Vorrichtung sowie Verfahren zur Erzeugung einer Strömung und/oder Turbulenz in einer Behandlungs- oder Reinigungsflüssigkeit sowie Reinigungsmaschine zum Reinigen von Flaschen oder dergleichen Behälter mit wenigstens einer solchen Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 , auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 7, sowie auf eine Reinigungsmaschine für Flaschen oder dergleichen Behälter gemäß Oberbegriff Patentanspruch 12.

Reinigungsmaschinen für Flaschen oder dergleichen Behälter sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Generell bestehen derartige Maschinen aus mehreren in einem Gehäuse der Maschine untergebrachten Behandlungszonen, durch die die zu reinigenden Behälter mit einem endlos umlaufenden maschineninternen Transportelement oder Transportsystem bewegt werden. Die Behälter werden dem Transportelement bzw. dortigen Aufnahmen (Flaschen- oder Behälterzellen) an einer Behälteraufgabe übergeben. Die gereinigten Behälter werden an einer Behälterabgabe entnommen. Die Behandlungszonen umfassen u.a. als Tauchbäder ausgebildete Behandlungszonen zum Behandeln der Behälter mit einer beispielsweise als Lauge ausgeführten Behandlungsflüssigkeit und an diese anschließend weitere Behandlungszonen, in denen u.a. eine Innen- und Außenabspritzung der Behälter sowie ggs. auch ein abschließendes Trocknen der Behälter erfolgt.

Das Reinigungsergebnis einer Reinigungsmaschine wird ganz wesentlich durch die speziell in den Tauchbädern in die Behälter eingebrachte Reinigungsflüssigkeit (Lauge) und durch den Flüssigkeits- bzw. Laugenaustausch zwischen den Behältern und dem jeweiligen Tauchbad bestimmt. Bei speziellen Ausführungen von Reinigungsmaschinen, beispielsweise als Doppelend-Maschinen, werden die Behälter bei der Bewegung durch die Maschine jeweils mehrfach mit Reinigungsmedium gefüllt, entleert und erneut mit dem Reinigungsmedium gefüllt, wodurch sich infolge eines recht intensiven Flüssigkeitsaustausches eine verbesserte Reinigungsleistung ergibt.

Bei anderen Reinigungsmaschinen, insbesondere bei Einend-Maschinen, bei denen sich die Behälteraufgabe und die Behälterabgabe an einer gemeinsamen Seite bzw. Stirnseite der Maschine befinden und die sich aus diesem Grunde in vielen Fällen einfacher in eine Gesamtanlage integrieren lassen, ist durch den Verlauf der maschineninternen Transportstrecke ein derartiger, insbesondere auch mehrfacher Flüssigkeitsaustausch nicht oder nur bedingt möglich. Um auch bei diesen Maschinen eine Verbesserung der Reinigungsleistung zu erzielen wurde bereits vorgeschlagen, an Tauchbädern Spritzdüsenanordnung vorzusehen, und zwar zum Einbringen eines Strahls der Reinigungsflüssigkeit in die Behälter durch deren Behälteröffnung, um so eine den Flüssigkeitsaustausch zumindest fördernde Strömung oder Turbulenz innerhalb der Flüssigkeit in dem jeweiligen Behälter zu erzeugen. Um hierbei die angestrebte Wirkung zu erreichen, ist es erforderlich, dass die Spritzdüsen mit den Behältern über eine Teillänge der maschineninternen Transportstrecke mitbewegt werden. Hierfür sind die Spritzdüsen dann grundsätzlich an Wende- oder Umlenkeinrichtungen der Transportstrecke vorgesehen.

