Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Waschen von Gefässen, beispielsweise von Ampullen, und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist ein Verfahren zum Waschen von Gefässen bekannt, welches darin besteht, dass man die Gefässe in ein Dampfmedium einbringt und der Gefässhals nach Ersetzung der Luft in den Gefässen durch Dampf in eine Waschflüssigkeit getaucht wird. während man den Gefässkörper einer Aussenkühlung unterwirft, wodurch der im Inneren des Gefässes befindliche Dampf kondensiert und das Gefäss mit der Waschflüssigkeit ausgefüllt wird. Dann wird die Waschflüssigkeit im Gefäss durch Wärmezufuhr von einer äusseren Quelle auf die Siedetemperatur erhitzt, wobei das Gefäss sich infolge der Verdampfung eines Teils der Waschflüssigkeit mit Dampf füllt und die Flüssigkeit aus ihm verdrängt wird.
Die Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens zum
Waschen von Gefässen stellt eine an den Stirnseiten offene, mit Dampf gefüllte Durchlaufkammer dar, in der in bestimmten Abständen Infrarot-Heizelemente, Wasserkühler und Behälter mit Waschflüssigkeit nacheinander angeordnet sind. Die zu waschenden Gefässe werden mittels beweglichen Haltern, an denen die Gefässe in der Stellung mit nach unten weisendem Hals befestigt sind, die Kammer entlang verschoben, wobei sie nacheinander die Heiz- und die Kühlzonen passieren und wobei die Gefässe in den Kühlzonen mit ihren Hä-lsen in die Behälter mit Waschflüssigkeit eingetaucht werden.
Der Hauptnachteil des bekannten Verfahrens zum Waschen von Gefässen ist eine beträchtliche Energieintensität infolge hoher Wärme- und Dampfverluste in den Umge bungsraum.
Ein anderer Nachteil des bekannten Verfahrens ist eine ge ringe Geschwindigkeit der Verdrängung der Waschflüssigkeit aus dem Gefäss, welche durch Schwierigkeiten bei der Zuführung einer bedeutenden Wärmemenge bedingt ist, die zum Erhitzen der im Gefäss befindlichen Flüssigkeit auf die Siedetemperatur und zum Verdampfen eines Teils der Flüssigkeit notwendig ist.
Die Schwierigkeit bei der Wärmezufuhr wird noch durch die niedrige Wärmeleitfähigkeit von Glas, aus welchem die Gefässe meist gefertigt sind, sowie durch geringe Abmessungen der Gefässe verstärkt. Die niedrige Geschwindigkeit der Verdrängung der Waschflüssigkeit zieht die Gefahr der Ablagerung von in der Waschflüssigkeit befindlichen mechanischen Verunreinigungen an den Wänden des Gefässes, insbesondere an seiner Halsverengung, nach sich.
Die das genannte Verfahren realisierende Einrichtung funktioniert effektiv nach ihren Erhitzungsbedingungen nur in dem Fall. wenn die zu behandelnden Gefässe in einer Reihe angeordnet sind. Als Folge hiervon ist es für eine hohe Leistungsfähigkeit der Einrichtung erforderlich, entweder ihre Abmessungen erheblich zu vergrössern oder Heizkörper anzuordnen. welche eine hohe Dichte der Wärmeenergie sicherstellen, was konstruktiv schwer durchführbar und unwirtschaftlich ist.
Noch ein Nachteil der bekannten Einrichtung ist, dass im Falle der Vergrösserung der Anzahl von wiederholten Zirkulationen der Flüssigkeit in Gefässen, notwendig für die Steigerung der Waschwirkung, es erforderlich ist, entweder die zu waschenden Gefässe mehrfach durch die Einrichtung zu führen, wodurch die Bauart von Transportorganen komplizierter wird.
oder die Zahl der Heiz- und Kühlzonen und der Behälter mit Waschflüssigkeit zu vergrössern, was zur Vergrösserung der Abmessungen und Komplizierung der Konstruktion der Einrichtung führt.
Zu den Nachteilen der Einrichtung kann man auch den Umstand zählen, dass die Gefässe während der Behandlung im Dampfmedium durch die Zonen mit unterschiedlicher Temperatur befördert werden sollen, was bestimmte Schwierigkeiten beim Konstruieren des Transportorgans bereitet.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines solchen Verfahrens zum Waschen von Gefässen, welches es gestatten würde, unter Beibehaltung einer intensiven und vollständigen Ausfüllung der Gefässe mit der Waschflüssigkeit die Abwaschqualität der Gefässe zu verbessern, die Energieintensität des Prozesses zu senken und dessen Geschwindigkeit zu erhöhen.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer solchen Einrichtung zum Waschen von Gefässen, die es erlauben würde, bei der Einfachheit der Konstruktion eine bedeutende Menge der Gefässe gleichzeitig zu behandeln und auf diese Weise eine hohe Leistungsfähigkeit bei geringen Abmessungen sicherzustellen.
Noch ein i Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Ein- richtung, die bei der Einfachheit ihrer Konstruktion es ermöglichen würde. im Falle einer erhöhten Verschmutzung der Gefässe eine beliebige Anzahl der Zlrkulationen der Waschflüssigkeit im Gefäss durchzuführen und mellrere Arten der Waschflüssigkeit anzuwenden sowie auch Mittel einzusetzen, die den Waschprozess intensivieren, beispielsweise Ultraschallschwingungen oder oberflächenaktive Stoffe.
Das angegebene Ziel wird dadurch gelöst, dass beim Verfahren zum Waschen von Gefässen, beispielsweise von Ampullen, durch Füllen des Gefässes mit Dampf, dessen nachfolgendes Ausfüllen mit Waschflüssigkeit mittels Kondensation des im Gefäss befindlichen Dampfes bei in die Waschflüssigkeit abgesenktem Gefässhals und Verdrängen der Waschflüssigkeit aus dem Gefäss durch Dampfbildung innerhalb desselben, erfindungsgemäss das Gefäss in einen abgeschlossenen Raum eingebracht wird und nach dessen Füllen mit Dampf und Absenken des Gefässhalses in die Waschflüssigkeit in den Raum Dampf bis zum Erreichen eines Drucks zugeführt wird, welcher die Dampfkondensation im Inneren des Gefässes sowie das Ausfüllen desselben mit Waschflüssigkeit gewährleistet, wonach der Dampf in dem Raum durch Kühlung auf einen Druck kondensiert wird,
der eine Dampfbildung der Waschflüssigkeit innerhalb des Gefässes sowie Verdrängung der Waschflüssigkeit aus diesem sicherstellt.
