Reinigungsmaschine zum Reinigen von Flaschen oder dergleichen Behältern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungsmaschine gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 3.

In der Getränkeindustrie ist es üblich, hochwerte Produkte in Verpackungen mit entsprechend hochwertiger Ausstattung anzubieten. Speziell ist es bekannt, hochwerte Biersorten in Flaschen mit einer sogenannten Folierung anzubieten, die jeweils aus einer beispielsweise bedruckten und auf die verschlossenen Flaschen im Bereich ihrer Flaschenmündung durch Umwickeln aufgebrachten Folie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und durch welche die optische Anmutungsqualität des Produktes erhöht wird.

Bekannt sind weiterhin zum Reinigen von Flaschen oder dergleichen Behältern Reinigungsmaschinen, bei denen die zu reinigenden Behälter mit einem maschineninternen Transportsystem, welches in der Regel aus einer Vielzahl von Flaschen- o- der Behälterkörben mit jeweils mehreren Flaschen- oder Behälterzellen besteht, durch verschiedene Behandlungszonen bewegt werden, und zwar u.a. durch Tauchbäder, von denen wenigstens eines als Vorweiche und wenigstens ein weiteres in Transportrichtung des maschineninternen Transporteurs folgendes Tauchbad als Laugenbad ausgebildet sind, sowie durch weitere in Transportrichtung anschließende Behandlungszonen, die insbesondere zur Innen- und Außenabspritzung der Behälter dienen. Zumindest in dem wenigstens einen Laugenbad wird als Behand- lungs- oder Reinigungsflüssigkeit in der Regel Natriumhydroxid verwendet.

Bei der Reinigung von Flaschen oder Behältern, die einen Metallanteil, d.h. Reste der vorgenannten Folierung aufweisen, besteht das Problem, dass diese Metallreste mit dem in dem wenigstens einen Tauchbad enthaltenen Reinigungsmedium, beispielsweise Natriumhydroxid unter Bildung von Wasserstoff reagieren, und zwar mit der Gefahr einer Knallgasbildung im Inneren der Reinigungsmaschine. Es ist daher zwingend erforderlich und üblich, durch entsprechende Belüftung die Wasserstoffkonzentration in allen Bereichen des Innenraumes einer Reinigungsmaschine deutlich unterhalb der kritischen Konzentration von 4%, beispielsweise im Bereich von 2% oder tiefer zu halten.

Aus diesem Grunde ist es auch bekannt, bei Reinigungsmaschinen Absaugeinrichtungen vorzusehen, mit denen während des Betriebes aus dem Maschineninnen- raum Luft abgesaugt und die dabei an wenigstens einem Auslass der Absaugeinrichtung anfallende Absaug- oder Abluft an die Umgebung abzugeben. Die aus der Reinigungsmaschine abgeführte Abluft wird durch Umgebungsluft ersetzt, welche über verschiedene Strömungswege in die Reinigungsmaschine gelangt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reinigungsmaschine für Flaschen oder dergleichen Behälter so auszubilden, dass der Energieverlust durch die Abluft möglichst klein gehalten wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Reinigungsmaschine entsprechend dem Patentanspruch 1 oder 3 ausgebildet.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird die in der Abluft enthaltene Energie und dabei insbesondere auch die potentielle Energie des in der Abluft enthaltenen Wasserstoffs einer Nutzung zugeführt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Abluft, gegebenenfalls nach dem Passieren eines Wärmetauschers und gegebenenfalls nach dem Abscheiden eines Großteils der Feuchtigkeit beispielsweise in diesem Wärmetauscher, unmittelbar als Verbrennungsluft einer wenigstens einen Brenner aufweisenden Heizeinrichtung der Reinigungsmaschine zugeführt wird, so dass auch der in der Verbrennungsluft enthaltene Wasserstoff für den Brennvorgang genutzt wird, oder aber dadurch, dass zumindest der Wasserstoff aus der Abluft abgeschieden oder ausgefiltert und beispielsweise in konzentrierter Form dem gasförmigen Brennstoff oder aber auch der Verbrennungsluft für wenigstens einen Brenner der Heizeinrichtung der Reinigungsmaschine zugemischt wird.

Nach einem weitern Aspekt der Erfindung erfolgt eine exakte Regelung der wenigstens einem Belüftungseinrichtung bzw. der wenigstens einen Absaugeinrichtung in Abhängigkeit von der von wenigstens einem Messsensor ermittelten tatsächlichen Wasserstoffkonzentration in der Reinigungsmaschine als Istwert und einem vorgegebenen Sollwert. Hierdurch wird die Belüftung des Innenraumes der Reinigungsmaschine auf das tatsächlich notwendige Maß beschränkt, so dass allein schon hierdurch Energieverluste durch die Abluft auf ein Minimum reduziert werden.

