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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Untersuchung von Behältern,
insbesondere Flaschen, auf Fremdgase mit einer Entnahmevorrichtung,
die über
einem Transporteur angeordnet ist, wobei die Entnahmevorrichtung
ein Blasorgan und ein Saugorgan aufweist, das mit einer Analysevorrichtung
verbunden ist. Jeweils ein Behälter
wird auf einem Transporteur unterhalb einer Entnahmevorrichtung
an dieser vorbeigeführt
wird, wobei durch die Entnahmevorrichtung ein gasförmiges Medium
in den Behälter
eingeblasen und das dadurch ausgetriebene Gasvolumen abgesaugt und
analysiert wird.
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Eine Vorrichtung dieser Art ist aus
der WO 93/24841 bekannt.
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Insbesondere bei wiederverwertbaren
Behältern,
wie beispielsweise Mehrwegflaschen, müssen vor der Wiederbefüllung stark
verunreinigte Behälter
erfasst werden, um diese entweder gesondert reinigen zu können oder
ggf. ganz aus dem Verwertungskreislauf zu entfernen.
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Dazu wird in einer Entnahmestation
aus den einzelnen Behältern
jeweils eine Gasprobe abgesaugt und auf das Vorhandensein von Fremdgasen analysiert.
Diese Fremdgase können
sich aus Verunreinigungen in den Behältern, wie beispielsweise Benzinresten
ergeben. Für
die Analyse können
beispielsweise fotometrische Untersuchungsmethoden zum Einsatz kommen. Überschreiten
die durch die Analyse erhaltenen Messwerte bestimmte Toleranzen,
werden die entsprechenden Behälter
ausgesondert.
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Die Verweildauer der einzelnen Behälter in der
Entnahmestation bestimmt sich insbesondere danach, wieviel Zeit
für die
Entnahme und Analyse einer Gasprobe benötigt wird. Für einen
hohen Durchsatz einer Befüllungsanlage
werden möglichst kurze
Verweilzeiten angestrebt.
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Eine bereits relativ kurze Verweildauer
in der Entnahmestation lässt
sich mit der aus der WO 93/24841 bekannten berührungslosen Gasprobenentnahme
erzielen.
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Dazu wird eine Entnahmevorrichtung
eingesetzt, die mit einem Blasorgan und einem Saugorgan ausgestattet
ist. Das Blasorgan, beispielsweise eine Düse, ist mit einer Druckluftquelle
verbunden und bläst
Druckluft in den Behälter
ein. Dadurch wird ein im Behälter
befindliches Gasvolumen aus dem Behälter gedrängt und durch das Saugorgan,
den sogenannten Schnüffler,
abgesaugt. Über
das Saugorgan wird die entnommene Gasprobe einem Analysegerät zugeführt und
auf Fremdgase untersucht.
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Bei dieser berührungslose Gasprobenentnahme
ist es nicht mehr erforderlich, ein Saugrohr in den Behälter einzutauchen,
so dass die damit verbundenen zeitraubenden Hubbewegungen entfallen und
die Verweilzeit verkürzt
werden kann. Auf diese Weise lässt
sich ein Durchsatz von bis 1000 Flaschen/min. erzielen.
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Zur Erhöhung der Kapazität von Befüllungsanlagen
ist allerdings eine weitere Durchsatzsteigerung wünschenswert.
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In der
EP 752 283 A1 wird dazu vorgeschlagen, Druckluft
mit einem bestimmten Vorhalt, d.h. mit einem räumlichen und zeitlichen Abstand,
vor der Gasentnahme in den Behälter
einzublasen. Bei der in der
EP
752 283 A1 beschriebenen Entnahmevorrichtung ist die Einblasdüse etwa
10 mm bis 17 mm vom Schnüffler
entfernt. Dadurch soll bewirkt werden, dass die Einblasung abgeschlossen
ist, wenn der Behälter
die Gasentnahmestelle erreicht, so dass die gesamte Verweilzeit
des Behälters
in der Entnahmestation ausschließlich für die Gasprobenentnahme zur
Verfügung
steht.
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Diese Lösung ist allerdings mit Problemen verbunden,
da bei zu großem
Vorhalt, d.h. bei zu großem
Abstand zwischen Düse
und Schnüffler
die aus dem Behälter
ausgetriebene Gasprobe nicht oder zumindest in zu geringer Menge
am Schnüffler
zur Verfügung
steht.
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Eine andere Maßnahme zur Verkürzung der Verweildauer
bei der Entnahme einer Gasprobe wird in der
EP 672 240 B1 vorgeschlagen.
