DE102004052794B3

DE102004052794B3 - Behälterreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102004052794B3
Application number: DE200410052794
Authority: DE
Inventors: Markus Pawlik; Stefan Hackert
Original assignee: Tuchenhagen GmbH
Current assignee: GEA Tuchenhagen GmbH
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-11-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Behälterreinigungsvorrichtung, die in eine Öffnung eines Behälters einführbar ist und deren Düsen eine überlagerte räumliche Drehbewegung um zwei Drehachsen ausführen, wobei die Drehbewegung durch eine von der Strömungsenergie der die Behälterreinigungsvorrichtung durchströmenden Reinigungsflüssigkeit angetriebene Turbine generiert und die Drehung der Turbinenwelle über ein Planeten- und ein Kegelradgetriebe auf die Düsen übertragen wird. Die Behälterreinigungsvorrichtung ist räumlich äußerst kompakt ausgestaltet und weist innen und außen optimale selbstreinigende Eigenschaften auf. Dies wird dadurch erreicht, dass das Planetengetriebe (8, 9, 2.4, 10) in Gänze im Bereich des Raumes angeordnet ist, der von den beiden Kegelrädern (2.3, 5) mit ihrem jeweiligen Außendurchmesser und in Richtung ihrer jeweiligen Drehachsen (I, II) umgrenzt ist und der eine gemeinsame räumliche Schnittmenge dieser umgrenzten Räume bildet (Figur 1).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Behälterreinigungsvorrichtung, die in eine Öffnung eines Behälters einführbar ist und einen Gehäusekörper, der ein mit einer Zuführleitung für Reinigungsflüssigkeit verbundenes, gegenüber dem Behälter drehfest angeordnetes Anschlussgehäuse besitzt, sowie ein gegenüber letzterem um eine erste Drehachse drehbares Düsenkopfgehäuse aufweist, mit mindestens einem am Düsenkopfgehäuse um eine zweite Drehachse drehbar angeordneten, mit wenigstens einer Düse versehenen Düsenkopf mit einem am Anschlussgehäuse und koaxial zur ersten Drehachse fest angeordneten ersten Kegelrad, das mit einem am Düsenkopf und koaxial zur zweiten Drehachse fest angeordneten zweiten Kegelrad im Eingriff steht, mit einer durch die Strömungsenergie der die Behälterreinigungsvorrichtung durchströmenden Reinigungsflüssigkeit angetriebenen Turbine, die über eine Turbinenwelle ein Sonnenrad eines Planetengetriebes antreibt, das wenigstens zwei Planetenräder aufweist, von denen jedes in ein mit dem Anschlussgehäuse fest verbundenes innenverzahntes erstes Hohlrad und in ein zu letzterem koaxiales, mit dem Düsenkopfgehäuse fest verbundenes innenverzahntes zweites Hohlrad eingreift, wobei das Planetengetriebe, die Kegelräder und ein erstes Lager für die Drehung um die erste Drehachse und ein zweites Lager für die Drehung um die zweite Drehachse von Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden, und mit einer am Düsenkopf angeordneten, mit diesem, umlaufenden Spritzvorrichtung, die Reinigungsflüssigkeit auf das Düsenkopfgehäuse und den Gehäusekörper ausbringt

Eine Behälterreinigungsvorrichtung, die alle kinematischen Merkmale der Vorrichtung der gattungsgemäßen Art aufweist, jedoch nur insofern selbstreinigende Eigenschaften besitzt, als eine besondere Spritzdüse vorgesehen ist, die im oberen Bereich des drehfesten Gehäuseteils angeordnet und deren Spritzrichtung, bezo gen auf die Darstellungslage der Vorrichtung, nach unten in Richtung der Düsenanordnung ausgerichtet ist, ist in der EP 1 062 049 B1 beschrieben. Diese bekannte Vorrichtung lässt sich zwar durch eine relativ kleine Öffnung im jeweils zu reinigenden Behälter in diesen einführen, die axiale Erstreckung der Vorrichtung in den Behälter hinein ist jedoch relativ groß. Dies resultiert aus der Tatsache, dass die Turbine, das Planetengetriebe und das Kegelgetriebe, wobei letzteres vom Düsenkopfgehäuse umschlossen ist, in Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit gesehen, aneinandergereiht sind. Der Behälter, in dem beispielsweise diese Behälterreinigungsvorrichtung stationär eingebaut ist, kann nur bis knapp unterhalb des relativ weit in den Behälter hineinreichenden Düsenkopfgehäuses befüllt werden, da ansonsten die Vorrichtung in das im Behälter bevorratete Medium eintauchen würde.

Die Abdichtung der relativ zueinander beweglichen Teile der bekannten Vorrichtung zueinander erfolgt weitestgehend in der Weise, dass ein Austritt von Reinigungsflüssigkeit aus dem Innenraum der Behälterreinigungsvorrichtung in deren Umgebung durch geeignete Abdichtungselemente verhindert wird. Dabei stellen die Trennfugen der zueinander beweglichen Teile reinigungskritische Problembereiche dar, die durch die vorgenannte Spritzdüse nur unzureichend einer Reinigung unterzogen werden können.