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, die jeweils in schematischer Darstellung eine Reinigungsmaschine 1 zum Reinigen von Flaschen 2 oder dergleichen Behältern zusammen mit einer Einrichtung zur Nutzung der in der Abluft enthaltenen Energie zeigen, näher erläutert.

In der Figur 1 ist 1 die Reinigungsmaschine zum Reinigen von Behältern in Form von Flaschen 2, die Reste einer speziellen Ausstattung (Folierung) in Form einer Metall- oder Aluminiumfolie aufweisen. Die zu reinigenden Flaschen 2 werden der Reinigungsmaschine 1 an einer Behälteraufgabe 3 zugeführt. Die gereinigten Flaschen 2 werden der Reinigungsmaschine 1 an einer Behälterabgabe entnommen und einer weiteren Verwendung, beispielsweise einer nicht dargestellten Füllmaschine zum erneuten Füllen zugeführt.

Im Inneren der Reinigungsmaschine, d.h. innerhalb eines von dem Gehäuse der Reinigungsmaschine nach außen hin geschlossenen Maschineninnenraum werden die Flaschen 2 mit Hilfe eines Transportsystems 5 durch mehrere Behandlungszonen bewegt, und zwar u.a. auch durch Tauchbäder 6, von denen eines als Vorweiche dient und weitere eine mit Metall unter Bildung von Wasserstoff (H ₂ ) reagierende Lauge, z.B. Natriumhydroxid enthalten.

Ein Problem hierbei ist, dass durch die Erzeugung von Wasserstoff in erheblichem Maße die Gefahr der Bildung von Knallgas und damit eine erhebliche Explosionsgefahr besteht, wenn die Wasserstoffkonzentration einen kritischen Grenzwert von etwa 4% erreicht. Es ist daher eine Belüftung des Innenraumes der Reinigungsmaschine 1 insbesondere auch im Bereich der Tauchbäder 6 unerlässlich, so dass im gesamten Innenraum der Reinigungsmaschine die Wasserstoffkonzentration deutlich unterhalb der kritischen Konzentration liegt, d.h. unterhalb von 4 Volumen% bezogen auf das jeweilige Gesamtluftvolumen. Hierfür ist an der Oberseite der Reinigungsmaschine 1 wenigstens eine Absaugvorrichtung 8 mit wenigstens einem zumindest einen Ventilator aufweisenden Gebläse 9 vorgesehen. Dieses wird über eine Steuereinrichtung 10 angesteuert, und zwar beispielsweise in der Form, dass das Gebläse 9 bzw. dessen Förderleistung kontinuierlich und/oder stufenförmig und/oder zeitgesteuert und/oder getaktet bzw. impulsförmig in Abhängigkeit von der

Anzahl der mit Folie versehenen Flaschen 2 gesteuert wird, die der Reinigungsmaschine 1 an der Behälteraufgabe 3 je Zeiteinheit zugeführt werden. Bei einer getakteten Steuerung oder Zeitsteuerung des Gebläses 9 wird dieses beispielsweise jeweils dann für eine bestimmte Zeitdauer eingeschaltet, beispielsweise für eine Zeitdauer von 60 Sekunden, sobald eine vorgegebene Anzahl von Flaschen 2, beispielsweise 1000 Flaschen 2 über die Behälteraufgabe 3 in die Reinigungsmaschine 1 eingebracht wurden.

Dieser Steuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Menge des durch chemische Reaktion in den Tauchbädern 6 erzeugten Wasserstoffs in etwa proportional zur Anzahl der mit den Resten der Aluminiumfolie versehenen Flaschen 2 und damit in etwa proportional zu der Menge des mit den Flaschen in die Tauchbäder 6 eingebrachten Metalls bzw. Aluminiums ist.

Bevorzugt wird das Gebläse 9 aber über die Steuereinrichtung 10 in Abhängigkeit von Messsignalen betrieben, die der Steuereinrichtung 10 von Messsensoren 11 zugeführt werden, welche jeweils ein von der Wasserstoffkonzentration abhängiges Messsignal liefern und in den Tauchbädern 6 und/oder im Bereich dieser Tauchbäder und/oder an anderen Bereichen oder Toträumen im Innenraum der Reinigungsmaschine 1 vorgesehen sind, in denen sich Wasserstoff ansammeln könnte. Durch die Ansteuerung des Gebläses 9 in Abhängigkeit von den von den Messsensoren 11 gelieferten Messsignalen ist in optimaler Weise eine echte Regelung der Wasserstoffkonzentration innerhalb der Reinigungsmaschine und dabei insbesondere auch im Bereich bzw. oberhalb der Tauchbäder 6 möglich.