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Nach diesem Vorschlag umfasst die
Entnahmevorrichtung mehrere Probezylinder, die drehbar in einem
Karussell angeordnet sind. In einer ersten Position des Karussells
ist der Probezylinder zur Behälteröffnung des
zu prüfenden
Behälters
geöffnet. Durch
Einblasen von Druckluft wird ein Gasvolumen aus dem Behälter ausgetrieben
und im Probezylinder aufgefangen. Daraufhin dreht das Karussell
den Probezylinder zu einer oder mehreren Analysestationen, in denen
der Inhalt des Probezylinders analysiert wird. Gleichzeitig wird
ein weiterer im Karussell angeordneter Zylinder in die Entnahmeposition
gedreht und steht für
die Befüllung
mit einer Gasprobe bereit.
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Mit der aus der
EP 672 240 B1 bekannten Entnahmevorrichtung
ist also ein gleichzeitiges Entnehmen und Analysieren von Gasproben
möglich, wodurch
die Verweilzeit in der Entnahmestation verkürzt wird.
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Diese bekannte Lösung ist allerdings konstruktiv
aufwendig und platzraubend. Außerdem müssen die
Analysestationen in der Nähe
des Karussells untergebracht werden, um eine Analyse der in den
Probezylindern befindlichen Gasvolumina zu ermöglichen, was eine flexible
Handhabung des Analysevorganges verhindert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zur Untersuchung von Behältern, insbesondere
Flaschen, auf Fremdgase derart zu verbessern, dass auf effiziente
Weise eine signifikante Steigerung des Durchsatzes ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den
Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die verblüffend einfache Maßnahme, mehrere
Entnahmevorrichtungen in Querrichtung des Transporteurs vorzusehen,
wird eine gleichzeitige Untersuchung mehrerer Flaschen möglich. Auf diese
Weise lässt
sich der Durchsatz einer Befüllungsanlage
vervielfachen. Die Fremdgaserkennung kann vorteilhafterweise bei
mehrspurigem Behältertransport
erfolgen, z.B. im Zulaufbereich einer Behälterwaschmaschine, ohne die
Behälter
zuerst in einen einspurigen, schnell laufenden Behälterstrom
und danach wieder mehrspurig umformen zu müssen. Dies vereinfacht die
Transporteurführung
in einer Abfüllanlage
und verringert den Platzbedarf. Die Untersuchung kann ggf. sogar
im Bereich eines Gebindeförderers
erfolgen, wo sich die Behälter
in Transportbehältnissen,
z.B. oben offenen Kästen
befinden. Diese Lösung
ist beispielsweise vor einer Auspackmaschine denkbar und hat den
Vorteil, dass die Entfernung verunreinigter Behälter durch gezieltes Entnehmen
in der Packmaschine mit Hilfe selektiv ansteuerbarer Packtulpen
oder durch Ausschleusen des entsprechenden Transportbehältnisses
sehr einfach möglich
ist, indem ein konventioneller Auswerfer vorgesehen wird, der verunreinigte
Behälter
enthaltende Transportbehältnisse
von der Förderbahn
abschiebt.
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Darüber hinaus lässt sich
die Durchsatzsteigerung variabel ändern, indem lediglich die
Anzahl der in Querrichtung des Transporteurs vorgesehenen Entnahmevorrichtungen
verringert oder erhöht
wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann deshalb beliebig an verschiedene Befüllanlagen mit unterschiedlichen
Kapazitäten
angepasst werden.
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Wie anhand der vorgenannten Druckschriften
gezeigt, wurde im Stand der Technik bislang versucht, den Durchsatz
durch Verkürzen
der Verweilzeit an einer Entnahmestation zu erreichen. Dabei wurde
davon ausgegangen, dass die zu untersuchenden Behälter einspurig
gefördert
werden, um an der Entnahmestation vorbeigeführt werden zu können.
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Im Gegensatz dazu geht die Erfindung
einen vollkommen anderen Weg und erhöht den Durchsatz durch die überraschend
einfache Maßnahme,
mehrere Entnahmevorrichtungen in Querrichtung des Transporteurs,
d.h. nebeneinander vorzusehen, wodurch bei mehrreihiger Förderung
die gleichzeitige Überprüfung beliebig
vieler Behälter
ermöglicht
wird.
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Eine einfache Montage der Entnahmevorrichtungen
kann durch Anbringen der Entnahmevorrichtung und jeder weiteren
Entnahmevorrichtung an einem Balken erzielt werden, der sich über dem Transporteur
erstreckt.
