УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ МОЙКИ ЕМКОСТЕЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ПЛАСТИКА, А ТАКЖЕ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ И ЭТИКЕТОК С ИХ ПОВЕРХНОСТИ
DEVICE AND METHOD FOR CONTINUOUS WASHING OF PLASTIC TANKS AND REMOVAL OF CONTAMINANTS AND LABELS FROM THEIR SURFACES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для мойки емкостей, изготовленных из пластика, подлежащего вторичной переработке, например бутылок для воды, напитков и прочего, изготовленных из ПЭТ или других пластиковых материалов и подлежащих вторичной переработке. В частности, настоящее изобретение относится к устройству для непрерывной мойки пластиковых емкостей или бутылок целиком, а также для удаления с их поверхности загрязнителей и/или пластиковых и бумажных этикеток.
Уровень техники
Пластиковые емкости, в которых имеется одна или несколько частей, подлежащих вторичной переработке, проходят один или более этапов мойки перед их обработкой с целью извлечения соответствующих пластиковых материалов, подлежащих вторичной переработке.
Для бутылок, изготовленных из ПЭТ, существующий уровень техники предлагает проведение, по меньшей мере, одного этапа предварительной мойки в нагретом моющем растворе, при необходимости с высокотемпературным паром, для удаления ненужных материалов, к числу которых относятся, например, любые бумажные или пластиковые этикетки, прикрепленные к бутылкам при помощи клея или аналогичных средств.
Известный пример, относящийся к устройству непрерывной мойки и удаления загрязнителей и этикеток с поверхности бутылок из ПЭТ, описан в ЕР 0237127.
В данном документе раскрывается устройство, в котором бутылки погружаются в ванну с жидкостью, нагретой до температуры свыше 70°С, для расплавления клея и пластической деформации ПЭТ, что способствует отделению загрязнителей и пластиковых или бумажных этикеток, а также отделению крышек и дна, изготовленных из пластика, отличного от ПЭТ.
Другой пример устройства для предварительной мойки бутылок из ПЭТ и отделения загрязнителей и этикеток описан в WO 99/55508 А1, поданной настоящим заявителем. Устройство состоит из полого вращающегося цилиндра с боковой перфорированной стенкой для непрерывного выпуска моющей жидкости, загрязнителей и этикеток, отделенных от бутылок, и, наконец, отдельных бутылок. Устройство также принимает бутылки в виде брикетов или групп и использует моющую жидкость, нагретую до температуры 90°С, а также при необходимости высокотемпературный пар.
Недавно на рынке появились бутылки из ПЭТ, покрытые полностью или частично ПВХ или термоусадочной пластиковой оболочкой или оберткой с цветной и/или печатной поверхностью. Подобные новые виды бутылок, получающие все большее распространение, создают проблемы для систем известного типа, в которых используется подогретая или горячая моющая жидкость.
При нагревании происходит сжимание термоусадочной пластиковой оболочки и оберток, а следовательно, они еще более плотно прилегают к внешней поверхности бутылок.
Если оболочки и обертки, прилегающие к бутылкам, не удалять, то сами бутылки, даже если они чистые, могут отбраковываться на последующих этапах автоматического разделения материала для вторичной переработки (например, ПЭТ) от загрязняющих материалов (например, ПВХ). Автоматическое разделение обычно осуществляется оптическими системами, которые могут воспринимать бутылки, все еще покрытые оболочкой, как емкости, изготовленные из материала, не подлежащего вторичной переработке, или емкости, которые не были тщательно вымыты.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство и способ для мойки пластиковых емкостей в целом и бутылок в частности, а также для непрерывного удаления любых видов загрязнителей и/или этикеток.
Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство и способ, аналогичные упоминаемым выше, позволяющие снизить расход электроэнергии, затрачиваемой на удаление загрязнителей и этикеток.
Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство, аналогичное упоминаемому выше, более компактного размера, чем известное из существующего уровня техники.
