FLASCHENREINIGUNGSVORRICHTUNG UND VERFAHREN FÜR EINEN PROZESSWASSERKREISLAUF UNTER VERWENDUNG DER FLASCHENREINIGUNGSVORRICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Flaschenreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren für einen Prozesswasserkreislauf unter Verwendung der Flaschenreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 7.

Stand der Technik

[0002] DE 32 05 956 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Flaschenreinigung, bei der das aus der ersten Vorwärmeinrichtung ablaufende Wasser in einer Rückkühleinrichtung mittels eines Wärmetauschers abgekühlt und dem Abwasser zugeführt wird und bei der das hiermit erwärmte Wasser der Rückkühleinrichtung mittels einer Wärmepumpe abgekühlt und der Rückkühleinrichtung dazu geführt wird. Mittels der Wärmepumpe wird die Lauge der zweiten Vorwärmeinrichtung erwärmt. Der Wärme- und Frischwasserverbrauch dieser Vorrichtung ist somit gering. Dies beruht auf der Tatsache, dass der Energiekreis zum Erwärmen und Abkühlen geschlossen ist und nur der Wärmeverlust durch Energiezufuhr ersetzt werden muss.

[0003] DE 24 54 100 offenbart eine Behälterreinigungsmaschine, in der die Behälter mit Fördermitteln nacheinander durch mehrere Maschinenstufen transportiert werden, in denen sie durch Eintauchen oder Abspritzen mit Reinigungsflüssigkeiten behandelt werden, wobei nur eine mittlere Stufe fremdbeheizt ist und die Behandlungstemperatur in Behältertransportrichtung vor dieser mittleren Stufe stufenweise ansteigt und hinter dieser stufenweise abfällt.

Aufgabe

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Flaschenreinigungsvorrichtung hinsichtlich ihres Frischwasserverbrauchs zu optimieren.

Lösung

[0005] Die Aufgabe wird gelöst durch die Flaschenreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 7. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

[0006] Eine Flaschenreinigungsvorrichtung umfasst ein Frischwasserreservoir, das mit einem Recyclewasserreservoir, das mit einem Kaltwasserreservoir, das mit einem zweiten Warmwasserreservoir, das mit einem ersten Warmwasserreservoir, das mit einem Nachlaugenreservoir, das das mit einem Laugenbad oder mit einer Vorbehandlungszone jeweils derart verbunden ist, dass Wasser aus dem Frischwasserreservoir in das Recyclewasserreservoir, aus dem Recyclewasserreservoir in das Kaltwasserreservoir, aus dem Kaltwasserreservoir in das zweite Warmwasserreservoir, aus dem zweiten Warmwasserreservoir in das erste Warmwasserreservoir, aus dem ersten Warmwasserreservoir zum Nachfüllen oder Verdünnen in das Nachlaugenreservoir und aus dem Nachlaugenreservoir zum Nachfüllen in das Laugenbad oder in die Vorbehandlungszone übertreten kann. Das Recyclewasserreservoir, das Kaltwasserreservoir, das zweite Warmwasserreservoir, das erste Warmwasserreservoir, das Nachlaugenreservoir und das Laugenbad werden ebenfalls von der Flaschenreinigungsvorrichtung umfasst. Zudem umfasst die Flaschenreinigungsvorrichtung ein Mischventil, das über Zuleitungen mit dem ersten Warmwasserreservoir und dem Kaltwasserreservoir verbunden ist, und das dazu ausgelegt ist, von dem ersten Warmwasserreservoir und dem Kaltwasserreservoir zugeführtes Wasser zu gemischtem Wasser zu mischen. Die Flaschenreinigungsvorrichtung umfasst zudem einen ersten Wärmetauscher, der dazu ausgelegt ist, das gemischte Wasser abzukühlen und gleichzeitig ein erstes Medium aufzuheizen, einen zweiten Wärmetauscher, der dazu ausgelegt ist, das erste Medium abzukühlen und gleichzeitig ein zweites Medium aufzuheizen, einen dritten Wärmetauscher, der dazu ausgelegt ist, das zweite Medium abzukühlen und gleichzeitig ein drittes Medium aufzuheizen und einen vierten Wärmetauscher, der dazu ausgelegt ist, das dritte Medium abzukühlen und gleichzeitig Lauge aus dem Laugenbad aufzuheizen. Des Weiteren umfasst die Flaschenreinigungsvorrichtung eine Rückführleitung, die dazu ausgelegt ist, das in dem ersten Wärmetauscher abgekühlte, gemischte Wasser dem Recyclewasserreservoir zuzuführen.

[0007] Beim Übertreten des Wassers von einer Stufe der Kaskade zu einer nächsten Stufe können zusammen mit dem Wasser auch Stoffe die im Wasser der einen Stufe gelöst sind, mit übertreten. Der Anteil dieser Stoffe kann aber durch Filterung reduziert werden.

[0008] Der erste und der zweite Wärmetauscher können als ein Zwischenkreislauf angesehen werden, in dem das erste Medium umläuft und der für die zweistufige Hochtemperaturwärmepumpe erforderlich ist.

[0009] Die zweistufige Hochtemperaturwärmepumpe umfasst in der ersten Stufe den zweiten und den dritten Wärmetauscher und in der zweiten Stufe den dritten und den vierten Wärmetauscher. Der zweite Wärmetauscher der ersten Stufe dient als Verdampfer für das zweite Medium und der dritte Wärmetauscher als Verflüssiger für das zweite Medium. In der zweiten Stufe dient der dritte Wärmetauscher als Verdampfer für das dritte Medium und der vierte Wärmetauscher als Verflüssiger für das dritte Medium.

[0010] Für das zweite Medium kann das Kältemittel R134a verwendet werden, da hier keine Hochtemperaturfähigkeit erforderlich ist. Für das dritte Medium kann das Kältemittel ÖKO 1 verwendet werden.