Derartige Spritzdüsenanordnungen sowie die zugehörigen Aggregate zur Steuerung und Bereitstellung der den Spritzdüsen unter Druck zugeführten Reinigungsflüssigkeit sind konstruktiv aufwendig und können vielfach konstruktionsbedingt bei Reinigungsmaschinen nicht vorgesehen werden. Weiterhin ist die Anordnung diese Spritzdüseneinrichtungen bei einem vertretbaren konstruktiven Aufwand wegen der Notwendigkeit des Mitführens der Spritzdüsen mit den Behältern im Wesentlichen auf Umlenkbereiche innerhalb von Tauchbädern beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der durch Energieeintrag eine Strömung und/oder Turbulenz innerhalb einer Flüssigkeit, beispielsweise innerhalb einer Reinigungsflüssigkeit zum Reinigen von Flaschen oder dergleichen Behältern in vereinfachter Weise möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Verfahren sowie eine Reinigungsmaschine zum Reinigen von Flaschen oder dergleichen Behältern sind Gegenstand der Patentansprüche 7 bzw. 12.

Bei der Erfindung wird die Strömung und/oder Turbulenz in dem flüssigen Mediums bzw. in einem Volumen dieses Mediums dadurch erzeugt, dass wenigstens ein Bereich dieses Volumens (Volumenbereich) mit der Energie wenigstens eines Laserstrahls beaufschlagt wird, so dass hierdurch ein partielles Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder Aufwirbeln des Mediums in dem Volumenbereich erfolgt und dadurch die Strömung und/oder Turbulenz innerhalb des Volumens eintritt. Da nach Beendigung der Beaufschlagung mit dem Laserstrahl flüssiges Medium implosionsartig an den Volumenbereich Flüssigkeit aus der Umgebung zurückfließt, ergibt sich innerhalb des flüssigen Mediums eine sehr intensive Strömung und/oder Turbulenz und/oder Aufwirbelung, mit der insbesondere auch ein Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Volumenbereich, z.B. dem Innenraum eines Behälters und einem umgebenden Flüssigkeitsvolumen, z.B. eines Tauchbades erhalten wird.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und im Längsschnitt eine Flaschenreinigungsmaschine;

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Strömung und/oder Turbulenz in einer Reinigungs- oder Beahandlungsflüssigkeit durch partielles Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen;

Fig. 3 - 5 jeweils in vereinfachter Darstellung einen Teil der Transportstrecke der Reinigungsmaschine der Figur 1 zusammen mit einer an der Transportstrecke vorgesehenen Vorrichtung zur Erzeugung einer Strömung und/oder Turbulenz in der Reinigungs- oder Beahandlungsflüssigkeit.

In den Figuren ist 1 eine Reinigungsmaschine zum Reinigen von Flaschen 2, die in bekannter Weise an einer Behälter- oder Flaschenaufgabe 3 jeweils an Aufnahmen bzw. Flaschenzellen 4 eines umlaufend angetriebenen maschineninternes Transportelementes oder Transportsystems 5 übergeben und mit diesem Transportsystem durch verschiedene Behandlungszonen bewegt werden, so dass die gereinigten Flaschen 2 dann an einer Behälterabgabe 6 der Reinigungsmaschine 1 entnommen werden können.

Die Behandlungszonen sind bei der dargestellten Ausführungsform u.a. von in Transportrichtung A des Transportsystems 5 aufeinander folgenden Tauchbädern 7 und 8 sowie von weiteren in Transportrichtung aufeinander folgenden Behandlungszonen 9 - 13 gebildet, in denen insbesondere eine Innen- und Außenabspritzung der Flaschen 2 mit einem flüssigen Reinigungsmedium sowie mit Frischwasser sowie ein abschließendes Trocknen der Flaschen 2 erfolgt.

Die Tauchbäder 7 und 8 sowie die Abschnitte 8.1 und 8.2 des Tauchbades 8 enthalten jeweils eine Reinigungs- oder Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise eine für die Behandlung der Flaschen 2 geeignete Lauge. Speziell durch das Tauchbad 8 werden die Flaschen 2 mit dem Transportsystem 5 so bewegt, dass sie mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 nach oben weisend in die Reinigungs- oder Behandlungsflüssigkeit des Abschnitts 8.1 eintauchen, dort an einer Umlenkung 14 des Transportsystems 5 gewendet werden, so dass sie anschließend mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 nach unten weisend abermals durch den Abschnitt 8.1 bewegt werden, und zwar bis zu der Umlenkung 15 des Transportsystems 5, an der die Flaschen 2 unter nochmaligem Wenden mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 aus der Reinigungs- oder Behandlungsflüssigkeit auftauchen und in den darüber liegenden Abschnitt 8.2 gelangen, durch welchen die Flaschen 2 wiederum in die Reinigungs- oder Behandlungsflüssigkeit vollständig eingetaucht mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 oben liegend hindurchbewegt werden.