Die Einrichtung zur Dürchführung des Verfahrens nach der Erfindung enthält den abgeschlossenen Raum mit innerhalb desselben untergebrachtem Halter für Gefässe in der Stellung mit nach unten weisendem Hals, welcher Halter mit einem Mittel zu dessen vertikaler Verstellung versehen ist, sowie auch Düsen zum Zerstäuben der Kühlflüssigkeit in den abgeschlossenen Raum und Rohrstutzen für die Zuführung in diesen Raum der Waschflüssigkeit und des Dampfes sowie zum Ablauf der Waschflüssigkeit, der Kühlflüssigkeit und des Kondensats.
Vorteilhaft kann ein unter dem Halter angeordnetes Abteil des abgeschlossenen Raumes mit Rohrstutzen für die Zuleitung bzw. Ableitung der Waschflüssigkeit vorgesehen sein und die Düsen zum Zerstäuben der Kühlflüssigkeit können so angeordnet sein, dass die zu zerstäubende Flüssigkeit nicht in das Abteil gelangt.
Bei einer anderen Ausführungsform der Einrichtung kann in dem abgeschlossenen Raum eine Zusatzkammer vorgesehen sein, die mit Düsen zum Zerstäuben der Kühlflüssigkeit und mit einem Rohrstutzen zum Ablauf der Kühlflüssigkeit und des Kondensats versehen ist.
Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens zum Waschen von Gefässen bestehen in einer beträchtlichen Verminderung der Energieintensität des Prozesses sowie darin, dass sich eine Möglichkeit bietet, auf die teuere Elektroenergie durch Ersatz derselben durch die billigste Energiequelle - den Wasserdampf - zu verzichten.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht es, gleichzeitig bedeutende Partien von Gefässen unabhängig von deren Form und geometrischen Abmessungen zu behandeln.
Das erfindungsgemässe Verfahren gewährleistet eine vollständige (ohne Luftrückstände) Ausfüllung des zu behandelnden Gefässes mit Waschflüssigkeit, was bei der Anwendung von die Reinigung intensivierenden Mitteln wie Ultraschallschwingungen oder oberflächenaktive Stoffe besonders ins Gewicht fällt.
Dieses Verfahren gewährleistet eine hohe Geschwindigkeit der Entfernung der Waschflüssigkeit aus den zu reinigenden Gefässen, wodurch eine wirksame Entfernung sämtlicher von den Gefässwänden gelösten mechanischen Verunreinigungen.
Als Beispiel kann man angeben, dass die Entfernung der Waschflüssigkeit aus einer Ampulle von 10 cm3 Nenninhalt während 0,1 - 0,5 sec je nach dem Durchmesser der Kapillare erfolgt.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es, den Einfluss der Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs, aus welchem das Gefäss gefertigt ist, sowie der Form und Abmessungen desselben auf die Geschwindigkeit der Zuführung und Entfernung der Waschflüssigkeit aus ihm auszuschliessen, da letztere nicht von den Bedingungen der Erwärmung und Abkühlung der eigentlichen Gefässe, sondern vom Druck in den abgeschlossenen Raum der sich in sehr kurzen Zeitabschnitten ändern kann, abhängen.
Im Vergleich mit den das bekannte Verfahren realisierenden Einrichtungen erfordert die erfindungsgemässe Einrichtung bedeutend geringeren Energieaufwand, ermöglicht das gleichzeitige Waschen einer bedeutender Anzahl von Gefässen und gestattet es, ohne die Konstruktion zu komplizieren eine beliebige vorgegebene Zahl der Zirkulationen der Waschflüssigkeit durchzuführen, mehrere Arten der Waschflüssigkeit anzuwenden, eine Kühlflüssigkeit zu verwenden, deren Vermischung mit der Waschflüssigkeit unzulässig ist, sowie auch das Waschen intensivierende Mittel einzusetzen und die Notwendigkeit, die Gefässe während des Waschvorgangs zu befördern, auszuschliessen.
Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung von Beispielen ihrer Ausführung mit Bezugnahme auf die bei gefügten Zeichnungen erläutert, in denen es zeigen:
Fig. 1 schematische Darstellung der erfindungsgemässen Einrichtung zum Waschen von Gefässen, Längsschnitt;
Fig. 2 eine andere Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Einrichtung zum Waschen von Gefässen, Längsschnitt;
Fig. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung zum Waschen von Gefässen mit Zusatzkammer, Längsschnitt.
Die Einrichtung zum Waschen von Gefässen weist einen abgeschlossenen Raum auf, der durch einen Waschbehälter 1 (Fig. 1) und einen Deckel 2 einer Dichtung 3 begrenzt ist. Der Behälter ist mittels eines Rohrstutzens 4, versehen mit einem Ventil 5, mit einem nicht dargestellten Dampferzeuger verbunden.
Der besagte Waschbehälter 1 hat die Möglichkeit, sich über ein Ventil 6 und ein Filter 7 mit der Aussenluft zu verbinden. Der Waschbehälter list mittels Rohren, welche Ventile 8 und 9 besitzen, mit den (aus der Zeichnung nicht ersichtlichen) Drucktanks für die Waschflüssigkeiten sowie mit einem Entleerungsgefäss 10, der einen Ablassstutzen 11 aufweist, verbunden. Der Waschbehälter 1 steht mit dem Entleerungsgefäss 10 mittels eines Ventils 12 in Verbindung, das durch eine Feder 13 abgefedert und mit einer Feststellvorrichtung 14 versehen ist. Im Inneren des Waschbehälters 1 befinden sich Anschläge 15, welche mit einem Begrenzer 16 verbunden sind, der die Vertikalverschiebung der zu waschenden Gefässe 17 verhindert, die im Halter 18 auf den Anschlägen 15 angeordnet werden.