[0011] Diese Flaschenreinigungsmaschine ermöglicht eine Einsparung des Frischwasserverbrauchs von bis zu 30 %, da sie ermöglicht dem Reinigungsvorgang Wasser zu entziehen, es aufzubereiten, zu kühlen und dem Reinigungsprozess als Frischwasserersatz wieder zuzuführen. Das entzogene Wasser aus dem Kaltwasserreservoir und dem ersten Warmwasserreservoir weist nach der Mischung eine Temperatur von etwa 50 °C auf. Um dieses gemischte Wasser als Frischwasserersatz verwenden zu können, muss es auf etwa 15 °C gekühlt werden, damit seine Temperatur in etwa der des Frischwassers entspricht. Der Wärmeinhalt des abgezweigten Wassers ist hoch, und somit ist eine große Kühlleistung aufzubringen. Die beschriebene zweistufige Hochtemperaturwärmepumpe hat sich als geeignetste Kühlung herausgestellt.

[0012] Das Verwenden des recycelten Wassers ermöglicht somit eine Einsparung von etwa 30 % des Frischwassers, und somit auch eine um etwa 30 % verkleinerte Abwassermenge. Durch die Rückführung der Wärme kann zudem Energie eingespart werden, die sonst für die Erwärmung des Wassers verwenden werden müsste. Daher ist es möglich nach den heute bestehenden Wasser-, Abwasser- und Energiekosten eine derart modifizierte Flaschenreinigungsmaschine nach wenigen Jahren zu amortisieren.

[0013] Die Flaschenreinigungsvorrichtung kann weiter einen ersten Verdichter, in einer ersten Fließrichtung des zweiten Mediums, nach dem zweiten Wärmetauscher und eine erste Entspannungsdrossel, in der ersten Fließrichtung des zweiten Mediums, nach dem dritten Wärmetauscher umfassen und zudem einen zweiten Verdichter, in einer zweiten Fließrichtung des dritten Mediums, nach dem dritten Wärmetauscher und eine zweite Entspannungsdrossel, in der zweiten Fließrichtung des dritten Mediums, nach dem vierten Wärmetauscher umfassen. Die Bezeichnungen "erste" bzw. "zweite" Fließrichtung werden verwendet, um die jeweilige Fließrichtung dem jeweiligen (zweiten bzw. dritten) Medium eindeutig zuweisen zu können.

[0014] Der erste und der zweite Verdichter sowie die erste und die zweite Entspannungsdrossel sind ebenfalls Teil der zweistufigen Hochtemperaturwärmepumpe.

[0015] Von einem Verdichter wird das Medium, im Allgemeinen ein Kältemittel, das in einem Verdampfer vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übertragen wurde, angesaugt und im Verdichter auf den Druck komprimiert, der zur Verflüssigung des Mediums notwendig ist. Während der Verdichter das dampfförmige Medium von einem niedrigen Anfangsdruck zu einem hohen Enddruck verdichtet, erhöht sich die Temperatur des Mediums, so dass dieses Medium wieder zur Erwärmung eines anderen Mediums verwendet werden kann..

[0016] Das Mischventil kann einen temperaturgesteuerten Stellmotor umfassen. Ein Temperaturfühler am Ausgang des Mischventils kann ein Signal an eine Steuerung geben, die den Stellmotor regelt, so dass der Volumenstrom des Wassers aus dem Kaltwasserreservoir und der Volumenstrom des Wassers aus dem ersten Warmwasserreservoir geregelt werden kann und dadurch eine gewünschte Mischtemperatur durch Regeln des Mischverhältnisses erreicht werden kann.

[0017] Der erste Verdichter und/oder der zweite Verdichter können jeweils einen Schraubenverdichter umfassen. Ein Schraubenverdichter kann bei sehr hohen Drücken arbeiten. Hierzu drehen zwei spiralförmige Rotoren in gegenläufiger Rotationsrichtung. Der eine Rotor kann vier konvex geformte Zähne und der andere Rotor kann sechs konkav geformte Zähne umfassen. Drehen sich die Rotoren gegeneinander, entstehen kleine Kammern, die das Gas in dem Schraubenverdichter in eine Richtung fördern. Es entstehen ein Sog an der Ansaugseite, der das gasförmige Medium ansaugt, und ein Ausstoßen an der Ausstoßseite.

[0018] Der erste Wärmetauscher kann einen Plattenwärmetauscher umfassen. Ein Plattenwärmetauscher erreicht eine sehr kompakte Bauweise durch den Aufbau aus mehreren gewellte Platten, die abwechselnd um 180° gedreht zusammengesetzt sind. Dadurch entstehen Fließspalte durch die abwechselnd das warme, abzukühlende Medium und das zu erwärmende Medium hindurch geleitet werden. Es besteht eine große Wärmeübertragungsfläche. Beim Gegenstromwärmetauscher läuft auf der Primärseite das Medium entgegensetzt zu dem auf der Sekundärseite. Der Temperaturunterschied zwischen ein- und auslaufendem Medium an einem Verdampfer des Wärmetauschers sollte nur zwischen 5 und 7 K Unterschied betragen, da sonst bei einem zu großen Temperaturunterschied zwischen ein- und auslaufendem Medium der Wärmeübergangskoeffizient kleiner wird.

[0019] Der zweite Wärmetauscher und/oder der dritte Wärmetauscher und/oder der vierte Wärmetauscher können jeweils einen Rohrbündelwärmetauscher umfassen. Ein Rohrbündelwärmetauscher besteht aus einem Mantel und einem Rohrbündel. Ein Medium fließt auf der Primärseite durch die Rohrbündel von U-Rohren und ein anderes Medium durch die Sekundärseite im Mantel.

[0020] Ein Verfahren für einen Prozesswasserkreislauf unter Verwendung einer Flaschenreinigungsvorrichtung wie oben oder weiter unten beschrieben umfasst die folgenden Schritte: Abzweigen von Wasser aus dem Kaltreservoir und von Wasser aus dem ersten Warmwasserreservoir und Zuführen dieses Wassers zu dem Mischventil, Mischen dieses Wassers mittels des Mischventils mit einem temperaturgesteuerten Stellmotor, Zuführen des gemischten Wassers über den ersten Filter zu dem ersten Wärmetauscher und Abkühlen des gemischten Wassers in dem ersten Wärmetauscher und gleichzeitig Erhitzen eines gegenströmenden ersten Mediums in dem ersten Wärmetauscher und Zuführen des abgekühlten gemischten Wassers über einen zweiten Filter zu dem Recyclewasserreservoir.

