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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regenerieren von elastischen
Behältern,
insbesondere Kunststoffflaschen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Bei
Kunststoffmehrwegflaschen für
Getränke besteht
das Problem, dass die zum Abfüllbetrieb
zurückkehrenden
und erneut zu befüllenden
Flaschen häufig
eine Verformung aufweisen. Insbesondere bei einem Temperaturabfall
während
des Rücktransports und/oder
der Lagerung der leeren Behälter
verkleinert sich das Volumen des gasförmigen Behälterinhalts. Der ehemals kreisrunde
Querschnitt einer Flasche wird verformt (oval, annähernd drei-
oder viereckig) oder die Mantelfläche der Flasche bekommt nach
innen gewölbte
Beulen, wenn in Folge eines auf der Flaschenmündung sitzenden Verschlusses
ein Gasaustausch zwischen dem Flascheninnenraum und der Umgebung
ausgeschlossen ist. Einer Ovalisierung des Flaschenquerschnitts
folgt häufig
eine Krümmung
des Flaschenbodens. Die Krümmungsachse
ist dabei parallel zur kleinen Achse des ovalen Querschnitts.
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Die
beschriebenen Verformungen verhindern eine problemlose Handhabung
dieser Flaschen auf den Transporteinrichtungen bekannter Füllanlagen
oder in flaschenaufnehmenden Transportkästen. Auf den bekannten Transporteinrichtungen
kann es zu Verklemmungen zwischen den seitlichen Führungen
oder zum Umfallen der Flaschen kommen, weil der Flaschenboden nicht
mehr planparallel zur Oberfläche
der Transporteinrichtung verläuft.
Im Flaschenkasten können deformierte
Flaschen festklemmen und nicht mehr leicht entnommen werden, so dass
Störungen
in der Auspackmaschine der Fülllinie auftreten.
Zur Lösung
dieser bekannten Probleme sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Vorrichtungen
bekannt geworden.
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Das
deutsche Gebrauchsmuster
DE
299 22 623 U1 beschreibt eine Möglichkeit, durch den Behälterverschluss
hindurch ein Medium in einen Kunststoffbehälter einzuleiten und den Innendruck
dabei zu erhöhen.
In einer eigens dafür
vorgesehenen Vorrichtung wird der Kunststoffverschluss einer Flasche mit
einer Kanüle
(Hohlnadel) durchstochen. Am vorderen Kanülenende tritt ein flüssiges oder
gasförmiges
Medium in den Behälterinnenraum
ein und kann diesen unter Druck setzen. Der Kanülenmantel dichtet dabei gegen
den beim Einstechen entstandenen Lochrand im Behälterverschluss ab. Zur Vorrichtung gehören ferner
eine Leergutkontrolle und eine Sortierung. Die Vorrichtung befindet
sich in einer Förderstrecke
außerhalb
eines Packers, d. h. sie ist kein Bestandteil einer Vorrichtung
zur Entnahme von Flaschen aus Transportkästen.
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Das
deutsche Patent
DE
100 56 520 C1 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung, bei
der mit Hilfe einer Kanüle
Luft oder Wasser durch einen Verschluss hindurch in einen Behälter eingebracht
werden kann. Diese Vorrichtung ist als integraler Bestandteil eines Packkopfes
einer Auspackmaschine ausgeführt.
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Den
bekannten Vorrichtungen haftet der Nachteil an, dass bei Behältern ohne
einen Verschluss oder nur lose aufsitzendem Verschluss kein nennenswerter
Innendruckaufbau möglich
ist. Dies ist insofern problematisch, weil das in eine Abfüllanlage
zurückkehrende
Leergut nicht nur aus verschlossenen Behältern besteht. Der nicht auszuschließende Anteil
an offenen oder fehlenden Behältern
im Leergutkasten verursacht demzufolge einen erhöhten Druckluftverbrauch beim
Passieren einer Vorrichtung zum Regenerieren deformierter Flaschen.
Ein erhöhter
Druckluftverbrauch reduziert den erreichbaren maximalen Fülldruck
für die
Behälter mit
Verschluss oder zur Vermeidung dieses Problems entsteht ein nicht
unerheblicher Mehraufwand um mit Hilfe steuerungstechnischer Maßnahmen
die Zuleitungen zu unverschlossenen Behältern selektiv zu sperren.
Ferner können
Schallschutzeinrichtungen erforderlich sein, um den durch das ungehinderte Einblasen
von Druckluft in offene Behälter
entstehenden Lärmpegel
in der Abfüllanlage
zu begrenzen.
