WO1998051609A1 | 1998-11-19 | |||
WO2007071720A1 | 2007-06-28 | |||
WO1999052333A1 | 1999-10-14 |
DE19909826A1 | 2000-09-07 | |||
US20050127843A1 | 2005-06-16 | |||
EP2008670A1 | 2008-12-31 | |||
EP1067829A2 | 2001-01-10 |
Patentansprüche 1. Desinfektionsmodul (2, 52, 138, 140) für eine Serienprozessanlage (122, 124), insbesondere für eine Abfüllanlage , mit einem Eingang (6, 56) zum Zuführen einer Vielzahl gleichartiger Bauteile, insbesondere von Behältern oder Behälterdeckeln (4), mit einem Ausgang (8, 58} zum Abführen der Bauteile und mit einem Transportsystem (10, 60, 134, 136) zum Transport der Bauteile vom Eingang (6, 56) durch das Desinfektionsmodul (2, 52, 138, 140) zum Ausgang (8, 58), dadurch gekennzeichnet, dass das Desinfektionsmodul (2, 52, 138, 140) eine Plasmadüse (28a-d, 66, 82) zur Beaufschlagung eines mittels des Transportsystems (10, 60, 134, 136) transportierten Bauteils mit einem Plasmastrahl (30) und eine Verfahreinrichtung (34, 72) zum zumindest abschnittsweise synchronen Verfahren der Plasmadüse (28a-d, 66, 82) mit dem mittels des Transportsystems (10, 60, 134, 136) transportierten Bauteil aufweist. 2. Desinfektionsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (10, 60, 134, 136), die Plasmadüse (28a-d, 66, 82) und die Verfahreinrichtung (34, 72) zum Beaufschlagen eines Bauteils mit einem Plasmastrahl (30) über eine Zeitdauer von 0,1 bis 2 s, vorzugsweise von 0,3 bis 1 s eingerichtet sind. 3. Desinfektionsmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (10, 60, 134, 136) einen Rotationsabschnitt (14) zum Transport der Bauteile auf einem Kreisbogen mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit umfasst und die Verfahreinrichtung (34, 72) zum Verfahren der Plasmadüse (28a-d, 66, 82) entlang des Kreisbogens mit derselben konstanten Winkelgeschwindigkeit ausgebildet ist. 4. Desinfektionsmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem {10, 60, 134, 136) einen mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit rotierbaren Träger (18) zum Transport von Bauteilen auf einem Kreisbogen, eine Zuführung zum Aufbringen der Bauteile auf den Träger (18) und eine Abführung zum Abführen der Bauteilen von dem Träger (18) umfasst und die Verfahreinrichtung (34, 72) zum Verfahren der Plasmadüse (28a-d, 66, 82) auf einer Kreisbahn um eine zu der Drehachse des rotierbaren Trägers (18) parallelen oder identischen Drehachse ausgebildet ist. 5. Desinfektionsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierbare Träger (18) und die Plasmadüse (28a-d, 66, 82) an einer gemeinsamen Achse (24) befestigt sind. 6. Desinfektionsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (10, 60, 134, 136) einen Linearabschnitt (62) zum linearen Transport der Bauteile mit einer konstanten Geschwindigkeit umfasst und die Verfahreinrichtung (34, 72} zum Verfahren der Plasmadüse (28a-d, 66, 82) parallel zum Linearabschnitt (62) mit derselben konstanten Geschwindigkeit ausgebildet ist . 7. Desinfektionsmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahreinrichtung (34, 72} ein Endlosfördermittel (68) umfasst und ein Abschnitt (70) des Endlosfördermittels (68) parallel zum Linearabschnitt (62) des Transportsystems (10, 60, 134, 136) verläuft. 8. Desinfektionsmodul nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (10, 60, 134, 136) eine Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln der Bauteile mit definiertem Bauteilabstand umfasst. 9. Desinfektionsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Desinfektionsmodul (2, 52, 138, 140) mehrere Plasmadüsen (28a~d, 66, 82) zur zumindest teilweise gleichzeitigen Beaufschlagung mehrerer mittels des Transportsystems (10, 60, 134, 136) transportierten Bauteile mit einem Plasmastrahl (30) und eine Verfahreinrichtung (34, 72) zum synchronen Verfahren der Plasmadüsen (28a-d, 66, 82) mit den mittels des Transport Systems (10, 60, 134, 136) transportierten mehreren Bauteilen aufweist. 10. Desinfektionsmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den mehreren Plasmadüsen (28a-d, 66, 82) an einen definierten Bauteilabstand der mittels des Transportsystems (10, 60, 134, 136) transportierten Bauteile angepasst ist. 11. Desinfektionsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmadüse (28a~d, 66, 82) als Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls (30), insbesondere durch eine mit einer hochfrequenten Hochspannung erzeugte Bogenentladung in einem Arbeitsgas, ausgebildet ist. 12. Desinfektionsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmadüse (28a-d, 66, 82) exzentrisch an einer um eine Achse rotierbaren Rotationsvorrichtung angebracht und über diese mit der Verfahreinrichtung (34, 72) verbunden ist. 13. Desinfektionsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Desinfektionsmodul (2, 52, 138, 140) eine Zuleitung zum Einleiten einer Substanz in den Plasmastrahl (30) der Plasmadüse (28a-d, 66, 82) aufweist. 14. Serienprozessanlage (122, 124), insbesondere Abfüllanlage, aufweisend ein Desinfektionsmodul (2, 52, 138, 140) nach einem der Ansprüche 1 bis 13. 15. Verfahren zum Betrieb eines Desinfektionsmoduls {2, 52, 138, 140) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem dem Eingang (6, 56) eine Vielzahl gleichartiger Bauteile zugeführt wird, bei dem die Bauteile mit dem Transportsystem (10, 60, 134, 136) vom Eingang (6, 56) durch das Desinfektionsmodul (2, 52, 138, 140) zum Ausgang {8, 58) transportiert werden, bei dem die Bauteile vom Ausgang (8, 58) abgeführt werden, bei dem mit der Plasmadüse (28a-d, 66, 82) ein Plasmastrahl (30) erzeugt wird, bei dem ein mittels des Transportsystems (10, 60, 134, 136) transportiertes Bauteil mit dem Plasmastrahl (30) beaufschlagt wird und bei dem die Verfahreinrichtung (34, 72) die Plasmadüse (28a-d, 66, 82) zumindest über einen Abschnitt synchron mit dem transportierten Bauteil verfährt, so dass das Bauteil über den gesamten Abschnitt mit dem Plasmastrahl (30) beaufschlagt wird. |
Die Erfindung betrifft ein Desinfektionsmodul für eine
Serienprozessanlage, insbesondere für eine Abfüllanlage, mit einem Eingang zum Zuführen einer Vielzahl gleichartiger Bauteile, insbesondere von Behältern oder Behälterdeckeln, mit einem Ausgang zum Abführen der Bauteile und mit einem Transportsystem zum Transport der Bauteile vom Eingang durch das Desinfektionsmodul zum Ausgang. Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Serienprozessanlage mit einem solchen Desinfektionsmodul sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Desinfektionsmoduls.
