BRPI0721010A2 - Dispositivo automático de monitoramento e limpeza de tanque. - Google Patents

Description

DISPOSITIVO AUTOMÁTICO DE MONITORAMENTO E LIMPEZA DE TANQUE

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se genericamente a sistemas e aparelho de limpeza de tanque, e mais especificamente a sistemas e aparelho de limpeza de tanque interno que são especificamente adaptados para limpeza controlada e validação de processo.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Tanques de contenção de fluido são utilizados em uma variedade de processos industriais tais como fabricação e processamento químico e alimentício, fabricação farmacêutica, preparação de vinho, fermentação de material, e assim por diante. É freqüentemente crítico garantir que o interior do tanque esteja livre de entulho e contaminantes indesejados. Por exemplo, um tanque que seja normalmente preenchido até um certo nível pode exibir um "anel de tina" em torno de sua circunferência interior no nível ao qual o tanque é mais freqüentemente preenchido. Além disso, pás, misturados, e outro equipamento dentro do tanque podem prender entulho através de um revestimento ou outro depósito. Entradas e saídas de tanque também são conhecidas por prender sedimento ou entulho que podem posteriormente reentrar nos conteúdos de tanque durante uso.

Contaminantes indesejados no tanque podem impactar 25 negativamente a qualidade do produto finalizado sendo processado ou fabricado. Além disso, a falha ao limpar adequadamente o interior do tanque pode violar regulamentações relevantes a certas indústrias tais como processamento farmacêutico. Sendo assim, é comum limpar o 3 0 interior de tais tanques em certos intervalos, por exemplo, após cada lote de processo, para garantir qualidade de produto e adesão a regulamentações relevantes.

Máquinas e equipamento de limpeza de tanque estão disponíveis para limpar entulho e resíduos de dentro dos 5 tanques e outros recipientes através do uso do que é comumente conhecido como limpeza de choque. Um tipo comum de sistema de limpeza emprega uma ferramenta inserida no tanque. A ferramenta inserida pode ser colocada permanentemente ou temporariamente dentro do tanque e é 10 normalmente vedada no tanque através de uma borda. Uma extensão tipo haste da ferramenta dentro do interior do tanque sustenta uma parte principal de pulverização giratória fixada em sua extremidade mais interna. A extensão tipo haste compreende um alojamento tubular fixado 15 que sustenta um eixo giratório interno para girar a parte principal de pulverização em torno do eixo geométrico do eixo. Além disso, a parte principal de pulverização é geralmente engrenada ao alojamento fixado de modo que à medida que a parte principal de pulverização gira em torno

2 0 do eixo geométrico do eixo, a mesma também gira sobre um

eixo geométrico perpendicular ao eixo.

A relação entre a rotação de eixo e a rotação da parte principal de pulverização perpendicular ao eixo depende da razão da engrenagem que conecta a parte principal de 25 pulverização ao alojamento fixado. Normalmente, a razão é selecionada de modo que uma combinação de uma orientação e posição específicas da parte principal de pulverização repita-se apenas após múltiplas revoluções do eixo. Esta técnica dispõe em ziguezague traços subseqüentes da

3 0 pulverização contra o interior do tanque sobre cada revolução de eixo para garantir que substancialmente cada porção do interior do tanque seja exposta ã pulverização de limpeza em algum ponto durante o processo de limpeza.

Embora este sistema seja simples e mecanicamente robusto, cria certas ineficiências e pode também ser menos do que completamente eficiente dependendo do modo de operação. Com relação à efetividade, será observado que sistemas conhecidos tais como aqueles descritos acima não são adaptados para propiciar um volume constante de solução de limpeza contra todas as porções de superfície uniformemente manchadas. Além disso, sistemas tais como aqueles descritos acima não são adaptados para propiciar um volume de solução de limpeza contra porções específicas do interior em relação à mancha pesada conhecida daquelas porções.

Por exemplo, no caso de um anel de depósito em uma linha de preenchimento de recipiente, embora a porção de linha de preenchimento do interior seja conhecida por experimentar mancha aumentada, sistemas existentes não

2 0 permitem que o operador customize a operação de limpeza a

limpar mais pesadamente tais porções. Sendo assim, em usos normais, os sistemas descritos acima podem conduzir a limpeza em excesso de algumas porções de tanque e limpeza inadequada de outras porções. Embora a duração da limpeza 25 possa ser prolongada para garantir limpeza adequada das porções interiores mais pesadamente manchadas, isto conduz a desperdício adicional de tempo, fluido de limpeza, e energia com relação às superfícies levemente manchadas. OBJETIVOS E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

3 0 É um objetivo da presente invenção propiciar um dispositivo de limpeza de tanque adaptado para limpeza de tanque mais eficiente e mais eficaz. Um objetivo relacionado é propiciar tal dispositivo de limpeza de tanque adaptado para minimizar substancialmente o tempo e o custo associados com a limpeza de tanque.

Outro objetivo é propiciar um dispositivo de limpeza de tanque conforme caracterizado acima que possa ser facilmente monitorado para propiciar validação de limpeza. Nesta consideração, um objetivo relacionado é propiciar tal

dispositivo de limpeza de tanque que propicie controle e monitoração da parte principal de pulverização enquanto mantém a simplicidade mecânica e a natureza robusta associada com o arranjo de parte principal de pulverização engrenada.

Um objetivo adicional é propiciar um dispositivo de

limpeza de tanque do tipo anterior que possa ser automaticamente operado durante limpeza de tanque de acordo com uma ou mais características do recipiente sendo limpo.

Ainda outro objetivo é propiciar um sistema de limpeza

2 0 de tanque que compreenda diversos dos dispositivos de

limpeza de tanque do tipo anterior. Nesta consideração, um objetivo relacionado é propiciar um sistema de limpeza de tanque que propicie controle e monitoração coordenados dos diversos dispositivos de limpeza de tanque.