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Bevorzugterweise ist der Balken parallel
zu einer Förderebene
des Transporteurs schwenkbar. Der Vorteil dieser Ausführungsform
besteht darin, dass, ohne die einzelnen Entnahmevorrichtungen separat
bewegen zu müssen,
der Abstand zwischen den einzelnen Entnahmevorrichtungen senkrecht
zur Förderrichtung
verringert bzw. vergrößert werden kann.
Dadurch wird lediglich durch Verschwenken des Balkens unterschiedlichen
Reihenabständen Rechnung
getragen, so dass die Vorrichtung Behältern mit unterschiedlichen
Durchmessern schnell und einfach angepasst werden kann. Da bei mehrreihigem,
lückenlosem
Behältertransport
die dicht an dicht stehenden Behälter
eine regelmäßige hexagonale
Anordnung bilden, bewegen sich die Behältermündungen immer auf parallelen
Bahnen mit gleichen seitlichen Abständen.
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Die Schwenkachse des Balkens kann
in vorteilhafter Weise am Rand des Transporteurs angeordnet sein.
Dadurch wird erreicht, dass eine erste Behälterreihe unabhängig vom
Behälterdurchmesser immer
am Rand des Transporteurs gefördert
werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist ein vorzugsweise verstellbarer Anschlag vorgesehen, an dem das
freie Balkenende im verschwenkten Zustand anliegt. Damit lässt sich
auf einfache Weise der Verschwenkwinkel des Balkens zur Anpassung
an verschiedene Behälterdurchmesser bestimmen.
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Zur Automatisierung der Vorrichtung
kann vorteilhafterweise eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen sein,
mit einer Messeinheit zum Messen des Abstandes von nebeneinander
geförderten
Behältern,
einer Prozessoreinheit zum Berechnen eines erforderlichen Verschwenkwinkels
und einer Antriebseinheit zum Verschwenken des Balkens.
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Die Entnahmevorrichtungen können aber auch
auf anderen stufenlos verstellbaren Halterungen angeordnet sein,
z.B. einer Nürnberger
Schere oder einem Teleskopmechanismus.
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Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
anhand von Ausführungsformen
beispielhaft in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigt:
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1 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei welcher mehrere
Entnahmevorrichtungen an einem Balken über einem Transporteur angeordnet
sind;
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2 eine
Draufsicht auf die Ausführungsform
nach 1 mit verschwenktem
Balken;
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3 eine
Seitenansicht des Balkens nach den 1 und 2;
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4 eine
Detailansicht der Entnahmevorrichtung;
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5 zwei
schematische Darstellungen zur Verdeutlichung der Abstandsänderung
durch Verschwenken des Balkens und
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6a,6b eine Seitenansicht einer
Ausführungsform,
bei welcher mehrere Entnahmevorrichtungen quer zur Förderrichtung
nebeneinander über einem
Gebindeförderer
angeordnet sind.
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1 zeigt
in Draufsicht einen Massentransporteur 2, auf dem Flaschen 10 in
mehreren Reihen 11 gefördert
werden. Die Förderrichtung
ist in 1 mit X bezeichnet.
Im vorliegenden Beispiel werden die Flaschen 10 in sechs
Reihen 11 nebeneinander gefördert. Selbstverständlich ist
auch jede andere beliebige Anzahl von Reihen möglich. Über dem Transporteur 2 erstreckt
sich in Querrichtung ein Balken 5, an dem gleichmäßig beabstandete
Entnahmevorrichtungen 1, 1' montiert sind. Die Querrichtung des
Transporteurs ist mit Y bezeichnet.
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Jede Entnahmevorrichtung 1, 1' umfasst, wie in 4 gezeigt, ein Blasorgan 3,
beispielsweise ein Einblasrohr oder eine Einblasdüse, die
mit einer nicht gezeigten Druckluftquelle verbunden ist. Es bietet sich
an, im Balken 5 eine gemeinsame Druckluftzuführung vorzusehen,
die jede Entnahmevorrichtung mit Druckluft oder einem anderen unter
Druck stehenden gasförmigen
Medium, beispielsweise einem inerten Gas, versorgt.
