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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Behältern
der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.
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Die
Erfindung findet besondere Anwendung bei der Reinigung von Flaschen
oder anderen Getränkebehältern vor ihrer Befüllung
mit Getränken. An den Reinigungsprozess für derartige
Behälter werden hohe Anforderungen gestellt. Zum einen
sollten die Behälter optisch sauber und glänzend
sein, zum anderen sollten die Behälter vor der Befüllung
in einen hygienisch einwandfreien Zustand gebracht werden, um eine
Kontamination des Getränkes mit Mikroorganismen so weit
wie möglich zu vermeiden. Beim Einsatz von Mehrwegbehältern
muss weiterhin das Etikett oder dergleichen Kennzeichnungsmittel und
die Klebstoffe zu ihrer Befestigung rückstandsfrei entfernt
werden. Dieser anspruchsvolle Reinigungsprozess wird in einer Vielzahl
von Reinigungsstationen durchgeführt, die der Behälter
nacheinander durchlaufen muss. Derartige Reinigungsstationen enthalten
beispielsweise Laugebehandlungen unterschiedlicher Ausgestaltung,
und anschließend Spülbehandlungen, in denen lediglich
Wasser als Reinigungsflüssigkeit verwendet wird. Üblicherweise
wird zunächst mit warmem und anschließend mit
kaltem Wasser gespült, wobei sich am Schluss noch eine Frischwasserspülung
anschließt, die auch die letzten Verunreinigungen entfernt
und den Behälter ggf. kühlt. Dementsprechend groß ist
der Verbrauch an Reinigungsflüssigkeit, insbesondere der
Wasserverbrauch, und Energie. Es hat deshalb nicht an Versuchen
gefehlt, diese Ressourcen einzusparen. So hat man bisher das in
Auffangbehältern aufgefangene Wasser der letzten Reinigungsstufe(n)
kaskadenartig über ein Überlaufblech in Auffangbehälter
vorangegangener Reinigungsstationen rückgeführt,
so dass das relativ gering verschmutzte Wasser aus den letzten Reinigungsstationen
die Reinigungsflüssigkeiten in den stromaufwärts
liegenden Reinigungsstationen verdünnt. Auf diese Weise
wird das relativ gesehen saubere Reinigungsmittel einer nachfolgenden
Reinigungsstation nochmals in einer vorangegangenen Reinigungsstation
verwendet, wo es eine weitere Schmutzfracht (Lauge) aufnehmen kann.
Die bekannte Konstruktion wurde bisher für ein Spülen
der Behälter eingesetzt, nachdem sie diverse Laugenbehandlungen
durchlaufen haben. Das Prinzip der Wasserrückführung
wurde sowohl zwischen einem nachfolgenden Kaltwasser-Auffangbecken
und einem vorangegangenen Warmwasser-Auffangbecken als auch zwischen
einem nachfolgenden Warmwasserbecken und einem zweiten vorangegangenen Warmwasserbecken
eingesetzt. Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist der relativ geringe
Verdünnungsgrad, den das rückgeführte
Wasser auf den stärker schmutzbefrachteten Wasservorrat
im Auffangbehälter der vorangegangenen Reinigungsstation
ausübt, da das rückgeführte Wasser immer
mit dem gesamten Wasservolumen der vorangegangenen Reinigungsstation
vermischt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Reinigen
von Behältern bereitzustellen, die eine effektivere Ausnutzung
der eingesetzten Reinigungsflüssigkeit bietet.
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Die
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung und
durch das im Anspruch 8 beschriebene Verfahren gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Rückführung
der „saubereren” Reinigungsflüssigkeit
eines nachfolgenden Reinigungsvorgangs direkt in die Zufuhrleitung
zum Spritzen der Behälter in einem vorherigen Reinigungsvorgang
führt zu einem wesentlich stärkeren Verdünnungsgrad
der Reinigungsflüssigkeit, da die Volumenmengen in der
Zufuhrleitung wesentlich geringer sind als es der gesamten im Umlauf
befindlichen Menge an Reinigungsflüssigkeit in dieser Reinigungsstation
entspricht; d. h. die zum Abspritzen der Behälter verwendete
Reinigungsflüssigkeit im vorangegangenen Reinigungsprozess
ist immer „sauberer” als die in dieser Reinigungsstation
umgewälzte Reinigungsflüssigkeit. Dadurch kann
z. B. die aus einer vorangegangenen Laugebehandlung verbliebene
Alkalität besser abgebaut und die Behälter nach einer
Warmwasserbehandlung effektiver gekühlt werden.