Outros objetivos e vantagens da invenção tornar-se-ão

evidentes durante a leitura da descrição detalhada que se segue e durante referência aos desenhos, nos quais:

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A FIGURA 1 é uma representação em perspectiva em corte

3 0 de um tanque de contenção ilustrativo que compreende um sistema de limpeza de tanque usável de acordo com a invenção;

a FIG. 2 é um desenho em perspectiva alargada da porção de limpeza de tanque do sistema ilustrado na Figura 1;

a FIG. 3 é um diagrama esquemático que ilustra interconexões exemplificativas dentro de um sistema de limpeza de tanque de acordo com a invenção;

a FIG. 4 é uma seção vertical, longitudinal do dispositivo de limpeza de tanque conforme ilustrado na Figura 2, que compreende ainda uma porção de controle;

a FIG. 5 é um diagrama de fluxo de procedimento que ilustra processos e atividades de fluxo de dados executados durante um procedimento de limpeza de tanque ilustrativo de acordo com a invenção; e

a FIG. 6 é uma seção vertical, longitudinal de um· dispositivo de limpeza de tanque que propicia um grau linear de liberdade ao longo do eixo geométrico de rotação de eixo.

2 0 Embora a invenção seja suscetível a diversas

modificações e construções alternativas, uma certa modalidade ilustrativa da mesma foi mostrada nos desenhos e será descrita em detalhes abaixo. Entende-se, contudo, que não há intenção em limitar a invenção à forma específica 25 descrita, porém o contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, construções alternativas, e equivalentes que entrem no espírito e âmbito da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

Em relação agora mais especificamente aos desenhos, é

3 0 mostrado um aparelho de limpeza de tanque ilustrativo 10 que possui utilidade específica em limpar seletivamente a superfície interior de um tanque 20. O aparelho de limpeza de tanque 10, que será discutido em maiores detalhes com referência à Figura 2, compreende uma porção tubular 3 0 que 5 se estende para dentro do tanque 2 0 e uma porção de acionamento 40 situada fora do tanque 20.

Embora as porções interna 3 0 e externa 4 0 do aparelho de limpeza 10 estejam em comunicação mecânica e fluida como será doravante discutido em maiores detalhes, o volume

interior do tanque 2 0 é vedado do ambiente externo através de uma vedação anular, por exemplo, uma borda deformável ou compressível na localização 50 no tanque 20 na qual a porção tubular interna 3 0 do aparelho de limpeza 10 entra no tanque 20.

Durante um processo de limpeza, o aparelho de limpeza

de tanque 10 projeta um fluido de limpeza em uma ou mais correntes numeradas como 6 0 contra as paredes do tanque 20. Enquanto está projetando as correntes 60 contra as paredes do tanque 20, o sistema de limpeza de tanque 10

2 0 progressivamente varia a localização de choque das

correntes do tanque 20 de modo a limpar eventualmente substancialmente a superfície interior inteira do tanque 20, incluindo as porções interiores das bordas, pás, misturadores, e outros elementos e equipamento em

comunicação de fluido com o interior do tanque 20.

A maneira na qual o(s) ponto(s) de choque na superfície interior do tanque 20 é controlado serão discutidos em maiores detalhes abaixo mediante referência à Figura 4. Observar-se-á que o choque de fluido de limpeza

3 0 pode ser direcionado com relação a algumas porções do interior do tanque 20, embora estando indireto com relação a outras porções. Por exemplo, as porções de superfícies interiores ocultas da(s) corrente(s) 60 por equipamento ou outras superfícies de tanque podem ser indiretamente ao 5 invés de diretamente pulverizadas.

Conforme observado acima, o sistema de limpeza de tanque ilustrativo 10 compreende uma porção tubular 3 0 que se estende para dentro do tanque 2 0 e uma porção de atuação 40 situada fora do tanque 20. Uma borda 100 separa as 10 porções interna 30 e eterna 4 0 do dispositivo de limpeza 10 e serve para vedar o dispositivo 10 a uma parede de tanque.

A porção de acionamento 4 0 situada fora do tanque 2 0 compreende ainda uma entrada 110 para receber fluido de limpeza pressurizado. A fonte de fluido de limpeza 15 fornecida à entrada 110 é normalmente um reservatório pressurizado, e como tal é por vezes difícil de controlar precisamente a taxa de fluxo do fluido pressurizado através do dispositivo 10. A fonte de fluido pode ao contrário ser uma bomba conectada à entrada 110 de acordo com a invenção,

2 0 embora tal não seja exigido em todas as modalidades. 0 fluido recebido é convertido à porção interior 3 0 do dispositivo 10 e ejetado para dentro do tanque fixado (Fig. 1) para limpeza como será discutido em maiores detalhes abaixo.

2 5 A porção de acionamento 4 0 situada fora do tanque 2 0

compreende ainda uma extremidade de eixo exposta 120 para receber mecanicamente uma fonte de energia rotacional (não mostrada na Figura 2) . 0 motor a ar ou motor elétrico e conjunto de engrenagem de redução de velocidade 120 são

3 0 mecanicamente ligados a um eixo que passa através da borda 100 e para dentro do interior do tanque. Um sensor de posição rotacional é montado no eixo de tal forma que detectará a posição rotacional do eixo. O ponto de saída do eixo a partir da borda é vedado de ambos o volume de 5 interior de tanque e da entrada 110, de modo a converter movimento giratório para dentro do interior do tanque sem permitir vazamento dos conteúdos do tanque ou fluido de limpeza proveniente do dispositivo 110.

A porção interior 3 0 do dispositivo 10 compreende

ainda um alojamento tubular fixado 14 0 e uma porção de extremidade giratória 13 0. A porção de extremidade giratória 13 0 compreende ainda uma parte principal de pulverização 15 0 que possui na mesma um ou mais bocais de pulverização 160.