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Das Saugorgan 4, d.h. der
Schnüffler,
das im vorliegenden Beispiel als Saugrohr ausgebildet ist, ist mit
einer nicht gezeigten Analyseeinrichtung verbunden. Um die gleichzeitige
Untersuchung und das Erfassen einzelner stark verunreinigter Flaschen 10 zu
ermöglichen,
kann jedes Saugorgan 4 in der Entnahmevorrichtung 1, 1' separat mit
einer entsprechenden Einheit der nicht gezeigten Analyseeinrichtung
verbunden sein, oder die Saugorgane 4 werden über stufenweise längerwerdende
Saugleitungen mit nur einer einzigen Analyseeinrichtung verbunden,
in der die einzelnen Gasproben durch die unterschiedlichen Saugweglängen zeitversetzt
eintreffen und somit jeweils für
sich analysierbar sind, wodurch die Ergebnisse ebenfalls den einzelnen
Saugorganen 4 zugeordnet werden können.
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Wie ferner in 4 zu erkennen, ist jede Entnahmevorrichtung 1, 1' und somit der
die Entnahmevorrichtungen 1, 1' tragende Balken 5 derart
angeordnet, dass zwischen den Blas- und Saugorganen 3, 4 und
der Öffnung
der jeweiligen Flaschen 10 ein bestimmter Abstand vorhanden
ist.
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In 3 ist
ferner gezeigt, dass die Entnahmevorrichtungen 1, 1' am Balken 5 hängend befestigt sind,
so dass die Flaschen 10 aufrecht stehend auf dem Transporteur 2 unter
den Entnahmevorrichtungen 1, 1' vorbeigeführt werden können. Durch
Anheben oder Absenken des Balkens 5 kann der Abstand zwischen
den Entnahmevorrichtungen 1, 1', also der Abstand zwischen den
Blas- und Saugorganen 3, 4 und den Flaschen 10 reguliert
werden.
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Für
eine zuverlässige
Untersuchung der Flaschen 10 auf Fremdgase ist es erforderlich,
dass die Entnahmevorrichtungen 1, 1' bei der Gasprobenentnahme direkt über den Öffnungen
der Flaschen 10 angeordnet sind. Das bedeutet, dass der
Abstand der Entnahmevorrichtungen 1, 1' zueinander
dem Abstand der zu untersuchenden, mehrreihig geförderten
Flaschen 10 in etwa entsprechen soll.
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Unter dem Abstand der mehrreihig
geförderten
Flaschen 10, bzw, dem Reihenabstand ist der Abstand der
vertikalen Längsachsen
nebeneinander angeordneter Flaschen 10 zu verstehen.
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Wie in 1 gut
zu erkennen, sind die Entnahmevorrichtungen 1, 1' in Querrichtung
Y des Transporteurs 2 angeordnet, wobei die Abstände zwischen
den einzelnen Entnahmevorrichtungen 1, 1' gleich groß sind.
Das bedeutet, dass mittels einer derartigen Vorrichtung mehrreihig
geförderte
Flaschen 10 mit einem bestimmten Durchmesser gleichzeitig
auf Fremdgase untersucht werden können.
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Eine Anpassung der Vorrichtung an
Flaschen mit anderen Durchmessern lässt sich durch Verschwenken
des Balkens 5 um die Schwenkachse 6 erzielen,
wie nachfolgend ausgeführt.
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In 1 ist
die Stellung des Balkens 5 gezeigt, in der Flaschen 10 mit
dem größtmöglichen Durchmesser
untersucht werden können.
In dieser Stellung ist der Balken 5 im Wesentlichen rechtwinklig
zur Förderrichtung
X angeordnet. Der Abstand der Flaschen 10 zueinander entspricht
in diesem Fall dem Abstand der Entnahmevorrichtungen 1, 1' auf dem Balken 5.
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Sollen, wie in 2 gezeigt, Flaschen 10 mit kleinerem
Durchmesser untersucht werden, wird der Balken 5 zusammen
mit den daran befestigten Entnahmevorrichtungen 1, 1' um einen bestimmten
Winkel parallel zur Förderebene
des Transporteurs 2 verschwenkt.
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Dies hat zur Folge, dass sich der
feste Abstand zwischen den Entnahmevorrichtungen 1, 1' auf dem Balken 5 in
zwei Komponenten aufteilt, von denen eine, wie in 5 gezeigt, in X-Richtung, d.h. in Förderrichtung
und die andere Komponente in Y-Richtung, d.h. quer zur Förderrichtung
X verläuft. Die
Abstandskomponente der Entnahmevorrichtungen 1, 1' in Y-Richtung,
d.h. quer zum Transporteur 2 entspricht dem Abstand der
Flaschen 10 zueinander.
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Die in Querrichtung Y verlaufende
Abstandskomponente der Entnahmevorrichtungen 1, 1' ist die Abstandskomponente,
die für
die Einstellung des wirksamen Abstandes der Entnahmevorrichtungen 1, 1' bezüglich der
zu untersuchenden Flaschen 10 maßgeblich ist.