Serienprozessanlagen werden in der Massenproduktion von Gebrauchsgütern eingesetzt. Sie dienen dazu, an einer
Vielzahl von Bauteilen sequentiell gleichartige
Fertigungsschritte automatisiert durchzuführen. Teilweise erfolgen die Fertigungsschritte auch gruppenweise simultan, so dass ein bestimmter Fertigungsschritt gleichzeitig jeweils an einer Mehrzahl von Bauteilen durchgeführt wird. Die
Serienprozessanlagen sind in der Regel modular aufgebaut, wobei die Bauteile über ein Transportsystem nacheinander durch verschiedene Module der Serienprozessanlage
transportiert werden. Die einzelnen Module sind jeweils für die Durchführung eines bestimmten Fertigungsschritts an den Bauteilen ausgebildet. Unter dem Begriff „Modul" ist hierbei weniger eine räumlich abgetrennte Baueinheit als ein
funktionales Zusammenwirken mehrere Komponenten zum Erreichen einer bestimmten Funktion zu verstehen. Mehrere Module können demnach durchaus in einem Bauraum verbaut werden, beispielsweise indem ein Modul in ein anderes Modul integriert wird.
Ein typisches Beispiel für eine Serienprozessanlage ist eine Abfüllanlage , beispielsweise eine Abfüllanlage für Flaschen. Eine solche Abfüllanlage für Flaschen kann beispielsweise ein Befüllmodul zum sequentiellen Befüllen einer Vielzahl von Flaschen mit einer vorgegebenen Flüssigkeitsmenge und ein Verschließmodul zum Verschließen der befüllten Flaschen mit einem Flaschenverschluss , beispielsweise mit einem
Kronkorken, umfassen.
Beim Einsatz von Serienprozessanlagen im Lebensmittel- oder Arzneimittelbereich spielt die Hygiene der verarbeiteten Bauteile eine große Rolle. Einige Serienprozessanlagen verfügen beispielsweise über ein Desinfektionsmodul, mit dem Bauteile vor oder während der Verarbeitung desinfiziert werden können. Im Stand der Technik werden die einzelnen Bauteile zur Desinfektion in der Regel mit chemischen
Desinfektionsmitteln beaufschlagt. Hierbei kann es sich beispielsweise um Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid oder Chlor-haltige Stoffe oder um andere Mittel wie Alkohole oder Aldehyde handeln. Der Einsatz solcher Desinfektionsmittel ist jedoch mit einigen Nachteilen verbunden. So sind einige dieser
Desinfektionsmittel für bestimmte Anwendungen ungeeignet, da ihr Einsatz die Komponenten der Serienprozessanlage oder die zu verarbeitenden Bauteile beschädigen oder anderweitig beeinträchtigen kann. Andere Desinfektionsmittel sind gesundheitsschädlich oder giftig oder aus anderen Gründen durch gesetzliche Bestimmungen vom Einsatz in der Lebensmittel- oder Arzneimittelverarbeitung ausgeschlossen. Besonders milde und ungiftige Desinfektionsmittel können eine ausreichende Desinfektion zudem teilweise nur unzureichend oder erst nach einer für die Produktionsgeschwindigkeit nachteilig langen Einwirkzeit bewirken.
Außerhalb des technischen Bereichs von Serienprozessanlagen sind andere Desinfektionsverfahren bekannt, die ohne oder mit nur geringem Einsatz chemischer Desinfektionsmittel eine gute Desinfektion bewirken können. Beispielsweise ist aus der
WO 2007/071720 A1 ein Desinfektionsverfahren unter Verwendung einer Plasmadüse zur Erzeugung eines Plasmastrahls bekannt. Weiterhin sind Autoklavierverfahren bekannt, bei denen
Gegenstände durch thermische Behandlung in einem gasdicht verschließbaren Raum unter Überdruckbedingungen desinfiziert werden .