O alojamento tubular fixado contém um eixo (não

mostrado) que está em registro mecânico com o motor a ar ou motor elétrico 12 0 através do sensor para transferência ou movimento de rotação a partir do mesmo. O alojamento visível externo 14 0 possui uma passagem interior que contém

o eixo que é mantido em comunicação de fluido com a entrada 110. Será observado que uma ou mais vedações de rotação (não mostradas) podem ser utilizadas para permitir a conversão de fluido pressurizado para dentro do eixo de rotação dentro do alojamento 14 0.

2 5 Conforme indicado acima, a parte principal de

pulverização 150 é fornecida com fluido pressurizado que é ejetado a partir do(s) bocal(is) de pulverização 160. À medida que o fluido pressurizado é ejetado a partir do(s) bocal(is) 160, a parte principal de pulverização 150 é

3 0 girada em torno de um eixo geométrico vertical A (isto é, o eixo geométrico do eixo interior) através do eixo exposto conectado ao motor a ar ou motor elétrico 12 0. Por sua vez, à medida que a parte principal de pulverização 150 gira em torno do eixo geométrico vertical A, a parte principal de 5 pulverização 15 0 também gira em torno de um eixo geométrico perpendicular B devido à conexão engrenada entre a parte principal de pulverização 150 e o alojamento 140.

No entanto, uma inabilidade anterior em monitorar e controlar a posição e orientação da parte principal de 10 pulverização resultou em graus variantes de ineficiência e/ou ineficácia. Conforme discutido acima, foi antes disso necessário estender a duração ou intensidade do ciclo de limpeza para garantir que as áreas mais pesadamente manchadas sejam adequadamente limpas. Contudo, isto 15 freqüentemente resulta na limpeza exagerada de áreas levemente manchadas, com um desperdício correspondente de tempo de processo e fluido de limpeza.

De acordo com a invenção, a posição e orientação da parte principal de pulverização 150 podem ser seletivamente

2 0 ou automaticamente operadas e monitoradas para limpeza

eficaz e efetiva bem como validação de processo. Na modalidade ilustrada, a posição e orientação da parte principal de pulverização 150 são monitoradas através de um sensor de posição rotacional e são controladas de acordo 25 com diversos parâmetros relacionados à configuração de tanque e ambiente interno para realizar limpeza ideal.

Um sistema ilustrativo de acordo com a invenção pode ser apreciado em visão geral mediante referência ao diagrama esquemático da Figura 3. 0 sistema 200 compreende

3 0 fontes de dados e preliminares de dados interconectados para controlar um processo de limpeza de tanque. O processo é controlado por um módulo de controle 22 0. 0 módulo de controle 22 0 é um módulo implementado por computador armazenado em instruções executáveis por computador em um 5 meio legível por computador. O módulo de controle pode ser implementado em código executável, código interpretado, roteiro, ou outro tipo de código adequado.

0 módulo de controle 22 0 é ativado através de uma interface de usuário 230. De acordo com um aspecto da 10 invenção, o processo de limpeza pode também ser controlado pelo menos em parte também através da interface de usuário 23 0. A interface de usuário pode compreender um teclado, tela de toque, mouse, estilete, módulo de comando de voz, ou outro mecanismo de entrada, e pode também compreender 15 uma tela ou outro dispositivo de saída para comunicação com um usuário. A interface de usuário pode também incluir meios de entrada alternativos tais como um acionador de CDROM, acionador de DVD, interface de acionador digital etc., a fim de aceitar dados provenientes do usuário e/ou para

2 0 converter dados para o usuário.

Ao realizar a invenção, a módulo de controle 220 recebe dados de processo provenientes de uma base de dados 280 e conseqüentemente controla um ou mais parâmetros do processo de limpeza. Para esta finalidade, o módulo de 25 controle é ligado de forma comunicável a um elemento de acionamento de parte principal de pulverização 270. O elemento de acionamento de parte principal de pulverização 270 controla a posição (e deste modo também a orientação) da parte principal de pulverização.

3 0 Em um aspecto da invenção, o elemento de acionamento de parte principal de pulverização 27 0 é uma unidade acionadora, por exemplo, um motor a ar, que aciona o eixo de uma parte principal de pulverização de dispositivo de limpeza conforme descrito acima. Em outro aspecto da 5 invenção, o elemento de acionamento de parte principal de pulverização 270 é uma unidade de freio, por exemplo, um disco, tambor, ou unidade de arrasto eletrodinâmico, que controla a rotação do eixo através de uma ação de frenagem.

De acordo com a invenção ainda, o módulo de controle 10 220 é também opcionalmente ligado de forma comunicável a uma fonte de fornecimento de fluido de limpeza 250 para controlar um parâmetro do fluido fornecido à parte principal de pulverização. Normalmente o módulo de controle 22 0 controlará a pressão na qual o fluido é entregue à 15 parte principal, controlando a pressão e/ou a taxa de fluxo na qual o fluido de limpeza é expelido dos bocais da parte principal de pulverização.

0 módulo de controle 22 0 controla o elemento de acionamento de parte principal 270 e opcionalmente o 20 fornecimento de fluido 250 de acordo com os dados de processo em tempo real bem como dados de ambiente de processo pré-armazenados conforme ilustrado no campo de dados 210 da base de dados 280. Para este fim, a base de dados 260 é ligada de forma comunicável a uma fonte 260 de 25 informação relacionada à posição de parte principal de pulverização e orientação. Esta fonte de dados compreende um sensor de posição rotacional autocontido tal como um codificador ótico (não mostrado) de acordo com um aspecto da invenção, embora o sensor possa ser de outra forma. Por

3 0 exemplo, um fotodetector pode ser utilizado em conjunto com uma engrenagem dentada, orifício, ou outra abertura transmissiva ou refletiva ou elemento para sentir rotação.

De preferência, o sensor de posição rotacional está situado sobre o eixo de acionamento do dispositivo 10.