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Dies
betrifft besonders Reinigungsstationen, die einen Auffangbehälter
für benutzte Reinigungsflüssigkeit aufweisen,
aus der die Reinigungsflüssigkeit zum Abspritzen der Behälter
kontinuierlich entnommen wird und in der die Reinigungsflüssigkeit nach
dem Abspritzen wieder gesammelt wird. Diese Auffangbehälter
haben ein relativ großes Aufnahmevolumen, so dass sich
bei der erfindungsgemäßen Rückführung
in die Zufuhrleitung der prozentuale Anteil der verdünnenden,
sauberen Reinigungsflüssigkeit aus dem nachfolgenden Reinigungsprozess
in Bezug auf den Volumenanteil der im vorherigen Reinigungsprozess
umgewälzten Reinigungsflüssigkeit besonders stark
erhöht.
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Die
Rückführleitung mündet bevorzugt über einen Überlauf,
der eine Sammelwirkung entfaltet.
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Durch
die stromaufwärts der Pumpe einmündende Rückführleitung
wird eine gleichmäßige Vermischung sichergestellt.
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Ein
Filter stellt sicher, dass Grobschmutz aus dem Auffangbehälter
abgefiltert werden kann.
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Die
Zufuhr von Frischwasser zum Ersatz des durch die Behälter
aus der Reinigungsanlage geschleppten Reinigungsmittelanteils bzw.
sonstiger Verluste erfolgt bevorzugt wiederum über die
Rückführung von bereits benutzter Reinigungsflüssigkeit aus
dem letzten Spülgang.
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Die
Erfindung ist in jedem Reinigungssystem anwendbar, bei dem mehrere
Reinigungsstationen vorgesehen sind, die die gleiche Art von Reinigungsflüssigkeit
einsetzen.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der einzigen Zeichnung näher erläutert, die in
stark schematisierter Darstellung ein Schema der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeigt.
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Die 1 zeigt
Ausschnitt einer Vorrichtung 1 zum Reinigen von Behältern 2.
Die Behälter 2 können unterschiedlichster
Art sein, sind jedoch bevorzugt Getränkebehälter
und insbesondere Getränkeflaschen. Die Vorrichtung 1 kann
als Einend- oder Doppelend-Reinigungsmaschine ausgebildet sein und
ist im dargestellten Ausführungsbeispiel einer Befüllmaschine
zum Befüllen der Behälter 2 mit Getränk
vorgeschaltet, kann jedoch überall dort eingesetzt werden,
wo Behälter besonders sauber und/oder hygienisch einwandfrei
gereinigt werden müssen.
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Die
Behälter 2 sind auf einer der üblichen Fördereinrichtungen 3 angeordnet,
wobei die Fördereinrichtung 3 die Behälter 2 in
Förderrichtung F, bevorzugt kontinuierlich, durch die Vorrichtung 1 transportiert.
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In
der Vorrichtung 1 sind eine Vielzahl von Reinigungsstationen 4 vorgesehen,
die von den Behältern 2 in Förderrichtung
F nacheinander für eine Reinigungsbehandlung durchlaufen
werden. Dargestellt ist eine erste Reinigungsstation 4.1,
eine zweite Reinigungsstation 4.2, eine dritte Reinigungsstation 4.3,
eine vierte Reinigungsstation 4.4 und eine fünfte Reinigungsstation 4.5;
die Anzahl der Reinigungsstationen ist jedoch beliebig und kann
auf das gewünschte Reinigungsergebnis abgestellt werden.