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Der
Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung
zum Regenerieren von elastischen Behältern anzugeben, die nicht
mit den vorhergehend genannten Nachteilen behaftet ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
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Im
Gegensatz zum bekannten Stand der Technik wird der Innenraum aller
Behälter
während des
Regeneriervorgangs zur Umgebungsatmosphäre gasdicht abgeschlossen gehalten
und zwar unabhängig
davon, ob ein Verschluss vorhanden ist oder nicht. Daraus ergibt
sich der Vorteil, dass alle Behälter
einen annähernd
gleich hohen Innendruck erreichen, wodurch sogar unverschlossene
Flaschen mit Deformationen zuverlässig wieder ihre ursprüngliche Gestalt
erreichen. Ferner wird bei offenen Flaschen ein Abblasen der Druckluft
ins Freie vermieden. Damit ist günstiger
Weise eine Lärmbegrenzung
sichergestellt. Ein positiver Nebeneffekt ist ferner der reduzierte
Druckluftverbrauch, der eine Energieeinsparung bewirkt.
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Vorteilhaft
ist eine Weiterbildung, bei der eine bevorzugt selbsttätige Steuerung
der Druckluft in Abhängigkeit
der Anwesenheit einer Flasche erfolgt. Bei fehlenden Flaschen im
Leergutkasten unterbleibt eine Druckluftabgabe an den entsprechend
zugeordneten Stellen.
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Als
Stechwerkzeug kann eine Kanüle
(Hohlnadel) zum Einsatz kommen. Stabiler und weniger störungsanfällig ist
jedoch ein Dorn, der massiv ausgebildet sein kann. Durch eine taillierte
oder mit Längsnuten
versehene Formgebung der Mantelfläche des Dorns kann in einem
Verschluss ein Durchbruch freigelegt und Platz für eine Fluideinleitung geschaffen
werden. Im Gegensatz zu einer Kanüle besteht somit nicht die
Gefahr von Spänebildung
oder einer Verstopfung eines in Durchstoßrichtung offenen Hohlkanals
durch verschlussmaterial. Die Dornspitze dringt dabei tief in den
Behälter
ein und bleibt stehen, sobald der taillierte oder genutete Bereich des
Dornschafts im Bereich des Verschlusses angekommen ist. Zwischen
dem Dornschaft und der Lochwand im Verschluss befindet sich ein
Ringspalt, durch den ein Fluid in den Behälter gedrückt werden kann. Nach dem Füllen des
Behälters
kann der Dorn problemlos wieder aus dem Loch im Verschluss herausgezogen
werden. Der Dorn kann auch vor dem Füllen aus dem Loch gezogen werden,
um den gesamten Lochquerschnitt beim Füllen zu nutzen.
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An
Stelle eines rotationssymmetrischen Dornes kann ein ovaler, dreikantiger
oder sternförmiger Dornquerschnitt
gewählt
werden, der nach dem Durchstechen des Verschlusses die Übertragung
eines Drehmoments auf den Verschluss zum Abschrauben desselben erlaubt.
Bei geeigneter Ausformung des Dornes und Ausnutzung der Elastizität des Verschlussmaterials
bleibt der Verschluss auf dem Dorn hängen bis er gezielt abgestreift
wird.
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Auch
thermische Einflussnahme kann die Lochbildung herbeiführen oder
unterstützen.
Ein beheizter Dorn kann sich leichter in ein thermoplastisches Verschlussmaterial
eindrücken.
Als Stechwerkzeug kann auch ein auf den Verschluss fokussierter
Licht- oder Laserstrahl zum Einsatz kommen, der den Verschluss so
weit erweicht, dass der Druck des Fluids selbst das Loch im Verschluss
ausformt. Das benötigte
Loch kann auch drucklos in den Verschluss gelasert werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der verbleibenden
Unteransprüche.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Seitenansicht mit einem vertikalen Teilschnitt einer Vorrichtung
zum Regenerieren von elastischen Kunststoffflaschen gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel,
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2 eine
Vorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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3 eine
Vorrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel,
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4 die
Vorrichtung gemäß 1 in
Anwendung bei einer verschlossenen Flasche,
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5 eine
Vorrichtung gemäß 2 welche Ventilfunktionen
enthält
und
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6 eine
Vorrichtung gemäß 3 mit
einem taillierten Dorn anstatt einer Kanüle.
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Allen
Ausführungsbeispielen
gemeinsam ist ein koaxial zur Mittelachse der Flaschenmündung einer
elastischen Kunststoffflasche 5 ein- und ausfahrbares Stechwerkzeug,
z.B. eine Kanüle 6 zum
Einleiten eines Fluids, vorzugsweise Druckluft. wie beim bekannten
Stand der Technik erfolgt die Betätigung der Kanülen 6 in
an sich bekannter weise durch nicht dargestellte steuerbare Stellorgane,
z.B. Pneumatikzylinder oder dgl.
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Zum
Durchstoßen
von einen Verschluss 2 aufweisenden Flaschen 5 ist
das zur Flasche weisende Ende der Kanüle angespitzt bzw. mit einem
schrägen
Anschnitt versehen.