Eine sowohl innen als auch außen selbstreinigend ausgestaltete Behälterreinigungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art ist aus der EP 0 560 778 B1 bekannt. Diese Vorrichtung weist gegenüber der vorstehend erwähnten Vorrichtung gemäß EP 1 062 049 B1 eine insoweit reduzierte axiale Erstreckung auf, bezogen auf die Einbautiefe im Behälter, als hier das Planetengetriebe wenigstens teilweise in den vom Kegelradgetriebe umfassten Bereich eingreift. Aber auch bei dieser bekannten Vorrichtung bleibt mit Blick auf ihre axiale Erstreckung noch eine Reduzierungsreserve ungenutzt, die bei voller Ausschöpfung eine höhere Befüllung des zu reinigenden Behälters, beispielsweise mit Produkt, erlauben würde.

Da zwischen den relativ zueinander beweglichen Teilen dieser Behälterreinigungsvorrichtung verhältnismäßig groß dimensionierte, flüssigkeitsdurchlässige Umfangsringspalte angeordnet sind, werden aus dem die Vorrichtung durchsetzenden Strom an Reinigungsflüssigkeit zwei relativ große Teilströme über diese Umfangsringspalte abgezweigt, die dann den Düsen am Düsenkopf für ihre eigentliche Aufgabe, nämlich die Reinigung des Behälters, nicht mehr zur Verfügung stehen. Der über den gesamten Umfang des jeweiligen Umfangsringspaltes austretende Teilstrom lässt sich einerseits in seiner Menge nur schwer auf das notwendige Maß begrenzen und andererseits ist er in seiner jeweiligen Größe wesentlich abhängig von den jeweiligen Druckverhältnissen im Innenraum der Behälterreinigungsvorrichtung, die zeitlichen Schwankungen unterworten sein können.

Eine mit dem Düsenkopf umlaufende Spritzvorrichtung, die in Form eines Schildes ausgebildet ist, welcher einen Teil des am Düsenkopf vorliegenden Umfangsringspaltes verdeckt und die Flüssigkeit, die gegen den Schild ausfließt, so ablenkt, dass sie die äußeren Oberflächen des Gehäuses der Behälterreinigungsvorrichtung reinigt, ist hinsichtlich ihrer Versorgung mit Reinigungsflüssigkeit insofern problematisch, als diese Versorgung in besonderer Weise wiederum von den Druck- und Strömungsverhältnissen im zugeordneten Umfangsringspalt abhängt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Behälterreinigungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die räumlich äußerst kompakt ausgestaltet ist und innen und außen optimale selbstreinigende Eigenschaften aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe wird durch eine Behälterreinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorgeschlagenen Behälterreinigungsvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der entscheidende erfinderische Lösungsgedanke besteht darin, dass das Planetengetriebe in Gänze im Bereich des Raumes angeordnet ist, der von den beiden Kegelrädern mit ihrem jeweiligen Außendurchmesser und in Richtung ihrer jeweiligen Drehachsen umgrenzt ist und der eine gemeinsame räumliche Schnittmenge dieser umgrenzten Räume bildet. Bei keiner der bislang bekannt gewordenen Behälterreinigungsvorrichtungen der in Rede stehenden Art ist es gelungen, das Planetengetriebe vollständig in den vorstehend definierten Bereich innerhalb des Kegelradgetriebes zu integrieren. Die Vorteile einer derartigen Lösung liegen auf der Hand, da durch diese voll integrierte Anordnung die minimal mögliche axiale Erstreckung der Behälterreinigungsvorrichtung erreicht wird.

Wenn, wie dies eine vorteilhafte Ausführungsform vorsieht, das erste Hohlrad, in Richtung der ersten Drehachse gesehen, ein Stück weit entfernt vom ersten Kegelrad angeordnet ist und im Verbindungsbereich zwischen dem ersten Kegelrad und dem ersten Hohlrad mehrere über den Umfang verteilt angeordnete erste Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind, dann kann bereits ein Großteil der die Behälterreinigungsvorrichtung durchsetzenden Reinigungsflüssigkeit, in Strömungsrichtung gesehen, hinter der Turbine in den Düsenkopf abgeleitet werden, ohne zunächst das Planetengetriebe wenigstens teilweise durchströmen zu müssen, wie dies bei der Behälterreinigungsvorrichtung gemäß EP 0 560 778 B1 der Fall ist. Bei der Behälterreinigungsvorrichtung gemäß EP 1 062 049 B1 muss das Planetengetriebe gänzlich vom gesamten Reinigungsmittelstrom durchströmt werden, sodass hier der größtmögliche Strömungswiderstand vorliegt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Planetengetriebes werden die internen Strömungsverluste der Reinigungsflüssigkeit beim Durchgang durch die Behälterreinigungsvorrichtung reduziert, wobei der Teilstrom an Reinigungsflüssigkeit, der das Planetengetriebe noch durchströmt, eine hinreichende Reinigung desselben sicherstellt.

Das erste Hohlrad, das erste Kegelrad und ein an letzterem auf dessen dem Hohlrad abgewandten Seite sich fortsetzender Befestigungsschaft bilden zweck mäßig eine einstückige Einheit, wie dies ein weiterer Vorschlag vorsieht, die mit dem Anschlussgehäuse form- und/oder kraftschlüssig verbunden, vorzugsweise verschraubt, ist. Eine derartige einstückige Einheit ist beispielsweise als Gussteil oder auch als kombiniertes Dreh- und Frästeil herstellbar und es vereinfacht in dieser Ausgestaltung den Aufbau und auch die Montage der Behälterreinigungsvorrichtung wesentlich.