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In
jeder der hier dargestellten Reinigungsstationen 4 werden
die Behälter 2 mit einer Reinigungsflüssigkeit
behandelt. Der dargestellte Ausschnitt der Reinigungsvorrichtung 1 zeigt
im Bereich der ersten Reinigungsstation 4.1 eine Behandlung
der Behälter 2 mit Nachlauge und in den Reinigungsstationen 4.2 bis 4.5 eine
Behandlung der Behälter 2 mit der gleichen Art
einer Reinigungsflüssigkeit, hier beispielsweise eine Spüleinrichtung
zum Spülen der Behälter 2 mit Wasser.
Dabei kann in der zweiten Reinigungsstation 4.2 mit Warmwasser
mit einer ersten Temperatur, in der dritten Reinigungsstation 4.3 mit
Warmwasser mit einer zweiten, niedrigeren Temperatur, in der vierten
Reinigungsstation 4.3 mit Kaltwasser und in der fünften
Reinigungsstation 4.5 mit Frischwasser gespült
werden.
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Die
Erfindung ist jedoch nicht nur zum Spülen von Behältern 2 mit
Wasser sondern überall dort einsetzbar, wo mehrere Spülvorgänge
mit einer Reinigungsflüssigkeit gleicher Art durchgeführt
werden sollen.
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Die
ersten vier Reinigungsstationen
4.1 bis
4.4 enthalten
jeweils einen Auffangbehälter
5.1 bis
5.4,
die unterhalb der Fördereinrichtung
3 angeordnet
sind. Jede Reinigungsstation enthält weiterhin eine durch
eine Zufuhrleitung
6.1,
6.2,
6.3,
6.4 und
6.5 mit
Reinigungsmittel versorgte Spritzeinrichtung
7.1,
7.2,
7.3,
7.4 und
7.5 zum
Abspitzen der Behälter
2. Dabei stehen die Zufuhrleitungen
6.1 bis
6.4 der Reinigungsstationen
4.1 bis
4.4 mit
den zugeordneten Auffangbehältern
5.1 bis
5.4 in
Verbindung, wobei die Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf
aus dem jeweiligen Auffangbehälter
5.1 bis
5.4 zur
Spritzeinrichtung
7.1 bis
7.4 der gleichen Reinigungsstation
4.1 bis
4.4 gefördert, über
bzw. in die Behälter
2 geleitet und anschließend
wieder aufgefangen wird. Die Spritzeinrichtung
7.1 bis
7.5 kann
jede geeignete Ausgestaltung aufweisen und enthält im dargestellten
Ausführungsbeispiel in den Reinigungsstationen
4.1 bis
4.4 jeweils
eine obere Düse oder Düsengruppe
8, die
Reinigungsflüssigkeit von oben an oder in den Behälter
2,
und eine untere Düse bzw. Düsengruppe
9,
die Reinigungsflüssigkeit von unten an oder in den Behälter
2 spritzt,
wie dies z. B. in der
EP 1 144
016 beschrieben ist. Jede der Zufuhrleitungen
6.1 bis
6.4 enthält
eine Pumpe
10.1 bis
10.4 und einen der Pumpe vorgeschalteten
Filter
11.1 bis
11.4. Pumpe
10 und Filter
11 sind
herkömmlicher Art.
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Die
in Förderrichtung F letzte Reinigungsstation 4.5 dient
dem Klarspülen mit frischem Reinigungsmittel, insbesondere
mit Frischwasser, und enthält lediglich die untere Düse
oder Düsengruppe 9, kann jedoch analog der anderen
Spritzeinrichtungen mit oberen und unteren Düsen versehen
sein. Die letzte Reinigungsstation 4.5 enthält
keinen Auffangbehälter sondern eine Rinne oder eine Auffangplatte 13,
die zum Sammeln der aufgefangenen Reinigungsflüssigkeit
geneigt ist. Die in Förderrichtung F letzte Reinigungsstation 4.5 weist
wiederum eine Zufuhrleitung 6.5 auf, die mit einer Frischwasserquelle verbunden
ist und zu einer Spritzeinrichtung 7.5 führt, die
im dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich die unteren
Düsen oder die untere Düsengruppe 9 enthält.