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Es ist deshalb möglich, wie in 5 gezeigt, lediglich durch Ändern des
Verschwenkwinkels zwischen den Balken 5 und der Förderrichtung
X die in Querrichtung Y wirksame Abstandskomponente zu verändern. Dadurch
kann, ohne den Abstand der Entnahmevorrichtungen 1, 1' auf dem Balken
zu ändern,
die Vorrichtung zur Untersuchung auf Fremdgase an beliebige Flaschendurchmesser
angepasst werden.
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Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist die Schwenkachse 6 an
einem dem freien Balkenende 9 gegenüberliegenden Ende des Balkens 5 angeordnet.
Es ist selbstverständlich
möglich,
die Schwenkachse 6 an einer beliebigen anderen Stelle des
Balkens 5 vorzusehen. Die Anordnung der Schwenkachse 6 am Rand 7 des
Transporteurs 2 bringt allerdings den Vorteil, dass die
erste Flaschenreihe 11 immer am Rand 7 des Transporteurs 2 geführt werden
kann, unabhängig
davon, wie stark der Balken 5 verschwenkt wird. Bei einer
ebenfalls möglichen
Anordnung der Schwenkachse 6 beispielsweise in der Mitte
des Balkens 5 würde
bei starkem Verschwenken des Balkens 5 die erste Flaschenreihe
zur Mitte des Transporteurs 2 wandern.
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Zur Automatisierung des Verfahrens
kann eine nicht gezeigte Steuerungsvorrichtung vorgesehen werden,
die ein automatisches Verschwenken des Balkens 5 bewirkt.
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Dazu ist an der Entnahmevorrichtung
in Förderrichtung
X eine Messeinheit vorgeschaltet, die den Abstand der nebeneinander
geförderten
Flaschen 10 misst. Das von der Messeinheit ausgegebene
Messsignal wird in einer Prozessoreinheit in den Verschwenkwinkel
umgerechnet, der erforderlich ist, um die Entnahmevorrichtungen 1, 1' über den Öffnungen
der Flaschen 10 zu positionieren. Die Prozessoreinheit
steuert eine Antriebseinheit, die den Balken entsprechend des berechneten
Verschwenkwinkels verschwenkt.
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Andere Möglichkeiten der Abstandsänderung
zur Anpassung an unterschiedliche Flaschengrößen sind denkbar. Beispielsweise
könnten
die einzelnen Entnahmevorrichtungen 1, 1' jeweils verschieblich
an dem Balken 5 angebracht sein, der beispielsweise in
Form einer Schiene ausgebildet sein kann. Die Verschiebung der einzelnen
Entnahmevorrichtungen 1, 1' erfolgt dann über entsprechende Stellantriebe.
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Im Unterschied zu der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform ist der Abstand
zwischen den einzelnen Entnahmevorrichtungen 1, 1' auf dem Balken
veränderbar.
Ein Verschwenken des Balkens 5 ist dann nicht erforderlich.
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Wenn mit Hilfe der in den 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung eine stark verunreinigte
Flasche 10 detektiert wird, wird diese Flasche durch eine
Sortiervorrichtung, z.B. Roboter, vereinzelt und aussortiert. Die übrigen nicht
verunreinigten Flaschen werden einer Waschanlage zugeführt und
nach entsprechender Behandlung befüllt.
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Die 6a und 6b zeigen eine Ausführung in zwei
Varianten für
einen Einsatz über
einem Gebindeförderer 12,
der beispielsweise oben offene, mit Flaschen 10 gefüllte Flaschenkästen 13 in
Pfeilrichtung transportiert. Da einerseits die oberen Ränder 13a der
Kästen
bzw. deren Griffleisten in der Regel die Flaschenmündungen
deutlich überragen
und andererseits die Entnahmevorrichtungen 1", 1"' bei
der Gasentnahme möglichst
nahe an den offenen Flaschenmündungen
positioniert sein sollten, sind diese in 6a vertikal gesteuert verfahrbar, in 6b um eine Horizontalachse
schwenk- bzw. drehbar gelagert, um Kollisionen mit den oberen Kastenrändern 13a der
vorbeilaufenden vorderen und hinteren Kastenwänden zu verhindern. Für diesen
Zweck sind geeignete Sensoren zur Erkennung der Kastenränder und
Stellantriebe zur Bewegung der Entnahmevorrichtungen (nicht dargestellt)
vorzusehen.