Данные цели достигаются настоящим изобретением при помощи устройства, заявленного в пункте 1 формулы изобретения, а также способа, заявленного в пункте 18 формулы изобретения. Дополнительные особенности устройства и способа по настоящему изобретению описаны в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство для непрерывной мойки пластиковых емкостей и удаления загрязнителей и этикеток с их поверхности, состоящее из: по меньшей мере, одной неподвижной моечной камеры, по меньшей мере, с одним впускным и выпускным отверстиями для емкостей; по меньшей мере, одной мешалки, вращающейся внутри камеры, с множеством лопастей; средства загрузки моющей жидкости в камеру и средства выгрузки моющей жидкости вместе с загрязнителями и наклейками, удаленными с поверхности емкостей.
Устройство предпочтительно состоит из средства снятия, предназначенного для воздействия на загрязнители и этикетки, сцепленные с поверхностью емкостей во время их прохождения через камеру с целью отделения загрязнителей и этикеток от поверхности емкостей.
Способ осуществляется непрерывно, т.е. путем непрерывной подачи емкостей и моющей жидкости. Таким же образом моющая жидкость непрерывно выгружается вместе с загрязнителями и наклейками, отделенными от поверхности емкостей, через, по меньшей мере, одну область перфорированной стенки, имеющейся в моечной камере, а чистые емкости без загрязнителей и этикеток непрерывно извлекаются из машины.
В способе по настоящему изобретению особенно предпочтительно поддерживать высокую скорость вращения мешалки, а следовательно, и высокую скорость вращения лопастей, встроенных в нее, способствующую не только работе средства снятия, но также и сильному трению между емкостями, проходящими сквозь моечную камеру.
В частности, скорость вращения мешалки поддерживается, по существу, постоянной и достаточно высокой для обеспечения того, чтобы тангенциальная составляющая скорости концов лопастей была свыше 2.5 м/с.
Таким образом, эффективное удаление загрязнителей и этикеток, сцепляющихся с поверхностью емкостей, обеспечивается за счет использования средства снятия и сильного трения между емкостями, причем приклеенные бумажные этикетки, а также термоусадочные пластиковые оболочки или обертки удаляются без чрезмерного нагревания моющей жидкости.
В качестве моющей жидкости предпочтительно использовать водный раствор при температуре окружающей среды или в любом случае водный раствор, который можно слабо нагреть до температуры, не превышающей примерно 45°С, и который может включать в себя моющие средства. Упомянутая температура может быть также достигнута при использовании жидкости в нормальных рабочих условиях, без использования устройств подогрева жидкости.
Согласно возможному варианту осуществления настоящего изобретения средство снятия включает в себя множество игольчатых элементов, выступающих по направлению к середине моечной камеры и распределенных по одной или более областям стенок камеры. Дополнительные выступающие игольчатые элементы могут быть также установлены на одной или более лопастях мешалки.
На практике мойка заключается в удалении обычных загрязнителей, которые, как правило, соединены с поверхностями бутылок, таких как бумажные или пластиковые этикетки, поверхностная грязь и содержимое бутылок. Помимо перечисленных выше загрязнителей устройство также может отделять любые посторонние частицы, присутствующие среди обрабатываемого материала, например камни, стекло, пластик и фрагменты металла.
По сравнению с другими устройствами, предлагаемыми для данных целей, устройство по настоящему изобретению отличается способностью обеспечивать мойку в холодной воде, сильное трение и короткий цикл мойки, тогда как в альтернативных способах используется горячая вода и продолжительный цикл мойки со слабым трением.
За счет сокращения времени, затрачиваемого на получение необходимого уровня чистоты и отделения загрязнителей и этикеток, появляется возможность изготовить моечное устройство более компактных размеров по сравнению с известными устройствами.
Вкратце, наиболее заметными преимуществами настоящего изобретения являются:
- энергосбережение, поскольку вместо воды, нагретой до 90°С, используется холодная вода;
- возможность отделения термоусадочных этикеток, которые в системах из известного уровня, работающих при высокой температуре, имеют тенденцию к еще более прочному скреплению с бутылками и емкостями;
- уменьшение общих габаритов, поскольку при сильном трении время мойки емкостей сокращается в 4-5 раз, а следовательно, размеры устройства могут быть более компактными.