[0021] Anschließend können ein Zuführen des erhitzten ersten Mediums zu dem zweiten Wärmetauscher und ein Abkühlen des ersten Mediums in dem zweiten Wärmetauscher und gleichzeitig ein Erhitzen eines gegenströmenden zweiten Mediums in dem zweiten Wärmetauscher und ein Zuführen des abgekühlten ersten Mediums zu dem ersten Wärmetauscher erfolgen. Das erste bzw. das zweite Medium können jeweils in einem Leitungssystem in dem Zwischenkreislauf bzw. in der ersten Stufe der zweistufigen Hochtemperaturwärmepumpe umlaufen.

[0022] Dann können ein Zuführen des erhitzten zweiten Mediums durch den ersten Verdichter zu einem dritten Wärmetauscher und ein Abkühlen des zweiten Mediums in dem dritten Wärmetauscher und gleichzeitig ein Erhitzen eines gegenströmenden dritten Mediums in dem dritten Wärmetauscher und ein Zuführen des abgekühlten zweiten Mediums über die erste Entspannungsdrossel zu dem zweiten Wärmetauscher erfolgen.

[0023] Danach können das erhitzte dritte Medium durch den zweiten Verdichter dem vierten Wärmetauscher zugeführt und das dritte Medium in dem vierten Wärmetauscher abgekühlt werden. Gleichzeitig kann ein Erhitzen gegenströmender Lauge aus dem Laugenbad in dem vierten Wärmetauscher erfolgen, danach ein Zuführen der erhitzten Lauge zu dem Laugenbad und ein Zuführen des abgekühlten dritten Mediums über die zweite Entspannungsdrossel zu dem dritten Wärmetauscher. Das dritte Medium kann in einem Leitungssystem in der zweiten Stufe der zweistufigen Hochtemperaturwärmepumpe umlaufen. Die Lauge kann mittels eines anderen Leitungssystems vom Laugenbad zu dem vierten Wärmetauscher und zurück zum Laugenbad geführt werden.

[0024] In dem Verfahren kann zu Beginn eine Einspeisung von Frischwasser in die Flaschenreinigungsmaschine erfolgen, um die Kaskade aufeinanderfolgender Wasserreservoirs zu füllen. Nach der Füllung mit Wasser und wenn die verschiedenen Wasserreservoirs die erforderlichen Wassertemperaturen erreicht haben, kann Wasser aus dem Kaltreservoir und Wasser aus dem ersten Warmwasserreservoir abgezweigt und dann dem Mischventil zugeführt werden.

Kurze Figurenbeschreibung

[0025] Die beigefügten Figuren stellen beispielhaft zum besseren Verständnis und zur Veranschaulichung Aspekte der Erfindung dar. Dabei zeigt:

Figur 1 ein Blockdiagramm eines Prozesswasserkreislaufs einer Flaschenreinigungsmaschine und

Figur 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens für einen Prozesswasserkreislauf.

Ausführliche Figurenbeschreibung

[0026] Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Prozesswasserkreislaufs 1 einer Flaschenreinigungsmaschine, die ein Frischwasserreservoir 2, ein Recyclewasserreservoir 3, ein Kaltwasserreservoir 4, ein zweites Warmwasserreservoir 5, ein erstes Warmwasserreservoir 6, ein Nachlaugenreservoir 7 und ein Laugenbad 8 umfasst. Von dem ersten Warmwasserreservoir 6 wird Wasser einer Vorbehandlungszone 9 zugeführt, die ein Vorweichbad und Abspritzvorrichtungen umfasst.

[0027] Der Flaschenreinigungsmaschine können zu reinigende Flaschen mittels eines Förderbands zugeführt werden. Nachdem diese Flaschen in Flaschenzellen eines Flaschenträgers eingebracht wurden, werden sie kopfüber einer Vorbehandlungszone 9 zugeführt, in der zunächst eine Restentleerung und dann eine Vorreinigung und das Anwärmen der Flaschen erfolgen.

[0028] In der Hauptbehandlungszone ist das Laugenbad 8 mit etwa 78 - 80°C vorgesehen, in das die Flaschen eingebracht werden. Es können auch mehrere Laugenbäder vorgesehen sein. Im Laugenbad lösen sich die Etiketten von den Flaschen, ohne sich dabei aufzulösen. Die abgelösten Etiketten werden regelmäßig aus dem Laugenbad 8 entfernt, um seine Verunreinigung klein zu halten.

[0029] In der der Hauptbehandlungszone nachfolgenden Nachbehandlungszone werden die Flaschen zuerst mit einer Nachlauge aus dem Nachlaugenreservoir 7 mit etwa 60°C, dann mit Wasser aus dem ersten Warmwasserreservoir 6 mit etwa 50°C, danach mit Wasser aus dem zweiten Warmwasserreservoir 5 mit etwa 40°C, anschließend mit Kaltwasser aus dem Kaltreservoir 4 mit etwa 30°C und zum Schluss mit Frischwasser aus dem Frischwasserreservoir 2 mit etwa 15°C behandelt. Durch die aufeinanderfolgende Abkühlung werden Spannungen in dem Material der Flaschen minimiert, und die Flaschen sind derart auch auf eine nachfolgende Kaltabfüllung vorbereitet.

[0030] Danach werden die gereinigten Flaschen aus den Flaschenzellen des Flaschenträgers entfernt und können mit einem Abgabeband abtransportiert werden, beispielsweise hin zu einer Füllvorrichtung.

