[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.
Aufgabe
[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Flaschenreinigungsvorrichtung hinsichtlich
ihres Frischwasserverbrauchs zu optimieren.
Lösung
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] Der erste und der zweite Verdichter sowie die erste und die zweite Entspannungsdrossel
sind ebenfalls Teil der zweistufigen Hochtemperaturwärmepumpe.
[0014] 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..
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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
[0024] 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
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] Danach werden die gereinigten Flaschen aus den Flaschenzellen des Flaschenträgers
entfernt und können mit einem Abgabeband abtransportiert werden, beispielsweise hin
zu einer Füllvorrichtung.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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 T
1gem. Wasser = 50°C. In dem ersten Wärmetauscher 12 fließt ein erstes Medium mit einer Temperatur
T
1M1 = 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 T
2M1 = 19 - 50°C. Um einen vorgegebenen Temperaturwert der Temperatur T
2M1 zu erhalten, ist unter anderem der Volumenstrom des fließenden ersten Mediums zu
beachten. Bei einer Temperatur von T
2M1 = 19°C kann der Volumenstrom in einem Bereich von 140 m
3 pro Stunde liegen, bei einer Temperatur von T
2M1 = 50°C kann der Volumenstrom in einem Bereich von 25 m
3 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
T
2gem. 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.
[0036] 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 T
2M1 = 19 - 50°. In dem zweiten Wärmetauscher 18 fließt ein zweites Medium mit einer Temperatur
T
1M2 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 T
1M1 = 10 - 12°C.
[0037] Das zweite Medium verlässt den zweiten Wärmetauscher 18 nach Erwärmung über einen
zweiten Ausgang 23 mit einer Temperatur von T
2M2. Das zweite Medium wird durch einen ersten Verdichter 24 geleitet, um seinen Druck
und seine Temperatur auf T
3M2 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 T
4M2. Dieser dritte Wärmetauscher 25 dient als Verdampfer für das zweite Medium, und von
dort gelangt das kondensierte zweite Medium mit der Temperatur T
4M2. zu einer ersten Entspannungsdrossel 28. Von dort aus wird das zweite Medium mit
der Temperatur T
1M2 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.
[0038] 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
T
1M3 in den dritten Wärmetauscher 25 und verlässt diesen wieder über einen zweiten Ausgang
30 mit einer Temperatur T
2M3. Von dort gelangt das dritte Medium zu einem zweiten Verdichter 31. Nach der Verdichtung
des dritten Mediums gelangt dieses mit einer Temperatur T
3M3 = 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 T
4M3. Von dort gelangt das dritte Medium zu einer zweiten Entspannungsdrossel 35 und von
dort mit der Temperatur T
1M3 wieder zu dem dritten Wärmetauscher 25.
[0039] In dem vierten Wärmetauscher 32 fließt gegenläufig zu dem dritten Medium die Lauge
aus dem Laugenreservoir 8. Die Lauge gelangt mit einer Temperatur T
1Lauge = 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 T
2Lauge = 80 - 85°C wieder über einen zweiten Ausgang 37. Von dort wird die Lauge zurück
zum Laugenreservoir 8 geführt.
[0040] 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.
[0041] 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
T
1Lauge = 78 - 80°C, T
2Lauge = 80 - 85°C und T
1M1 = 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.
[0042] 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.
[0043] In einem dritten Schritt 102 wird dieses Wasser unterschiedlicher Temperatur mittels
des Mischventils 10 mit einem temperaturgesteuerten Stellmotor gemischt.
[0044] 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.
[0045] 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.
[0046] 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.
[0047] 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.
[0048] 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.
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.