Дополнительные преимущества и особенности настоящего изобретения станут более очевидны из следующего иллюстративного и не ограничивающего описания, сделанного с конкретной ссылкой на прилагаемые схематичные чертежи, где:
на фиг.1 показан продольный вид в разрезе моечного устройства по одному из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг.2 показан увеличенный вид детали моечного устройства по фиг.1; и
на фиг.3 показан вид в поперечном сечении III-III моечного устройства по фиг.1.
Осуществление изобретения
Моечное устройство по настоящему изобретению состоит из неподвижной моечной камеры 10 цилиндрической формы и мешалки 20, вращающейся внутри моечной камеры 10 вокруг оси, совпадающей с осью цилиндрической камеры 10.
Представленный здесь вариант осуществления предназначен, в частности, для обработки бутылок из ПЭТ, однако, очевидно, что те же принципы настоящего изобретения могут быть приспособлены и для емкостей другого типа, а также для других пластиковых материалов, подлежащих вторичной переработке.
Множество лопастей 22, установленных на мешалке, расположены таким образом, чтобы способствовать прохождению емкостей через моечную камеру от впускного отверстия 12 до выпускного отверстия 14. Емкости загружаются непрерывно через бункер 16 и непрерывно выгружаются из камеры 10 посредством шнека 30.
Емкости предпочтительно загружаются в моечную камеру 10 при постоянной весовой скорости и предпочтительно по отдельности, хотя допускается загрузка бутылок небольшими партиями (например, максимум по десять бутылок). Водный раствор, необходимый для процесса мойки, подается в моечную камеру 10 через форсунки 15, распределенные вдоль стенок моечной камеры 10, предпочтительно в верхней части камеры.
Водный раствор подается в моечную камеру 10 при температуре окружающего воздуха или в любом случае при температуре, не превышающей 45°С. Для улучшения моющего эффекта в воду могут добавляться химические моющие средства, при необходимости с использованием дозировочных насосов (не показаны). Часть моющей жидкости также может подаваться под давлением свыше 80 бар, например под давлением около 100 бар, через одну или более форсунок 2 для создания мощного гидравлического напора с целью удаления загрязнителей и этикеток, в дополнение к механическому воздействию, создаваемому лопастями 22. Форсунки 2 высокого давления предпочтительно распределены на стенках камеры 10 непосредственно перед выпускным отверстием 14 для емкостей или в любом случае рядом с ним, т.е. у потенциального места скопления емкостей перед их выгрузкой посредством шнека 30.
Эффект трения между емкостями создается лопастями 22 мешалки 20, вращающей корпуса пластиковых емкостей. Трение емкостей друг о друга, а также о моечную камеру 10 создает мощный эффект, необходимый для быстрой мойки.
Мешалка приводится в действие электрическим двигателем 24 с блоком управления 26. Мешалка вращается с высокой скоростью, а именно с такой скоростью, чтобы тангенциальная составляющая скорости, измеряемая на концах лопастей, была свыше 2.5 м/с. В целях усиления трения и способствования отделению этикеток, прежде всего термоусадочного типа, во внутренней части моечной камеры 10 установлены игольчатые элементы 41, вылет которых может регулироваться для оптимизации производительности.
На фиг.2 в качестве примера показан вариант осуществления, в котором в качестве игольчатых элементов 41 используются концы винтов 43, зацепленные в соответствующих резьбовых отверстиях, выполненных в стенке моечной камеры 10. Гайка 45 позволяет регулировать длину игольчатых элементов 41 в направлении внутреннего пространства моечной камеры 10. Игольчатые элементы 41 могут быть установлены вдоль определенных областей стенок цилиндрической камеры или на одной или более лопастях 22 мешалки 20.
На фиг.2 показан элемент перфорированной области 11 (фигуры 1 и 3) в нижней части моечной камеры 10. Перфорированная область 11 включает в себя сливные отверстия 17 с сечением соответствующего диаметра (например, около 50 мм) для удаления твердых загрязнителей, таких как камни, стекло и т.д.
Помимо области 11 с круглыми отверстиями может также использоваться перфорированная область 21 (фиг.1) с прямоугольными отверстиями, разделенными рядом небольших цилиндрических прутков. Подобные отверстия имеют такие размеры (например, около 19×120 мм), которые способствуют прохождению любых пластиковых или бумажных этикеток, уже отделенных от емкостей, но препятствуют их свободному проходу через круглые отверстия 17. Круглая форма прутков, разделяющих подобные отверстия, также способствует удалению этикеток и загрязнителей, принимающих, по существу, плоскую форму после отделения от емкостей.