[0031] Die Strömungsrichtung des Wassers in der Flaschenreinigungsmaschine verläuft entgegen der Transportrichtung der Flaschen, d.h. von der Nachbehandlungszone zu der Hauptbehandlungszone und dann zu der Vorbehandlungszone 9. Die Flaschen in der Vorbehandlungszone 9 sind noch vergleichsweise stark verschmutzt und müssen daher nicht unnötig mit Frischwasser abgespritzt werden, sondern können mit Wasser abgespritzt werden, das schon für andere Prozessschritte verwendet und mittels einem oder mehreren Filtern gereinigt wurde. In den Laugenbädern erfolgt zudem regelmäßig eine Austragung von abgelösten Etiketten. Die letzte Spritzung der Flaschen, bevor sie die Flaschenreinigungsmaschine verlassen, muss mit Frischwasser durchgeführt werden, und daher wird die Flaschenreinigungsmaschine dort mit Frischwasser befüllt.

[0032] Die Flaschenreinigungsmaschine ist entsprechend kaskadenförmig aufgebaut, so dass das eingespeiste Wasser von Behandlungszone zu Behandlungszone überlaufen und somit auch dort verwendet werden kann. Am Anfang der Kaskade wird vorzugsweise Frischwasser eingespeist.

[0033] Vom ersten Wasserreservoir 6 kann ein Abfluss für einen Kastenwäscher vorgesehen sein, damit die Getränkekisten nicht mit Frischwasser gespült werden müssen. Der Gebindeberiesler kann ebenfalls von der Flaschenreinigungsmaschine mit Wasser versorgt werden; beispielsweise kann das Wasser aus einer Hochdruckvorspritzung der Vorbehandlungszone 9 verwendet werden.

[0034] Falls die Nachlauge in dem Nachlaugenreservoir 7 zu alkalisch wird, kann sie mit Wasser aus dem ersten Warmwasserreservoir 6 verdünnt werden. Falls der Füllstand im Laugenbad 8 zu niedrig ist, kann eine Nachfüllung mittels Nachlauge aus dem Nachlaugenreservoir 7 erfolgen. Ist die Lauge 8 zu sehr verwässert, wird durch eine Dosagestation Lauge nachdosiert.

[0035] Eine Überlegung Ressourcen beim Reinigungsvorgang der Flaschen einzusparen, ist es, der Nachbehandlung der Flaschenreinigung Wasser zu entziehen, es aufzubereiten, zu kühlen und in den Prozess als Frischwasserersatz wieder einzuspeisen. Dabei muss das entzogene Wasser von 50°C herunter auf 15°C gekühlt werden, damit seine Temperatur in etwa der Temperatur des verwendeten Frischwassers entspricht. Die bei der Kühlung anfallende große Wärmemenge kann zur Erwärmung der heißen Laugenbäder genutzt werden.

[0036] Dabei sollte aber nicht der komplette Volumenstrom an Frischwasser durch recyceltes Wasser ersetzt werden; für die vorliegende Erfindung hat sich gezeigt, dass etwa 30 % des ursprünglichen Frischwasserverbrauchs der Flaschenreinigungsmaschine recycelt und dem Reinigungsprozess zugeführt werden können, ohne dass es zu Beeinträchtigungen kommt. Das Wasser für die Wiederverwendung wird dem ersten Warmwasserreservoir 6 und dem Kaltwasserreservoir 4 entzogen und einem Mischventil 10 mit einem temperaturgesteuerten Stellmotor zugeführt. Von dort wird das gemischte Wasser durch einen ersten Filter 11 geleitet und einem ersten Wärmetauscher 12 über einen ersten Eingang 13 zugeführt. Das gemischte Wasser besitzt dort eine Temperatur von T₁^{gem. Wasser} = 50°C. In dem ersten Wärmetauscher 12 fließt ein erstes Medium mit einer Temperatur T₁^M1 = 10 - 12°C von einem zweiten Eingang 15 gegenläufig zu dem gemischten Wasser und verlässt den ersten Wärmetauscher 12 nach Wärmeaufnahme über einen zweiten Ausgang 16 mit einer Temperatur T₂^M1 = 19 - 50°C. Um einen vorgegebenen Temperaturwert der Temperatur T₂^M1 zu erhalten, ist unter anderem der Volumenstrom des fließenden ersten Mediums zu beachten. Bei einer Temperatur von T₂^M1 = 19°C kann der Volumenstrom in einem Bereich von 140 m³ pro Stunde liegen, bei einer Temperatur von T₂^M1 = 50°C kann der Volumenstrom in einem Bereich von 25 m³ pro Stunde liegen. Das im ersten Wärmetauscher 12 abgekühlte gemischte Wasser verlässt den ersten Wärmetauscher 12 über einen ersten Ausgang 14 mit einer Temperatur von T₂^{gem. Wasser} = 15°C. Dieses gekühlte gemischte Wasser wird durch einen zweiten Filter 17 geleitet und dem Recyclewasserreservoir 3 zugeführt, so dass dieses recycelte Wasser wieder der Kaskade der Flaschenreinigungsmaschine zugeführt werden kann, wodurch die sonst erforderliche Menge an Frischwasser entsprechend reduziert werden kann.

[0037] Der erste Wärmetauscher 12 ist Teil eines Zwischenkreislaufs, der für die zweistufige Hochtemperaturwärmepumpe 38 erforderlich ist. Der Zwischenkreislauf umfasst den ersten Wärmetauscher 12, einen zweiten Wärmetauscher 18 und eine Pumpe 19, die für den Transport des ersten Mediums in dem Zwischenkreislauf vorgesehen und die durch ein Stellventil und ein Manometer einstellbar ist. Das erste Medium gelangt über einen ersten Eingang 20 in den zweiten Wärmetauscher 18 mit einer Temperatur von T₂^M1 = 19 - 50°. In dem zweiten Wärmetauscher 18 fließt ein zweites Medium mit einer Temperatur T₁^M2 von einem zweiten Eingang 22 gegenläufig zu dem ersten Medium. Das erste Medium verlässt nach Abkühlung den zweiten Wärmetauscher 18 über einen ersten Ausgang 21 mit einer Temperatur von T₁^M1 = 10 - 12°C.