Durch das Wenden der Flaschen 2 an der Umlenkeinrichtung 14 soll ein Flüssigkeitsaustausch zwischen der Behandlungsflüssigkeit, die sich bereits vor dem Erreichen der Umlenkung 14 in den Flaschen 2 befindet, und der Reinigungsflüssigkeit innerhalb des Abschnitts 8.1 erreicht werden, um den angestrebten Reinigungseffekt zu erzielen. Dieser Flüssigkeitsaustausch ist aber ohne zusätzliche Maßnahmen nur ungenügend. Aus diesem Grunde ist, wie erwähnt, die Verwendung von Spritzdüsen an Umlenkungen des Transportsystems bekannt.

Vielfach sind aber derartige, den Flüssigkeitsaustausch fördernde Spritzdüsen bei Reinigungsmaschinen nicht vorhanden und/oder aus konstruktiven Gründen nicht möglich und/oder es ist eine Verbesserung des Flüssigkeitsaustauschs auch an anderen Bereichen der von dem Transportsystem 5 gebildeten Transportstrecke beispielsweise innerhalb der Tauchbäder 7 und 8 angestrebt. Um dies zu ermöglichen

sieht die Erfindung vor, an der Transportstrecke des umlaufenden Transportsystems 5, beispielsweise innerhalb der Abschnitte 8.1 oder 8.2 wenigstens eine Station o- der Vorrichtung 16 anzuordnen, an der durch partielles kurzfristiges Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder Aufwirbeln der Behandlungsflüssigkeit in einem Volumenbereich bzw. durch die dabei erzeugte explosionsartige Verdrängung von Behandlungsflüssigkeit aus dem Volumenbereich und das anschließende implosionsartige Zurückströmen von Behandlungsflüssigkeit in den Volumenbereich eine intensive Strömung und Turbulenz erzeugt und dadurch der Flüssigkeitsaustausch verbessert wird.

Das Prinzip der Arbeitsweise der Vorrichtung 14 ergibt sich aus der Figur 2. über einen Lichtleiter 17 aus Glas oder aus einem anderen, für Lichtleiter geeigneten Material bzw. über dessen Lichtaustrittsöffnung 17.1 wird in jede an der Vorrichtung 14 vorbei bewegte und mit der Behandlungsflüssigkeit gefüllte oder teilgefüllte Flasche 2 durch deren Flaschenöffnung 2.1 ein Laserstrahl 18 eingebracht, der das kurzzeitige Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder Aufwirbeln der in der Flasche 2 befindlichen Behandlungsflüssigkeit in einem Volumenbereich bewirkt. Hierdurch wird aus dem Innenraum der Flasche 2 Behandlungsflüssigkeit ausgetrieben, die durch neue Behandlungsflüssigkeit ersetzt wird, sobald der Laserstrahl 18 nicht mehr im Inneren der Flasche 2 wirksam ist. Letzteres wird beispielsweise dadurch erreicht, dass sich die Flasche 2 gegenüber der Vorrichtung 14 bzw. gegenüber der Lichtaustrittsöffnung 17.1 des Lichtleiters 17 in Transportrichtung A des Transportsystems 5 weiterbewegt hat und/oder der Laserstrahl 18 bei einer pulsierenden Steuerung abgeschaltet ist.

Bei pulsierender Steuerung des Laserstrahls 18 bzw. der diesen Laserstrahl liefernden Laserstrahlquelle 19 erfolgt die Steuerung so, dass der Laserstrahl 18 immer dann aktiviert ist, wenn sich eine Flasche 2 unterhalb der Lichtaustrittsöffnung 17.1 des Lichtleiters 17 befindet.