Die Anschläge 15 samt dem Begrenzer 16 sind mit Möglichkeit der vei usalen Verstellung beim geschlossenen Deckel 2 der Einrichtung mit Hilfe eines Hydraulik- oder Druckluftzylinders 19 montiert.
Im Waschbehälter 1 sind Düsen 20 zum Zerstäuben der Kühlflüssigkeit vorhanden. Die Düsen 20 sind mit Hilfe eines Rohrstützen 21 und eines Ventils 22 mit einer nicht dargestellten Rohrleitung für die Zuführung der Kühlflüssigkeit verbunden. Der Deckel 2 ist mit Hydraulik- oder Druckluftzylindern 23 versehen, die für dessen Senkrechtbewegung sorgen.
Der Deckel 2 kann auch mit einer Absperreinrichtung (nicht abgebildet) ausgestattet sein, die ein Öffnen desselben unter Druckeinwirkung im Waschbehälter 1 verhindert.
Die Einrichtung zum Waschen von Gefäsen kann im Falle, wenn die Vermischung der Waschflüssigkeit mit der Kühlflüs- sigkeit unzulässig ist, so ausgebildet sein, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Einrichtung besitzt ebenfalls einen Waschbehälter 24 mit einem mittels einer Dichtung 25 hermetisch verschliessbaren Deckel 26. Im Inneren des Waschbehälters 24 wird auf Anschlägen 27, welche mit einem Begrenzer 28 und dem Deckel 26 verbunden sind, ein Halter 29 für die zu reinigenden Gefässe 30 aufgesetzt. Der Deckel 26 des Waschbehälters 24 ist mit einem Hydraulik- oder Druckluftzylinder 31 versehen, der für dessen Senkrechtbewegung sorgt.
Der Waschbehälter 24 ist mittels eines Rohrstutzens 32 und Ventilen 33 und 34 mit Behältern oder Rohrleitungen verbunden, welche die Zuführung der Waschflüssigkeiten (nicht gezeigt) gewährleisten, und steht über einen Rohrstutzen 35 mit Ventil 36, das durch eine Feder 37 abgefedert und mit einer Feststellvorrichtung 38 versehen ist, mit einem Entleerungsgefäss 39 für die verbrauchte Waschflüssigkeit in Verbindung. Ein Rohrstutzen 40 dient für die Dampfzufuhr in den Waschbehälter 24.
Am Boden des Waschbehälters 24 ist eine ringförmige Trennwand 41 befestigt, die den unteren Teil des Innenraumes des Waschbehälters 24 in zwei Abteile unterteilt, von denen das Abteil 42 als Behälter für die Waschflüssigkeit dient und das Abteil 43 als Behälter für die Kühlflüssigkeit dient. Dabei steht mit dem Entleerungsgefäss 39 für die abgearbeitete Waschflüssigkeit das Abteil 42 des Waschbehälters 24 in Verbindung.
Innerhalb des Waschbehälters 24 angeordneten Düsen 44 sind so ausgerichtet, dass die von diesen zerstäubte Kühlflüssigkeit nicht in das Abteil 42 gelangt und sich im Abteil 43 ansammelt.
Das Abteil 43 ist mittels eines Rohrstutzens 45, der mit einem durch eine Feder 47 abgefederten Ventil 46 versehen ist, mit einem Entleerungsgefäss 48 für die abgearbeitete Kühlflüssigkeit verbunden, welches einenAblassstutzen49 aufweist.
Eine andere Ausführungsform der Einrichtung zum Waschen von Gefässen, welche die unzulässige Vermischung der Wasch- und der Kühlflüssigkeit vorsieht, ist in Fig. 3 gezeigt.
Diese Einrichtung besitzt ebenfalls einen Waschbehälter 50, dessen Deckel 52 mit Hilfe einer Dichtung 51 hermetisch verschliessbar ist. Im Inneren des Waschbehälters 50 werden auf Anschlägen 53, welche mit einem Begrenzer 54 und dem Dekkel 52 verbunden sind, in einem Halter 55 die zu reinigenden Gefässe 56 angeordnet.
Der Deckel 52 des Waschbehälters 50 ist mit einem Hydraulik- oder Druckluftzylinder 57 versehen, welcher für dessen Senkrechtbewegung sorgt, sowie mit einer nicht dargestellter Vorrichtung ausgestattet, die ein Öffnen desselben unter Druckeinwirkung im Waschbehälter 50 verhindert.
Der Waschbehälter 50 besitzt einen Rohrstutzen 58 mit Ventil 59 für die Einfishrung der Waschflüssigkeit, einen Rohrstutzen 60 mit Ventil 61 zur Verbindung mit einem Entleerungsgefäss 62, welches einen Ablassstutzen 63 aufweist.
Der Waschbehälter 50 ist mit Hilfe eines Rohrstutzens 64 und eines Ventils 65 mit einer Rohrleitung für die Dampfzufuhr verbunden und steht über einen Rohrstutzen 66 mit einer Zusatzkammer 67 in Verbindung. In diese Zusatzkammer 67 ist eine Düse 68 zum Einspritzen der Kühlflüssigkeit in das Dampfmedium eingebaut. An der die Kühlflüssigkeit an die Düse 68 zuführenden Rohrleitung ist ein Ventil 69 angebracht.
Innerhalb der Zusatzkammer 67 kann ein Einsatz zur Vergrösserung der Wärmeaustauschfläche montiert werden, der z.B. Rippen 70 darstellt, die an der Innenfläche der Zusatzkammer 67 ausgeführt ist, oder aus Raschigringen besteht. Im unteren Teil der Zusatzkammer 67 ist ein Stutzen 71 mit Ventil 72, das mit einer Last 73 versehen ist, zur Verbindung mit einem Entleerungsgefäss 74 vorgesehen, wobei das letztere einen Ablassstutzen 75 zum Entfernen der abgearbeiteten Kühlflüssigkeit und des Kondensats aufweist. Zur Verbindung des Innenraums des Waschbehälters 50 mit der Atmosphäre ist ein Rohrstutzen mit Ventil 76 und Filter 77 vorgesehen.