Ein ökonomischer Umgang mit Reinigungsflüssigkeit zum Zwecke der Selbstreinigung der beiden Umfangsringspalte wird erreicht, ohne dass die Qualität dieser Selbstreinigung in Frage gestellt ist, wenn, wie dies eine weitere Ausgestaltung der Behälterreinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung vorschlägt, diese Umfangsringspalte jeweils in ihrer Durchlässigkeit für Reinigungsflüssigkeit auf jenes Maß begrenzt ist, das eine Gleitlagerung miteinander gepaarter, relativ drehbeweglich zueinander angeordneter Teile der Behälterreinigungsvorrichtung erfordert bzw. zulässt. Hierzu ist vorgesehen, dass im Verlauf eines ersten Umfangsringspaltes zwischen dem Anschlussgehäuse und dem Düsenkopfgehäuse und einem zweiten Umfangsringspalt zwischen dem Düsenkopfgehäuse und dem Düsenkopf, jeweils vor Austritt dieser Umfangsringspalte in die Umgebung der Behälterreinigungsvorrichtung, jeweils ein Gleitring angeordnet ist, der ein erstes Gleitlager für die beiden Gehäuse bezüglich deren gemeinsamer erster Drehachse und ein zweites Gleitlager für die Teile bezüglich deren gemeinsamer zweiter Drehachse bildet.

Der Gleitring eines Gleitlagers bildet bekanntlich mit den benachbarten Teilen notwendige Lagerspalte, damit eine Gleitbewegung unter Ausbildung eines Flüssigkeitsfilmes (in diesem Falle handelt es sich um Reinigungsmittel) möglich wird. Die Menge dieser notwendigerweise das Gleitlager durchsetzenden Reinigungsflüssigkeit ist durch die relativ engen Lagerspalte begrenzt; sie reicht jedoch aus, um diesen kritischen Bereich einer Selbstreinigung zu unterziehen. Durch diese Maßnahme wird eine unnötig große Abzweigung von Teilströmen an Reinigungs flüssigkeit über die Umfangsringspalte vermieden, ohne dass deren Selbstreinigung in Frage gestellt ist.

Die Reinigung der Umfangsringspalte im Bereich zwischen dem jeweiligen Gleitlager und der Umgebung der Behälterreinigungsvorrichtung wird gemäß einem weiteren Vorschlag durch die mit dem Düsenkopf umlaufende Spritzvorrichtung sichergestellt Letztere ist als Düse ausgeführt, die vollständig in dem Düsenkopf ausgebildet ist. Die Versorgung dieser Düse mit einem zweiten Teilstrom der Reinigungsflüssigkeit erfolgt über einen im Düsenkopf angeordneten eigenständigen Zufuhrkanal.

Ein fertigungstechnisch einfaches und sehr kompaktes Planetengetriebe wird gemäß einem weiteren Vorschlag dadurch realisiert, dass jedes Planetenrad über seine gesamte axiale Erstreckung mit einer einzigen durchgängigen zweiten Verzahnung versehen ist. Es wird darauf verzichtet, das jeweilige Planetenrad mit zwei unterschiedlichen Verzahnungen, d.h. mit zwei verschiedenen Zähnezahlen und unterschiedlichen Modulen auszustatten. Eine diesbezüglich unterschiedliche Verzahnung ist in der EP 0 560 778 B1 vorgesehen; die EP 1 062 049 B1 offenbart hinsichtlich der Verzahnung des jeweiligen Planetenrades lediglich gleiche Zähnezahlen. Die jeweilige Verzahnung des Planetenrades greift mit ihrem einen Ende in ein erstes innenverzahntes Hohlrad und mit ihrem anderen Ende in ein zweites innenverzahntes Hohlrad ein.

Durch die Integration des Planetengetriebes im Bereich des Kegelgetriebes befindet sich zwangsläufig auch das mit dem feststehenden Anschlussgehäuse fest verbundene erste innenverzahnte Hohlrad in diesem Bereich. Dieses in diesen Bereich quasi hineinkragende erste Hohlrad erlaubt auf seiner Außenseite eine zusätzliche Lagerung des Düsenkopfgehäuses. Zu diesem Zweck ist im Bereich einer im Düsenkopfgehäuse ausgebildeten zweiten Gehäuseöffnung, die koaxial zur zweiten Drehachse angeordnet ist, ein als ringförmig geschlossenes Gleitlager ausgeführtes sechstes Lager vorgesehen, das der weiteren Lagerung des ersten Hohlrades in dem Düsenkopfgehäuse um die erste Drehachse dient. Die ringförmig geschlossene Ausführung des Gleitlagers, das zweckmäßig aus einem metallischen Stützring und einem Gleitring besteht, gibt diesem Lager hinreichende Stabilität, obgleich in diesem Bereich durch das Vorhandensein der zweiten Gehäuseöffnung eine allseitige Berandung durch das zu lagernde Düsenkopfgehäuse nicht gegeben ist.

Um eine möglichst optimale Strahlausbildung des aus der Düse im Düsenkopf austretenden ersten Teilstromes an Reinigungsflüssigkeit sicherzustellen, sieht eine weitere Ausführungsform der vorgeschlagenen Behälterreinigungsvorrichtung vor, dass jede Düse im Düsenkopf mit jeweils einer in letzterem angeordneten Zulaufbohrung verbunden ist, wobei die jeweilige Längsachse der Zulaufbohrung die Tangente an einen zur zweiten Drehachse konzentrischen Kreis mit einem bestimmten Radius bildet und letzterer so bemessen ist, dass die Zulaufbohrung eine größtmögliche Länge im Düsenkopf ausbildet.