Через подобные круглые и/или прямоугольные отверстия твердые загрязнители, этикетки и грязный водный раствор удаляются и поступают через бункер 13 на фильтр 18. Моющая жидкость, отделяемая от твердых частиц, собирается в бак 19. Часть моющей жидкости, находящейся в баке 19, может быть извлечена и смешана, при необходимости, с частью новой жидкости и повторно пущена в ту же самую моечную камеру 10 через форсунки 15 (фиг.1).
На фиг.3 показана система для выгрузки емкостей из моечной камеры. В ходе непрерывного процесса, происходящего в моечном устройстве согласно настоящему изобретению, за счет угла установки лопастей 22 мешалки 20 емкости поступают на выходное отверстие 14, откуда шнек 30, приводимый в движение электрическим двигателем 35, обеспечивает выгрузку упомянутых емкостей.
Для обеспечения пребывания материала на фазе обработки в моечной камере 10 в течение постоянного времени, а следовательно, оптимального наполнения камеры разгрузочный шнек 30 оборудован блоком управления 36. Блок управления 36 управляет работой двигателя 35, автоматически изменяя скорость выгрузки емкостей в зависимости от потребления электроэнергии двигателем 24 мешалки 20. Благодаря данному устройству можно, по существу, устанавливать фиксированное время нахождения емкостей в турбулентной фазе, обеспечивая таким образом одинаковый результат мойки независимо от скорости подачи емкостей на входное отверстие устройства. Другими словами, определенное количество электроэнергии, потребляемой двигателем 24 мешалки 20, соответствует определенному уровню наполнения моечной камеры 10. Таким образом, в зависимости от настроек блока управления 36 разгрузочный шнек 30 определяет скорость для поддержания постоянного усилия, прикладываемого мешалкой 20. В результате при непрерывной работе становится возможным поддерживать необходимый уровень наполнения моечной камеры 10, что определяет время нахождения емкостей в камере во время обработки.
Обновление, по меньшей мере, части моющей жидкости с целью контроля степени загрязнения моечной камеры 10 на постоянном уровне может быть также осуществлено при помощи душевой установки 32 с форсунками, направленными на емкости, выгружаемые шнеком 30. В данном случае жидкость постепенно стекает вниз, при этом уровень загрязнения восстановленной жидкости ниже, чем у моющей жидкости в камере 10. Емкости, выгружаемые посредством шнека 30, проходят через его выпускное отверстие 38 и поступают на последующие этапы обработки, например на дополнительный этап разделения загрязнителей, включая любые остатки этикеток, где емкости проходят, по меньшей мере, через один баллистический экран 50.
На шнеке 30 также могут быть установлены форсунки 3 высокого давления, работающие под давлением свыше 80 бар (например, 100 бар). Также в данном случае форсунки 3 высокого давления устанавливаются в таком месте, чтобы создавался мощный гидравлический напор для удаления загрязнителей и этикеток, например в таком месте, где свободное передвижение емкостей ограничено.
В обе форсунки 2, установленные в камере 10, а также в форсунки 3, установленные на шнеке 30, может подаваться новая жидкость для, по меньшей мере, частичного восстановления общего состава жидкости, постоянно присутствующей в камере 10, тогда как форсунки 15, а также 32 используются для восстановления за счет части отфильтрованной и очищенной жидкости, поступающей, например, из бака 19.
В представленные здесь варианты осуществления могут быть внесены различные изменения не отходя от сути настоящего изобретения. Например, средство снятия может быть иной формы, отличной от игольчатых элементов 41 винтов 43, а вылет всех игольчатых элементов в системе, расположенных как на стенках камеры 10, так и на лопастях 22, может регулироваться одновременно. Точно так же блоки управления 26 и 36, в целях упрощения не показанные в виде отдельных узлов, могут быть интегрированы в единый главный блок управления, управляющий другими функциями устройства или агрегата, в которых он установлен.