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Über
eine Rückführeinrichtung 12 wird nach und
nach Reinigungsflüssigkeit von stromabwärts liegenden
Reinigungsstationen in stromaufwärtige Reinigungsstationen
rückgeführt, in denen eine Verwendung des frischen
Reinigungsmittels zweckmäßig und geboten ist,
um z. B., den pH Wert und/oder die Temperatur zu normalisieren (d.
h. nach einer Lauge- und Warmwasserbehandlung den pH Wert und die Temperatur
zu verringern) bzw. die Schmutzfracht zu verdünnen. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies die vierte,
mit Kaltwasser, sowie die dritte und die zweite Reinigungsstation,
die beide mit Warmwasser arbeiten.
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Die
Rückführeinrichtung 12 enthält
jeweils eine Rückführleitung 12.1, 12.2 und 12.3,
wobei die Rückführleitung 12.1 eine Strömungsverbindung
zwischen der fünften und der vierten Reinigungsstation 4.5 und 4.4,
die Rückführleitung 12.2 eine Verbindung
zwischen der vierten Reinigungsstation und der dritten Reinigungsstation 4.3 und
die Rückführleitung 12.3 eine Strömungsverbindung
zwischen der dritten Reinigungsstation 4.3 und der zweiten
Reinigungsstation 4.2 schafft.
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Die
Rückführleitung 12.1 ist mit ihrer Mündungsöffnung 14.1 an
oder in der Nähe des tiefsten Punktes der Rinne 13 angeordnet,
während die Mündungen 14.2, 14.3 der
Rückführleitungen 12.2, und 12.3 im
zugeordneten Auffangbehälter 5.4 bzw. 5.3 angeordnet
und als Überlauf ausgebildet sind, der gleichzeitig den
Füllstand des jeweiligen Auffangbehälters 5.3 bzw. 5.4 bestimmt.
Insbesondere ist die Mündungsöffnung 14.1 der
Rückführleitung 12.1 im Auffangbehälter 5.4 der
vierten Reinigungsstation 4.4 und die Mündungsöffnung 14.2 der
Rückführleitung 12.2 im Auffangbehälter 5.3 der
dritten Reinigungsstation 4.3 angeordnet.
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Die
Rückführleitungen 12.1 bis 12.3 münden mit
ihren anderen Enden in die Zufuhrleitung 6.4, 6.3, 6.2 der
jeweils vorangegangenen Reinigungsstation 4.4, 4.3, 4.2.
Insbesondere verbindet die Rückführleitung 12.1 die
Rinne 13 der Frischwasserstation mit dem Auffangbehälter 5.4 der
vierten Reinigungsstation, der Kaltwasserstation, die Rückführleitung 12.2 den
Auffangbehälter 5.4 mit der Zufuhrleitung 6.3 der dritten
Reinigungsstation 4.3, der zweiten Warmwasserstation, und
die Rückführleitung 12.3 den Auffangbehälter 5.3 mit
der Zufuhrleitung 6.2 der zweiten Reinigungsstation 4.2.
Die Einbindung der Rückführleitungen 12.1, 12.2, 12.3 in
die Zufuhrleitungen 6.4, 6.3, 6.2 erfolgt
jeweils stromaufwärts der Pumpe 10 und des Filters 11.