Im Bereich der Serienprozessanlagen sind derartige Verfahren jedoch nicht ohne Weiteres einsetzbar, da sie nicht auf den hohen Durchsatz der Serienprozessanlagen von typischerweise mehreren Bauteilen pro Sekunde ausgerichtet sind. Ein
besonders großes Hindernis stellt hierbei die hohe
Geschwindigkeit dar, mit der die Bauteile durch die
Serienproduktionsanlage transportiert werden müssen, um den geforderten Durchsatz zu erreichen.
Vor diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Desinfektionsmodul für eine
Serienprozessanlage, insbesondere für eine Abfüllanlage, zur Verfügung zu stellen, mit dem bei hohem Durchsatz eine ausreichende Desinfektion von Bauteilen, insbesondere ohne oder bei nur geringem Einsatz chemischer Desinfektionsmittel, möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Desinfektionsmodul für eine Serienprozessanlage, insbesondere für eine Abfüllanlage, mit einem Eingang zum Zuführen einer Vielzahl gleichartiger
Bauteile, insbesondere von Behältern oder Behälterdeckeln, mit einem Ausgang zum Abführen der Bauteile und mit einem Transportsystem zum Transport der Bauteile vom Eingang durch das Desinfektionsmodul zum Ausgang, erfindungsgemäß zumindest teilweise dadurch gelöst, dass das Desinfektionsmodul eine Plasmadüse zur Beaufschlagung eines mittels des
Transportsystems transportierten Bauteils mit einem
Plasmastrahl und eine Verfahreinrichtung zum zumindest abschnittsweise synchronen Verfahren der Plasmadüse mit dem mittels des Transportsystems transportierten Bauteil
aufweist .
Durch das zumindest abschnittsweise synchrone Verfahren der Plasmadüse mit dem mittels des Transportsystems
transportierten Bauteil wird erreicht, dass das betreffende Bauteil bei seiner Bewegung über den betreffenden Abschnitt im Wesentlichen kontinuierlich mit dem von der Plasmadüse erzeugten Plasmastrahl beaufschlagt wird. Im Gegensatz zu einer statischen Plasmadüse, durch deren Plasmastrahl ein Bauteil lediglich hindurch transportiert wird, kann damit auch bei einer hohen Transportgeschwindigkeit des Bauteils eine Beaufschlagung des Bauteils mit dem Plasmastrahl über einen Zeitraum erreicht werden, der für eine gründliche
Desinfektion des Bauteils ausreicht. Das Desinfektionsmodul ist insbesondere für eine Abfüllanlage geeignet. Beispielsweise kann das Desinfektionsmodul so in eine Abfüllanlage integriert werden, dass die zu befüllenden Behälter vor dem Befüllen und/oder die Deckel zum
Verschließen der befüllten Behälter vor dem Verschließen desinfiziert werden.
Unter einer Desinfektion eines Bauteils wird vorliegend verstanden, dass zumindest ein Teilbereich des Bauteils, insbesondere der durch den Plasmastrahl unmittelbar
beaufschlagte Bereich des Bauteils, desinfiziert wird. Beim Desinfizieren von Deckeln in einer Abfüllanlage kann
beispielsweise die Innenseite des Deckels, d.h. die später dem Innenraum des befüllten Behälters zugewandte Seite des Deckels, desinfiziert werden.
Unter dem zumindest abschnittsweise synchronen Verfahren der Plasmadüse mit dem Bauteil wird verstanden, dass die
Verfahreinrichtung die Plasmadüse so verfährt, dass der durch die Plasmadüse erzeugte Plasmastrahl der Bewegung des
Bauteils durch den betreffenden Abschnitt folgt, so dass das Bauteil im Wesentlichen über den gesamten Abschnitt mit dem Plasmastrahl beaufschlagt wird. Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls sind das Transportsystem, die Plasmadüse und die Verfahreinrichtung zum Beaufschlagen eines Bauteils mit einem Plasmastrahl über eine Zeitdauer von 0,1 bis 2 s, vorzugsweise von 0,3 bis 1,5 s, insbesondere von 0,5 bis 1 s, eingerichtet. Es hat sich herausgestellt, dass durch die Beaufschlagung eines Bauteils mit einem Plasmastrahl über eine Zeitdauer von mindestens 0,1 s, vorzugsweise mindestens 0,3 s, insbesondere mindestens 0,5 s, eine ausreichende Desinfektion des Bauteils erreicht werden kann. Durch die alternative oder zusätzliche Begrenzung der Beaufschlagungsdauer auf maximal 2 s,
vorzugsweise maximal 1,5 s, insbesondere maximal 1 s, kann zudem ein hoher Durchsatz der Bauteile durch das
Desinfektionsmodul und damit ein hoher Durchsatz der
Serienprozessanlage erreicht werden. Bei den zuvor genannten bevorzugten Zeitdauern handelt es sich insbesondere um diejenigen Zeitdauern, in denen ein Bauteil kontinuierlich mit dem Plasmastrahl einer bestimmten Plasmadüse des
Desinfektionsmoduls beaufschlagt wird.
In dem Desinfektionsmodul können beispielsweise eine Mehrzahl von Plasmadüsen vorgesehen und so eingerichtet sein, dass mehrere Bauteile simultan bzw. zeitlich überlappend
desinfiziert werden können, indem jedes dieser Bauteile mit einem Plasmastrahl von jeweils einer der Plasmadüsen über eine bestimmte Zeitdauer, insbesondere über eine der zuvor beschriebenen bevorzugten Zeitdauern, beaufschlagt wird.