[0038] Das zweite Medium verlässt den zweiten Wärmetauscher 18 nach Erwärmung über einen zweiten Ausgang 23 mit einer Temperatur von T₂^M2. Das zweite Medium wird durch einen ersten Verdichter 24 geleitet, um seinen Druck und seine Temperatur auf T₃^M2 zu erhöhen. Danach gelangt das zweite Medium in den dritten Wärmetauscher 25 über einen ersten Eingang 26 und verlässt ihn wieder über einen ersten Ausgang 27 mit einer Temperatur von T₄^M2. Dieser dritte Wärmetauscher 25 dient als Verdampfer für das zweite Medium, und von dort gelangt das kondensierte zweite Medium mit der Temperatur T₄^M2. zu einer ersten Entspannungsdrossel 28. Von dort aus wird das zweite Medium mit der Temperatur T₁^M2 wieder dem zweiten Wärmetauscher 18 über den zweiten Eingang 22 zugeführt. Somit dient der dritte Wärmetauscher 25 als Verflüssiger für das zweite Medium. Als zweites Medium kann das Kältemittel R134a verwendet werden.

[0039] In dem dritten Wärmetauscher 25 fließt gegenläufig zu dem zweiten Medium ein drittes Medium. Das dritte Medium gelangt über einen zweiten Eingang 29 mit einer Temperatur T₁^M3 in den dritten Wärmetauscher 25 und verlässt diesen wieder über einen zweiten Ausgang 30 mit einer Temperatur T₂^M3. Von dort gelangt das dritte Medium zu einem zweiten Verdichter 31. Nach der Verdichtung des dritten Mediums gelangt dieses mit einer Temperatur T₃^M3 = 85°C zu einem vierten Wärmetauscher 32. Das verdichtete dritte Medium wird über einen ersten Eingang 33 in den vierten Wärmetauscher 32 eingebracht, wird in dem vierten Wärmetauscher 32 verflüssigt und verlässt diesen über einen ersten Ausgang 34 mit einer Temperatur T₄^M3. Von dort gelangt das dritte Medium zu einer zweiten Entspannungsdrossel 35 und von dort mit der Temperatur T₁^M3 wieder zu dem dritten Wärmetauscher 25.

[0040] In dem vierten Wärmetauscher 32 fließt gegenläufig zu dem dritten Medium die Lauge aus dem Laugenreservoir 8. Die Lauge gelangt mit einer Temperatur T₁^Lauge = 78 - 80°C über einen zweiten Eingang 36 in den vierten Wärmetauscher 32, nimmt dort Wärme von dem dritten Medium auf und verlässt den vierten Wärmetauscher 32 mit einer Temperatur T₂^Lauge = 80 - 85°C wieder über einen zweiten Ausgang 37. Von dort wird die Lauge zurück zum Laugenreservoir 8 geführt.

[0041] Somit dient der dritte Wärmetauscher 25 als Verdampfer für das dritte Medium und der vierte Wärmetauscher 32 als Verflüssiger für das dritte Medium. Als drittes Medium kann das Kältemittel ÖKO 1 verwendet werden.

[0042] Die zweistufige Hochtemperaturwärmepumpe 38 umfasst den zweiten Wärmetauscher 18, den dritten Wärmetauscher 25, den vierten Wärmetauscher 32, den ersten Verdichter 24, den zweiten Verdichter 31, die erste Entspannungsdrossel 28 und die zweite Entspannungsdrossel 35. Da die zweistufige Hochtemperaturwärmepumpe 38 im Allgemeinen mit verschiedenen, umlaufenden Medien betrieben wird und auch der Volumenstrom in den jeweiligen Kreisläufen verschieden sein und/oder Anlagenbedingungen angepasst werden kann, ist es vorteilhaft für die zweistufige Hochtemperaturwärmepumpe 38 Randbedingungen anzugeben, wie beispielsweise T₁^Lauge = 78 - 80°C, T₂^Lauge = 80 - 85°C und T₁^M1 = 10 - 12°C, um dann entsprechend Eigenschaften des zweiten 18, des dritten 25 und des vierten Wärmetauschers 32, des ersten und des zweiten Verdichters 31, der ersten 28 und der zweiten Entspannungsdrossel 35 vorzusehen.

[0043] Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens für einen Prozesswasserkreislauf. Um den Prozess zu starten, wird in einem ersten Schritt 100 zunächst Frischwasser in die Flaschenreinigungsmaschine eingespeist, um die Kaskade aufeinanderfolgender Wasserreservoirs zu füllen. Nach der Füllung mit Wasser und wenn die verschiedenen Wasserreservoirs die erforderlichen Wassertemperaturen erreicht haben, wird in einem zweiten Schritt 101 Wasser aus dem Kaltreservoir 4 und dem ersten Warmwasserreservoir 7 abgezweigt und einem Mischventil 10 zugeführt.

[0044] In einem dritten Schritt 102 wird dieses Wasser unterschiedlicher Temperatur mittels des Mischventils 10 mit einem temperaturgesteuerten Stellmotor gemischt.

[0045] In einem vierten Schritt 103 wird das gemischte Wasser über einen ersten Filter 11 einem ersten Wärmetauscher 12 zugeführt und in dem ersten Wärmetauscher 12 abgekühlt. Gleichzeitig wird ein gegenströmendes erstes Medium in dem ersten Wärmetauscher 12 erhitzt.

[0046] In einem fünften Schritt 104 wird das abgekühlte gemischte Wasser über einen zweiten Filter 17 einem Recyclewasserreservoir 2 zugeführt. Das abgekühlte gemischte Wasser steht somit der Kaskade der Flaschenreinigungsmaschine wieder zur Verfügung.

[0047] In einem sechsten Schritt 105 wird das erhitzte erste Medium einem zweiten Wärmetauscher 18 zugeführt, in dem es abgekühlt wird. Gleichzeitig wird ein gegenströmendes zweites Medium in dem zweiten Wärmetauscher 18 erhitzt. Das abgekühlte erste Medium wird danach wieder dem ersten Wärmetauscher 12 zugeführt.

