[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Trocknen von Behältern
gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12.
[0002] In Abfüllanlagen der Getränkeindustrie werden Behälter (Primärverpackungen), insbesondere
Flaschen, mit Ausstattungen wie beispielsweise Etiketten versehen. Dies erfolgt im
kontinuierlichen Durchlauf. Die Haftung des Etiketts erfolgt dabei mit Leim/Kleber
direkt auf den Behälter. Problematisch ist diese Verbindung insbesondere bei Heißleim
und Selbstklebeetiketten. Für eine gute Qualität der Klebung/Ausstattung darf der
Behälter nur begrenzt feucht sein. Die auf den Behältern, die beispielsweise aus Glas
oder PET gefertigt sind, befindliche, akzeptable Wassermenge liegt unter ca. 0,5 g
/ Behälter, abhängig von der Behältergröße, Behälterform und dem Maschinentyp, mit
dem beispielsweise das Etikett aufgebracht wird.
[0003] Zur Reduzierung der Wassermenge an den Behältern werden üblicherweise Trocknungsvorrichtungen
eingesetzt. In diesen Geräten wird z. B. mittels Gebläsen Luft mit hoher Geschwindigkeit
über sog. Luftdüsen bzw. Air-Knifes an die Behälter geblasen. Das Wasser wird dadurch
größtenteils mechanisch entfernt. Solche Trocknungseinrichtungen sind beispielsweise
in der
EP1028300A1 oder
US2501367 beschrieben.
[0004] Die Ursachen für das Wasser auf den Behältern sind beispielsweise:
- das Füllsystem (Rinser, Abschwallungen, Gewindeabspritzung),
- Nachbehandlung (Dusche) der befüllten Behälter (z. B. wegen Überschäumung des Produkts),
- Pasteurisation (z. B. Tunnelpasteur) sowie
- Kondensation, etc.
[0005] Die Kondensation stellt dabei ein spezielles Problem dar, da sie in Abhängigkeit
vom Klima und der Produkttemperatur nur saisonbedingt und teils nur an wenigen Tagen
im Jahr auftritt.
[0006] Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw.
ein Verfahren zum Trocknen von Behältern bereit zu stellen, die eine an Umgebungsbedingungen
angepasste sowie energiesparende Trocknung ermöglichen, derart, dass in einer nachfolgend
angeordneten Etikettiermaschine auf zuverlässige Art und Weise Etiketten aufgebracht
werden können.
[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst.
[0008] Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Trocknungsleistung in Abhängigkeit von gemessenen
Umgebungsparametern reguliert wird, ist gewährleistet, dass der Trocknungsprozess
stets an die für die Kondensation relevanten Umgebungsparameter angepasst werden kann.
Somit kann sichergestellt werden, dass die auf dem Behälter befindliche kondensierte
Wassermenge z. B. in einem Bereich unter ca. 0,5 g / Behälter liegt. Die Anpassung
der Trocknung an die Umgebungsbedingungen bringt darüber hinaus eine nicht unerhebliche
Energieersparnis mit sich, da eine möglichst niedrige Heizleistung eingesetzt werden
kann, die ermöglicht, dass eine Kondensation auf der Behälteroberfläche verhindert
oder unter einer bestimmten Grenze gehalten werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die Trocknungsleistung derart reguliert, dass praktisch keine störende Kondensation
auf der Behälteroberfläche stattfindet. Somit können die Behälter in zuverlässiger
Art und Weise mit Ausstattungen, insbesondere Etiketten versehen werden. Unter dem
Ausdruck" Regulieren der Trocknungsleistung" ist sowohl das manuelle Einstellen als
auch das automatische Regeln oder Steuern zu verstehen.
[0009] Die mindestens eine Messeinrichtung kann die Messwerte direkt an die Steuereinheit
liefern. Es kann jedoch auch eine Eingabevorrichtung vorgesehen sein, zum Eingeben
von gemessenen Umgebungsparametern oder bekannten Werten wie z.B. Behältertyp oder
prozessspezifischen Daten. Somit können beispielsweise bestimmte Parameter, wie beispielsweise
Flaschentemperatur auch an einer anderen Stelle gemessen werden und dann zum Zwecke
der Regulierung der Trocknungsleistung eingegeben werden.
[0010] In vorteilhafter Weise umfasst die Vorrichtung eine Messeinrichtung für die Lufttemperatur
und eine Messeinrichtung für die Luftfeuchtigkeit.