Zur Einrichtung des Transportsystems, der Plasmadüse und der Verfahreinrichtung zum Beaufschlagen eines Bauteils mit einem Plasmastrahl über eine bestimmte Zeitdauer kann insbesondere die Länge des Abschnitts, über den die Verfahreinrichtung die Plasmadüse synchron zum transportierten Bauteil verfährt, abhängig von der Transportgeschwindigkeit des Bauteils entsprechend angepasst werden. Beträgt die
Bauteilgeschwindigkeit beispielsweise 2 m/s, so kann mit einer Abschnittslänge von 1 m eine Beaufschlagungsdauer von etwa 0,5 s erreicht werden.
Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls umfasst das Transportsystem einen Rotationsabschnitt zum Transport der Bauteile auf einem Kreisbogen mit einer konstanten
Winkelgeschwindigkeit und die Verfahreinrichtung ist zum Verfahren der Plasmadüse entlang des Kreisbogens mit
derselben konstanten Winkelgeschwindigkeit ausgebildet. Durch die Beaufschlagung der Bauteile während des Transports auf einem Kreisbogen wird eine platzsparende Bauweise erzielt. Weiterhin kann bei einem Kreisbogen als Verfahrweg eine relativ einfache Konstruktion der Verfahreinrichtung gewählt werden, nämlich beispielsweise ein Rotationselement zur
Rotation mit der konstanten Winkelgeschwindigkeit, an dem die Plasmadüse exzentrisch befestigt ist.
Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls umfasst das Transportsystem einen mit einer konstanten
Winkelgeschwindigkeit rotierbaren Träger zum Transport von Bauteilen auf einem Kreisbogen, eine Zuführung zum Aufbringen der Bauteile auf den Träger und eine Abführung zum Abführen der Bauteilen von dem Träger und die Verfahreinrichtung ist zum Verfahren der Plasmadüse auf einer Kreisbahn um eine zu der Drehachse des rotierbaren Trägers parallelen oder identischen Drehachse ausgebildet. Auf diese Weise kann das synchrone Verfahren der Plasmadüse mit dem transportierten Bauteil in einfacher und störunanfälliger Weise konstruktiv erreicht werden.
Bei dem rotierbaren Träger kann es sich beispielsweise um einen Drehteller handeln, der umfangsseitig Aufnahmen zur Aufnahme einzelner Bauteile aufweist. Das Desinfektionsmodul kann beispielsweise für jede dieser Aufnahmen eine Plasmadüse aufweisen, die zur Beaufschlagung eines in der Aufnahme aufgenommenen Bauteils eingerichtet ist. Der Träger ist bevorzugt im Wesentlichen kreisförmig mit einem Durchmesser von vorzugsweise 100 bis 1000 mm, weiter bevorzugt 100 bis 500 mm, insbesondere 200 bis 400 mm. Mit diesen Durchmessern können die gewünschten Durchsätze von typischerweise mehreren Bauteilen pro Sekunde, insbesondere von 5 bis 20 Bauteilen pro Sekunde, bei ausreichenden
Zeiträumen für die Beaufschlagung der einzelnen Bauteile mit einem Plasmastrahl erreicht werden.
Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls sind der rotierbare Träger und die Plasmadüse an einer gemeinsamen Achse befestigt. Auf diese Weise können der Träger und die Plasmadüse mit einer einzigen Antriebseinheit angetrieben werden. Weiterhin wird das synchrone Verfahren der Plasmadüse mit den Bauteilen auf einfache Weise sichergestellt.
Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls umfasst das Transportsystem einen Linearabschnitt zum linearen Transport der Bauteile mit einer konstanten Geschwindigkeit und die
Verfahreinrichtung ist zum Verfahren der Plasmadüse parallel zum Linearabschnitt mit derselben konstanten Geschwindigkeit ausgebildet. Auf diese Weise kann das Desinfektionsmodul in einen linearen Abschnitt des Transportsystems integriert werden, ohne dass es zu einer Verzögerung des Transports innerhalb der Serienprozessanlage kommt. Weiterhin kann die Verfahreinrichtung konstruktiv relativ einfach und
störunanfällig als Linearantrieb realisiert werden. Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls umfasst die Verfahreinrichtung ein Endlosfördermittel und ein Abschnitt des Endlosfördermittels verläuft parallel zum Linearabschnitt des Transportsystems . Auf diese Weise kann die Plasmadüse in dem genannten Abschnitt synchron mit dem Bauteil verfahren werden. Über einen weiteren Abschnitt, der beispielsweise wie bei einem Förderband auf der dem Linearabschnitt abgewandten Seite des Endlosfördermittels verlaufen kann, kann das die
Plasmadüse dann wieder zum Ausgangspunkt zurückbewegt werden, uro von dort ein nächstes Bauteil mit einem Plasmastrahl zu beaufschlagen - Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls umfasst das Transportsystem eine Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln der Bauteile mit definiertem Bauteilabstand- Durch einen definierten, gleichbleibenden Bauteilabstand der Bauteile wird das synchrone Verfahren der Plasmadüse mit den Bauteilen erleichtert, so dass die Verfahreinrichtung konstruktiv einfacher und mit geringerem Regelungsaufwand ausgestaltet werden kann. Die Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln der Bauteile mit definiertem Bauteilabstand ist so angeordnet, dass die Vereinzelung der Bauteile mit definiertem
Bauteilabstand vor oder während der Beaufschlagung mit einem Plasmastrahl erfolgt.