[0048] In einem siebten Schritt 106 wird das erhitzte zweite Medium durch einen ersten Verdichter 24 einem dritten Wärmetauscher 25 zugeführt, in dem das zweite Medium abgekühlt wird. Gleichzeitig wird ein gegenströmendes drittes Medium in dem dritten Wärmetauscher 25 erhitzt. Das abgekühlte zweite Medium wird über eine erste Entspannungsdrossel 28 wieder dem zweiten Wärmetauscher 18 zugeführt.

[0049] In einem achten Schritt 107 wird das erhitzte dritte Medium durch einen zweiten Verdichter 31 einem vierten Wärmetauscher 32 zugeführt und dort abgekühlt. Gleichzeitig wird gegenströmende Lauge aus dem Laugenbad 8 in dem vierten Wärmetauscher erhitzt und danach wieder dem Laugenbad 8 zugeführt. Das abgekühlte dritte Medium wird über eine zweite Entspannungsdrossel 35 wieder dem dritten Wärmetauscher 25 zugeführt.

Ansprüche

1. Flaschenreinigungsvorrichtung umfassend:

- ein Frischwasserreservoir (2), das mit einem Recyclewasserreservoir (3), das mit einem Kaltwasserreservoir (4), das mit einem zweiten Warmwasserreservoir (5), das mit einem ersten Warmwasserreservoir (6), das mit einem Nachlaugenreservoir (7), das mit einem Laugenbad (8) oder mit einer Vorbehandlungszone (9) jeweils derart verbunden ist, dass Wasser aus dem Frischwasserreservoir (2) in das Recyclewasserreservoir (3), aus dem Recyclewasserreservoir (3) in das Kaltwasserreservoir (4), aus dem Kaltwasserreservoir (4) in das zweite Warmwasserreservoir (6), aus dem zweiten Warmwasserreservoir (5) in das erste Warmwasserreservoir (6), aus dem ersten Warmwasserreservoir (6) zum Nachfüllen oder Verdünnen in das Nachlaugenreservoir (7) und aus dem Nachlaugenreservoir (7) zum Nachfüllen in das Laugenbad (8) oder die Vorbehandlungszone (9) übertreten kann,

- Mischventil (10), das über Zuleitungen mit dem ersten Warmwasserreservoir (6) und dem Kaltwasserreservoir (4) verbunden ist, und das dazu ausgelegt ist, von dem ersten Warmwasserreservoir (6) und dem Kaltwasserreservoir (4) zugeführtes Wasser zu gemischtem Wasser zu mischen,

- einen ersten Wärmetauscher (12), der dazu ausgelegt ist, das gemischte Wasser abzukühlen und gleichzeitig ein erstes Medium aufzuheizen,

- einen zweiten Wärmetauscher (18), der dazu ausgelegt ist, das erste Medium abzukühlen und gleichzeitig ein zweites Medium aufzuheizen,

- einen dritten Wärmetauscher (25), der dazu ausgelegt ist, das zweite Medium abzukühlen und gleichzeitig ein drittes Medium aufzuheizen,

- einen vierten Wärmetauscher (32), der dazu ausgelegt ist, das dritte Medium abzukühlen und gleichzeitig Lauge aus dem Laugenbad (8) aufzuheizen und

- eine Rückführleitung, die dazu ausgelegt ist, das in dem ersten Wärmetauscher abgekühlte, gemischte Wasser dem Recyclewasserreservoir (3) zuzuführen.

2. Flaschenreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 weiter umfassend:

- einen ersten Verdichter (24), in einer ersten Fließrichtung des zweiten Mediums, nach dem zweiten Wärmetauscher (18) und eine erste Entspannungsdrossel (28), in der ersten Fließrichtung des zweiten Mediums, nach dem dritten Wärmetauscher (25) und

- einen zweiten Verdichter (31), in einer zweiten Fließrichtung des dritten Mediums, nach dem dritten Wärmetauscher (25) und eine zweite Entspannungsdrossel (35), in der zweiten Fließrichtung des dritten Mediums, nach dem vierten Wärmetauscher (32).

3. Flaschenreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Mischventil (10) einen temperaturgesteuerten Stellmotor umfasst.

4. Flaschenreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Verdichter (24) und/oder der zweite Verdichter (31) jeweils einen Schraubenverdichter umfassen.

5. Flaschenreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Wärmetauscher (12) einen Plattenwärmetauscher umfasst.

6. Flaschenreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zweite Wärmetauscher (18) und/oder der dritte Wärmetauscher (25) und/oder der vierte Wärmetauscher (32) jeweils einen Rohrbündelwärmetauscher umfassen.

7. Verfahren für einen Prozesswasserkreislauf unter Verwendung einer Flaschenreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit den Schritten:

- Abzweigen (101) von Wasser aus dem Kaltreservoir (4) und von Wasser aus dem ersten Warmwasserreservoir (6) und Zuführen (101) dieses Wassers zu dem Mischventil (10),

- Mischen (102) dieses Wassers mittels des Mischventils (10) mit einem temperaturgesteuerten Stellmotor,

- Zuführen (103) des gemischten Wassers über den ersten Filter (11) zu dem ersten Wärmetauscher (12) und Abkühlen (103) des gemischten Wassers in dem ersten Wärmetauscher (12) und gleichzeitig Erhitzen (103) eines gegenströmenden ersten Mediums in dem ersten Wärmetauscher (12) und

- Zuführen (104) des abgekühlten gemischten Wassers über einen zweiten Filter (17) zu dem Recyclewasserreservoir (3).

8. Verfahren nach Anspruch 7 mit den weiteren Schritten:

- Zuführen (105) des erhitzten ersten Mediums zu dem zweiten Wärmetauscher (18) und Abkühlen (105) des ersten Mediums in dem zweiten Wärmetauscher (18) und gleichzeitig Erhitzen (105) eines gegenströmenden zweiten Mediums in dem zweiten Wärmetauscher (18) und Zuführen (105) des abgekühlten ersten Mediums zu dem ersten Wärmetauscher (12).