Situar o sensor de posição rotacional desta maneira oposto a situá-lo sobre o eixo de motor ou a própria parte principal de pulverização propicia diversas vantagens. Por exemplo, o eixo de acionamento opera em uma velocidade rotacional grandemente reduzida ao motor de acionamento, o 10 sensor de posição de rotação está situado externamente e não precisa ser cuidadosamente vedado como precisaria de outra forma ser. Além disso, a necessidade em transportar sinais elétricos para longe da parte principal através de uma vedação de rotação é evitada.

Uma vez que o sensor de posição rotacional rastreia

dois parâmetros (posição e orientação) ligados ao iniciar posição/orientação bem como engrenagem de sistema, uma tabela de transporte ou algoritmo utilizado para transportar a saída de sensor de posição de rotação para 20 dados de posição e orientação. A tabela pode ser implementada como parte da fonte de dados 260, ou pode ser armazenada na base de dados 280. No caso anterior, a orientação de posição é propiciada à base de dados 260 pronta para uso pelo módulo de controle de processo 220. No 25 caso anterior, os dados são traduzidos após recepção pela base de dados 260, tanto conforme necessário quanto antes do armazenamento.

De acordo com um aspecto opcional da invenção, conforme observado acima, o módulo de controle de processo 220 pode controlar o fornecimento de fluido de limpeza 250. Para esta finalidade, a base de dados 280 é ligada de forma comunicável a uma fonte de dados 24 0 que fornece dados relativos a um ou mais parâmetros do fornecimento de fluido de limpeza. Parâmetros exemplificativos incluem pressão de 5 fluido, nível de fluido restante, taxa de fluxo de fluido etc. Esta resposta permite que o módulo de controle de processo 220 controle mais precisamente o fornecimento de fluido.

Independente se o módulo de controle 220 controla o 10 fornecimento de fluido, dados relacionados ao fornecimento de fluido são úteis para garantir que o processo de limpeza seja realizado adequadamente. Por exemplo, um pico não previsto em pressão de fornecimento e/ou queda em taxa de fluxo de fluido pode indicar um bocal entupido, e falha 15 conseqüente do processo de limpeza. Em um aspecto da invenção, é importante para o sistema sinalizar uma falha de modo que o processo de limpeza não se seja erroneamente presumido como tendo sido finalizado de acordo com um processo de limpeza validado.

Conforme observado acima, em um aspecto da invenção, o

módulo de controle 22 0 controla o elemento de acionamento de parte principal 27 0 e opcionalmente o fornecimento de fluido 250 de acordo com os dados de processo em tempo real conforme descrito acima, bem como dados de ambiente de 25 processo armazenados. Os dados pré-armazenados podem incluir quaisquer dados que impactem o processo de limpeza. Dados pré-armazenados exemplificativos incluem a tabela de transporte de eixo de acionamento, parâmetros de acionamento de eixo (por exemplo, pressão atual/de

3 0 voltagem/do ar versus RPM/torque), dados de geometria de tanque (por exemplo, tamanho, formato, características internas tais como pás, anéis de linha de preenchimento, alçapões, bordas, portas etc.), e dados de coeficiente de fluxo de fluido (por exemplo, pressão de fluido de limpeza 5 versus taxa de fluxo, características de bocal etc.).

Tendo discutido a vista geral esquemática do sistema de limpeza de tanque de acordo com um aspecto de uma invenção, o sistema será discutido em um nível físico mediante referência à vista em perspectiva de corte da 10 Figura 4. 0 sistema de limpeza de tanque 300 compreende um dispositivo de limpeza de tanque 310 conforme mostrado na Figura 2 (elemento 10) , incluindo uma porção tubular 320 (Figura 2, elemento 14 0) que se estende para dentro do tanque e uma porção de acionamento 460 (Figura 2, elemento 15 40) , uma borda 360 (Figura 2, elemento 100) , uma entrada 380 (Figura 2, elemento 110) para receber fluido de limpeza pressurizado, uma extremidade de eixo exposta 3 90 (Figura 2, elemento 120), e uma porção de extremidade de rotação (Figura 2, elemento 13 0) que compreende uma parte principal 20 de pulverização 410 (Figura 2, elemento 150) que possui na mesma um ou mais bocais de pulverização 420 (Figura 2, elemento 160).

Além disso, o eixo 43 0 dentro do alojamento tubular fixado 320 pode ser visto na vista em corte da Figura 4. 25 Este eixo 430 transporta movimento de rotação do eixo de extremidade exposta 3 90 até a parte principal de rotação que inclui a parte principal de pulverização 410. 0 anel engrenado 44 0 na extremidade do alojamento tubular 320 se mescla com a engrenagem 450 fixada na parte principal de 30 pulverização 410 para virar a parte principal 410 conforme discutido acima. Aqueles versados na técnica estarão familiarizados com os princípios de operação do dispositivo 310. Um dispositivo configurado na maneira descrita é o Tank Washer modelo AA190 fabricado por SPRAYING SYSTEMS COMPANY de Wheatoni Illinois.

Para controlar a operação do dispositivo de limpeza de tanque 310, um conjunto de redução de motor e marcha 4 60 é conectado em registro de rotação com o eixo 43 0 através da extremidade exposta 390. No exemplo ilustrado, o conjunto 10 460 é um motor acionado a ar engrenado, contudo será observado que outros tipos de motores e sistemas de acionamento podem ser utilizados.

No exemplo ilustrado, o conjunto 460 é fixado no eixo 430 através de um sensor rotacional 470. 0 sensor 15 rotacional pode ser de qualquer tipo adequado, porém é de preferência um sensor rotacional de alta resolução (por exemplo, 17 bites) que rastreia tanto a posição de eixo absoluta quanto o número de revoluções executadas. 0 rastreamento da posição de eixo absoluto e o número de 20 revoluções executadas podem ser realizados pelo sensor de posição de rotação 470 sozinho, o circuito controlador 510 sozinho, ou uma combinação dos dois elementos.