Im Inneren des Waschbehälters können auch Ultraschallstrahler (nicht abgebildet) untergebracht sein, welche den Waschprozess intensivieren.
Zur Steuerung der Arbeit sämtlicher Organe der Einrichtung kann ein beliebiges bekanntes Schema der automatischen Steuerung verwendet werden.
Das Verfahren zum Waschen von Gefässen wird folgenderweise durchgeführt.
Die zu waschenden Gefässe 17 (Fig. I) werden in den Haltern 18 in den Waschbehälter 1 der Einrichtung zwischen den Anschlägen 15 und dem Begrenzer 16 so eingebracht, dass die Hälse der Gefässe 17 nach unten weisen. Hiernach wird der Deckel 2 des Waschbehälters I mit Hilfe von Druckluftzylinders 23 hermetisch verschlossen. Dann wird das Ventil 5 geöffnet und dem Waschbehälter 1 Dampf zugeführt. Das Ventil 12 ist währenddessen durch den Dampfdruck im Waschbehälter 1 herabgedrückt und durch die Feder 13 unterstützt. Der Druck im Waschbehälter 1 wird durch den Druck, unter welchem der Dampf von der Quelle zugeführt wird, und durch die Spannung der Feder 13 am Ventil 12 bestimmt.
Hierbei wird Luft aus dem Waschbehälter 1 durch das Ventil
12 verdrängt und der Waschbehälter 1 füllt sich mit Dampf.
Weiterhin wird das Ventil 5 für die Dampfzufuhr geschlossen.
Dabei schliesst sich auch das Ventil 12 selbsttätig unter Einwirkung der Feder 13. Der Druck im Waschbehälter 1 wird durch Kühlung des Dampfes bis zur Kondensation desselben gesenkt. Die Dampfkühlung geschieht durch Einspritzen der Kühlflüssigkeit durch die Düsen 20.
Die Dampfkühlung kann auch durch Abkühlen der Wände des Waschbehälters 1 oder mit Hilfe eines im Waschbehälter 1 angeordneten Wärmeaustauschers. Bei der Druckabnahme im Waschbehälter I tritt die Luft, die sich in den zu reinigenden Gefässen 17 befand, aus den letzteren in den Waschbehälter 1 aus. Beim nachfolgenden Einlass des Dampfes in den Waschbehälter 1 wird die aus den Gefässen 17 ausgetretene Luft durch den Dampf aus dem Waschbehälter 1 über das Ventil 12 verdrängt, während sich die Gefässe 17 teilweise mit Dampf füllen. Bei mehrfacher Wiederholung der Prozesse der Druckerhöhung und -absenkung im Waschbehälter 1 wird eine volle Ersetzung der Luft in den Gefässen 17 und im Waschbehälter I durch Dampf erreicht. Praktisch werden zufriedenstellende Resultate bereits bei zweifacher Wiederholung dieses Prozesses erzielt.
Weiterhin wird bei vermindertem Druck im Waschbehälter 1 dem letzteren über das Ventil 8 oder 9 die Waschflüssigkeit zugeführt.
Als Waschflüssigkeit können Leitungswasser, destilliertes Wasser, wässrige Lösungen von oberflächenaktiven Stoffen und verschiedene organische Lösungsmittel, beispielsweise Alkohol, Toluol, Methylenchlorid u.ä. verwendet werden. Im Falle der Anwendung von organischen Lösungsmitteln werden als Arbeitsmittel für die Erhöhung und Absenkung des Drucks im Waschbehälter 1 zweckmässigerweise Dämpfe dieser Flüssigkeiten verwendet, obwohl der Einsatz von Wasserdampf ebenfalls nicht ausgeschlossen ist.
Wenn z.B. als Waschflüssigkeit Wasser zur Anwendung gelangt und wenn der Höchstdruck im Waschbehälter 1 den atmosphärischen Druck nicht übersteigt, soll die Temperatur der Waschflüssigkeit in einem Bereich von 70 bis 90"C liegen.
Bei einem maximalen Druck im Waschbehälter 1 von 3-5 atm kann die Temperatur des als Waschflüssigkeit verwendeten Wassers 120...130"C betragen, wenn als Waschflüssigkeit leicht siedende Lösungsmittel, beispielsweise Methylenchlorid, verwendet werden, kann die Temperatur der Waschflüssigkeit 20-300C betragen.
Es sei bemerkt, dass sich die Waschflüssigkeit im Waschbehälter 1 auch während der Ersetzung der in ihm befindlichen Luft durch Dampf befinden kann. In diesem Fall erfolgt das Verdrängen der Luft aus dem Waschbehälter 1 über das Ventil 6, während das Ventil 12 durch die Feststellvorrichtung 14 gesperrt ist. Die Gefässe 17 werden dabei mit der Waschflüssigkeit gefüllt.
Bei dieser Variante des Prozesses der Luftersetzung im Waschbehälter 1 durch Dampf wird eine gewisse Vergrösserung des Dampfverbrauchs infolge der Dampfkondensation an der Waschflüssigkeitsoberfläche und der Verluste über das Ventil 6 zu verzeichnen sein, wobei auch die Bedingungen der Luftersetzung im Waschbehälter 1 durch Dampf sich etwas verschlechtern werden, weshalb es ;zweck- mässiger erscheint, die Waschflüssigkeit in den Waschbehälter 1 nach dem Füllen desselben und der Gefässe 17 mit Dampf einzuführen.
Die Waschflüssigkeit wird in den Waschbehälter 1 auf einen Höhenstand eingeführt, bei welchem die Hälse sämtlicher Gefässe in die Waschflüssigkeit eingetaucht sind. Hiernach wird der Druck im Waschbehälter 1 auf den maximal möglichen, durch Einlassen des Dampfes in diesen durch das Ventil 5 erhöht. Dabei findet die Kondensation des in den Gefässen 17 befindlichen Dampfes und das Ausfüllen dieser Gefässe mit Waschflüssigkeit statt. Dann wird die Waschflüssigkeit aus dem Waschbehälter 1 über das Ventil 12 entfernt und eine Drucksenkung im Waschbehälter 1 mittels der Dampfkondensation vorgenommen, welche durch Einspritzen der Kühlflüssigkeit durch die Düse 20 zustandegebracht wird.