Die Reinigung der Außenseite des Düsenkopfgehäuses mittels der am Düsenkopf eigenständig ausgebildeten und gleichfalls eigenständig über einen Zufuhrkanal versorgten Düse wird dadurch verbessert, dass diese Außenseite, auf die der umlaufende, aus der Düse austretende zweite Teilstrom gerichtet ist, beiderseits und symmetrisch zu einer durch die erste und die zweite Drehachse verlaufenden Ebene, jeweils mit einer geringfügig konkaven Ausnehmung versehen ist, die zu den benachbarten Außenseiten des Düsenkopfgehäuses jeweils gegenläufig gekrümmte Übergänge besitzt. Durch die konkave Ausnehmung sammelt sich wenigstens ein Teil der auf die Außenseite in diesem Bereich aufgebrachten Reinigungsflüssigkeit im tiefsten Bereich der Ausnehmung, um von hier aus als an der Oberfläche mehr oder weniger anhaftender Flüssigkeitsfilm bis, in Strömungsrichtung gesehen, zum hinteren Gehäuseende der Behälterreinigungsvorrichtung zu gelangen. Ohne die Ausbildung einer derartigen konkaven Ausnehmung, beispielsweise bei der im Stand der Technik vorherrschenden allseits konvexen Wölbung der Außenseite des Düsenkopfgehäuses, würde bei der aufgebrachten Reinigungsflüssigkeit eher die Neigung bestehen, nach unten bzw. nach oben abzuströmen und von der Oberfläche vorzeitig abzulösen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Behälterreinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen
1 im Mittelschnitt eine erste Ausführungsform der Behälterreinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
2 eine Vorderansicht der Behälterreinigungsvorrichtung gemäß 1 aus einer dort mit „Z" gekennzeichneten Blickrichtung;
3 die Draufsicht auf die Behälterreinigungsvorrichtung gemäß 2;
4 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus dem Mittelschnitt durch die Behälterreinigungsvorrichtung gemäß 1 im Bereich einer am Düsenkopf als Düse ausgebildeten, mit diesem umlaufenden Spritzvorrichtung;
5 eine zweite Ausführungsform der Behälterreinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei diese gegenüber der Ausführungsform gemäß 1 im Bereich eines ersten Umfangsringspaltes abgewandelt ausgeführt ist und
6 eine Draufsicht auf die Behälterreinigungsvorrichtung entsprechend der Darstellung in 3, wobei der Düsenkopf in Bezug auf das Düsenkopfgehäuse so verdreht angeordnet ist, dass die am Düsenkopf ausgebildete Spritzvorrichtung in ihrer geometrischen Ausgestaltung klar ersichtlich ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Behälterreinigungsvorrichtung 1 (1 bis 4 und 6) besteht, bezogen auf die dargestellte bevorzugte Einbaulage, in ihrem oberen Bereich aus einem Gehäusekörper 2, einem sich daran anschließenden Düsenkopfgehäuse 3 und einem Düsenkopf 4 mit vier Düsen 18 (s. auch 2 und 3). Zusammengesetzt ist der Gehäusekörper 2 in seinem oberen Bereich aus einem Anschlussgehäuse 2.1 mit einer mit diesem fest verbundenen Zufuhrleitung 2.1b, in der eine Zufuhröffnung 2.1a ausgebildet ist, und in seinem unteren Bereich aus einem ersten Kegelrad 2.3 und einem sich daran im Abstand fest anschließenden ersten innenverzahnten Hohlrad 2.4, wobei erstes Kegelrad 2.3 und erstes Hohlrad 2.4 über einen an diesen auf der Seite des Anschlussgehäuses 2.1 ausgebildeten Befestigungsschaft 2.2 mit letzterem verschraubt sind. Der Verbindungsbereich zwischen dem ersten Kegelrad 2.3 und dem ersten Hohlrad 2.4 ist über mehrere über den Umfang verteilt angeordnete erste Durchtrittsöffnungen 2.5 durchlässig gestaltet.
Das Düsenkopfgehäuse 3 ist als Hohlkörper ausgeführt, der auf der Seite des Gehäusekörpers 2 eine erste Gehäuseöffnung 3a und auf der Seite des Düsenkopfes 4 eine zweite Gehäuseöffnung 3b aufweist. Die aus dem Befestigungsschaft 2.2, dem ersten Kegelrad 2.3 und dem ersten innenverzahnten Hohlrad 2.4 bestehende einstückige Einheit wird über die zweite Gehäuseöffnung 3b in das Düsenkopfgehäuse 3 eingeführt und durch die erste Gehäuseöffnung 3a hindurch mit dem von oben herangeführten Anschlussgehäuse 2.1 form- und/oder kraftschlüssig verbunden, vorzugsweise verschraubt. Zwischen einem die erste Gehäuseöffnung 3a umfassenden, nicht bezeichneten Rand des Düsenkopfgehäuses 3 und dem ersten Kegelrad 2.3 ist ein vorzugsweise als Kugellager ausgestaltetes erstes Lager 11.I vorgesehen, das der drehbaren Lagerung des Düsenkopfgehäuses 3 auf dem Anschlussgehäuse 2.1 um eine erste Drehachse I dient, die koaxial zum Anschlussgehäuse 2.1 und dessen Zufuhrleitung 2.1b verläuft.