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An
jeder Kanüle 6 ist
entweder ein Dichtkörper 1a, 1b, 1c oder 1d aus
einem geeigneten Dichtwerkstoff, z.B. Hartgummi unverrückbar gasdicht
befestigt. Zwischen dem Dichtkörper
und der Kanüle kann
wenigstens ein Dichtring vorgesehen sein. Der Dichtkörper ist
so gestaltet, dass er bei einem fehlenden Flaschenverschluss mit
einer Flasche 5 zum gasdichten Abschließen des Flascheninnenraums gegenüber der
Atmosphäre
in Eingriff bringbar ist. Die Abdichtung kann in Verbindung mit
dem oberen Mündungsrand 3 einer
offenen Flasche 5 erfolgen oder im Zusammenwirken mit dem
axial unterhalb der Flaschenmündung 3 radial
abstehend angeformten Halskragen 4 von Kunststoffflaschen.
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Bei
der in 1 erkennbaren Ausführung weist der Dichtkörper 1a an
seiner Unterseite, d.h. an der zur Flaschenmündung weisenden Seite eine
konkav gewölbte
Dichtfläche
auf, die von der Kanüle 6 axial
durchgriffen wird, wobei das offene Ende der Kanüle diese Fläche in axialer Richtung zum
Eintauchen in eine Flaschenmündung überragt.
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Bei
einem Vergleich der 1 und 4 ist ersichtlich,
dass im Falle eines fehlenden Verschlusses 2 die konkave
Dichtfläche
am Flaschenmündungsrand 3 abdichtend
anliegt, während
bei Vorhandensein eines Verschlusses 2 die gleiche Dichtfläche am oberen
Verschlussrand anliegt, wenn die Kanüle 6 die Verschlussoberseite
durchstoßen
hat.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 2 besitzt der Dichtkörper 1b die Form eines
geraden Kegelstumpfes, der an der zur Flaschenmündung weisenden Seite eine
zur Mündungsebene
planparallele Stirnfläche
aufweist, die beim Vorhandensein eines Verschlusses an dessen Oberseite
anliegt. Wenn jedoch eine offene Flasche 5 mit diesem Dichtkörper 1b in
Eingriff gelangt, taucht dessen kegelige bzw. konische oder ggf.
konvexe Mantelfläche
teilweise durch die Mündungsebene
axial in den Flaschenhals ein, wobei dann der obere Mündungsrand
der Flasche 5 an seiner inneren Umfangsfläche gasdicht verschlossen
ist.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach 3 besitzt der Dichtkörper 1c eine hauben-
oder glockenförmige
Kontur, die den Kopfbereich einer Flasche vollumfänglich mit
radialem Zwischenabstand umgibt und eine Abdichtung am Halskragen 4 einer
Flasche 5 herbeiführt.
Der Innendurchmesser des Dichtkörpers 1c ist
größer als
der Außendurchmesser
eines Verschlusses 2 bemessen.
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Bei
der Ausführung
nach 5 ist im Falle von fehlenden Flaschen in einem
Flaschenkasten eine Einzelabschaltung der Druckluftzuführung zu den
einzelnen Kanülen 6 vorgesehen.
Die Vorrichtung enthält
einen Dichtkörper 1d mit
einem schräg zur
Kanüle 6 verlaufenden
Kanal, der das Fluid zu einer Bohrung in der Kanülenwand hinführt. Ober-
und unterhalb dieser Bohrung sind axial beabstandete Dichtringe
zwischen der Kanüle
und dem Dichtkörper 1d angeordnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Dichtkörper
auf der Kanüle
axial verschiebbar gelagert. Wenn der Dichtkörper 1d bei einer
gesteuerten Absenkbewegung auf eine Flasche 5 oder deren Verschluss
trifft und dabei entlang der Kanüle 6 gegen
den Widerstand einer nicht dargestellten Rückstellfeder nach oben verschoben
wird, entsteht über die
genannte seitliche Bohrung in der Kanüle eine leitende Verbindung
zwischen einer äußeren Druckluftzuleitung
und dem Flascheninnenraum. Wird der Dichtkörper 1d bei fehlenden
Flaschen nicht durch eine Dichtkraft verschoben, bleibt die Fluidzufuhr
unterbrochen.
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Die
Ausführung
nach 6 zeigt einen taillierten Dorn 7 an Stelle
einer hohlen Kanüle.
Die Druckluftzuführung
erfolgt in einen zur Atmosphäre abgedichteten
Bereich zwischen einem Dichtkörper 1e und
der Flasche 5 bzw. deren Verschluss 2. Der Dorn 7 kann
zur Unterstützung
der Durchstoßwirkung
bei thermoplastischen Verschlüssen
beheizbar ausgebildet sein.
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Besonders
vorteilhaft ist eine Integration der beschriebenen Vorrichtungen
in die Greiforgane eines Auspackkopfes. Eine Verwendung der Regeneriervorrichtung
ist aber auch in Verbindung mit einem Verschlussabschrauber, einer
Vorrichtung mit Leergutkontrolle oder in einer Vorrichtung mit Sortier- oder Ausschleusmöglichkeit
in einer Förderstrecke vor
oder nach einem Packer möglich.