<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierbar gelagerte Waschdüse mit hydraulischem Eigenan- trieb, insbesondere für Behälter, welche Düse am Ende einer Waschflüssigkeitsleitung angeordnet ist und schräg bzw. tangential nach aussen öffnende Schlitze aufweist, wobei im Strömungsweg der
Waschflüssigkeit ein mit der Waschdüse verbundener, einen Gegendrall erzeugender Strömungs- körper vorgesehen ist.
Bei einer bekannten Ausbildung dieser Art ist das Ende der Waschleitung als Lagerkorper aus- gebildet, In dem Kugeln eines Kugellagers laufen, und wobei das in den Lagerkorper reichende
Ende der rotierbar gelagerten Waschdüse einen halsartigen Teil mit einem radial nach aussen ab- stehenden Flansch aufweist, welcher den zweiten Teil der Lagerung bildet. Die Drehzahl der
Waschdüse wird bei diesen Düsen durch den Druck der Waschflüssigkeit geregelt bzw. muss
Schlitzdurchmesser und-anordnung, Wasserdruck und Düsenkopfdurchmesser so aufeinander ab- gestimmt sein, dass eine zu hohe Drehzahl der Waschdüse vermieden wird.
Dreht sich nämlich die Waschdüse zu schnell, dann besteht die Gefahr, dass die Waschflüssigkeit nicht als kompakter
Strahl, sondern als Sprühnebel austritt, wodurch die erwünschte Waschwirkung nicht mehr erzielt- bar ist. Der Nebel benetzt zwar die zu reinigende Wandung, jedoch fehlt der Aufprall des kompakten Strahles, der die erforderliche mechanische Reinigungskraft aufbringen muss. Diese Düsen erreichen damit nicht annähernd die Wirkung der bekannten grösseren Düsen, die jedoch daran scheitern, dass sie nicht in Behälter mit nur kleinen Spundöffnungen einbringbar sind.
Bekannt kleine Düsen, die durch sogenannte "Ingold"-Anschlüsse durchführbar sind, haben den Nachteil, dass keine 3600-Bestreichung der zu reinigenden Flächen mit den Reinigungsstrahlen möglich ist, da die Düsen zur Waschflüssigkeitsleitung hin durch die Lagerung völlig abgeschirmt sind.
Um bei bekannten, grösseren Waschdüsen die Vernebelung zu vermeiden, sind bereits Ausbildungen bekannt, welche mit speziellen Bremseinrichtungen versehen sind, wobei an der Düse Wirbelstrombremsen u. dgl. vorgesehen sind, die verhindern, dass durch hohen Druck der Waschflüssigkeit die Eigenrotation der Waschdüsen so gross wird, dass auf Grund einer zu hohen Umfangsgeschwindigkeit eine Vernebetung der Waschflüssigkeit auftritt. Den gleichen Effekt erzielt man auch mit solchen bekannten Ausbildungen, bei weichen der Düsenkopf mechanisch angetrieben wird.
Um die Antriebseinheit und die erforderliche Energiezuleitung nicht in den zu reinigenden Hohlraum bringen zu müssen (aus Sicherhelts- und gegebenenfalls auch Sterilitätsgründen), wurden die Düsen an langen Lanzen angebracht, wobei an dem einen Ende der Lanze die rotierende
Düse und am anderen Ende der Lanze die entsprechende Antriebs- und/oder Bremseinrichtung vorgesehen ist. Diese Ausbildungen haben den Nachteil, dass sie-abgesehen von der Kompliziertheit im Aufbau - auch hinsichtlich der Länge der Lanzen begrenzt sind. Bei bekannten Ausbildungen, deren Düsenköpfe selbsttätig hydraulisch durch die durchströmende Waschflüssigkeit angetrieben ist und deren Bremseinheit unmittelbar vor dem Düsenkopf liegen, behindern diese Einheiten gleichfalls einen 3600 Waschstrahl und benötigen Durchgangsöffnungen von über 50 mm Durchmesser.
Aus der DE 43 28 744 C1 ist eine Ausbildung bekannt, die, die eine hydrodynamische Bremsturbine aufweist, die einem einen Gegendrall erzeugenden Strömungskörper entspricht. Die bekannte Ausbildung hat den Nachteil, dass auf Grund der Lagerung und Gestaltung der Waschdüse eine allseitige, also 3600 umfassende Reinigung, u. zw. auch im Bereich der Öffnung des Behälters, durch welche die Düse mit der Waschflüssigkeitsleitung durchgeführt wurde, nicht möglich ist, wobei zudem die Anbringung und Ausbildung des rotierenden Teiles eine Miniaturisierung auf eine Grösse von nur 25 mm Gesamtdurchmesser nicht zulässt.