Eine zweite Lagerstelle für das Düsenkopfgehäuse 3 ist ein axiales Stück weiter auf der Außenseite des ersten innenverzahnten Hohlrades 2.4 in Form eines sechsten Lagers 13 vorgesehen. Letzteres ist vorzugsweise als ringförmig geschlossenes Gleitlager ausgeführt, das aus einem vorzugsweise metallischen Stützring 13a und einem dritten Gleitring 13b besteht. Obgleich dieses sechste Lager 13 im Bereich der zweiten Gehäuseöffnung 3b angeordnet ist, wird es bis auf diesen Gehäuseöffnungsbereich von dem Düsenkopfgehäuse 3 umschlossen und kann somit dessen stabiler Lagerung auf dem in den Innenbereich des Düsenkopfgehäuses hineinkragenden ersten innenverzahnten Hohlrades 2.4 dienen.
Zwischen dem Anschlussgehäuse 2.1 in Verbindung mit dem Befestigungsschaft 2.2 und dem ersten Kegelrad 2.3 einerseits und dem Düsenkopfgehäuse 3 in diesem Bereich andererseits ist ein erster Umfangsringspalt 14 ausgebildet, der den Innenraum des Düsenkopfgehäuses 3 über das erste Lager 11.I mit der Umgebung der Behälterreinigungsvorrichiung 1 verbindet. Im Verlauf dieses ersten Umfangsringspaltes 14 ist vor dessen Austritt in die Umgebung der Behälterreinigungsvorrichtung 1 ein erster Gleitring 16a angeordnet, der ein erstes Gleitlager 16 für die beiden Gehäuse 2.1, 3 bezüglich deren gemeinsamer erster Drehachse I bildet.
Die zweite Gehäuseöffnung 3b im Düsenkopfgehäuse 3 orientiert sich koaxial zu einer zweiten Drehachse II, die vorzugsweise die erste Drehachse I schneidet und senkrecht zu dieser verläuft. Über die zweite Gehäuseöffnung 3b ist ein zweites Kegelrad 5 in das Düsenkopfgehäuse 3 eingeführt. Das zweite Kegelrad 5 ist koaxial zur zweiten Drehachse II angeordnet und es kämmt mit dem ersten Kegelrad 2.3. Die Lagerung des zweiten Kegelrades 5 erfolgt über ein vorzugsweise als Kugellager ausgebildetes zweites Lager 11.II, das einerseits vom zweiten Kegelrad 5 und andererseits von einem in die zweite Gehäuseöffnung 3b eingeschraubten Befestigungsring 19 gehalten wird. Das zweite Kegelrad 5 endet innenseits in einer zentrischen Nabe 5a, die mit dem Düsenkopf 4 verschraubt ist.
Zwischen dem Düsenkopf 4 einerseits und dem Befestigungsring 19 in Verbindung mit einem die zweite Gehäuseöffnung 3b umfassenden, nicht bezeichneten Rand des Düsenkopfgehäuses 3 andererseits ist ein zweiter Umfangsringspalt 15 ausgebildet, der den Innenraum des Düsenkopfgehäuses 3 mit der Umgebung der Behälterreinigungsvorrichtung 1 verbindet. Im Verlauf dieses zweiten Umfangsringspaltes 15 ist vor dessen Austritt in die Umgebung der Behälterreinigungsvorrichtung 1 ein zweiter Gleitring 17a angeordnet, der ein zweites Gleitlager 17 für das Düsenkopfgehäuse 3 in Verbindung mit dem Befestigungsring 19 einerseits und dem Düsenkopf 4 andererseits bezüglich deren gemeinsamer zweiter Drehachse II bildet. Das zweite Gleitlager 17 realisiert die zweite Lagerstelle für das zweite Kegelrad 5 in Verbindung mit dem Düsenkopf 4 innerhalb des Düsenkopfgehäuses 3. Die Durchlässigkeit des zweiten Kegelrades 5 für Reinigungsflüssigkeit wird über zweite Durchtrittsöffnungen 5b sichergestellt, die sich außerhalb der Nabe 5a über den Umfang des zweiten Kegelrades 5 verteilen.
In axialer Fortsetzung der Zufuhröffnung 2.1a ist innerhalb des Anschlussgehäuses 2.1 und der sich daran anschließenden einstückigen Einheit, bestehend aus dem Befestigungsschaft 2.2, dem ersten Kegelrad 2.3 und dem Übergangsbereich zum ersten innenverzahnten Hohlrad 2.4, und koaxial zur ersten Drehachse I eine Turbine 6 angeordnet, die von der Strömungsenergie einer in die Behälterreinigungsvorrichtung 1 über die Zufuhröffnung 2.1a eintretenden Reinigungsflüssigkeit R (Hauptstrom) angetrieben wird. Die Turbine 6, besteht, in Strömungsrichtung gesehen, aus einem mit dem feststehenden Gehäusekörper 2 fest verbundenen Leitrad 6b mit mehreren Leitschaufeln 6b* und einem Laufrad 6a mit mehreren Laufschaufeln 6a*. Das Laufrad 6a ist auf einer Turbinenwelle 7 befestigt, die einerseits im Bereich des Leitrades 6b in einem fünften Lager 12.3 und andererseits im Bereich eines zweiten innenverzahnten Hohlrades 10, das unterhalb des ersten innenverzahnten Hohlrades 2.4 innerhalb des Düsenkopfgehäuses 3 fest angeordnet ist, über ein drittes Lager 12.1 gelagert.
Das zweite innenverzahnte Hohlrad 10 wird im Zuge der Montage der Behälterreinigungsvorrichtung 1 über die zweite Gehäuseöffnung 3b in den Innenraum des Düsenkopfgehäuses 3 eingeführt und in seiner Endlage über ein Befestigungselement 20, beispielsweise eine Madenschraube, im Düsenkopfgehäuse 3 unverschieblich festgelegt.