Unter einer Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln der
Bauteile mit definiertem Bauteilabstand wird eine Einrichtung verstanden, die so auf einen Transportstrom einer Vielzahl von Bauteilen einwirkt, dass die Bauteile einzeln und mit einem definierten Bauteilabstand zwischen zwei Bauteilen weitertransportiert werden. Eine solche
Vereinzelungseinrichtung kann beispielsweise ein
Transportmittel mit einer Mehrzahl in gleichem Abstand beabstandeter Bauteilaufnahmen zur Aufnahme jeweils eine Bauteils aufweisen. In einer Abfüllanlage kann beispielsweise im Transportsystem für Deckel ein Drehteller mit
umfangsseitig gleichmäßig beabstandeten Aufnahmen vorgesehen sein, so dass an einer Umfangsposition sequentiell jeweils ein Deckel aus einem Transportstrom von Deckeln entnommen und in jeweils eine Aufnahme des rotierenden Drehtellers
aufgenommen wird.
Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls weist das Desinfektionsmodul mehrere Plasmadüsen zur zumindest
teilweise gleichzeitigen Beaufschlagung mehrerer mittels des Transportsystems transportierten Bauteile mit einem
Plasmastrahl und eine Verfahreinrichtung zum synchronen
Verfahren der Plasmadüsen mit den mittels des
Transportsystems transportierten mehreren Bauteilen auf. Auf diese Weise kann der Durchsatz des Desinfektionsmoduls erhöht werden. Weiterhin kann ein gleichmäßiger Durchsatz erreicht werden, da beim Zurücklaufen einer Plasmadüse in die
Ausgangsposition ein nächstes Bauteil bereits von einer anderen Plasmadüse mit einem Plasmastrahl beaufschlagbar ist. Das Desinfektionsmodul kann beispielsweise mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, insbesondere mindestens vier Plasmadüsen aufweisen.
Bei einem Transportsystem mit Rotationsabschnitt können beispielsweise mehrere um eine gemeinsame Achse rotierende und insbesondere mit gleichem Winkel beabstandete Plasmadüsen vorgesehen sein. Bei einem Transportsystem mit
Linearabschnitt können beispielsweise an einem
Endlosfördermittel mehrere mit gleichem Abstand beabstandete Plasmadüsen vorgesehen sein. Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls ist der Abstand zwischen den mehreren Plasmadüsen an einen
definierten Bauteilabstand der mittels des Transportsystems transportierten Bauteile angepasst. Auf diese Weise kann die Synchronität zwischen den Plasmadüsen und den Bauteilen baulich sichergestellt werden.
Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls ist die Plasmadüse als Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls ausgebildet. Auf diese Weise erfordert die Beaufschlagung der Bauteile mit einem Plasmastrahl keine durch eine gasdichte Umhausung herzustellende Unter- oder Überdruckumgebung, so dass ein kontinuierlicher Betrieb des Desinfektionsmoduls möglich ist.
Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls ist die Plasmadüse als Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls durch eine mit einer hochfrequenten
Hochspannung erzeugte Bogenentladung in einem Arbeitsgas, ausgebildet. Die Entladung erfolgt insbesondere zwischen zwei Elektroden .
Unter einer hochfrequenten Hochspannung wird typischerweise eine Spannung von 1 bis 100 kV, insbesondere von 1 bis 50 kV, bevorzugt von 5 bis 50 kV, bei einer Frequenz von 1 bis
100 kHz, insbesondere von 10 bis 100 kHz, bevorzugt von 10 bis 50 kHz verstanden. Die hochfrequente Hochspannung kann eine hochfrequente Wechselspannung, aber auch eine gepulste Gleichspannung sein.
Ein mit einer solchen Plasmadüse erzeugter Plasmastrahl weist einerseits eine hohe Reaktivität und damit eine gute Desinfektionswirkung und andererseits eine verhältnismäßig geringere Temperatur auf. Eine solche Plasmadüse ermöglicht einen besonders sicheren und zuverlässigen Betrieb. Da der Plasmastrahl einer solchen Plasmadüse relativ kalt ist, wird die Materialbelastung der beaufschlagten Bauteile sowie des Desinfektionsmoduls reduziert.
Vorzugsweise wird die Plasmadüse mit einem Arbeitsgas betrieben. Hierdurch kann prozesssicher ein Plasmastrahl bereitgestellt werden. Als Arbeitsgas kann beispielsweise
Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff oder eine Mischung daraus verwendet werden. Weiterhin können dem Arbeitsgas zusätzliche Stoffe wie Desinfektionsmittel hinzugefügt werden, um die Desinfektionswirkung weiter zu verbessern.
Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls ist die Plasmadüse exzentrisch an einer um eine Achse rotierbaren Rotationsvorrichtung angebracht und über diese mit der Verfahreinrichtung verbunden. Beispielsweise kann die
Plasmadüse in einer in der WO 99/52333 A1 beschriebenen
Vorrichtung zur Plasmabehandlung vorgesehen sein, wobei die Vorrichtung dann wiederum mit der Verfahreinrichtung verfahrbar ist. Durch die exzentrische Rotation der
Plasmadüse um eine Achse wird erreicht, dass die Plasmadüse in schneller Folge wiederholt auf einer Kreisbahn geführt wird und sich so der Wirkbereich des Plasmastrahls
vergrößert. Auf diese Weise können größere Bauteile mit dem Plasmastrahl beaufschlagt werden bzw. die gleichmäßige Beaufschlagung eines Bauteils ist robuster gegenüber einer Relativbewegung zwischen der Plasmadüse und dem Bauteil. Alternativ oder zusätzlich kann die Plasmadüse auch um eine Achse rotierbar sein und eine gegenüber der Achse des
Düsenkanals abgewinkelte Mündung aufweisen. Beispielsweise kann die Plasmadüse wie die in der EP 1 067 829 A2
beschriebene Plasmadüse ausgebildet sein. Auch auf diese Weise kann der Wirkbereich des Plasmastrahls mit den zuvor genannten Vorteilen vergrößert werden.