9. Verfahren nach Anspruch 8 mit den weiteren Schritten:

- Zuführen (106) des erhitzten zweiten Mediums durch den ersten Verdichter (24) zu dem dritten Wärmetauscher (25) und Abkühlen (106) des zweiten Mediums in dem dritten Wärmetauscher (25) und gleichzeitig Erhitzen (106) eines gegenströmenden dritten Mediums in dem dritten Wärmetauscher (25) und Zuführen (106) des abgekühlten zweiten Mediums über die erste Entspannungsdrossel (28) zu dem zweiten Wärmetauscher (18).

10. Verfahren nach Anspruch 9 mit den weiteren Schritten:

- Zuführen (107) des erhitzten dritten Mediums durch den zweiten Verdichter (31) einem vierten Wärmetauscher (32) und Abkühlen (107) des dritten Mediums in dem vierten Wärmetauscher (32) und gleichzeitig Erhitzen (107) gegenströmender Lauge aus dem Laugenbad 8 in dem vierten Wärmetauscher, danach Zuführen (107) der erhitzten Lauge zu dem Laugenbad (8), Zuführen des abgekühlten dritten Mediums über die zweite Entspannungsdrossel (35) zu dem dritten Wärmetauscher (25).

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 wobei in einem ersten Schritt (100) eine Einspeisung von Frischwasser in die Flaschenreinigungsmaschine erfolgt.

Claims

1. Bottle cleaning device comprising:

- a fresh water reservoir (2) being connected with a recycle water reservoir (3), the recycle water reservoir (3) being connected with a cold water reservoir (4), the cold water reservoir (4) being connected with a second warm water reservoir (5), the second warm water reservoir (5) being connected with a first warm water reservoir (6), the first warm water reservoir (6) being connected with an post-lye reservoir (7), the post-lye reservoir (7) being connected with a lye bath (8) or with a pre-treatment zone (9) in such a way, respectively, that water from the fresh water reservoir (2) can pass into the recycle water reservoir (3), from the recycle water reservoir (3) in the cold water reservoir (4), from the cold water reservoir (4) in the second warm water reservoir (5), from the second warm water reservoir (5) in the first warm water reservoir (6), from the first warm water reservoir (6) for refilling or diluting in the post-lye reservoir (7) and from the post-lay reservoir (7) for refilling in the lye bath (8) or the pre-treatment zone (9),

- mixing valve (10) being connected via feed pipes with the first warm water reservoir (6) and the cold water reservoir (4), and being adapted to mix water being infeed form the first warm water reservoir (6) and the cold water reservoir (4) to mixed water,

- a first heat exchanger (12) being adapted to cool the mixed water and at the same time heat a first medium,

- a second heat exchanger (18) being adapted to cool the first medium and at the same time heat a second medium,

- a third heat exchanger (25) being adapted to cool the second medium and at the same time heat a third medium,

- a fourth heat exchanger (32) being adapted to cool the third medium and at the same time heat lye of the lye bath (8) and

- a return pipe being adapted to feed the mixed water that has been cooled in the first heat exchanger to the recycle water reservoir (3) .

2. Bottle cleaning device according to claim 1, further comprising:

- a first condenser (24) being located in a first flow direction of the second medium after the second heat exchanger (18) and a first release choke (28) being located in the first flow direction of the second medium after the third heat exchanger (25) and

- a second condenser (31) being located in a second flow direction of the third medium after the third heat exchanger (25) and a second release choke (35) being located in the second flow direction of the third medium after the fourth heat exchanger (32).

3. Bottle cleaning device according to claim 1 or 2, wherein the mixing valve (10) comprises a temperature controlled servomotor.

4. Bottle cleaning device according to one of claims 1 to 3, wherein the first condenser (24) and/or the second condenser (31) each comprise a screw compressor.

5. Bottle cleaning device according to one of claims 1 to 4, wherein the first heat exchanger (12) comprises a plate heat exchanger.

6. Bottle cleaning device according to one of claims 1 to 5, wherein the second heat exchanger (18) and/or the third heat exchanger (25) and/or the fourth heat exchanger (32) each comprise a tube bundle heat exchanger.

7. Method for a process water circuit using a bottle cleaning device according to one of claims 1 to 6 with the steps:

- diverting (101) water from the cold water reservoir (4) and water from the first warm water reservoir (6) and infeeding (101) this water to the mixing valve (10),

- mixing (102) this water by means of the mixing valve (10) with a temperature controlled servomotor,

- infeeding (103) the mixed water via the first filter (11) to the first heat exchanger (12) and cooling (103) of the mixed water in the first heat exchanger (12) and at the same time heating (103) of a counter flowing first medium in the first heat exchanger (12) and

- infeeding (104) of the cooled mixed water via a second filter (17) to the recycle water reservoir (3).

8. Method according to claim 7 with the further steps:

- infeeding (105) the heated first medium to the second heat exchanger (18) and cooling (105) the first medium in the second heat exchanger (18) and at the same time heating (105) of a counterflowing second medium in the second heat exchanger (18) and infeeding (105) the cooled first medium to the first heat exchanger (12).

9. Method according to claim 8 with the further steps:

- infeeding (106) the heated second medium via the first condenser (24) to the third heat exchanger (25) and cooling (106) the second medium in the third heat exchanger (25) and at the same time heating (106) the counterflowing third medium in the third heat exchanger (25) and infeeding (106) the cooled second medium via the first release choke (28) to the second heat exchanger (18).

10. Method according to claim 9 with the further steps:

- infeeding (107) the heated third medium via the second condenser (31) to a fourth heat exchanger (32) and cooling (107) the third medium in the fourth heat exchanger (32) and at the same time heating (107) counterflowing lye of the lye bath (8) in the fourth heat exchanger, afterwards infeeding (107) of the heated lye to the lye bath (8), infeeding the cooled third medium via the second release choke (35) to the third heat exchanger (25).

11. Method according to one of claims 7 to 11, wherein in a first step (100) an infeed of fresh water in the bottle cleaning device takes place.