Die Turbinenwelle 7 trägt an ihrem dem Leitrad 6b abgewandten Ende ein als Sonnenrad 8 ausgebildetes Zahnrad, das mit einem aus wenigstens zwei Planetenrädern 9.1, 9.2 bestehenden Planetengetriebe 9 kämmt. Das erste Planetenrad 9.1 und das zweite Planetenrad 9.2 sind jeweils über ihre gesamte axiale Erstreckung mit einer einzigen jeweils durchgängigen zweiten Verzahnung versehen, wobei jedes Planetenrad 9.1, 9.2 mit dem einen Ende in das mit dem Anschlussgehäuse 2.1 fest verbundene innenverzahnte erste Hohlrad 2.4 und mit dem anderen Ende in das zu letzterem koaxiale, mit dem Düsenkopfgehäuse 3 fest verbundene innenverzahnte zweite Hohlrad 10 eingreift. Das Sonnenrad 8 mit der ersten Verzahnung ist mit einer Zähnezahl z₈ = 6 ausgeführt, während die beiden gleich ausgeführten Planetenräder 9.1 und 9.2 jeweils mit der zweiten Verzahnung (Zähnezahl z_9.1 = z_9.2 = 22) versehen sind. Das erste innenverzahnte Hohlrad 2.4 verfügt über eine dritte Verzahnung (Zähnezahl z_2.4 = 50) und das zweite innenverzahnte Hohlrad 10 besitzt eine vierte Verzahnung (Zähnezahl z₁₀ = 52). Die beiden innenseits um das Sonnenrad 8 und außenseits in den Hohlrädern 2.4 und 10 umlaufenden Planetenräder 9.1, 9.2 sind, in axialer Richtung gesehen, einerseits im Bereich des dritten Lagers 12.1 und andererseits auf der Turbinenwelle 7 über ein viertes Lager 12.2 drehbar gelagert.
Die Wirkungsweise einer derartigen Behälterreinigungsvorrichtung 1, die ihre Antriebsenergie über die von der Strömungsenergie des Reinigungsmittels R beaufschlagten Turbine 6 bezieht, ist aus dem Stand der Technik ( EP 1 062 049 B1 oder der EP 0 560 778 B1 ) hinreichend bekannt. Aufgrund des Unterschiedes der Zähnezahlen für das erste innenverzahnte Hohlrad 2.4 und das zweite innenverzahnte Hohlrad 10, der wenigstens ein Zahn betragen muss (z₁₀ – z_2.4 ≥ 1), kommt es bei jedem vollen Umlauf der Planetenräder 9.1 und 9.2 um das Sonnenrad 8 zu einer relativen Verschiebung der Hohlräder 2.4 und 10 in ihrer Umfangsrichtung bezüglich der ersten Drehachse I. Diese relative Drehverschiebung veranlasst das drehbewegliche zweite Kegelrad 5 sich gegen das ortsfeste erste Kegelrad 2.3 zu verdrehen (Abrollbewegung) und bewirkt so eine Drehung des Düsenkopfes 4 gegenüber dem Düsenkopfgehäuse 3 um die zweite Drehachse II, wodurch gleichzeitig eine Drehung des Düsenkopfgehäuses 3 gegenüber dem Gehäusekörper 2 um die erste Drehachse I generiert wird.
Die über die Zufuhröffnung 2.1a dem Innenraum des Anschlussgehäuses 2.1 zuströmende Reinigungsflüssigkeit R durchströmt in Gänze das Leitrad 6b und das sich anschließende Laufrad 6a, um von hier aus sich aufzuteilen, wobei ein Teilstrom über die oberhalb des Planetengetriebes 9 angeordneten Durchtrittsöffnungen 2.5 dem Düsenkopf 4 unmittelbar zuströmt und ein weiterer Teilstrom zunächst das Planetengetriebe 9 durchströmt, um von dort, ebenfalls über die Durchtrittsöffnungen 2.5 im zweiten Kegelrad 5, in den Düsenkopf 4 zu gelangen. Dabei werden die Verzahnungen der Kegelräder 2.3 und 5, die Verzahnungen des Planetengetriebes 8, 9, 2.4 und 10, die Lager 12.1, 12.2 und 12.3 der Turbinenwelle 7, das sechste Lager 13 des Düsenkopfgehäuses 3 und das zweite Lager 11.II des Düsenkopfes 4 aus diesen Teilströmen der Reinigungsflüssigkeit R beaufschlagt.
Der erste Umfangsringspalt 14 mit seinem ersten Gleitlager 16 und der zweite Umfangsringspalt 15 mit seinem zweiten Gleitlager 17 besitzen eine durch das jeweilige Lagerspiel determinierte begrenzte Durchlässigkeit für Reinigungsflüssigkeit r3 (erste Gleitlagerleckage) bzw. r4 (zweite Gleitlagerleckage), die jeweils ausreicht, um diese Bereiche hinreichend zu reinigen. Dabei erfährt auch das dem ersten Umfangsringspaltes 14 vorgeordnete erste Lager 11.I eine hinreichende Beaufschlagung mit Reinigungsflüssigkeit, sodass auch in diesem Bereich eine gute Selbstreinigung stattfindet.
Jene Reinigungsflüssigkeit R, die die Durchtrittsöffnungen 5b im zweiten Kegelrad 5 durchströmt (siehe 4), verzweigt sich in einen ersten Teilstrom R1 (erste Spritzstrahlen) und einen zweiten Teilstrom R2 (zweite Spritzstrahlen). Der erste Teilstrom R1 gelangt über eine Anschlussbohrung 4d in eine Zufuhrbohrung 4c im Düsenkopf 4, wobei im Ausführungsbeispiel vier dieser Anschluss- und Zufuhrbohrungen 4d, 4c vorgesehen sind und jede der Zufuhrbohrungen 4c am Ende in die zugeordnete Düse 18 ausmündet (siehe auch 2). Sämtliche Düsen 18 bringen zusammen den ersten Teilstrom R1 in den zu reinigenden Behälter aus. Der zweite Teilstrom R2 gelangt, in Strömungsrichtung gesehen, vor Erreichen des zweiten Gleitlagers 17 in einen eigenständigen Zufuhrkanal 4b (1 und 4), über den eine als Düse ausgebildete Spritzvorrichtung 4a versorgt wird, die vollständig in dem Düsenkopf 4 ausgebildet ist.