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Rückführleitungen
der beschriebenen Art können auch zwischen dem zweiten
Auffangbehälter 5.2 bzw. dem ersten Auffangbehälter 4.1 und
weiter stromaufwärts liegenden Auffangbehältern
vorgesehen sein, sofern diese mit dem gleichen Reinigungsmittel
arbeiten bzw. sofern eine Vermischung der Reinigungsmittel der unterschiedlichen
Reinigungsstationen nicht stört. Weiterhin können
auch nur ausgewählte Reinigungsstationen aus einer Gruppe
von mit Reinigungsmittel gleicher Art arbeitenden Stationen mit
einer Rückführleitung verbunden werden
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel endet die Rückführung
an der zweiten Reinigungsstation 4.2, wobei die zweite
Reinigungsstation 4.2 allerdings ebenfalls mit einem Überlauf 14.4 versehen
ist, der in bereits beschriebener Weise den Füllstand im Auffangbehälter 5.2 der
zweiten Reinigungsstation 4.2 begrenzt. Die mit dem Überlauf 14.3 verbundene Leitung 15 führt
jedoch entweder in eine Entsorgungseinrichtung oder zur Weiterverwendung
des abgezogenen Reinigungsmittels, beispielsweise zur Ausnutzung
des Wärmeinhalts der Reinigungsflüssigkeit aus
der zweiten Reinigungsstation 4.3 oder dgl..
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In
gleicher Weise ist auch der Auffangbehälter 5.1 der
ersten Reinigungsstation 4.1 mit einem Überlauf 14.5 versehen,
der mit einer Leitung 16 verbunden ist, durch die die sich
im Auffangbehälter 5.4 befindende Lauge (im dargestellten
Ausführungsbeispiel) entweder zur Entsorgung abgezogen
oder, analog der oben beschriebenen Rückführeinrichtung im
Spülbereich, in einen vorangegangenen Reinigungsschritt
wieder verwendet wird.
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Beim
Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 werden
die Behälter 2 durch die Vorrichtung 1 geschleust,
so dass sie zunächst in die erste Reinigungsstation 4.1 eintreten
und dort mit Reinigungsflüssigkeit aus dem Auffangbehälter 5.1 behandelt
werden. Dann treten die Behälter nach und nach durch die
zweite, dritte und vierte Reinigungsstation 4.2 bis 4.4 hindurch,
in denen sie jeweils mit dem Reinigungsmittel aus dem zugeordneten
Auffangbehälter 5.2 bis 5.4 behandelt
werden, das jeweils über die zugeordnete Zufuhrleitung 6.2 bis 6.4 der
zugeordneten Spritzeinrichtung 7.2 bis 7.4 (bewirkt
durch die Pumpen 10.2 bis 10.4) zugeführt
wird. Anschließend gelangen die Behälter 2 in
die im dargestellten Ausführungsbeispiel letzte Reinigungsstation 4.5,
in der sie mit einem Schwall frisch zugeführten Reinigungsmittel,
im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Frischwasserschwall über
die Zufuhrleitung 6.5 und die Düse 9 klargespült
werden. Das hier von den Behältern 2 wieder abtropfende Reinigungsmittel
gelangt über die Rinne 13, die Mündung 14.1 und
die Rückführleitung 12.1 in die Zuführleitung 6.4 der
vorangegangenen Reinigungsstation 4.4 und verdünnt
das dort durch die Pumpe 10.4 aus dem Auffangbehälter 5.4 abgesaugte
Reini gungsmittel. Das Reinigungsmittel läuft über
die Behälter 2 und tropft wieder in den Auffangbehälter 5.4.
Steigt der Pegel im Auffangbehälter 5.4 der vierten
Reinigungsstation 4.4 bis zum Überlauf 14.2 an,
so wird das Reinigungsmittel aus dem Auffangbehälter 5.4 über
die Rückführleitung 12.2 in die Zufuhrleitung 6.3 der
vorangegangenen Reinigungsstation 4.3 rückgeführt
und gelangt dort in den Reinigungsmittelstrom, der durch die Pumpe 10.3 aus
dem Auffangbehälter 5.3 der dritten Reinigungsstation 14.3 abgesaugt wird.
Das auf diese Weise verdünnte Reinigungsmittel gelangt
dann in die Spritzeinrichtung 7.3 und wird über
die Behälter 2 geleitet. Anschließend
tropft die Reinigungsflüssigkeit wieder in den Auffangbehälter 5.3.