Es sind auch andere Verfahren der Dampikühlung, beispielsweise durch Kühlen der Wände des Waschbehälters 1, möglich. Bei der Arbeit mit Höchst- und Mindestdrücken im Waschbehälter 1 oberhalb des atmosphärischen Drucks kann die Druckabsenkung auch durch Dampfauslass aus dem Waschbehälter in die Aussenluft über das Ventil 6 (das Filter 7 wird in diesem Fall nicht eingesetzt) geschehen. Bei der Druckabsenkung kocht die in den Gefässen 17 befindliche Waschflüssigkeit dadurch auf, dass der Druck der Waschflüssigkeit niedriger als der Druck ihres Siedens bei der gegebenen Temperatur wird. Beim Aufkochen der Waschflüssigkeit werden die Gefässe 17 mit ihren Dämpfen gefüllt, und die Flüssigkeit wird mit hoher Geschwindigkeit aus den Gefässen 17 herausgeschleudert, wobei sie die Verunreinigungen mitnimmt.
Es sei bemerkt, dass die Füllung und Entleerung der zu waschenden Gefässe 17 auch ohne Entfernen der Waschflüssigkeit aus dem Waschbehälter 1, beispielsweise durch gemeinsames Heben der Halter 18 samt den Gefässen 17 und des Begrenzers 16 mit Hilfe des Zylinders 19 durchgeführt werden können. In diesem Falle ist das Ventil 12 durch die Feststellvorrichtung 14 gesperrt. Im Augenblick, welcher der Druckabsenkung im Waschbehälter 1 vorausgeht, werden die Hälse der Gefässe 17 aus der Waschflüssigkeit herausgeführt, worauf der Druck im Waschbehälter 1 abgesenkt und die Waschflüssigkeit aus den Gefässen 17 herausgeschleudert wird.
Im Anschluss daran werden die Hälse der Gefässe 17 mittels Absenkens der Halter, 18 in die Waschflüssigkeit eingetaucht und der Druck im Waschbehälter 1 gesteigert, wodurch es zur Damplkondensation in den Gefässen 17 und zum Ausfüllen derselben mit Waschflüssigkeit kommt. Der Prozess der Füllung der Gefässe mit der Waschflüssigkeit und der Entleerung derselben, kann auch ohne Herausführen der Hälse der Gefässe 17 aus der Waschflüssigkeit ablaufen. Jedoch geht in diesem Fall die Entleerungsgeschwindigkeit der Gefässe 17 etwas zurück.
Auf diese Weise kann die Ausfüllung der Gefässe 17 mit Waschflüssigkeit und deren Entleerung unter Verwendung einer Waschflüssigkeitsportion sowohl ein- als auch mehrfach vorgenommen werden.
In den in Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtungen sind je zwei Ventile - die Ventile 8 und 9 (Fig. 1) und die Ventile 33, 34 (Fig. 2) - für die Waschflüssigkeit vorgesehen. Die Zahl dieser Ventile kann auch grösser sein, wodurch die Gefässe in mehreren Waschflüssigkeiten, die sowohl nach ihrem Reinheitsgrad wie auch nach ihrer Zusammensetzung verschieden sind, gewaschen werden können.
So z.B. ist die Ausnutzung der abgearbeiteten Waschflüssigkeit des letzten Waschzyklus als Waschflüssigkeit für den ersten Waschzyklus möglich.
Es ist durchaus offensichtlich, dass die Erneuerung jeder Waschflüssigkeit sowohl ein- als auch mehrfach erfolgen kann.
Bei Waschvorgang nach jeder Erneuerung der Waschflüssigkeit wird in völliger Übereinstimmung mit dem Obenbeschriebenen vorgenommen. Der Wechsel der Waschflüçsigkeit findet nach Entfernen der abgearbeiteten Waschflüssigkeit aus dem Behälter 1 (Fig. 1) und aus den zu reinigenden Gefässen
17 statt, wobei das Entfernen der Waschflüssigkeit vorwiegend nach der Erzeugung des Höchstdrucks im Waschbehälter 1 vorgenommen wird.
Nach Beendigung des Waschprozesses kann eine Sterilisation der Gefässe 17 durch wechselweise Dampfzuführung in den Waschbehälter 1 und Vakuumierung vorgenommen werden, was durch den Dampfauslass in den Waschbehälter, begleitet von der Drucksteigerung, und nachfolgendes Kühlen des Dampfes bis zur Kondensation durch Einspritzen der Kühlflüssigkeit zustandegebracht wird, wodurch die Vakuumierung stattfindet.
Dieser Prozess kann auch mehrfach ablaufen. Nach Beendigung des Waschvorganges und bei Bedarf auch der Sterilisation wird der Waschbehälter über das Ventil 6 und das Filter 7 mit der Aussenluft verbunden, der Deckel 2 wird geöffnet und die Gefässe 17 in den Haltern 18, werden aus der Einrichtung herausgenommen.
Im Falle, wenn eine Vermischung der Wasch- und der Kühlflüssigkeit infolge ihrer verschiedenen chemischen Zusammensetzungen und unterschiedlichen Reinheitsgrades unzulässig ist, oder wenn eine Abkühlung der Waschflüssigkeit infolge der Vermischung derselben mit der Kühlflüssigkeit unzulässig ist, wird zum Waschen von Gefässen eine Einrichtung verwendet, die so ausgebildetlst, wie dies die Fig. 2 und 3 zeigen.
Die von den Düsen 44 (Fig. 2) zerstäubte Kühlflüssigkeit sammelt sich im Abteil 43 an und wird, ohne sich mit der im Abteil 42 befindlichen Waschflüssigkeit zu vermischen, aus dem Waschbehälter 24 über das Ventil 46 in das Entleerungs gefäss 48 abgeleitet.
In der auf Fig. 3 dargestellten Einrichtung wird die durch die Düsen 68 zerstäubte Kühlflüssigkeit in der Zusatzkammer 67 angesammelt und aus dieser über das Ventil 72 in das Entleerungsgefäss 74 abgeleitet.