0 sensor de posição de rotação envia uma saída de dados ligada através de ligação 490 para um circuito de 25 controle 510. 0 circuito de controle 510 pode ser um circuito lógico programável (PLC) que contém lógica de controle (isto é, instruções executáveis por computador) para a operação de limpeza. De forma alternativa, o circuito de controle pode compreender um computador, uma

3 0 estação de trabalho, ou outro dispositivo de computação para executar a lógica de controle adequada (por exemplo, implementar módulo de controle 220).

No exemplo ilustrado, o circuito de controle 510 controla o motor do conjunto 460, e conseqüentemente o eixo 5 43 0, através de controle da pressão do ar fornecida ao conjunto 4 60. Controle da pressão do ar fornecida ao conjunto 460 é executado através de um regulador de pressão eletronicamente controlada (I/P) 52 0, que recebe ar pressurizado na entrada 54 0 e propicia uma saída controlada

na saída 550. A saída 550 é por sua vez ligada ao conjunto 460 através de um conduto 560.

0 regulador de pressão 52 0 recebe um sinal de controle elétrico proveniente do circuito de controle 510 através de enlace elétrico 530. 0 sinal de controle compreende

qualquer tipo e/ou protocolo de sinal adequado, porém em uma modalidade preferida da invenção o sinal de controle é um sinal de controle em volta aberta 4-20mA. Por sua vez, o regulador de pressão regula a pressão de ar fornecida na saída 550. Sendo assim, o sinal de controle recebido

2 0 durante enlace 53 0 é utilizado para controlar a velocidade

do conjunto 460 e do eixo 430. Embora não mostrado na Figura 4, o circuito de controle 510 também opcionalmente controla um ou mais parâmetros do fluido de limpeza recebido na entrada 380 conforme discutido acima.

0 processo de limpeza de acordo com diversos aspectos

da invenção pode ser automaticamente executado na ocorrência de um evento ou período acionador. Por exemplo, um ciclo de limpeza pode ser acionado pela finalização de uma etapa de processamento que utiliza o tanque em questão.

3 0 De forma alternativa, o processo de limpeza pode ocorrer automaticamente em uma programação predeterminada tal como a cada 24 horas. 0 processo de limpeza pode também ser ativado por usuário.

0 fluxograma da Figura 5 ilustra etapas tomadas de 5 acordo com a invenção para executar um procedimento de limpeza de tanque que utiliza um dispositivo e sistema de limpeza de tanque conforme descrito acima. No estágio 610 do processo 600, o processo de limpeza é iniciado, por exemplo, por uma pressão de um botão por um usuário, ou de 10 acordo com uma programação ou outro acionador. A seguir, o módulo de controle determina a posição inicial (por exemplo, posição axial relativa ao eixo 430) e orientação (por exemplo, sobre um eixo geométrico perpendicular ao eixo 43 0) da parte principal de pulverização dentro do 15 tanque. Especificamente, no estágio 620, a saída de um sensor de posição rotacional conforme descrita acima é lida e substituída em armazenamento temporário ou permanente, por exemplo, dentro de base de dados 280. No estágio 630, os dados de sensor de posição rotacional são traduzidos em

2 0 uma posição e orientação de parte principal de pulverização. 0 transporte pode ser executado através de um transporte ou tabela de mapeamento ou através de uma transformação algorítmica conforme descrito acima.

Com base na posição e orientação de parte principal de 25 pulverização,o sistema de limpeza de tanque calcula a(s) localização(ões) de impacto de pulverização e trajetória ou trajetórias de varredura do(s) jato(s) de pulverização no estágio 640. Além dos dados posição e orientação de parte principal de pulverização, este estágio também utiliza 30 outros dados adequados tais como a geometria de superfície de recipiente, dados de fornecimento de fluido de limpeza (por exemplo, pressão de fornecimento de fluido), e dados de coeficiente de fluxo de fluido, como podem ser obtidos a partir do campo de dados 210 da base de dados 280.

Uma vez que as localizações de impacto de pulverização

e trajetórias de varredura foram calculadas, a relação entre a posição de parte principal de pulverização e ponto de choque é conhecida. No estágio 650, estes dados são utilizados, em conjunto com outros dados, para ligar a 10 posição de parte principal de pulverização a um ou mais parâmetros. Por exemplo, a pressão de fluido de limpeza e tempo de permanência de corrente ambos causam impacto no grau de limpeza conseguido em uma localização determinada do interior do tanque. Sendo assim, ajustar tanto ou ambos 15 estes parâmetros independentes causará impacto na ação de limpeza.

Os dados adicionais utilizados no estágio 650 para calcular a ligação entre a posição de parte principal de pulverização e o um ou mais parâmetros de limpeza podem

2 0 incluir dados relacionados a ambos a geometria de tanque e

necessidades de limpeza especificas em pontos dentro do tanque. Por exemplo, pontos que permanecem além dos bocais de parte principal de pulverização podem ser submetidos a uma força de impacto de tempo médio maior e/ou duração de 25 pulverização. Pontos que precisam ser indiretamente pulverizados podem similarmente exigir uma taxa de fluxo maior e/ou duração de pulverização. Ainda outro tipo de questão de limpeza específica é a existência de anéis de linha de preenchimento e outras áreas mais altamente

3 0 manchadas, e tal localização pode similarmente ser submetida a uma força de impacto de tempo médio maior e/ou duração de pulverização.

No estágio 660, o módulo de controle calcula os parâmetros de controle de eixo de acionamento e/ou 5 parâmetros de controle de fluido necessários para executar a limpeza dentro dos parâmetros de limpeza determinados no estágio 660. Por exemplo, se os parâmetros de limpeza indicam que limpeza adicional é exigida em uma posição de parte principal específica, o módulo de controle gerará 10 sinais para desacelerar a rotação de parte principal naquela posição e/ou para aumentar pressão de fluido naquela posição.