An den Düsen 18 des Düsenkopfes 4, die für die eigentliche Reinigung des Behälters vorgesehen sind, kommt demnach der erste Teilstrom R1 (erste Spritzstrahlen) an, der sich aus der in die Behälterreinigungsvorrichtung 1 über die Zufuhröffnung 2.1a eintretenden Reinigungsflüssigkeit R (Hauptstrom) abzüglich aller bis zu den Düsen 18 abgezweigten Teilströme ergibt. Dabei handelt es sich bei dem über die Spritzvorrichtung 4a austretenden zweiten Teilstrom R2 um planmäßige, ausgeprägte zweite Spritzstrahlen, die zum einen infolge der Drehung des Düsenkopfes 4 um die zweite Drehachse II (zweite Drehzahl n_II) das Düsenkopfgehäuse 3 umlaufend beaufschlagen (siehe insbesondere 2, 3 und 6). Zum andern führt das Düsenkopfgehäuse 3 eine Drehung um die erste Drehachse I (Drehzahl n_I) aus, sodass der zweite Teilstrom R2 auch immer wieder die Oberfläche des Anschlussgehäuses 2.1 oberhalb des Düsenkopfgehäuses 3 mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt.
Die erste und die zweite Gleitlagerleckage r3, r4 erzeugen keine ausgeprägten Spritzstrahlen, sondern hier wird für eine moderate Selbstreinigung von innen nach außen gesorgt, während die Abreinigung ggf. aus den Umfangsringspalten 14 und 15 ausgetragener oder diesen von außen zugeführten Verunreinigungen vom zweiten Teilstrom R2 erfolgt. Die Wirkungsweise der als Düse ausgebildeten Spritzvorrichtung 4a wird in besonderer Weise durch die Darstellungen der 2, 3 und 6 verdeutlicht. Insbesondere die Darstellung gemäß 6 zeigt, dass der aus der Spritzvorrichtung 4a austretende zweite Teilstrom R2 den Austrittsbereich des zweiten Umfangsringspaltes 15 erfasst.
Um eine optimale Ausbildung der aus den Düsen 18 austretenden ersten Spritzstrahlen des ersten Teilstromes R1 sicherzustellen, wird die jeweilige Zufuhrbohrung 4c zur zugeordneten Düse 18 mit einer größtmöglichen Länge ΔI ausgeführt (2), wie dies die Zeichnung an einer Düse 18 verdeutlicht. Dies gelingt dadurch, dass die Längsachse der Zulaufbohrung 4c die Tangente an einen zur zweiten Drehachse II konzentrischen Kreis K mit Radius a bildet. Dieser Radius a wird so groß wie möglich ausgeführt, wobei sichergestellt wird, dass die jeweilige Anschlussbohrung 4d nicht in die angrenzende Zufuhrbohrung 4c bzw. die angrenzende Düse 18 eingreift.
Mit Blick auf eine hinreichende Selbstreinigung der Behälterreinigungsvorrichtung 1 ergibt sich an deren Außenseite ein an sich schwer zu erfassender Bereich am Düsenkopfgehäuse 3, der dem Düsenkopf 4 abgewandt ist, will man nicht, wie dies beispielsweise bei der Behälterreinigungsvorrichtung gemäß EP 1 062 049 B1 der Fall ist, eine separate Düse im oberen Bereich des Anschlussgehäuses 2.1 installieren, die ihrerseits wiederum ein reinigungstechnisches Problem darstellen würde.
Um den in Frage kommenden problematischen Oberflächenbereich des Düsenkopfgehäuses 3 mit Reinigungsflüssigkeit mit dem aus der Spritzvorrichtung 4a austretenden zweiten Teilstrom R2 zu erfassen, schlägt die Erfindung vor, dass die Außenseite des Düsenkopfgehäuses 3 (s. insbesondere 2, 3 und 6), beiderseits und symmetrisch zu einer durch die erste und die zweite Drehachse I, II verlaufenden Ebene, jeweils mit einer geringfügig konkaven Ausnehmung 3* versehen ist, die zu den benachbarten Außenseiten des Düsenkopfgehäuses 3 jeweils gegenläufig gekrümmte Übergänge besitzt. In jenen Phasen des Reinigungsvorganges, in denen der zweite Teilstrom R2 jeweils die konkave Ausnehmung 3* unmittelbar beschwallt, wird die dort auftreffende Reinigungsflüssigkeit, insbesondere wenn sie die äußeren Bereiche der konkaven Ausnehmung 3* trifft, durch diese besondere Formgebung der Oberfläche veranlasst, eher dem tiefsten Punkt der konkaven Ausnehmung 3* zuzuströmen, um von dort als an der Oberfläche anhaftender Flüssigkeitsfilm (siehe insbesondere 3) dem düsenkopffernen Bereich der Oberfläche des Düsenkopfgehäuses 3 zuzuströmen.
Eine zweite Ausführungsform der Behälterreinigungsvorrichtung 1 gemäß der Erfindung (5) zeichnet sich gegenüber der ersten Ausführungsform gemäß 1 dadurch aus, dass der erste Umfangsringspalt 14, im Bereich seines Austritts in die Umgebung der Betätigungsvorrichtung 1, nicht parallel zur ersten Drehachse I orientiert ist, wie dies in 1 der Fall ist, sondern eine wenigstens senkrecht zur ersten Drehachse I oder gar leicht abwärts geneigte Orientierung aufweist. Dadurch kann die erste Gleitlagerleckage r3 ohne Behinderung aus dem ersten Umfangsringspalt 14 in radialer Richtung nach außen abfließen. Weiterhin trifft in den entsprechenden Phasen des Umlaufvorganges des Düsenkopfes 4 der aus der Spritzvorrichtung 4a austretende zweite Teilstrom R2 unmittelbar auf den ersten Umfangsringspalt 14, sodass hier eine besonders wirksame Abreinigung von Verunreinigungen stattfinden kann.