The invention relates to methods for washing vessels, for example ampoules, and to a device for carrying out this method.
A method for washing vessels is known which consists in placing the vessels in a steam medium and immersing the neck of the vessel in a washing liquid after the air in the vessels has been replaced by steam. while the vessel body is subjected to external cooling, as a result of which the vapor located inside the vessel condenses and the vessel is filled with the washing liquid. Then the washing liquid in the vessel is heated to the boiling point by supplying heat from an external source, the vessel being filled with steam as a result of the evaporation of part of the washing liquid and the liquid being displaced from it.
The facility to perform this procedure for
Washing of vessels is a flow-through chamber that is open at the end and is filled with steam, in which infrared heating elements, water coolers and containers with washing liquid are arranged one after the other at certain intervals. The vessels to be washed are moved along the chamber by means of movable holders to which the vessels are attached in the position with their necks pointing downwards, whereby they pass through the heating and cooling zones one after the other and the vessels in the cooling zones with their hats. dissolve in the containers with washing liquid.
The main disadvantage of the known method for washing vessels is a considerable energy intensity due to high heat and steam losses in the surrounding area.
Another disadvantage of the known method is a low rate of displacement of the washing liquid from the vessel, which is caused by difficulties in supplying a significant amount of heat that is necessary for heating the liquid in the vessel to the boiling point and for evaporating part of the liquid is.
The difficulty in supplying heat is compounded by the low thermal conductivity of glass, from which the vessels are usually made, and by the small dimensions of the vessels. The low speed of displacement of the washing liquid entails the risk of mechanical impurities in the washing liquid being deposited on the walls of the vessel, in particular on the narrowing of the neck.
The device realizing the above method effectively functions according to its heating conditions only in the case. if the vessels to be treated are arranged in a row. As a result, it is necessary for a high efficiency of the device either to enlarge its dimensions considerably or to arrange radiators. which ensure a high density of thermal energy, which is difficult to implement structurally and uneconomical.
Another disadvantage of the known device is that if the number of repeated circulations of the liquid in vessels is increased, which is necessary for increasing the washing effect, it is necessary either to pass the vessels to be washed several times through the device, thereby reducing the design of Transport organs becomes more complicated.
or to increase the number of the heating and cooling zones and the tanks with washing liquid, which leads to the increase in size and complication of the construction of the device.
The disadvantages of the device can also include the fact that the vessels are to be conveyed through the zones with different temperatures during the treatment in the steam medium, which causes certain difficulties in the construction of the transport element.
The purpose of the invention is to create such a method for washing vessels, which would make it possible to improve the washing quality of the vessels while maintaining an intensive and complete filling of the vessels with the washing liquid, to reduce the energy intensity of the process and to increase its speed.
Another object of the invention is to provide such a device for washing vessels which, with the simplicity of construction, would make it possible to treat a significant number of the vessels at the same time and in this way ensure high performance with small dimensions.
Another object of the invention is to provide a device which, given the simplicity of its construction, would allow it. in the event of increased contamination of the vessels, any number of counts of the washing liquid in the vessel and using mellrere types of washing liquid as well as using agents that intensify the washing process, for example ultrasonic vibrations or surface-active substances.
The stated aim is achieved in that in the method for washing vessels, for example ampoules, by filling the vessel with steam, then filling it with washing liquid by means of condensation of the steam in the vessel with the neck of the vessel lowered into the washing liquid and displacement of the washing liquid from the According to the invention, the vessel is introduced into a closed space through the formation of steam inside the vessel and, after it has been filled with steam and the neck of the vessel is lowered into the washing liquid, steam is fed into the room until a pressure is reached that causes steam condensation inside the vessel and the filling the same is ensured with washing liquid, after which the steam in the room is condensed by cooling to a pressure,
which ensures a vapor formation of the washing liquid within the vessel and displacement of the washing liquid from it.
The device for performing the method according to the invention contains the closed space with the holder for vessels housed within it in the position with the neck pointing downwards, which holder is provided with a means for its vertical adjustment, as well as nozzles for atomizing the cooling liquid in the closed space and pipe socket for the supply in this space of the washing liquid and the steam as well as for draining the washing liquid, the cooling liquid and the condensate.
Advantageously, a compartment of the closed space with a pipe socket arranged under the holder can be provided for the supply or discharge of the washing liquid and the nozzles for atomizing the cooling liquid can be arranged so that the liquid to be atomized does not get into the compartment.
In another embodiment of the device, an additional chamber can be provided in the closed space which is provided with nozzles for atomizing the cooling liquid and with a pipe socket for draining the cooling liquid and the condensate.
The advantages of the proposed method for washing vessels consist in a considerable reduction in the energy intensity of the process and in the fact that there is a possibility of doing without expensive electrical energy by replacing it with the cheapest energy source - water vapor.
The proposed method makes it possible to treat significant portions of vessels at the same time, regardless of their shape and geometric dimensions.
The method according to the invention ensures that the vessel to be treated is completely filled (without air residues) with washing liquid, which is particularly important when cleaning intensifying agents such as ultrasonic vibrations or surface-active substances are used.
This method ensures a high speed of removal of the washing liquid from the vessels to be cleaned, thereby effectively removing all mechanical impurities loosened from the vessel walls.
As an example, it can be stated that the washing liquid is removed from an ampoule with a nominal volume of 10 cm3 within 0.1-0.5 seconds, depending on the diameter of the capillary.
The inventive method makes it possible to exclude the influence of the thermal conductivity of the material from which the vessel is made, as well as the shape and dimensions of the same on the speed of supply and removal of the washing liquid from it, since the latter does not depend on the conditions of heating and cooling actual vessels, but on the pressure in the closed space, which can change in very short periods of time.
Compared with the devices realizing the known method, the device according to the invention requires significantly less energy, enables the simultaneous washing of a significant number of vessels and allows, without complicating the construction, to carry out any given number of circulations of the washing liquid, to use several types of washing liquid to use a cooling liquid that cannot be mixed with the washing liquid, as well as to use agents that intensify the washing process and to exclude the need to move the vessels during the washing process.