Revendications

1. Dispositif de nettoyage de bouteilles comprenant :

- un réservoir d'eau douce (2), qui est relié à un réservoir d'eau recyclée (3), qui est relié à un réservoir d'eau froide (4), qui est relié à un deuxième réservoir d'eau chaude (5), qui est relié à un premier réservoir d'eau chaude (6), qui est relié à un réservoir de post-lixiviation (7), qui est relié à un bain de lixiviation (8) ou à une zone de prétraitement (9), respectivement de telle sorte que l'eau du réservoir d'eau douce (2) est introduite dans le réservoir d'eau recyclée (3), peut passer du réservoir d'eau recyclée (3) au réservoir d'eau froide (4), du réservoir d'eau froide (4) au deuxième réservoir d'eau chaude (6), du deuxième réservoir d'eau chaude (5) au premier réservoir d'eau chaude (6), du premier réservoir d'eau chaude (6) pour le remplissage ou la dilution dans le réservoir de post-lixiviation (7) et du réservoir de post-lixiviation (7), pour le remplissage, dans le bain de lixiviation (8) ou la zone de prétraitement (9),

- une vanne de mélange (10) qui est reliée au premier réservoir d'eau chaude (6) et au réservoir d'eau froide (4) par des conduites d'alimentation et qui est conçu pour mélanger l'eau fournie par le premier réservoir d'eau chaude (6) et le réservoir d'eau froide (4) de manière à former de l'eau mélangée,

- un premier échangeur de chaleur (12) qui est conçu pour refroidir l'eau mélangée et chauffer simultanément un premier fluide,

- un second échangeur de chaleur (18) qui est conçu pour refroidir le premier fluide et chauffer simultanément un second fluide,

- un troisième échangeur de chaleur (25) qui est conçu pour refroidir le deuxième fluide et chauffer simultanément un troisième fluide,

- un quatrième échangeur de chaleur (32), qui est conçu pour refroidir le troisième fluide et en même temps pour chauffer la solution alcaline du bain de lixiviation (8), et

- une conduite de retour qui est conçue pour alimenter le réservoir d'eau recyclée avec l'eau mélangée refroidie dans le premier échangeur de chaleur (3).

2. Dispositif de nettoyage de bouteilles selon la revendication 1 comprenant en outre :

- un premier compresseur (24) en aval du deuxième échangeur de chaleur (18), dans un premier sens d'écoulement du deuxième fluide, et un premier étrangleur de détente (28) en aval du troisième échangeur de chaleur (25), dans le premier sens d'écoulement du deuxième fluide et

- un deuxième compresseur (31) en aval du troisième échangeur de chaleur (25), dans un deuxième sens d'écoulement du troisième fluide, et un deuxième étrangleur de détente (35) en aval du quatrième échangeur de chaleur (32), dans le deuxième sens d'écoulement du troisième fluide.

3. Dispositif de nettoyage de bouteilles selon la revendication 1 ou 2, où la vanne de mélange (10) comprend un actionneur commandé par la température.

4. Dispositif de nettoyage de bouteilles selon l'une des revendications 1 à 3, où le premier compresseur (24) et/ou le second compresseur (31) comprennent chacun un compresseur à vis.

5. Dispositif de nettoyage de bouteilles selon l'une des revendications 1 à 4, où le premier échangeur de chaleur (12) comprend un échangeur de chaleur à plaques.

6. Dispositif de nettoyage de bouteilles selon l'une des revendications 1 à 5, où le deuxième échangeur de chaleur (18) et/ou le troisième échangeur de chaleur (25) et/ou le quatrième échangeur de chaleur (32) comprennent chacun un échangeur de chaleur à faisceau tubulaire.

7. Procédé pour un circuit d'eau de traitement utilisant un dispositif de nettoyage de bouteilles selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes

- le prélèvement (101) d'eau dans le réservoir froid (4) et d'eau dans le premier réservoir d'eau chaude (6) et l'acheminement (101) de cette eau vers la vanne de mélange (10),

- le mélange (102) de cette eau au moyen de la vanne de mélange (10) avec un actionneur commandé par la tempéature,

- l'acheminement (103) de l'eau mélangée à travers le premier filtre (11) vers le premier échangeur de chaleur (12) et le refroidissement (103) de l'eau mélangée dans le premier échangeur de chaleur (12) en chauffant simultanément (103) un premier fluide à contre-courant dans le premier échangeur de chaleur (12) et

- l'acheminement (104) de l'eau mélangée refroidie à travers un deuxième filtre (17) vers le réservoir d'eau recyclée (3).

8. Procédé selon la revendication 7 avec, en outre, les étapes suivantes :

- l'acheminement (105) du premier fluide chauffé vers le deuxième échangeur de chaleur (18) et le refroidissement (105) du premier fluide dans le deuxième échangeur de chaleur (18) et simultanément le chauffage (105) d'un deuxième fluide à contre-courant dans le deuxième échangeur de chaleur (18) et l'acheminement (105) du premier fluide refroidi vers le premier échangeur de chaleur (12).

9. Procédé selon la revendication 8 avec, en outre, les étapes suivantes :

- l'acheminement (106) du deuxième fluide chauffé à travers le premier compresseur (24) vers le troisième échangeur de chaleur (25) et le refroidissement (106) du deuxième fluide dans le troisième échangeur de chaleur (25) et simultanément le chauffage (106) d'un troisième fluide à contre-courant dans le troisième échangeur de chaleur (25) et l'acheminement (106) du deuxième fluide refroidi à travers le premier étrangleur de détente (28) vers le deuxième échangeur de chaleur (18).

10. Procédé selon la revendication 9 avec, en outre, les étapes suivantes :

- l'acheminement (107) du troisième fluide chauffé à travers le deuxième compresseur (31) vers un quatrième échangeur de chaleur (32) et le refroidissement (107) du troisième fluide dans le quatrième échangeur de chaleur (32) et simultanément le chauffage (107) de la solution alcaline du bain de lessive (8) à contre-courant dans le quatrième échangeur de chaleur, puis l'acheminement (107) de la solution alcaline chauffée vers le bain de lixiviation (8), l'acheminement du troisième fluide refroidi à travers le deuxième étrangleur de détente (35) vers le troisième échangeur de chaleur (25).

11. Procédé selon l'une des revendications 7 à 11, où, dans une première étape (100), de l'eau douce est introduite dans la machine à laver les bouteilles.

Zeichnung