[0011] Die Vorrichtung kann weiter eine Messeinrichtung zur Messung der Feuchtigkeit der
Behälteroberfläche umfassen. Dabei kann z. B. die Menge an Kondensat/Behälter oder
die relative Feuchte in % ermittelt werden.
[0012] In vorteilhafter Weise ermittelt die Steuereinheit aus den gemessenen Umgebungsparametern,
wie beispielsweise Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit, den Taupunkt, bei dem es zur
Kondensation von Wasser an der Behälteroberfläche kommt. Der Taupunkt dient dann als
Grundlage zur Regulierung der Trocknungsleistung. Insbesondere durch den Vergleich
der Behältertemperatur, insbesondere der Oberflächentemperatur, mit dem ermittelten
Taupunkt kann die Trocknungsleistung reguliert werden.
[0013] Es ist vorteilhaft, wenn die Steuereinheit mit einer Anzeige verbunden ist, die in
Abhängigkeit der gemessenen Parameter ein Signal anzeigt, das angibt, ob die Heizleistung
erhöht oder verringert werden soll, um Kondensation zu verhindern oder Energie zu
sparen. Wenn die Vorrichtung eine solche Anzeige aufweist, kann die Leistung der Trocknungseinrichtung
dann manuell reguliert werden. Es kann aber auch ein akustisches Warnsignal abgegeben
werden.
[0014] Die Leistung der Trocknungseinrichtung kann aber auch über die Steuereinheit automatisch
geregelt werden.
[0015] Die Leistung der Trocknungseinrichtung kann beispielsweise erhöht werden, indem die
Energiezufuhr für einzelne Teile erhöht wird, z. B. zur Erhöhung der Stärke des Gebläses
und/oder der zugeführten Wärmeenergie. Es ist jedoch auch möglich, zur Regulierung
der Trockenleistung in Abhängigkeit der gemessenen Umgebungsparameter Teile der Trocknungseinrichtung
automatisch oder manuell zu- oder abzuschalten und/oder die komplette Trocknungseinrichtung
zu- oder abzuschalten.
[0016] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Trocknungseinrichtung
zusätzlich eine Einrichtung zur Verminderung von Kondensation durch Reduktion der
Luftfeuchtigkeit und/oder Reduktion der Lufttemperatur umfassen. Eine solche Einrichtung
kann zur Vermeidung von Kondensation im Bedarfsfall zugeschaltet werden.
[0017] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.
[0018] Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
[0019] Figur 2 zeigt schematisch einen Teil einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung.
[0020] Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, das mehrere Ablaufmöglichkeiten des erfindungsgemäßen
Verfahrens verdeutlicht.
[0021] Figur 4 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
[0022] Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Trocknen, mit einer Trocknungseinrichtung
2, die vor einer Etikettiermaschine 5 angeordnet ist. Behälter, hier Flaschen 8 werden
vom Einlauf 10 aus über eine Fördereinrichtung 7 durch die Trocknungseinrichtung 2
und die Etikettiermaschine 5 zum Auslauf 11 hin gefördert. Die Trocknungseinrichtung
2 reduziert dabei die Wassermenge an den Behältern so weit, dass die Etikettiermaschine
5 ein gut haftendes Etikett auf den Behälter aufbringen kann. Die Trocknungseinrichtung
2 kann dabei beispielsweise nicht dargestellte Luftdüsen aufweisen, die Feuchtigkeit
von der Behälteroberfläche blasen. Zur Trocknung können dabei die Behälter um ihre
Längsachse gedreht werden. Zusätzlich können auch Heizeinrichtungen vorgesehen sein.
Die Trocknungseinrichtung 2 wird von einer Steuereinheit 4 angesteuert. Weiter umfasst
die Vorrichtung 1 zum Trocknen mindestens eine Messeinrichtung 3 zum Messen von Umgebungsparametern.
Unter Umgebungsparameter sind hier die Umgebungsbedingungen zu verstehen, die für
die Kondensation von Wasser an der Behälteroberfläche relevant sind, wie beispielsweise
relative Luftfeuchtigkeit, Lufttemperatur, Behältertemperatur, Feuchtigkeit an der
Behälteroberfläche, Luftdruck.
[0023] Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 1 drei Messeinrichtungen.
Die Messeinrichtung 3a misst die Oberflächentemperatur der Flasche. Die Messeinrichtung
3b misst die Lufttemperatur und die Messeinrichtung 3c die relative Luftfeuchtigkeit.