Bei einer Ausführungsform des Desinfektionsmoduls weist das Desinfektionsmodul eine Zuleitung zum Einleiten einer
Substanz in den Plasmastrahl der Plasmadüse auf.
Beispielsweise kann die Zuleitung zum Einleiten eines
Desinfektionsmittels vorgesehen sein, um die
Desinfektionswirkung weiter zu verbessern. Alternativ oder zusätzlich kann die Zuleitung auch zum Einleiten eines
Precursors zur Erzeugung einer Beschichtung auf einer
Oberfläche des Bauteils ausgebildet sein. Auf diese Weise kann beispielweise eine Versiegelung oder eine
antimikrobielle Beschichtung aufgebracht werden.
Die zuvor beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin zumindest teilweise gelöst durch eine Serienprozessanlage, insbesondere eine Abfüllanlage, die ein erfindungsgemäßes Desinfektionsmodul entsprechend einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die Ausführungen in Bezug auf das Desinfektionsmodul verwiesen .
Eine Abfüllanlage weist typischerweise einen Behältervorrat, einen Behälterdeckelvorrat, ein Befüllmodul zum Befüllen der Behälter mit einer vorgegebenen Menge einer Substanz, ein Verschließmodul zum Verschießen der befüllten Behälter mit den Behälterdeckeln, ein Behältertransportsystem zum
Transport von Behältern aus dem Behältervorrat zum
Befüllmodul und zum Verschließmodul und ein
Behälterdeckeltransportsystem zum Transport von
Behälterdeckeln aus dem Behälterdeckelvorrat zum
Verschließmodul auf.
Ein erfindungsgemäßes Desinfektionsmodul entsprechend einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann nun
beispielsweise in das Behälterdeckeltransportsystem
integriert werden, um die Behälterdeckel vor dem Verschließen der Behälter zu desinfizieren, und/oder in das
Behältertransportsystem integriert werden, um die
Innenflächen des Behälters vor dem Befüllen zu desinfizieren.
Die zuvor beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Desinfektionsmoduls nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, bei dem dem Eingang eine Vielzahl gleichartiger Bauteile zugeführt wird, bei dem die Bauteile mit dem Transportsystem vom Eingang durch das Desinfektionsmodul zum Ausgang transportiert werden, bei dem die Bauteile vom Ausgang abgeführt werden, bei dem mit der Plasmadüse ein Plasmastrahl erzeugt wird, bei dem ein mittels des Transportsystems transportiertes Bauteil mit dem
Plasmastrahl beaufschlagt wird und bei dem die
Verfahreinrichtung die Plasmadüse zumindest über einen
Abschnitt synchron mit dem transportierten Bauteil verfährt, so dass das Bauteil über den gesamten Abschnitt mit dem
Plasmastrahl beaufschlagt wird. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die Ausführungen in Bezug auf das Desinfektionsmodul verwiesen . Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Desinfektionsmoduls in Aufsicht,
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 im
Seitenschnitt ,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Desinfektionsmoduls in Seitenansicht ,
Fig. 4 eine in einem Desinfektionsmodul verwendbare
Plasmadüse im Seitenschnitt,
Fig. 5 ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Serienprozessanlage und
Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Serienprozessanlage .
Figuren 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Desinfektionsmoduls. Figur 1 zeigt eine schematische Aufsicht und Figur 2 zeigt eine Schnittansicht von der Seite entsprechend der in Figur 1 eingezeichneten Schnittlinie . Das beispielhafte Desinfektionsmodul 2 ist als
Desinfektionsmodul für eine Abfüllanlage ausgebildet und dient zur Desinfektion von Behälterdeckeln 4. Das Desinfektionsmodul 2 weist einen Eingang 6 zum Zuführen einer Vielzahl gleichartiger Deckel 4 sowie einen Ausgang 8 zum Abführen der Deckel 4 nach dem Durchlaufen des
Desinfektionsmoduls 2 auf. Innerhalb des Desinfektionsmoduls 2 ist ein Transportsystem 10 zum Transport der Deckel 4 vom Eingang 6 zum durch das Desinfektionsmodul 2 zum Ausgang 8 vorgesehen. Das Transportsystem 10 umfasst eine erste Rutsche 12, einen Rotationsabschnitt 14 und eine zweite Rutsche 16, wobei die erste Rutsche 12 den Eingang 6 mit dem
Rotationsabschnitt 14 und die zweite Rutsche 16 den
Rotationsabschnitt 14 mit dem Ausgang 8 verbindet.
Der Rotationsabschnitt 14 umfasst einen rotierbaren Träger 18 in Form eines Drehtellers, der umfangsseitig vier in gleichem Winkel beabstandete Aufnahmen 20a-d zur Aufnahme jeweils eines Deckels 4 aufweist. Der Träger 18 ist mittels einer Antriebseinheit 22 um eine Mittelachse 24 drehbar. Entlang eines Umfangbereichs des Trägers 18 ist eine Bande 26
angeordnet, um ein Herausfallen von Deckeln 4 aus den
Aufnahmen 20a-d zu verhindern.