Gerade die 3600 Waschleistung und die Miniaturisierung sind für die Reinigung von biologischen Fermentoren u. dgl. unabdingbar, damit alle Bereiche der Innenwandung von den Reinigungsstrahlen unbehindert mit vollem Druck bestrichen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rotierbar gelagerte Waschdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche hinsichtlich ihrer Dimensionierung voraussetzungslos ist, und welche so klein gebaut werden kann, dass sie auch in Behälter eingebracht werden kann, welche lediglich mit sogenannten "Ingold"-Anschlüssen versehen sind.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der den Gegendrall erzeugende Strömungskörper innerhalb der rotierbaren gelagerten Waschdüse angeordnet ist, welche als ganze rotierbar am Ende der Waschflüssigkeitsleitung gelagert ist und sowohl die Lagerung als auch die Waschflüssigkeitsleitung radial überragt, wobei in dem radial vorspringenden, der Waschflüssigkeitsleitung zugewandten Bereich der Waschdüse zusätzliche, parallel zur Längsachse der
<Desc/Clms Page number 2>
Waschflüssigkeitsleitung nach hinten gerichtete Düsenaustrittsöffnungen, vorzugsweise parallel zur
Längsachse der Waschflüssigkeitsleitung eingebrachte Schlitze, angeordnet sind.
Vorteilhafterweise kann der Strömungskörper in einem in die Waschflüssigkeit hineinragenden hülsenartigen Teil angeordnet sein, wodurch der gesamte Waschflüssigkeitsstrom für die Erzeugung des Gegendralls zur Verfügung steht. Zwischen der Aussenwandung des hülsenartigen Teils und der Innenwandung der Waschflüssigkeitsleitung kann ein zum Inneren öffnender Spalt freige- lassen sein, der zur Lagerung der Waschdüse führt. Dadurch wird die Zufuhr von als Lagerschmie- rung dienender Waschflüssigkeit zum Lager ermöglicht, wobei die im Spalt zwischen der Aussenwandung des hülsenartigen Teils und der Innenwandung der Waschflüssigkeitsleitung befindliche Waschflüssigkeit ein Gleitfilm zwischen den beiden Zylinderflächen aufbaut, wodurch ein möglichst reibung-un damit verschleissarmer Betrieb ermöglicht ist.
Weiters ist dadurch eine Lagerung möglich, deren Durchmesser deutlich kleiner als der Durchmesser der rotierenden Düse ist, so dass Düsenöffnungen einbringbar sind, die in Richtung zur Waschflüssigkeitsleitung hin gerichtet sind, womit ein nahezu 3600 abdeckender Waschflüssigkeitsstrahl erreicht wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt den Erfindungsgegenstand im Längsschnitt entlang Linie)-) der Figur 2. Fig. 2 stellt einen Schnitt nach Linie 11-11 der Figuren 1 dar. Fig. 3 gibt einen Schnitt nach Linie 111-111 der Fig. 1 wieder.
Fig. 4 zeigt schematisch die Strömungsverhältnisse am Einströmende des Strömungskörpers. Fig. 5 veranschaulicht dies an der Austrittseite der schräg nach aussen öffnende Schlitze an der Aussenwandung der rotierenden Düse. Fig. 6 stellt ein Diagramm mit Kennlinienverlauf sowohl des Düsenantriebs als auch der Düsenbremse dar.
Mit 1 ist eine Waschdüse bezeichnet, welche an einer Waschflüssigkeitsleitung 3, in welche gemäss Pfeil 2 Waschflüssigkeit fliesst angeschlossen ist. Diese Düse weist an ihrem Aussenumfang schräg nach aussen ausmündende Schlitze 4, in ihrem oberen Bereich nach oben ausmündende Schlitze 5 und in ihrem unteren Bereich zu ihrer Spitze hin nach unten gerichtete Schlitze 6 auf. An ihrem den Schlitzen 4,5, 6 abgewandten Ende weist die Düse einen hülsenartigen Teil 8 auf, der in das Ende 11 der Waschflüssigkeitsleitung 3 hineinragt und im inneren Strömungskörper 7 trägt, die einen der Antriebskraft des austretenden Wasserstrahles aus den Schlitzen 4 entgegengerichteten Drall erzeugen.
Die Waschdüse 1 ist dabei über eine Lagerung 9 im Ende 11 der Waschflüssigkeitsleitung 3 gelagert, wobei der hülsenartige Teil 8 in dieses Ende 11 der Waschflüssigkeitsleitung 3 hineinragt. Zwischen der Aussenwandung des hülsenartiges Teiles 8 und der Innenwandung des Endes 11 der Waschflüssigkeitsleitung 3 ist ein Spalt 10 vorgesehen, welcher zur Waschflüssigkeitsleitung 3 hin offen ist und zur Lagerung 9 hin führt.
Der Betrieb der Waschdüse wird nun anhand der Fig. 4 - 6 näher erläutert. In Fig. 4 sind die Strömungsverhältnisse an der Anströmkante des Strömungskörpers 7, der wie aus den Zeichnungen ersichtlich als Leitflügel ausgebildet ist, erläutert. Danach wird, wie aus Fig. 4 ersichtlich, die Drehzahl bzw. die Umfangsgeschwindigkeit abhängig von der Anströmwinkel a grösser und es bildet sich davon abhängig eine in Umfangsrichtung wirkende Komponente, die die Waschdüse in einer der Arbeitsrichtung entgegengesetzte Drehung zu versetzen versucht.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass aufgrund der schräg nach aussen öffnenden Schlitze 4 die Waschdüse ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn erfährt, wobei aufgrund der Ausströmgeschwindigkeit Vaustntt und der wirkenden Druckkraft Vetrektrv eine Umfangsschgeschwindigkeit Vu erzeugt wird.