Os sinais de controle são calculados com base nas características de resposta do elemento controlado. Sendo 15 assim, por exemplo, os sinais de controle de motor são calculados com base na resposta de RPM do motor ao controle de entrada (voltagem, ar PSI etc.) . De forma similar, a título de exemplo, os sinais de controle de pressão de fluido são calculados com base na resposta do elemento de

2 0 controle (por exemplo, o regulador de pressão eletronicamente controlado) para o tipo de sinal de entrada (por exemplo, voltagem ou corrente (4-20mA)).

Uma vez que os parâmetros de controle são calculados, o módulo de controle controla a posição e orientação de 25 parte principal, que são inter-relacionados pela razão de marcha na parte principal conforme ilustrado na Figura 4, e/ou pressão de fluido de limpeza ao dar saída aos sinais de controle adequados no estágio 670. Desta forma, a limpeza automatizada do tanque de uma maneira eficiente e 30 eficaz é realizada. Por exemplo, o módulo de controle pode aumentar a pressão de fluido e/ou desacelerar ou interromper a parte principal de pulverização quando o fluido é direcionado em localizações manchadas conhecidas.

Uma vez que o ciclo de limpeza é completado, o módulo 5 de da saída a um sinal de validação de limpeza no estágio 68 0 em um aspecto da invenção. Por exemplo, o módulo de controle pode provocar um sinal de alerta audível a ser emitido, tal como através de um autofalante ou elemento piezo. Além disso ou em alternativa, uma mensagem de 10 validação de limpeza textual e/ou gráfica pode ser exibida ao usuário através da interface de usuário. Desta maneira, o usuário pode garantir concordância com regulamentações aplicáveis e/ou políticas relacionadas a limpeza de recipiente.

Embora o exemplo anterior da invenção tenha sido

descrito mediante referência a um sistema de limpeza de parte principal única conforme ilustrado na Figura 1, será observado que tais dispositivos de limpeza múltiplos podem ser utilizados dentro de um recipiente único e podem ser 20 controlados de acordo com os princípios descritos. Por exemplo, pode ser desejável utilizar duas unidades de limpeza tais como aquelas ilustradas na Figura 2 para velocidade de limpeza, ou quando uma parte principal de pulverização única for incapaz de efetivamente alcançar 25 certas áreas de um interior de recipiente. Sendo assim, também se antecipa que o sistema descrito será utilizado para controlar duas ou mais partes principais de pulverização dentro de um recipiente único de uma maneira coordenada.

3 0 Embora os exemplos anteriores tenham sido descritos mediante referência a um sistema de acionamento de motor a ar para virar o eixo de acionamento de dispositivo de limpeza, será observado que qualquer outro sistema de acionamento adequado pode ser utilizado ao invés. Outros 5 sistemas de acionamento adequados incluem, sem limitação, motores escalonadores, motores DC (por exemplo, motores sem carvão), motores AC (por exemplo, através de acionamento de freqüência variável), motores hidráulicos (por exemplo, acionamento por transdutor de pressão ou válvula de 10 controle), e assim por diante.

Além disso, a posição e orientação de parte principal de pulverização podem ser acionadas por reação, por exemplo, pela força de reação da pulverização ejetada a partir da parte principal. Nesta modalidade especialmente, porém também em outras modalidades, um controle de freio ao invés de um controle de acionamento pode ser benéfico. O dispositivo de limpeza reacionária pode ser mais difícil em acionar precisamente do que unidades de acionamento de eixo, porém controle de frenagem de precisão pode ser propiciado através de um disco ou freio de banda, freio de arrasto eletrodinâmico, ou outro mecanismo de frenagem controlável. Em um aspecto da invenção, frenagem controlável é combinada com sensibilidade de posição de precisão para produzir controle acurado da posição e orientação de parte principal de pulverização.

Com relação ao aparelho de limpeza reacionário, a parte principal de pulverização pode ser fixada para girar apenas em um único plano. Geralmente, uma ou mais saídas de fluido na parte principal serão formadas de modo a soprar a

3 0 pulverização em um padrão desejado à medida que o dispositivo gira. Sendo assim, com relação a verificar que o tanque está adequadamente limpo, a velocidade e rotação da parte principal são monitoradas em uma modalidade da invenção.

Com relação a uma unidade de limpeza de tanque

acionado por turbina, o mecanismo de acionamento bem como o mecanismo de medição podem ser tanto internos quanto externos ao tanque. Por exemplo, um acionamento interno e sensor de rotação interna conforme discutidos aqui em

qualquer outro lugar podem ser empregados. Neste exemplo, as passagens necessárias incluem pelo menos uma passagem elétrica para extrair a saída de sensor e uma alimentação de líquido através para fornecer fluido para rotação e limpeza.

Embora o dispositivo de limpeza de tanque conforme

ilustrado na Figura 2 possa ser manipulado em duas dimensões rotacionais inter-relacionadas, outras dimensões de movimento são propiciadas em aspectos alternativos da invenção. Por exemplo, um grau linear de liberdade é

2 0 propiciado ao longo do eixo geométrico da rotação de eixo em um aspecto adicional da invenção. Tal arranjo é ilustrado na Figura 6.

0 dispositivo de limpeza de tanque 7 00 é similar àquele ilustrado na Figura 2 (elemento 10) e Figura 4

2 5 (elemento 310) , porém é munido de um grau adicional de

movimento linear ao longo do eixo geométrico do eixo de rotação 72 0. Especificamente, no exemplo ilustrado, o alojamento tubular 750 que encerra o eixo de rotação 720 é de forma deslizável ligado através da borda 74 0 que é

3 0 vedada à parede de tanque (não mostrada). Além das vedações de rotação discutidas acima que permitem rotação do eixo 720 e da parte principal de pulverização 77 0 em comunicação de fluido com a entrada de fluido 760, um fole 730 ou outro mecanismo de vedação linearmente deslizável é utilizado 5 para permitir que o alojamento 750 deslize relativo à borda 74 0 de uma maneira vedada.