In the following the invention is explained by describing examples of its implementation with reference to the accompanying drawings, in which:
1 shows a schematic representation of the device according to the invention for washing vessels, longitudinal section;
2 shows another embodiment of the device according to the invention for washing vessels, longitudinal section;
3 shows an embodiment of the device according to the invention for washing vessels with an additional chamber, longitudinal section.
The device for washing vessels has a closed space which is delimited by a washing container 1 (FIG. 1) and a cover 2 of a seal 3. The container is connected to a steam generator (not shown) by means of a pipe socket 4, provided with a valve 5.
Said washing container 1 has the possibility of connecting to the outside air via a valve 6 and a filter 7. The washing container is connected by means of pipes which have valves 8 and 9 to the pressure tanks (not shown in the drawing) for the washing liquids and to an emptying vessel 10, which has a discharge nozzle 11. The washing container 1 is connected to the emptying vessel 10 by means of a valve 12 which is cushioned by a spring 13 and is provided with a locking device 14. In the interior of the washing container 1 there are stops 15 which are connected to a limiter 16 which prevents the vertical displacement of the vessels 17 to be washed, which are arranged in the holder 18 on the stops 15.
The stops 15 together with the limiter 16 are mounted with the possibility of various adjustment when the cover 2 of the device is closed with the aid of a hydraulic or compressed air cylinder 19.
In the washing container 1 there are nozzles 20 for atomizing the cooling liquid. The nozzles 20 are connected with the aid of a pipe support 21 and a valve 22 to a pipeline (not shown) for the supply of the cooling liquid. The cover 2 is provided with hydraulic or compressed air cylinders 23, which ensure its vertical movement.
The lid 2 can also be equipped with a shut-off device (not shown) which prevents it from opening under the action of pressure in the washing container 1.
In the event that mixing of the washing liquid with the cooling liquid is inadmissible, the device for washing vessels can be designed as shown in FIG. This device also has a washing container 24 with a lid 26 that can be hermetically sealed by means of a seal 25. Inside the washing container 24, a holder 29 for the vessels 30 to be cleaned is placed on stops 27, which are connected to a limiter 28 and the lid 26 . The lid 26 of the washing container 24 is provided with a hydraulic or compressed air cylinder 31, which ensures its vertical movement.
The washing container 24 is connected by means of a pipe socket 32 and valves 33 and 34 to containers or pipelines which ensure the supply of the washing liquids (not shown), and is via a pipe socket 35 with valve 36, which is cushioned by a spring 37 and with a locking device 38 is provided, with an emptying vessel 39 for the used washing liquid in connection. A pipe socket 40 is used to supply steam into the washing container 24.
At the bottom of the washing container 24 an annular partition 41 is attached, which divides the lower part of the interior of the washing container 24 into two compartments, of which the compartment 42 serves as a container for the washing liquid and the compartment 43 serves as a container for the cooling liquid. The compartment 42 of the washing container 24 is connected to the emptying vessel 39 for the processed washing liquid.
Nozzles 44 arranged inside the washing container 24 are oriented in such a way that the cooling liquid atomized by them does not get into the compartment 42 and collect in the compartment 43.
The compartment 43 is connected to an emptying vessel 48 for the processed cooling liquid, which has a discharge nozzle 49, by means of a pipe socket 45 which is provided with a valve 46 which is cushioned by a spring 47.
Another embodiment of the device for washing vessels, which provides for the impermissible mixing of the washing and cooling liquids, is shown in FIG.
This device also has a washing container 50, the lid 52 of which can be hermetically sealed with the aid of a seal 51. In the interior of the washing container 50, the vessels 56 to be cleaned are arranged in a holder 55 on stops 53, which are connected to a limiter 54 and the lid 52.
The lid 52 of the washing container 50 is provided with a hydraulic or compressed air cylinder 57, which ensures its vertical movement, as well as with a device, not shown, which prevents it from opening under the action of pressure in the washing container 50.
The washing container 50 has a pipe socket 58 with a valve 59 for introducing the washing liquid, a pipe socket 60 with a valve 61 for connection to an emptying vessel 62 which has a drain socket 63.
The washing container 50 is connected to a pipe for the steam supply with the aid of a pipe socket 64 and a valve 65 and is connected to an additional chamber 67 via a pipe socket 66. A nozzle 68 for injecting the cooling liquid into the steam medium is built into this additional chamber 67. A valve 69 is attached to the pipeline supplying the cooling liquid to the nozzle 68.
Inside the additional chamber 67, an insert can be mounted to enlarge the heat exchange surface, e.g. Is ribs 70, which is carried out on the inner surface of the additional chamber 67, or consists of Raschig rings. In the lower part of the additional chamber 67, a connector 71 with valve 72, which is provided with a load 73, is provided for connection to an emptying vessel 74, the latter having an outlet connector 75 for removing the processed cooling liquid and the condensate. To connect the interior of the washing container 50 to the atmosphere, a pipe socket with valve 76 and filter 77 is provided.
Ultrasonic emitters (not shown), which intensify the washing process, can also be accommodated in the interior of the washing container.
Any known automatic control scheme can be used to control the work of all organs of the installation.
The procedure for washing vessels is carried out as follows.
The vessels 17 to be washed (FIG. I) are placed in the holders 18 in the washing container 1 of the device between the stops 15 and the limiter 16 in such a way that the necks of the vessels 17 point downwards. The lid 2 of the washing container I is then hermetically sealed with the aid of compressed air cylinders 23. Then the valve 5 is opened and the washing container 1 is supplied with steam. The valve 12 is meanwhile pressed down by the steam pressure in the washing container 1 and supported by the spring 13. The pressure in the washing container 1 is determined by the pressure under which the steam is supplied from the source and by the tension of the spring 13 on the valve 12.
Here, air is released from the washing container 1 through the valve
12 displaced and the washing container 1 fills with steam.
Furthermore, the valve 5 for the steam supply is closed.
The valve 12 also closes automatically under the action of the spring 13. The pressure in the washing container 1 is lowered by cooling the steam until it condenses. The vapor cooling takes place by injecting the cooling liquid through the nozzles 20.