Die Messeinrichtungen 3 a, b, c sind jeweils mit der Steuereinheit 4 verbunden und
leiten die Messsignale an die Steuereinheit 4. Die Steuereinheit 4 ist darüber hinaus
mit einer Anzeige 6 verbunden, die in Abhängigkeit der gemessenen Parameter ein Signal
anzeigt, das z. B. Messwerten entspricht und/oder angibt, ob die Heizleistung erhöht
werden muss, um Kondensation zu verhindern, oder ob die Heizleistung verringert werden
kann. Ferner weist die Vorrichtung 1 eine Eingabeeinrichtung 9 auf, zum Eingeben von
gemessenen Umgebungsparametern. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass bestimmte Umgebungsparameter,
wie beispielsweise die Flaschentemperatur, nicht direkt gemessen werden müssen, sondern,
wenn sie bekannt sind oder an einer anderen Stelle gemessen wurden, über die Eingabe
9 eingegeben werden können. Auch der Behältertyp und prozessspezifische Daten (z.B.
Typ der Austattungsmaschine, die Temperatur des Produkts in den Behältern etc.) können
hier eingegeben werden.
[0024] Die Steuereinheit 4 ist derart ausgelegt, dass die Trocknungsleistung der Trocknungseinrichtung
2 in Abhängigkeit von den gemessenen Umgebungsparametern regulierbar ist. Dies bedeutet
einerseits, dass die Steuereinheit 4 die Trocknungsleistung der Trocknungseinrichtung
2 automatisch regeln kann, bedeutet jedoch auch, dass die Steuereinrichtung 4 ein
Signal an die Anzeige 6 ausgibt, die einem Bediener anzeigt, ob er die Heizleistung
manuell erhöhen oder verringern sollte, um Kondensation zu verhindern oder Energie
einzusparen.
[0025] Die Heizleistung kann beispielsweise reguliert werden, indem die Energiezufuhr erhöht
wird, d. h. z. B. die Gebläseleistung erhöht oder verringert wird, oder aber auch
die Wärmemenge, die an die Behälter zur Trocknung abgegeben wird, erhöht oder verringert
wird.
[0026] Wie aus Figur 2 hervorgeht, kann die Trocknungseinrichtung 2 auch aus mehreren Einzelteilen
2 a, b, c, d aufgebaut werden, wobei zur Regulierung der Trocknungsleistung einzelne
Teile der Trocknungseinrichtung automatisch von der Steuereinheit 4 oder manuell zu-
oder abgeschaltet werden. Es kann auch die komplette Trocknungseinrichtung mit allen
Teilen zu- oder abgeschaltet werden.
[0027] Die Vorrichtung 1 kann darüber hinaus auch eine Einrichtung 2e umfassen, zur Verminderung
von Kondensation durch Reduktion der Luftfeuchtigkeit und/oder durch Reduktion der
Lufttemperatur. Eine solche Einrichtung 2e kann zur Verhinderung von Kondensation
auf der Behälteroberfläche im Bedarfsfall zugeschaltet werden.
[0028] Alternativ oder zusätzlich zu dem in Figur 1 gezeigten Messeinrichtungen 3 kann die
Vorrichtung 1 auch eine Messeinrichtung zur Messung der Feuchtigkeit an der Behälteroberfläche
der Behälter 8 umfassen. Eine solche Messung kann beispielsweise durch Widerstandsmessung
erfolgen. Dabei kann die Wassermenge/Behälter bestimmt werden oder die relative Feuchte
(%) gemessen werden.
[0029] In Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 wird das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 näher erläutert. Das Ablaufdiagramm in Figur 3 zeigt mehrere mögliche
Abläufe.
[0030] Zunächst werden Umgebungsparameter wie beispielsweise Behältertemperatur, insbesondere
Oberflächentemperatur des Behälters, Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit gemessen
(S1). Vorteilhafter Weise werden diese für die Kondensation relevanten Umgebungsparameter
in Transportrichtung nach dem Einlauf 10 gemessen. Bekannte Umgebungsparameter können
auch über die Eingabe 9, beispielsweise eine Tastatur eingegeben werden. Die bestimmten
Umgebungsparameter werden dann der Steuereinheit 4 zugeführt.
