Ausströmöffnungen definierten Bahnen auf die innere Bodenfläche ausgegeben wird und auf der inneren Bodenfläche in dem voneinander beabstandeten Muster auftrifft, so daß dann, wenn die Flasche um deren Vertikalachse gedreht wird, ein mechanisches Ablösen von Rückständen von der inneren Bodenfläche der Flasche erreicht wird, gekennzeichnet durch:

mehrere längliche Mikrobohrungen zur Verbindung der jeweiligen Öffnungen (314, 316, 318, 319) mit der zentralen Bohrung (325) zur Ausgabe des unter Druck stehenden Fluids es (280) durch sie hindurch, und, daß:

die mehreren Ausströmöffnungen (314, 316, 318, 319) ein bestimmtes Sprühmuster aus mindestens drei in scharfem Strahl gelenkten Strömen bilden, die aus der Düse in drei unterschiedlichen Winkeln i im Bereich von 6º bis 16º relativ zu einer Vertikalachse der Flasche austreten, um auf der inneren Bodenfläche der Flasche aufzutreffen, wenn diese in einer bestimmten Entfernung Y von dem Boden der Flasche (15) angeordnet sind, worin die mindestens drei in scharfem Strahl gelenkten Ströme in Umfangsrichtung ( ) gegeneinander versetzt sind, um eine Wechselwirkung durch die Ablenkung von einem der mindestens drei Ströme von der Wand der Flasche in die Bahn eines anderen der mindestens drei in scharfem Strahl gelenkten Ströme auf ein Minimum zu reduzieren.

2. Düsenaufbau (300) nach Anspruch 1, worin Y = arctan i · (xi), worin xi eine horizontale Entfernung ist, gemessen vom Zentrum des Bodens zu einem Punkt, bei dem die Ströme auf der inneren Bodenfläche auftreffen.

3. Düsenaufbau nach Anspruch 2, worin das Positionierungsmittel (42) Mittel (41) zur Variierung der Entfernung des Düsenkörpers in der Flasche (15) in Abhängigkeit von der Größe der zu reinigenden Flasche beinhaltet.

4. Düsenaufbau nach Anspruch 1, worin eine der mehreren länglichen Mikrobohrungen und die entsprechende Ausströmöffnung in dem Düsenkörper (44) im wesentlichen vertikal und zentral ist.

5. Düsenaufbau nach Anspruch 4, worin jede der anderen der mehreren Ausströmöffnungen (316, 318, 319) und die entsprechenden länglichen Mikrobohrungen von der im wesentlichen vertikal verlaufenden und zentralen länglichen Mikrobohrungen in einem entsprechenden spitzen Winkel beabstandet sind.

6. Düsenaufbau nach Anspruch 5, worin die anderen der mehreren Ausströmöffnungen (316, 318, 319) auf der Oberfläche des Düsenkörpers (44) in einem Winkel von im wesentlichen π/3 Radiant radial voneinander beabstandet sind.

7. Düsenaufbau nach Anspruch 6, worin ein erstes Paar (319a, 319b) der anderen der mehreren länglichen Mikrobohrungsmittel relativ zu der zentralen, vertikal verlaufenden Mikrobohrung (325) in einem Winkel von im wesentlichen 15º ± 1º angeordnet ist, worin ein zweites Paar (318a, 318b) der anderen der mehreren länglichen Mikrobohrungen (325) relativ zu der zentralen, vertikal verlaufenden Mikrobohrung (325) in einem Winkel von im:

wesentlichen 11º ± 1º angeordnet ist, und worin ein drittes Paar (316a, 316b) der anderen der mehreren länglichen Mikrobohrungen (325) relativ zu der zentralen, vertikal verlaufenden Mikrobohrung (325) in einem Winkel von im wesentlichen 7º ± 1º angeordnet ist, worin jede Ausströmöffnung (316, 318, 319) eines jeweiligen Paars auf der Oberfläche des Düsenkörper radial in einem Winkel von im wesentlichen π Radiant gegeneinander versetzt ist.

8. Düsenaufbau nach Anspruch 7, worin ein von dem ersten Paar (319a, 319b) der anderen der mehreren Ausströmöffnungen (316, 318, 319) ausgegebenes Fluid mechanisch auf einen ersten ringförmigen Bereich der inneren Bodenfläche der Flasche (15) auftrifft und in Kombination mit der Drehung der Flasche (15) Rückstände von dem ersten ringförmigen Bereich der inneren Bodenfläche mechanisch ablöst.