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Wird
im Auffangbehälter 5.3 der vorgegebene Höchststand
erreicht, so gelangt das Reinigungsmittel aus dem Auffangbehälter 5.3 in
die Rückführleitung 12.3 und wird von
dieser in die Zufuhrleitung 6.2 der zweiten, vorangegangenen
Reinigungsstation 4.2 eingespeist, gelangt dort in den
Reinigungsmittelstrom, der durch die Pumpe 10.2 aus dem
Auffangbehälter 5.2 der zweiten Reinigungsstation 14.2 abgesaugt
wird und dann in die Spritzeinrichtung 7.2 und wird über
die Behälter 2 geleitet. Anschließend tropft
die Reinigungsflüssigkeit wieder in den Auffangbehälter 5.2.
Wird der Pegel im zweiten Auffangbehälter 4.2 überschritten,
kann Reinigungsmittel über den Überlauf 14.4 und
die Leitung 15 abgezogen werden.
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Da
das Volumen der Zufuhrleitung 6 wesentlich geringer ist
als das Volumen des zugeordneten Auffangbehälters 5,
kann durch die hier einmündende Rückführleitung
eine wesentlich effektivere Vermischung bzw. Verdünnung
mit einem höheren Verhältnisfaktor stattfinden,
als dies beispielsweise der Fall wäre, wenn zwischen den
Auffangbehältern untereinander ein Überlauf bestehen
würde. Da normalerweise das Reinigungsmittel aus der nachfolgenden Reinigungsstufe
nicht so stark verschmutzt bzw. nicht so stark mit der Reinigungslauge
belastet ist wie das Reinigungsmittel aus der vorangegangenen Reinigungsstation,
wird durch die Rückführung über die Rückführleitung
eine Aufbesserung, d. h. Verdünnung, der Reinigungsflüssigkeit
der vorangegangenen Reinigungsstufe erreicht.
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Werden
die Auffangbehälter 5 und die Rinne 13,
wie in 1 ersichtlich, in Nachbarschaft und höhengestaffelt
angeordnet, kann zusätzlich ein direkter Überlauf 17 zwischen
geeigneten Reinigungsstationen 4 vorgesehen werden, die
jedoch bevorzugt erst dann wirksam werden, wenn die Rückführleitung überfordert
ist und die Gefahr eines Auslaufens besteht. Ein derartiger Sicherheits-Überlauf 17.1, 17.2, 17.3 kann
z. B. zwischen der Rinne 13 und dem vierten Auffangbehälter 5.4 und
zwischen der Auffangbehältern 5.4 und 5.3,
sowie 5.3 und 5.2 vorgesehen werden.
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Im
praktischen Versuch wurden Mischungsverhältnisse von 1:5,
d. h. ein Teil „bessere” Reinigungsflüssigkeit
aus einer nachfolgenden Reinigungsstufe auf fünf Teile
der von der Pumpe 10 angesaugten Reinigungsflüssigkeit
einer vorangegangenen Reinigungsstufe, erreicht.
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Praktische
Versuche wurden mit folgenden Betriebsparametern durchgeführt:
| Innenspritzung | 14
m3/h |
| Außenspritzung | 12
m3/h |
| Gesamt | 26
m3/h |
Inhalt
des Auffangbehälters:
| Kaltwasser
(5.4) | 0,49
m3 |
| Warmwasser
(5.2, 5.3) | 0,56
m3 |
| Frischwasser
(6.5) | 5
m3/h |
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Es
wurde festgestellt, dass durch die erfindungsgemäße
Ausgestaltung die Behälter besser gekühlt und
der Alkalitätsabbau optimiert wurde. Eine überschlägige
Berechnung mittels Wärmemengenberechnung ergibt eine Reduzierung
der Spritzungstemperatur um ca. 2°C. Die Behälter
wurden dadurch mit einer kälteren und weniger alkalischen
Flüssigkeit ausgespritzt.
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In
Abwandlung des beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiels
kann die Erfindung auch bei anderen Reinigungseinrichtungen eingesetzt
werden, bei denen Reinigungsflüssigkeit optimal ausgenutzt
werden soll. Je nach Behälterart und Reinigungsaufgabe
können andere Düsenanordnungen oder andere Düsenkombinationen
oder andere Konstruktionen von Spritzeinrichtungen vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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