Bei der Darstellung der Figur 2 ist davon ausgegangen, dass die Flasche 2 in der Reinigungsflüssigkeit untergetaucht ist, d.h. sich das Niveau N des Spiegels der Reinigungsflüssigkeit oberhalb des Niveaus der Flaschenöffnungen 2.1 befindet. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Vorrichtung 14 dort vorzusehen, wo sich die Flaschen 2 mit ihren Flaschenöffnungen 2.1 oberhalb des Niveaus N befinden, so dass dann durch das partielle Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen Reinigungsflüssigkeit aus der jeweiligen Flasche ausgebracht wird und die Möglichkeit besteht, in einer anschließenden Behandlungszone oder in einem anschließenden Bereich der selben Behandlungszone, beispielsweise nach dem erneuten Untertauchen der Flaschen 2 im Abschnitt 8.1 oder 8.2 den Flüssigkeitsaustausch zu vollenden.

Insbesondere dann, wenn die Behandlung mit dem Laserstrahl 18 bei in der Behandlungsflüssigkeit untergetauchten Flaschen 2 erfolgt, ist es zweckmäßig, die Lichtaustrittsöffnung 17.1 des Lichtleiters 17 unmittelbar über dem Niveau anzuordnen, auf dem die Flaschen 2 mit ihrer Flaschenöffnung 2.1 an der Vorrichtung 14 bzw. am Lichtleiter 17 vorbei bewegt werden, um so sicher zu stellen, dass der E-

nergieeintrag mit dem Laserstrahl 18 tatsächlich hauptsächlich im Innenraum der Flaschen 2 erfolgt.

Es besteht insbesondere die Möglichkeit, den Laserstrahl 18 auf einen bestimmten Volumenbereich bzw. Punkt innerhalb der jeweiligen Flasche 2, beispielsweise auf einen Bereich zu fokussieren, der sich mit verhältnismäßig geringem Abstand über den Flaschenboden 2.2 befindet, beispielsweise in einem Abstand von 10 bis 20mm. Hierdurch wird das gesamte , innerhalb der jeweiligen Flasche 2 vorhandene Volumen an Behandlungsflüssigkeit durch das durch den Energieeintrag mit dem Laserstrahl 18 bewirkte Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder Aufwirbeln beeinflusst und damit zumindest ein Großteil dieses Volumens aus der jeweiligen Flasche 2 ausgebracht.

Der Laserstrahl 18 ist so ausgebildet bzw. hinsichtlich der Laser-Energie so eingestellt, dass der Energieeintrag außerhalb des Fokus nicht oder im Wesentlichen nicht für ein Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder Aufwirbeln der Behandlungsflüssigkeit ausreicht.

Die Figuren 3 und 4 zeigen nochmals die Vorrichtung 16 an einer der beiden Umlenkungen, nämlich an der Umlenkung 15 bzw. am übergang zwischen den beiden Abschnitten 8.1 und 8.2.

Die Beaufschlagung der Flaschen 2 in ihrem Flascheninnenraum mit dem Laserstrahl 18 erfolgt durch öffnungen, die die Flaschenzellen 4 auch an ihrem sich verjüngenden Ende aufweisen.

Da die Flaschenzellen 4 jeweils in Gruppen von mehreren Flaschenzellen an einem Flaschenzellenträger senkrecht zur Transportrichtung A nebeneinander vorgesehen sind, sind entsprechend der Figur 4 auch mehrere Lichtleiter 17 mit jeweils einer Lichtaustrittsöffnung 17.1 vorgesehen, und zwar jeweils ein Lichtleiter 17 für jede Flaschenzelle 4 der Flaschenzellenträger. Sämtliche Lichtleiter 17 sind vorzugsweise über eine geeignete Optik mit der gemeinsamen Laserstrahlquelle 19 verbunden.

Abweichend von der Figur 2 ist in den Figuren 3 und 4 die Vorrichtung 16 so ausgebildet, dass das Einbringen des Laserstrahls 17 in die jeweilige Flasche 2 von unten erfolgt, d.h. sich die Lichtaustrittsöffnungen 17.1 der Lichtleiter 17 unterhalb der Bewegungsbahn der Flaschenzellen 4 bzw. der Flaschenöffnungen 2.1 der Flaschen 2 in diesen Flaschenzellen 4 befinden.