A posição linear do alojamento 750 relativa à borda 74 0 é controlada pelo módulo de controle conforme discutido acima para alterar o ponto de impacto dos jatos de fluido 10 ejetados a partir dos bocais 780. 0 impulsor (não mostrado) utilizado para mudar a posição linear do alojamento pode ser um mecanismo hidráulico, um mecanismo de cremalheira e carreto, ou outro mecanismo adequado.

Embora a discussão em anexo tenha mencionado 15 genericamente a limpeza de tanques fechados e invólucros, será observado que a invenção não é limitada. Por exemplo, a invenção pode também ser utilizada para a limpeza de autoclaves e outros recipientes abertos na parte superior. Para evitar excesso de pulverização da porção aberta do

2 0 Container, o fluxo de fluido pode não ser apenas

desacelerado, porém completamente interrompido conforme desejado para certas orientações. Especificamente, embora não exclusivamente, para um bocal único ou parte principal de pulverização de saída, parar o fluxo de fluido quando a 25 pulverização sairia da boca do recipiente conservaria fluido de limpeza e evitaria bagunça desnecessária.

Será observado que a descrição anterior refere-se a exemplos que ilustram uma configuração preferida do sistema de limpeza de tanque. Contudo, contempla-se que outras

3 0 implementações da invenção possam diferir em detalhes dos exemplos anteriores. Conforme observado anteriormente, todas as referências à invenção destinam-se a mencionar o exemplo específico da invenção sendo discutido naquele ponto e não se destinam a implicar qualquer limitação como 5 ao âmbito da invenção mais genericamente. Toda a linguagem de distinção e menosprezo com relação a certas modalidades destinam-se a indicar uma falta de preferência para aquelas características, porém não para excluir tal do âmbito da invenção inteiramente a não ser que de outra forma 10 indicado.

O uso dos ternos "um" e "uma" e "o" e referentes similares no contexto de descrever a invenção (especialmente no contexto das reivindicações que se seguem) devem ser construídas para cobrir tanto o singular 15 quanto o plural, a não ser que de outra forma indicado aqui ou claramente contradito pelo contexto. Os termos "que compreende", "que possui", "que inclui" e "que contém" devem ser construídos como termos de finalidade aberta (isto é, significando "incluindo, porém não limitado a,") a

2 0 não ser que de outra forma observado. Citação de faixas de valores aqui é meramente destinada a servir como um método à mão de referir-se individualmente a cada valor separado que entra dentro da faixa, a não ser que de outra forma indicada aqui, e cada valor separado é incorporado na 25 especificação como se fosse individualmente citado aqui. Todos os métodos descritos aqui podem ser realizados em qualquer ordem adequada a não ser que de outra forma indicada aqui ou de outra forma claramente contradito pelo contexto. 0 uso de qualquer e todos os exemplos, ou

linguagem exemplificativa (por exemplo, "tal como") propiciada aqui, destina-se meramente a melhor iluminar a invenção e não impõe uma limitação sobre o âmbito da invenção a não ser que de outra forma reivindicado. Nenhuma linguagem na especificação deveria ser construída como 5 indicando qualquer elemento não reivindicado como essencial para a prática da invenção.

Conseqüentemente, esta invenção inclui todas as modificações e equivalentes da matéria objeto citada nas reivindicações em anexo à mesma conforme permitido por lei 10 aplicável. Além disso, qualquer combinação dos elementos acima descritos em todas as variações possíveis dos mesmos é abrangida pela invenção a não ser que de outra forma indicada aqui ou de outra forma claramente contradita pelo contexto.

Claims (25)

1. Sistema de limpeza de tanque, caracterizado pelo fato de compreender: um dispositivo de limpeza de tanque que possui um eixo ligado a um mecanismo de parte principal de pulverização, ou referido mecanismo de parte principal de pulverização possuindo no mesmo pelo menos um orifício para pulverizar o interior de um tanque com um fluido de limpeza, onde a rotação do eixo provoca rotação do mecanismo de parte principal de pulverização em torno de dois eixos geométricos substancialmente perpendiculares de rotação; um detector rotacional fixado ao eixo para propiciar um sinal de posição associado com o eixo que pode ser transportado para a posição do mecanismo de parte principal de pulverização em torno de cada eixo geométrico de rotação através de rotações múltiplas completas do eixo; um impulsor fixado ao eixo para provocar rotação do mesmo; uma base de dados que mantém dados relacionados a uma ou mais características interiores do tanque e um nível de limpeza exigida em tais uma ou mais características; um controlador para receber o sinal de posição de eixo e monitorar o número de rotação de eixo e transportar o sinal de posição de eixo para indicar a posição dos orifícios de pulverização e os dados relacionados a uma ou mais características do tanque, o controlador sendo adaptado para controlar a velocidade rotacional e/ou direção do impulsor, e deste modo a posição do pelo menos um orifício, com base no sinal de posição e os dados relacionados a uma ou mais características interiores do tanque.

2. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do detector rotacional ser um sensor de posição rotacional.

3. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do sinal de posição associado com a posição do mecanismo de parte principal de pulverização compreender um sinal de ângulo que indica um ângulo de rotação do eixo e um sinal de contagem de rotação que indica diversas rotações sujeitadas pelo eixo.

4. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato da base de dados compreender ainda uma tabela de transporte que associa o sinal de ângulo e sinal de contagem de rotação com a posição do pelo menos um orificio fixado ao mecanismo de.· pulverização em torno de cada eixo geométrico de rotação do mesmo.

5. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato dos dados relacionados a uma ou mais características interiores do tanque compreender dados que descrevem pelo menos uma característica interior do tanque que é propensa a ser mais manchada do que outra porção interior do tanque.

6. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do controlador ser implementado como um programa que roda em um dispositivo de computação.

7. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do controlador ser implementado como um circuito lógico programável.

8. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do controlador ser adaptado para propiciar um sinal de verificação quando uma operação de limpeza de tanque foi completada de forma bem sucedida.

9. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do mecanismo de parte principal de pulverização compreende dois orifícios para pulverizar o interior de um tanque com um fluido de limpeza.

10. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do dispositivo de limpeza de tanque compreender uma entrada para receber o fluido de limpeza sob pressão a partir de uma fonte de fluido de limpeza e o controlador ser adaptado para controlar o fluxo do fluido de limpeza.

11. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do controlador alterar a taxa de fluxo do fluido de limpeza na entrada quando o pelo menos um orifício direciona fluido de limpeza em uma localização predeterminada do interior de tanque.

12. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do controlador alterar a velocidade da rotação de eixo quando pelo menos um orifício direciona fluido de limpeza em uma localização predeterminada do interior de tanque.

13. Sistema de limpeza de tanque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do controlador interromper a rotação do eixo quando o pelo menos um orifício direciona fluido de limpeza em uma localização predeterminada do interior de tanque.

14. Método para limpar um tanque que utiliza um dispositivo de limpeza de tanque que possui um eixo ligado a um mecanismo de parte principal de pulverização que possui no mesmo pelo menos um orifício para pulverizar o interior do tanque com um fluido de limpeza em um ponto de impacto móvel ao longo de uma trajetória de varredura, o referido pelo menos um orifício sendo girável simultaneamente em torno de dois eixos geométricos substancialmente perpendiculares, caracterizado pelo fato de compreender: receber um comando de iniciação para iniciar um ciclo de limpeza; determinar uma posição inicial do mecanismo de parte principal de pulverização ao longo de ambos os eixos geométricos; com base na posição inicial determinada do mecanismo de parte principal de pulverização, calcular uma seqüência de localizações de impacto de pulverização subseqüentes ao longo da trajetória de varredura dentro do tanque como uma função de rotação do eixo; ligar a posição de mecanismo de parte principal de pulverização a um ou mais parâmetros de limpeza através da seqüência de localizações de impacto de pulverização subseqüente para aumentar um programa de limpeza; calcular movimentos de impulsor para executar o programa de limpeza; dar saída a sinais de controle para implementar os movimentos de impulsor calculados para controlar a posição de mecanismo de parte principal de pulverização; e dar saída a um sinal de validação de limpeza quando o programa de limpeza de tanque está completo se nenhum erro for detectado durante execução do programa de limpeza.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da etapa de receber um comando de iniciação iniciar um ciclo de limpeza que compreende receber o comando através de um mecanismo selecionado do grupo que consiste em entrada de usuário e uma ativação programada.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da etapa de determinar uma posição inicial do mecanismo de parte principal de pulverização compreender transportar uma saída de um sensor de posição rotacional.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da etapa de calcular uma seqüência de localizações de impacto de pulverização subseqüentes assumir como seus dados de entrada selecionados a partir do grupo que consiste em uma geometria de superfície de tanque, dados de fornecimento de fluido de limpeza, e dados de coeficiente de fluxo de fluido de orifício.

18. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da etapa de ligar a posição de mecanismo de parte principal de pulverização a um ou mais parâmetros de limpeza através da seqüência de localizações de impacto de pulverização subseqüentes compreender estabelecer um tempo de permanência e/ou velocidade de varredura para cada uma das seqüências de localizações de impacto de pulverização subseqüentes.

19. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da etapa de calcular movimentos de impulsor para executar o programa de limpeza compreender ainda calcular parâmetros de controle de fluido.

20. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da etapa de dar saída a sinais de controle para implementar movimentos de impulsor calculados compreender dar saída a sinais de controle para controlar a pressão de fluido de limpeza.

21. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da etapa de dar saída a um sinal de validação de limpeza compreender dar saída a uma notificação selecionada a partir do grupo que consiste em um sinal de notificação audível, um sinal de notificação visual, uma saída digital, e um sinal de notificação impresso.

22. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato dos dados relacionados para o padrão de varredura mecanicamente determinado do pelo menos um orifício fixado ao mecanismo de parte principal de pulverização indicar a densidade de proximidade variante se varreduras precedentes e subseqüentes de modo que a velocidade de varredura possa ser tanto reduzida em velocidade para propiciar maior tempo de permanência para compensar por densidade de varredura inferior ou aumentada em velocidade para propiciar menos tempo de permanência para compensar por densidade de varredura mais elevada.

23. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do tanque ser um recipiente aberto que possui uma boca.

24. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da base de dados manter dados relacionados a uma ou mais características interiores do tanque compreender dados relacionados a pelo menos um elemento selecionado a partir do grupo que consiste em uma borda interna, um pá interno, e uma região de parede interior.

25. Sistema de limpeza de tanque, caracterizado pelo fato de compreender: um dispositivo de limpeza de tanque que possui um mecanismo de parte principal de pulverização que possui no mesmo pelo menos um orifício para pulverizar o interior de um tanque com um fluido de limpeza, o referido dispositivo de limpeza de tanque possuindo um impulsor acionado por um fluxo do fluido de limpeza para provocar uma rotação do mecanismo de parte principal de pulverização; um detector rotacional associado com mecanismo de parte principal de pulverização para detectar rotação do mecanismo de parte principal de pulverização e para propiciar um sinal de posição associado com a posição rotacional do mecanismo de parte principal de pulverização; uma base de dados que mantém dados relacionados a uma ou mais características interiores do tanque e um nível de limpeza exigida em tal um ou mais características; um controlador para receber o sinal de posição e os dados relacionados a uma ou mais características interiores do tanque, o controlador sendo adaptado para controlar o fluxo de fluido de limpeza para o impulsor, e deste modo a rotação do mecanismo de parte principal de pulverização, com base no sinal de posição e os dados relacionados a uma ou mais características do tanque.