Die so erzeugten Kennlinien sind in Fig. 6 wiedergegeben, wobei die ausgezogene Linie die Kennlinie der Waschdüse selbst, wie sie in Fig. 5 wiedergegeben ist, und die strichlierte Linie die Kennline der durch die Strömungskörper erzielte Umfangskraft wiedergibt. Es ist aus Fig. 6 erkennbar, dass die Wirkungskennlinie der Düse mit steigender Umfangsgeschwindigkeit abnimmt, wogegen die Kennlinie der Strömungskörper mit steigender Umfangsgeschwindigkeit ansteigt. Die Drehmomentdifferenz AMt zwischen dem Strömungskörper 7 und der Düse 1 sinkt mit zunehmender Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit, so dass sich im Kreuzungsbereich die Drehzahl bzw.
Umfangsgeschwindigkeit bei vorgegebenem Arbeitsdruck der Waschflüssigkeit stabilisiert. Durch unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten der Waschflüssigkeit bzw. des Waschflüssigkeitsdruckes im Bereich des angegebenen Arbeitsdruckes würden sich die Kennlinien und somit die Lage des Schnittpunktes und der Punkt der Drehzahlstabilisierung nur geringfügig ändern.
Die vorstehend beschriebene Ausführung ermöglicht es, die Waschdüse so klein auszubilden, dass sie auch durch einen sogenannten"Ingold"-Anschluss, der eine lichte Weite von nur 25 mm
<Desc/Clms Page number 3>
aufweist, in ein Fass oder einen Behälter eingeführt zu werden. Die Wasch- bzw. Reinigungsflüs- sigkeit wird dabei dann unter einem Druck von 1 bis 10 bar zugeführt, wobei die Flüssigkeit in Form von Flachstrahlen mit hohen Druck aus den Schlitzen 4,5, 6 austritt und aufgrund der Richtung der Strahlen eine 3600 Reinigung eines Behälters ermöglichen.
Dies ist nämlich dadurch möglich, dass die Lagerung und die Strömungskörper so in das Ende 11 der Waschflüssigkeitsleitung 3 eingebaut sind, dass der Aussendurchmesser des Endes der Waschflüssigkeitsleitung 3 geringer ist als die Kopfgrösse der Waschdüse 1, sodass die nach oben gerichtete Schlitze 5 auch ermöglichen, die Oberseite eines Behälters, wenn die Düse von oben hereingeführt ist, einwandfrei zu reinigen Die Anordnung der Düsenschlitze 4 und der Strömungskörper 7 wird dabei so gewählt, dass sich in den vorausgesetzten Arbeitsdruckbereich eine Kennlinie gemäss Fig. 6 ergibt, bei der der Schnittpunkt und somit auch die Stabilisierung der Umfangsgeschwindigkeit vor dem Erreichen von 0, 1 m/sec.
liegt, da sich in der Praxis gezeigt hat, dass es bereits ab einer Umfangsgeschwindigkeit von 0, 1 m pro Sekunde der Waschdüse zu einer Vernebelung der austretenden Reinigungsstrahlen kommt.
Bei einer Umfangsgeschwindigkeit unterhalb des kritischen Punktes von 0, 1 m/sec. ist gewährleistet, dass einerseits eine entsprechende Rotation der Waschdüse gegeben ist und andererseits die aus den Schlitzen austretenden Flachstrahlen so kompakt bleiben, dass die Aufprallenergie der Strahlen an die Innenseite des zu reinigenden Behälters ausreicht, um die Verunreinigungen abzuwaschen
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Rotierbar gelagerte Waschdüse mit hydraulischem Eigenantrieb, insbesondere für Behal- ter, welche Düse am Ende einer Waschflüssigkeitsleitung angeordnet ist und schräg bzw. tangential nach aussen öffnende Schlitze aufweist, wobei im Strömungsweg der Wasch- flüssigkeit ein mit der Waschdüse verbundener, einen Gegendrall erzeugender Strö- mungskörper vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der den Gegendrall erzeugen- de Strömungskörper (7) innerhalb der rotierbaren gelagerten Waschdüse (1) angeordnet ist, welche als ganze rotierbar am Ende der Waschflüssigkeitsleitung (3,11) gelagert ist und sowohl die Lagerung (9) als auch die Waschflüssigkeitsleitung (3,11) radial überragt, wobei in dem radial vorspringenden, der Waschflüssigkeitsleitung (3,11) zugewandten Be- reich der Waschdüse (1) zusätzliche,
parallel zur Längsachse der Waschflüssigkeitsleitung (3, 11) nach hinten gerichtete Düsenaustrittsöffnungen (5), vorzugsweise parallel zur
Längsachse der Waschflüssigkeitsleitung (3, 11) eingebrachte Schlitze, angeordnet sind.