Das Desinfektionsmodul 2 weist weiterhin vier Plasmadüsen 28a-d zur Erzeugung von atmosphärischen Plasmastrahlen 30 auf. Die Plasmadüsen 28a-d sind über Halterungen 32 an der Mittelachse 24 befestigt, wobei jede Plasmadüse 28a-d jeweils so über einer Aufnahme 20a-d angeordnet ist, dass ein in dieser Aufnahme 20a-d angeordneter Deckel 4 mit dem durch die jeweilige Plasmadüse 28a~d erzeugbaren Plasmastrahl 30 beaufschlagbar ist. Die Gesamtheit aus Antriebseinheit 22, Mittelachse 24 und Halterungen 32 bildet die
Verfahreinrichtung 34 für die Plasmadüsen 28a-d. Im Betrieb des Desinfektionsmoduls 2 treibt die
Antriebsvorrichtung den Träger 18 und die Plasmadüsen 28a~d an, so dass diese synchron zueinander rotieren. Dem Eingang 6 wird eine Vielzahl gleichartiger Deckel 4 zugefügt, die über die erste Rutsche 12 zum Träger 18 gelangen. Die Aufnahmen 20a-d nehmen beim Passieren der ersten Rutsche 12 jeweils einen Deckel 4 auf und befördern diesen auf einer
Kreisbogenbahn bis zur zweiten Rutsche 16. Der Träger 18 dient in diesem Zusammenhang unter anderem als
Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln der Deckel 4 mit definiertem Deckelabstand. Beim Passieren der zweiten Rutsche 16 werden die Deckel 4 dann durch ihre Trägheit aus der jeweiligen Aufnahme 20a-d heraus und sodann über die zweite Rutsche 16 zum Ausgang 8 befördert. Während sich die Deckel 4 in den Aufnahmen 20a-d befinden, werden sie durch den Plasmastrahl 30 der der jeweiligen
Aufnahme 20a-d zugeordneten Plasmadüse 28a-d beaufschlagt und so desinfiziert. Die synchrone Bewegung der Plasmadüsen 28a-d mit den Aufnahmen 20a-d und folglich auch mit den in den Aufnahmen 20a-d aufgenommenen Deckeln 4 gewährleistet, dass die Deckel 4 über einen ausreichend langen Zeitraum mit dem Plasmastrahl 30 beaufschlagt werden.
Bei einer Rotationsgeschwindigkeit des Trägers 18 von zum Beispiel zwei Umdrehungen pro Sekunde können mit dem
Desinfektionsmodul 2 bei vier Aufnahmen 20a-d insgesamt acht Deckel 4 pro Sekunde desinfiziert werden, wobei bei der in Figur 1 exemplarisch dargestellten Geometrie jeder der Deckel 4 über eine Zeitdauer von etwa 0,25 s mit einem Plasmastrahl 30 beaufschlagt wird. Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Desinfektionsmoduls in Seitenansicht. Das Desinfektionsmodul 52 weist einen Eingang 56 zum Zuführen einer Vielzahl gleichartiger Deckel 4 sowie einen Ausgang 58 zum Abführen der Deckel 4 nach dem Durchlaufen des
Desinfektionsmoduls 52 auf. Innerhalb des Desinfektionsmoduls 52 ist ein Transportsystem 60 zum Transport der Deckel 4 vom Eingang 56 durch das Desinfektionsmodul 52 zum Ausgang 58 vorgesehen. Das Transportsystem 60 umfasst einen
Linearabschnitt 62, der den Eingang 56 mit dem Ausgang 58 verbindet und als Förderband 64 ausgebildet ist.
Weiterhin umfasst das Desinfektionsmodul 52 eine Mehrzahl an Plasmadüsen 66 zur Erzeugung von atmosphärischen
Plasmastrahlen 30. Die Plasmadüsen 66 sind an einem
angetriebenen Endlosfördermittel 68 in Form einer umlaufenden Transportkette befestigt, wobei die Plasmadüsen 66 zueinander jeweils mit gleichem Abstand beabstandet sind. Ein Abschnitt 70 des Endlosfördermittels 68 verläuft parallel zum
Förderband 64. Das Endlosfördermittel 68 stellt vorliegend die Verfahreinrichtung 72 zum synchronen Verfahren der
Plasmadüsen 66 mit den Deckeln 4 dar.
Im Betrieb des Desinfektionsmoduls 52 werden das Förderband 64 und das Endlosfördermittel 68 mit derselben
Geschwindigkeit angetrieben, so dass sich die Plasmadüsen 66 im Abschnitt 70 synchron mit dem Förderband 64 bewegen. Dem Eingang 56 wird eine Vielzahl gleichartiger Deckel 4 zugefügt, die über das Förderband 64 zum Ausgang 58 transportiert werden. Die Deckel 4 sind einzeln und in gleichem Abstand auf dem Förderband 64 angeordnet. Hierzu kann beispielsweise eine entsprechende
Vereinzelungseinrichtung zum Vereinzeln der Deckel mit definiertem Deckelabstand vorgesehen sein. Der Abstand der Deckel ist an den Abstand der Plasmadüsen 66 angepasst. Auf diese Weise bewegen sich die Plasmadüsen 66 abschnittsweise synchron mit den Deckeln 4, so dass diese über den
entsprechenden Abschnitt mit einem Plasmastrahl 30
beaufschlagt und somit desinfiziert Vierden.