[0031] Eine Möglichkeit, die Trocknungsleistung der Trocknungseinrichtung 2 zu regulieren,
besteht darin, zunächst den Taupunkt, bei dem es zur Kondensation von Wasser an der
Behälteroberfläche kommt, zu ermitteln, und ist durch den ersten Pfeil von links in
Figur 3 dargestellt. (S3)
[0032] Der Taupunkt von Wasser im formalen Sinn ist der Kondensationspunkt reinen Wassers
und damit ein Wertepaar aus Druck und Temperatur. Da sich diese jedoch an der Phasengrenzlinie
eines Reinstoffes gegenseitig bedingen, setzt man in der Regel den Temperaturwert
des Taupunkts, also die Taupunkttemperatur mit dem Taupunkt gleich. Es handelt sich
dabei also um diejenige Temperatur der feuchten Luft, bei der diese wasserdampfgesättigt
wäre und bei einer zunehmenden Temperatursenkung kondensieren würde.
[0033] Die Steuereinheit 4 kann den Taupunkt beispielsweise über die gemessene relative
Luftfeuchtigkeit (%) und die zugehörige gemessene Lufttemperatur (°C) über folgende
Formel ermitteln (S3) :

Wobei ϕ = relative Luftfeuchtigkeit (%), T
d Taupunkt, t = Lufttemperatur (°C).
[0034] In Abhängigkeit des Taupunktes T
d kann dann die Trocknungsleistung automatisch (S4) oder manuell (S5) reguliert werden.
[0035] Wie näher aus Figur 4 hervorgeht, kann beispielsweise der Taupunkt T
d mit der Behältertemperatur T
beh verglichen werden (S6). Liegt die Behältertemperatur bzw. die Oberflächentemperatur
des Behälters 8 unterhalb der Taupunkttemperatur T
d, so ist eine Kondensation des Wassers auf der Behälteroberfläche 8 zu erwarten. Wenn
also beispielsweise der Taupunkt gleich der Behältertemperatur ist oder über der Behältertemperatur
liegt, muss die Trocknungsleistung erhöht werden (S7). Wenn der Taupunkt T
d unterhalb der Behältertemperatur T
beh liegt, kann die Trocknungseinrichtung 2 nur mit einer Teilleistung betrieben werden.
Übersteigt die Behältertemperatur T
beh den Taupunkt T
d um einen bestimmten Betrag, kann die Trocknungsleistung verringert werden (S9). Der
Vergleich zwischen Taupunkt T
d und Behältertemperatur T
beh kann auch zu dem Ergebnis führen, dass, wenn die Behältertemperatur T
beh den Taupunkt T
d nicht mehr als einen vorbestimmten Betrag übersteigt, keine Änderung der Trocknungsleistung
notwendig ist (S8). Dies ist nur ein Beispiel für eine mögliche Regulierung der Leistung.
Die Regulierung, insbesondere die vorbestimmten Grenzen, hängen unter anderem auch
vom Behältertyp ab.
[0036] Wie zuvor erwähnt, kann in Abhängigkeit des Taupunkts die Steuereinheit 4 die Trocknungsleistung
automatisch steuern oder regeln (S4). Soll die Trocknungsleistung manuell reguliert
werden, z. B. durch Zu- und Abschalten von Teilen der Trocknungseinrichtung 2 oder
Erhöhung der zugeführten Energie, so ist es vorteilhaft, wenn zuvor eine Anzeige eines
Signals erfolgt, das angibt, ob die Heizleistung erhöht oder verringert werden soll.
Bei der Anzeige kann auch der ermittelte Taupunkt angezeigt werden (S2). Auch bei
der automatischen Steuerung oder Regelung der Trocknungsleistung kann zusätzlich eine
Anzeige erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein akustisches Signal erzeugt
werden.
[0037] Eine weitere Möglichkeit, die Trocknungsleistung in Abhängigkeit der Umgebungsparameter
zu regulieren, wird durch den zweiten und dritten Pfeil von links in Figur 3 angedeutet.
Dabei wird nicht, wie zuvor erläutert, in einem Zwischenschritt der Taupunkt errechnet.
Die Regulierung erfolgt direkt in Abhängigkeit der gemessenen für die Kondensation
relevanten Umgebungsparameter, wie etwa relative Luftfeuchtigkeit oder Temperatur.
[0038] Es kann auch direkt die Feuchtigkeit an der Behälteroberfläche gemessen werden, wobei
diese dann mit einem Grenzwert verglichen wird. Liegt die Feuchtigkeit der Behälteroberfläche
oberhalb eines bestimmten Grenzwertes, so muss die Trocknungsleistung erhöht werden
und es folgen Schritt S4 oder S5. Auch hier kann zuvor eine Anzeige oder ein akustisches
Signal erfolgen ( S2).