Da die Tauchbäder 6 zumindest teilweise beheizt sind, enthält die an den Auslass 8.1 der Absaugeinrichtung 8 anfallende Abluft nicht nur Wasserstoff als Energieträger, sondern auch einen hohen Anteil an innerer Energie (Enthalpie) durch die nahezu 100%ig Sättigung mit Feuchtigkeit und durch die relativ hohen Temperatur, beispielsweise eine Temperatur von etwa 80° C. Die Erfindung sieht vor, diese in der Abluft enthaltene Energie einer Nutzung zuzuführen, und zwar bei der Reinigungsmaschine 1 der Figur 1 für die Beheizung dieser Maschine bzw. der Tauchbäder 6 sowie weiterer Behandlungszonen 7.

Die Beheizung der Reinigungsmaschine 1 erfolgt über eine Heizeinrichtung 12, die im Wesentlichen aus einem Brenner 13 für einen gasförmigen oder flüssigen Brennstoff und aus einem im Brennraum des Brenners 13 angeordneten und von einem

Wärme transportierenden Medium durchströmten Wärmetauscher 14 besteht. Dem Brenner 13 wird über einen Lufteinlass 15 Verbrennungsluft zugeführt, die zumindest teilweise von der an der Absaugeinrichtung 8 bzw. an deren Auslass 8.1 anfallenden Abluft gebildet ist. Hierfür ist im einfachsten Fall der Auslass 8.1 mit dem Lufteinlass 15 des Brenners 13 verbunden.

Durch die Verwendung der Abluft der Absaugeinrichtung 8 als Verbrennungsluft ergibt sich eine erhebliche Energieeinsparung. Wird beispielsweise die Reinigungsmaschine 1 mit einer Leistung von 50.000 Flaschen je Stunde betrieben und wird weiterhin davon ausgegangen, dass sämtliche Flasche 2 Reste der Aluminiumfolie aufweisen, so fallen etwa 24 m ³ Wasserstoff je Stunde bei Normaldruck und bei einer Temperatur von etwa 80 ⁰ C an, und zwar bei einem Abluft-Volύmenstrom etwa 1400 m ³ je Stunde, der bei einer Reinigungsmaschine üblicher Ausbildung notwendig ist, um eine Wasserstoffkonzentration deutlich unter 4%, beispielsweise von etwa 2% sicher zu stellen. Allein durch die Verbrennung des anfallenden Wasserstoffs können ca. 200000 kJ je Stunde, d.h. 55 Kilowatt rückgewonnen werden, und zwar ohne Berücksichtigung der aus dem hohen Feuchtigkeitsgehalt und der Temperatur resultierenden inneren Energie der Abluft.

Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die Reinigungsmaschine 1 mit einer zentralen Absaugeinrichtung 8 versehen ist, die mit einem einzigen Gebläse 9 ausgestattet ist. Selbstverständlich ist es möglich, mehrere Absaugeinrichtungen 8 verteilt vorzusehen und/oder eine oder aber mehrere Absaugeinrichtungen 8 mit mehreren Einlassen zu versehen, und zwar insbesondere auch so, dass überall dort gezielt Luft aus dem Innenraum der Reinigungsmaschine 1 abgesaugt werden kann, wo Wasserstoff entsteht und/oder sich insbesondere auch in Toträumen ansammeln könnte. Insbesondere bei Verwendung von mehreren oder aber von einer oder mehrerer Absaugeinrichtungen 8 mit mehreren Gebläsen 9 ist es möglich, die Einlasse der Absaugeinrichtung oder Absaugeinrichtungen 8 oder der Gebläsen oder Ventilatoren so zuzuordnen, dass das Absaugen von Wasserstoff enthaltender Luft aus einzelnen Bereichen der Reinigungsmaschine individuell gesteuert erfolgen kann, und zwar beispielsweise gesteuert durch die Messsignale dortiger Messsensoren 11. Hierdurch kann dann kontrolliert in allen Bereichen der Reinigungsmaschine 1 der Wasserstoffgehalt deutlich unter dem kritischen Wert von 4% gehalten werden, wobei aber zugleich jeweils nur die hierfür tatsächlich benötigte Luftmenge aus der Reinigungsmaschine abgesaugt wird und dadurch unnötige Energieverluste vermieden werden.

Während bei der Reinigungsmaschine 1 der Figur 1 die Abluft der wenigstens einen Absaugeinrichtung 8 direkt der Heizeinrichtung 12 bzw. dem Brenner 13 als Verbrennungsluft zugeführt wird, zeigt die Figur 2 die Reinigungsmaschine 1 mit einem System, bei dem die in der Abluft der wenigstens einen Absaugeinrichtung 8 enthaltene Energie in unterschiedlicher Weise rückgewonnen und genutzt wird. Hierfür sind in einem an den Auslass 8.1 angeschlossenen und von der Abluft der Absaugeinrichtung 8 durchströmten Kanal 16 u.a. ein Wärmetauscher 17 und eine Einrichtung 18 zur Gastrennung vorgesehen.