Wie in der Figur 4 auch schematisch dargestellt, befindet sich die Laserstrahlquelle 19 in einem Raum 1.1 der Reinigungsmaschine 1 , der durch eine Wandung 20 von dem Raum 1.2 getrennt ist, in welchem das Transportsystem 5, die Tauchbäder 7 und 8 und die weiteren Behandlungszonen 9 - 13 untergebracht sind.

Speziell bei Verwendung der Vorrichtung 16 an der Umlenkung 15 besteht auch die Möglichkeit, die Behandlung der Flaschen 2 mit dem jeweiligen Laserstrahl 18 so vorzunehmen, dass durch das partielle Erhitzen und/oder Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder Aufwirbeln der Reinigungsflüssigkeit jede Flasche zumin-

dest teilweise soweit entleert wird, dass sie sich dann nach dem Eintauchen in den Abschnitt 8.2 mit der in diesem Tauchbad enthaltenen Reinigungsflüssigkeit (Lauge) füllen kann.

Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass durch den Energieeintrag mit dem Laserstrahl 18 bzw. durch die hierbei erzielte kurzfristige und partielle Erhitzung und/oder Verdampfung und/oder Aufwirbelung der Flüssigkeitsaustausch im Inneren der jeweiligen Flasche 2 verbessert wird. Anstelle hiervon oder zusätzlich hierzu kann aber der Energieeintrag mittels des jeweiligen Laserstrahls 18 dazu dienen, auch außerhalb der Flaschen 2 in der Behandlungsflüssigkeit eine verstärkte und/oder zusätzliche Strömung und Turbulenz zu erzeugen, insbesondere innerhalb der Flaschenzellen 4 im Bereich zwischen der jeweiligen Flaschenzelleninnenfläche und der in der Flaschenzelle 4 aufgenommenen Flasche 2, wie dies in der Figur 5 vereinfacht dargestellt ist, um beispielsweise das Ablösen von Etiketten 21 von den Flaschen 2 zu verbessern und/oder zu beschleunigen.

Auch in diesem Fall wird durch das partielle Erhitzen der Reinigungsflüssigkeit und durch die dabei auftretende thermische Ausdehnung de Reinigungsflüssigkeit und/oder durch das Verdampfen und/oder Aufschäumen und/oder Aufwirbeln der Reinigungsflüssigkeit sowie durch das anschließende Abschalten des Laserstrahls 18 oder durch das anschließende Herausbewegen der betreffenden Flaschenzelle 4 aus dem Wirkungsbereich des Laserstrahls 18 in der Reinigungsflüssigkeit die Strömung und Turbulenz erzeugt, die das Ablösen der Etiketten 21 fördert.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

So ist es beispielsweise von besonderem Vorteil, wenn der Energieeintrag durch den Laserstrahl derart gesteuert oder geregelt wird, dass sich in der Nähe der inneren- oder der äußeren Behälterwand sehr kurzlebige Dampfblasen entstehen, welche kurze Zeit nach ihrer Entstehung wieder Implodieren, wobei durch die Implosion Druckstöße erzeugt werden, welche Verunreinigungen von der Behälterwand ablösen, oder welche diese Verunreinigungen zerstören. Durch diese Vorgehensweise wird die Reinigung der Behälter und/oder der Austausch der Reinigungsflüssigkeit noch weiter verbessert.

Bezugszeichenliste

1 Reinigungsmaschine

1.1 , 1.2 Raum

2 Flasche

2.1 Flaschenöffnung

3 Behälter- oder Flaschenaufgabe

4 Flaschenzelle

5 Transportsystem

6 Behälterabgabe

7, 8 Tauchbad

8.1 , 8.2 Abschnitt des Tauchbades 8

9 - 13 Behandlungszonen

14, 15 Umlenkung

16 Behandlungsstation oder Vorrichtung

17 Lichtleiter

17.1 Lichtaustrittsende oder -öffnung des Lichtleiters 17

18 Laserstrahl

19 Laserstrahlquelle

20 Wandung

21 Etikett

A Transportrichtung des Transportsystems 5

N Niveau des FlüssiαkeitssDieαels der Reiniαunαs- oc lungsflüssigkeit