[0039] In den Schritten S4 und S5 kann zur Regulierung der Trocknungsleistung beispielsweise
die zugeführte Energiemenge reguliert werden, um z. B. die Stärke des Gebläses bzw.
die Heizleistung für den Luftstrom zu regulieren. Es können jedoch auch, wie zuvor
beschrieben, Teile der Heizeinrichtung 2 a, b, c, d, e oder die gesamte Einrichtung
zu- oder abgeschaltet werden.
[0040] Die Steuereinheit 4 kann die Trocknungsleistung zusätzlich auch in Abhängigkeit von
weiteren Parametern, wie z.B:
Behältertyp oder Typ der nachfolgenden Ausstattungsmaschine/Ausstattungsprozess steuern
oder regeln.
1. Vorrichtung (1) zum Trocknen von Behältern (8), insbesondere Flaschen, mit:
einer Trocknungseinrichtung (2) zum Entfernen von Wasser auf der Behälteroberfläche,
gekennzeichnet durch mindestens eine Messeinrichtung (3) zum Messen von Umgebungsparametern, sowie eine
Steuereinheit (4), die derart ausgelegt ist, dass die Trocknungsleistung der Trocknungseinrichtung
(2) in Abhängigkeit von mindestens einem gemessenen Umgebungsparameter regulierbar
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Umgebungsparameter von der mindestens einen Messeinrichtung (3) zur
Steuereinheit (4) geleitet werden und/oder eine Eingabeeinrichtung (9) vorgesehen
ist, zum Eingeben von Umgebungsparametern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Messeinrichtung (3b) für die Lufttemperatur und eine Messeinrichtung
(3c) für die Luftfeuchtigkeit aufweist.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Messeinrichtung (3a) für die Behältertemperatur, insbesondere
die Oberflächentemperatur des Behälters (8) aufweist.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Messeinrichtung (3) zur Messung der Feuchtigkeit der Behälteroberfläche
umfasst.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) aus den gemessenen Umgebungsparametern den Taupunkt ermittelt,
bei dem es zur Kondensation von Wasser an der Behälteroberfläche kommt.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) mit einer Anzeige (6) verbunden ist, die in Abhängigkeit der
gemessenen Parameter ein Signal anzeigt, das angibt, ob die Heizleistung erhöht werden
soll und/oder verringert werden soll.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der Trocknungseinrichtung (2) manuell regulierbar ist.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) die Leistung der Trocknungseinrichtung (2) automatisch regelt.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) vor einer Behandlungsmaschine, insbesondere einer Etikettiermaschine
(5) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (2) eine Einrichtung (2e) zur Verminderung von Kondensation
durch Reduktion der Luftfeuchtigkeit und/oder durch Reduktion der Lufttemperatur umfasst.
12. Verfahren zum Trocknen von Behältern (8), insbesondere von Flaschen, wobei Wasser
von der Oberfläche des Behälters (8) mit Hilfe einer Trocknungseinrichtung (2) entfernt
wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsleistung der Trocknungseinrichtung (2) in Abhängigkeit von gemessenen
Umgebungsparametern reguliert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass als Umgebungsparameter mindestens ein Parameter aus folgender Gruppe gemessen wird:
Luftfeuchtigkeit, Lufttemperatur, Behältertemperatur, Luftdruck, Feuchtigkeit an der
Behälteroberfläche.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Taupunkt ermittelt wird, bei dem es zur Kondensation von Wasser an der Behälteroberfläche
kommt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage eines Vergleichs der Behältertemperatur mit dem ermittelten Taupunkt
die Trocknungsleistung reguliert wird.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches oder akustisches Warnsignal abgegeben wird, wenn bestimmt wird, dass
Kondensation zu erwarten ist, worauf die Trocknungsleistung manuell oder automatisch
erhöht wird.
17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regulierung der Trocknungsleistung in Abhängigkeit der gemessenen Umgebungsparameter
Teile der Trocknungseinrichtung (2) automatisch oder manuell zu- oder abgeschaltet
werden und/oder die gesamte Trocknungseinrichtung (2) zu- oder abgeschaltet wird.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der gemessenen Umgebungsparameter die Leistung der Trocknungseinrichtung
(2) automatisch geregelt wird.