Figur 4 zeigt eine in einem Desinfektionsmodul verwendbare Plasmadüse 82 in Schnittdarstellung von der Seite.
Beispielsweise können die in den Figuren 1 bis 3
dargestellten Plasmadüsen 28a-d, 66 wie die Plasmadüse 82 ausgebildet sein.
Die Plasmadüse 82 weist ein Düsenrohr 84 aus Metall auf, das sich konisch zu einer Düsenöffnung 86 verjüngt. Am der
Düsenöffnung 86 entgegengesetzten Ende weist das Düsenrohr 84 eine Dralleinrichtung 88 mit einem Einlass 90 für ein
Arbeitsgas, beispielsweise Luft, auf. Eine Zwischenwand 92 der Dralleinrichtung 88 weist einen
Kranz von schräg in Umfangsrichtung angestellten Bohrungen 94 auf, durch die das Arbeitsgas verdrallt wird. Der
stromabwärtige, konisch verjüngte Teil des Düsenrohres wird deshalb von dem Arbeitsgas in der Form eines Wirbels 96 durchströmt, dessen Kern auf der Längsachse des Düsenrohres verläuft. An der Unterseite der Zwischenwand 92 ist mittig eine Elektrode 98 angeordnet, die koaxial in Richtung des verjüngten Abschnittes in das Düsenrohr hineinragt. Die
Elektrode 98 ist elektrisch mit der Zwischenwand 92 und den übrigen Teilen der Dralleinrichtung 88 verbunden. Die
Dralleinrichtung 88 ist durch ein Keramikrohr 100 elektrisch gegen das Düsenrohr 84 isoliert. Über die Dralleinrichtung 88 wird an die Elektrode 98 eine hochfrequente Hochspannung angelegt, die von einem Transformator 102 erzeugt wird. Der Einlass 90 ist über einen nicht gezeigten Schlauch mit einer unter Druck stehenden Arbeitsgasquelle, mit variablem
Durchsatz verbunden. Das Düsenrohr 84 ist geerdet. Durch die angelegte Spannung wird eine Hochfrequenzentladung in der Form eines Lichtbogens 104 zwischen der Elektrode 98 und dem Düsenrohr 84 erzeugt. Der Begriff "Lichtbogen" wird hier als phänomenologische Beschreibung der Entladung verwendet, da die Entladung in Form eines Lichtbogens auftritt. Der Begriff "Lichtbogen" wird aber bei Gleichspannungsentladung mit im Wesentlichen konstanten Spannungswerten verstanden.
Aufgrund der drallförmigen Strömung des Arbeitsgases wird dieser Lichtbogen jedoch im Wirbelkern auf der Achse des Düsenrohres 84 kanalisiert, so dass er sich erst im Bereich der Düsenöffnung 86 zur Wand des Düsenrohres 84 verzweigt. Das Arbeitsgas, das im Bereich des Wirbelkerns und damit in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens 104 mit hoher
Strömungsgeschwindigkeit rotiert, kommt mit dem Lichtbogen in innige Berührung und wird dadurch zum Teil in den
Plasmazustand überführt, so dass ein atmosphärischer
Plasmastrahl 30 durch die Düsenöffnung 86 und ein Auslassrohr 106 aus der Plasmadüse 82 heraustritt. Die Figuren 5 und 6 zeigen ein erstes uns ein zweites
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Serienprozessanlage in schematischer Darstellung. Die
Serienprozessanlagen 122 und 124 sind als
Flaschenabfüllanlagen ausgebildet und umfassen jeweils einen Flaschenvorrat 126, einen Flaschendeckelvorrat 128, ein
Befüllmodul 130 zum Befüllen der Flaschen mit einer
vorgegebenen Menge eines Getränks, ein Verschließmodul 132 zum Verschießen der befüllten Flaschen mit den
Flaschendeckeln, ein Flaschentransportsystem 134 zum
Transport der Flaschen aus dem Flaschenvorrat 126 durch das Befüllmodul 130 und durch das Verschließmodul 132 sowie ein Flaschendeckeltransportsystem 136 zum Transport der
Flaschendeckel aus dem Flaschendeckelvorrat 128 in das
Verschließmodul 132.
Die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Serienprozessanlagen 122, 124 weisem zudem jeweils noch ein Desinfektionsmodul 138 zur Desinfektion der Flaschendeckel auf, welches im
Flaschendeckeltransportsystem 136 zwischen dem
Flaschendeckelvorrat 128 und dem Verschließmodul 132
angeordnet ist. Das Desinfektionsmodul 138 kann
beispielsweise wie das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Desinfektionsmodul 2 oder wie das in Figur 3 dargestellte Desinfektionsmodul 52 ausgebildet sein. Durch das
Desinfektionsmodul 138 werden die Flaschendeckel vor dem Verschließen der Flaschen auf ihrer Innenseite desinfiziert, so dass eine längere Haltbarkeit der in den Flaschen
abgefüllten Getränke erreicht werden kann.
Die in Figur 6 dargestellte Serienprozessanlage 124 weist neben dem Desinfektionsmodul 138 zusätzlich noch ein Desinfektionsmodul 140 zur Desinfektion der Flaschen auf, welches im Flaschentransportsystem 134 zwischen dem
Flaschenvorrat 126 und dem Befüllmodul 130 angeordnet ist. Durch das Desinfektionsmodul 140 werden die Innenflächen der Flaschen vor dem Befüllen desinfiziert, so dass die
Haltbarkeit der in den Flaschen abgefüllten Getränke noch weiter verlängert werden kann.