9. Düsenaufbau nach Anspruch 8, worin ein von dem dritten Paar (316a, 316b) der anderen der mehreren Ausströmöffnungen (316, 318, 319) ausgegebenes Reinigungsfluid auf einen zweiten ringförmigen Bereich der inneren Bodenfläche der Flasche (15) auftritt und in Kombination mit der Drehung der Flasche (15) Rückstände von dem zweiten ringförmigen Bereich der inneren Bodenfläche mechanisch ablöst.

10. Düsenaufbau nach Anspruch 9, worin ein von dem zweiten Paar (318a, 318b) der anderen der mehreren Ausströmöfibungen (316, 318, 319) ausgegebenes Reinigungsfluid auf einen neben dem ersten und zweiten Bereich liegenden Bereich der inneren Bodenfläche der Flasche (15) auftritt.

11. Düsenaufbau nach Anspruch 1, worin das Reinigungsfluid von den mehreren Ausströmöffnungen (316, 318, 319) bei einem Druck von 40 Psi (275,787 · 10³ N/m²) ausgegeben wird.

12. Düsenaufbau nach Anspruch 11, worin das von jeder der mehreren Ausströmöffnungen (314, 316, 318, 319) ausgegebene Reinigungsfluid nach dem mechanischen Auftreffen auf den jeweiligen Bereichen der inneren Bodenfläche der Flasche (15) abgelenkt wird, und der weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß das abgelenkte Reinigungsfluid die Bahn einer benachbarten Reinigungsfluid-Ausgabebahn nicht beeinträchtigt

13. Düsenaufbau nach Anspruch 1, worin sich die Flasche (15) in einer Drehzahl von im wesentlichen 10 Upm dreht.

14. Düsenaufbau nach Anspruch 1, worin die Flasche (15) ein wiederverwertbarer, blasgeformter Polyethylenterephthalat-Getränkebehälter ist

15. Düsenaufbau nach Anspruch 2, worin das Positionierungsmittel (42) ein mit einem Fluid betriebener Kolben ist, der auf den Druck des zugeführten Reinigungsfluids reagiert.

16. Düsenaufbau nach Anspruch 1, worin die mehreren länglichen Mikrobohrungen jeweils einen Durchmesser von 0,6 mm aufweisen.

17. Düsenaufbau nach Anspruch 2, worin die zentrale Bohrung (325) des Düsenkörpers (44) mit den Positionierungsmitteln (42) verbunden und von diesen lösbar ist.

18. Düsenaufbau nach Anspruch 3, worin das Mittel (41) zur Veränderung der Position des Düsenkörpers (44) ein röhrenförmiges Abstandshalter-Element ist.

19. Düsenaufbau nach Anspruch 4, worin die Oberfläche (283) des Düsenkörpers (44) konisch ist und worin die der im wesentlichen vertikal angeordneten und zentralen länglichen Mikrobohrung entsprechende Ausströmöffnung an der Spitze der konischen Oberfläche (283) angeordnet ist.

20. Düsenaufbau nach Anspruch 2, worin das Positionierungsmittel (42) weiter Mittel zur Entfernung des Düsenkörpers aus der Flasche (15) umfaßt.

21. Düsenaufbau nach Anspruch 4, worin das von der zentralen und vertikalen Ausströmöffnung ausgegebene Reinigungsfluid auf einen zentralen Bereich der inneren Bodenfläche mechanisch auftrifft.

22. Vorrichtung zur Reinigung einer irmeren Bodenfläche einer umgedrehten Flasche (15), welche einen Düsenaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 21 aufweist und weiter Mittel (200) zum Halten der Flasche (15) enthält, wobei die Haltemittel (200) umfassen:

(a) ein erstes und zweites drehbares Eingriffsmittel (220a, 220b), die auf einem ersten Trägermittel (218) drehbar befestigt sind und jeweils eine ringförmige Vertiefung (225a, 225b) zum Eingreifen in eine umlaufende Halsringfläche (222) der zu drehenden Flasche aufweisen,

(b) ein drittes drehbares Eingreifmittel (220c), das auf einem zweiten Trägermittel (230) angebracht ist und eine ringförmige Vertiefung (225c) zum Eingreifen in die umlaufende 7 Halsringfläche (222) der zu drehenden Flasche aufweist,

(c) Mittel (232) zum Vorspannen des zweiten Trägermittels (220b) auf das erste Trägermittel (220a) zu, damit die ringförmigen Vertiefungen (225a, 225b, 225c) des ersten, zweiten und dritten drehbaren Eingriffsmittels mit dem Halsringbereich (222) der dazwischen angeordneten Flasche in Eingriff kommen,

(d) Antriebsmittel (228) zur gleichzeitigen Drehung der ersten, zweiten und dritten drehbaren Eingriffsmittel, um eine gleichzeitige axiale Drehung der damit im Eingriff stehenden Flasche zu ermöglichen.