The steam cooling can also be achieved by cooling the walls of the washing container 1 or with the aid of a heat exchanger arranged in the washing container 1. When the pressure in the washing container I decreases, the air that was in the vessels 17 to be cleaned emerges from the latter into the washing container 1. When the steam is subsequently admitted into the washing container 1, the air that has escaped from the vessels 17 is displaced by the steam from the washing container 1 via the valve 12, while the vessels 17 are partially filled with steam. If the processes of increasing and decreasing the pressure in the washing container 1 are repeated several times, the air in the vessels 17 and in the washing container I is completely replaced by steam. In practice, satisfactory results are obtained even if this process is repeated twice.
Furthermore, the washing liquid is fed to the latter via the valve 8 or 9 at reduced pressure in the washing container 1.
Tap water, distilled water, aqueous solutions of surface-active substances and various organic solvents such as alcohol, toluene, methylene chloride and the like can be used as washing liquid. be used. In the case of the use of organic solvents, vapors of these liquids are expediently used as the working medium for increasing and lowering the pressure in the washing container 1, although the use of water vapor is also not excluded.
If e.g. water is used as washing liquid and if the maximum pressure in washing container 1 does not exceed atmospheric pressure, the temperature of the washing liquid should be in a range from 70 to 90.degree.
At a maximum pressure in the washing container 1 of 3-5 atm, the temperature of the water used as washing liquid can be 120 ... 130 "C. If low-boiling solvents such as methylene chloride are used as washing liquid, the temperature of the washing liquid can be 20-300C be.
It should be noted that the washing liquid can also be in the washing container 1 while the air in it is being replaced by steam. In this case, the air is displaced from the washing container 1 via the valve 6, while the valve 12 is blocked by the locking device 14. The vessels 17 are filled with the washing liquid.
In this variant of the process of air replacement in the washing container 1 by steam, there will be a certain increase in steam consumption due to the steam condensation on the surface of the washing liquid and the losses via the valve 6, whereby the conditions for air replacement in the washing container 1 by steam will worsen somewhat Which is why it appears more expedient to introduce the washing liquid into the washing container 1 after it has been filled and the vessels 17 are filled with steam.
The washing liquid is introduced into the washing container 1 to a level at which the necks of all the vessels are immersed in the washing liquid. The pressure in the washing container 1 is then increased to the maximum possible by letting the steam into it through the valve 5. The condensation of the vapor in the vessels 17 and the filling of these vessels with washing liquid take place. The washing liquid is then removed from the washing container 1 via the valve 12 and the pressure in the washing container 1 is reduced by means of steam condensation, which is brought about by injecting the cooling liquid through the nozzle 20.
Other methods of steam cooling, for example by cooling the walls of the washing container 1, are also possible. When working with maximum and minimum pressures in the washing tank 1 above atmospheric pressure, the pressure drop can also be done by venting steam from the washing tank into the outside air via the valve 6 (the filter 7 is not used in this case). When the pressure drops, the washing liquid located in the vessels 17 boils in that the pressure of the washing liquid becomes lower than the pressure of its boiling at the given temperature. When the washing liquid is boiled, the vessels 17 are filled with their vapors, and the liquid is thrown out of the vessels 17 at high speed, taking the impurities with it.
It should be noted that the vessels to be washed 17 can also be filled and emptied without removing the washing liquid from the washing container 1, for example by lifting the holder 18 together with the vessels 17 and the limiter 16 with the aid of the cylinder 19. In this case, the valve 12 is blocked by the locking device 14. At the moment preceding the drop in pressure in the washing container 1, the necks of the vessels 17 are led out of the washing liquid, whereupon the pressure in the washing container 1 is lowered and the washing liquid is thrown out of the vessels 17.
Subsequently, the necks of the vessels 17 are immersed in the washing liquid by lowering the holders 16, 18 and the pressure in the washing container 1 is increased, causing vapor condensation in the vessels 17 and filling them with washing liquid. The process of filling the vessels with the washing liquid and emptying the same can also take place without the necks of the vessels 17 being led out of the washing liquid. In this case, however, the emptying speed of the vessels 17 decreases somewhat.
In this way, the vessels 17 can be filled with washing liquid and emptied using a washing liquid portion both once and several times.
In the devices shown in FIGS. 1 and 2, two valves each - valves 8 and 9 (FIG. 1) and valves 33, 34 (FIG. 2) - are provided for the washing liquid. The number of these valves can also be larger, as a result of which the vessels can be washed in several washing liquids which differ both in terms of their degree of purity and in terms of their composition.
E.g. it is possible to use the processed washing liquid from the last washing cycle as washing liquid for the first washing cycle.
It is quite evident that the renewal of each washing liquid can be done one or more times.
The washing process after each renewal of the washing liquid is carried out in full accordance with what has been described above. The change in washing liquid takes place after the processed washing liquid has been removed from the container 1 (FIG. 1) and from the vessels to be cleaned
17 instead, the washing liquid being removed mainly after the maximum pressure has been generated in the washing container 1.
After completion of the washing process, the vessels 17 can be sterilized by alternately supplying steam into the washing container 1 and vacuuming, which is achieved through the steam outlet into the washing container, accompanied by the increase in pressure, and subsequent cooling of the steam until it condenses by injecting the cooling liquid, whereby the vacuuming takes place.
This process can also run multiple times. After completion of the washing process and, if necessary, also the sterilization, the washing container is connected to the outside air via the valve 6 and the filter 7, the lid 2 is opened and the vessels 17 in the holders 18 are removed from the device.
In the event that mixing of the washing and cooling liquids is not permitted due to their different chemical compositions and different degrees of purity, or if the washing liquid is not allowed to cool down as a result of the mixing of the same with the cooling liquid, a device is used for washing vessels that is designed as follows as shown in FIGS. 2 and 3.
The cooling liquid atomized by the nozzles 44 (FIG. 2) collects in the compartment 43 and, without mixing with the washing liquid in the compartment 42, is discharged from the washing container 24 via the valve 46 into the emptying vessel 48.
In the device shown in FIG. 3, the cooling liquid atomized by the nozzles 68 is collected in the additional chamber 67 and discharged therefrom via the valve 72 into the emptying vessel 74.