Mit dem beispielsweise von einem flüssigen, Wärme transportierenden Medium durchströmten Wärmetauscher 17 wird der Abluft zumindest ein Teil der inneren, aus der hohen Feuchtigkeitssättigung und der Temperatur resultierenden Energie entnommen und über eine Einrichtung 19, die beispielsweise einen weiteren Wärmetausche und/oder auch eine Wärmepumpe enthalten kann, der Reinigungsmaschine 1 als Prozesswärme oder aber einer anderen Verwendung zugeführt.

An der Einrichtung 18 zur Gastrennung erfolgt ein vorzugsweise getrenntes Abscheiden von Wasserstoff (H2) und/oder Sauerstoff (O ₂ ) aus der Abluft. Diese Komponenten werden dann beispielsweise über eine Einrichtung 20 dem Brenngas und/oder der Verbrennungsluft für den Betrieb des Gasbrenner 13 beigemischt oder einer anderen Verwendung zugeführt.

Um auch die nach dem Passieren der Einrichtung 18 in der Abluft noch vorhandenen Energie zu nutzen, ist es möglich, die Abluft über den Kanal 16 dem Brenner 13 bzw. dem Brennraum der Heizeinrichtung 12 als Verbrennungsluft zu zuführen.

Da am Wärmetauscher 17 bereits ein Großteil der in der Abluft ursprünglich enthaltenen Feuchtigkeit (insbesondere Wasser) abgeschieden wird, muss nur ein geringer Anteil an Feuchtigkeit in der Heizeinrichtung 12 als Brennungsluft zugeführten Abluft beim Verbrennen erneut erhitzt werden.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. 0

So ist es beispielsweise möglich, den Wärmetauscher 17 so auszubilden, dass über ihn unmittelbar oder aber mittelbar die Vorwärmung einer dem Brenner 13 aus einer anderen Quelle, beispielsweise aus der Umgebung zugeführten Verbrennungsluft erfolgt, wofür der Wärmetauscher 17 dann beispielsweise mit zwei voneinander getrennten, z.B. jeweils von mehreren Strömungskanälen gebildeten Strömungswegen ausgeführt ist, von denen einer von der Abluft der wenigstens einen Absaugeinrichtung 8 und einer von der Heizeinrichtung 12 zugeführten Verbrennungsluft durchströmt wird. Auch bei dieser Ausführungsform wird dann der in der Abluft enthaltende Wasserstoff weiterhin durch Verbrennung genutzt, und zwar bevorzugt dadurch, dass er an der Einrichtung 18 abgeschieden und dem dem Brenner 13 zugeführten Brenngas beigemischt wird.

Ebenfalls ist es möglich, wie in der Figur 3 dargestellt, die Abluft der Reinigungsmaschine, direkt, oder aber auch über einem Wärmetauscher 17, einer Einrichtung 18 zur Gastrennung zu zuführen, in welcher vorzugsweise ein getrenntes Abscheiden von Wasserstoff (H ₂ ) und/oder Sauerstoff (O ₂ ) aus der Abluft erfolgt, wobei die von Wasserstoff (H ₂ ) und/oder Sauerstoff (O ₂ ) befreite Ablauf wieder dem Reinigungsmaschinengehäuse zugeführt wird, wodurch durch das Gebläse 9 der Absaugeinrichtung weniger kalte Umgebungsluft in das Reinigungsmaschinengehäuse eingesaugt wird.

Ebenfalls ist es möglich, wie auch in der Figur 3 dargestellt, die Abluft des Behei- zungs- oder Verbrennungsprozesses in der Heizeinrichtung 12 einem Wärmetauscher 17 zuzuführen, um auch die in der Abluft enthaltene Wärme einer Nutzung zuzuführen.

Bezugszeichenliste

1 Reinigungsmaschine

2 Flasche

3 Behälteraufgabe

4 Behälterabnahme

5 Transportsystem

6 Tauchbad

7 weitere Behandlungszonen

8 Absaugeinrichtung

8.1 Auslass der Absaugeinrichtung

9 Gebläse der Absaugeinrichtung 0 Steuereinrichtung 1 Messsensoren zur Messung des Wasserstoffgehaltes 2 Heizeinrichtung 3 Brenner 4 Wärmetauscher der Heizeinrichtung 12 5 Einlass für Verbrennungsluft 6 Kanal für Absaug- bzw. Abluft 7 Wärmetauscher 8 Einrichtung zur Gastrennung 9, 20 Einrichtung zur Nutzung der in der Abluft enthaltenen Energie