1: Behälterreinigungsvorrichtung
2: Gehäusekörper
2.1: Anschlussgehäuse
2.1a: Zufuhröffnung
2.1b: Zufuhrleitung
2.2: Befestigungsschaft
2.3: erstes Kegelrad
2.4: erstes innenverzahntes Hohlrad
2.5: erste Durchtrittsöffnung
3: Düsenkopfgehäuse
3*: konkave Ausnehmung
3a: erste Gehäuseöffnung
3b: zweite Gehäuseöffnung
4: Düsenkopf
4a: Spritzvorrichtung
4b: Zufuhrkanal
4c: Zufuhrbohrung
4d: Anschlussbohrung
5: zweites Kegelrad
5a: Nabe
5b: zweite Durchtrittsöffnung
6: Turbine
6a: Laufrad
6a*: Laufschaufel
6b: Leitrad
6b*: Leitschaufel
7: Turbinenwelle
8: Sonnenrad
9: Planetengetriebe
9.1: erstes Planetenrad
9.2: zweites Planetenrad
10: zweites innenverzahntes Hohlrad
11.I: erstes Lager
11.II: zweites Lager
12.1: drittes Lager
12.2: viertes Lager
12.3: fünftes Lager
13: sechstes Lager
13a: Stützring
13b: dritter Gleitring
14: erster Umfangsringspalt
15: zweiter Umfangsringspalt
16: erstes Gleitlager
16a: erster Gleitring
17: zweites Gleitlager
17a: zweiter Gleitring
18: Düse
19: Befestigungsring
20: Befestigungselement
K: Kreis
R: Reinigungsflüssigkeit (Hauptstrom)
R1: erster Teilstrom (erste Spritzstrahlen)
R2: zweiter Teilstrom (zweite Spritzstrahlen)
a: Radius des Kreise K
ΔI: Länge der Zulaufbohrung 4c
n_I: erste Drehzahl um die erste Drehachse I
n_II: zweite Drehzahl um die zweite Drehachse II
r3: erste Gleitlagerleckage
r4: zweite Gleitlagerleckage
z₈: erste Verzahnung (Zähnezahl des Sonnenrades 8)
z_9.1: zweite Verzahnung (Zähnezahl des ersten Planetenrades 9.1)
z_9.2: zweite Verzahnung (Zähnezahl des zweiten Planetenrades 9.2 (z_9.1 = z_9.2))
z_2.4: dritte Verzahnung (Zähnezahl des ersten innenverzahnten Hohlrades 2.4)
z₁₀: vierte Verzahnung (Zähnezahl des zweiten innenverzahnten
: Hohlrades 10 (z₁₀ – z_2.4 ≥ 1)
I: erste Drehachse
II: zweite Drehachse

Claims

Behälterreinigungsvorrichtung (1), die in eine Öffnung eines Behälters einführbar ist und einen Gehäusekörper (2), der ein mit einer Zuführleitung (2.1b) für Reinigungsflüssigkeit (R) verbundenes, gegenüber dem Behälter drehfest angeordnetes Anschlussgehäuse (2.1) besitzt, sowie ein gegenüber letzterem um eine erste Drehachse (I) drehbares Düsenkopfgehäuse (3) aufweist, mit mindestens einem am Düsenkopfgehäuse (3) um eine zweite Drehachse (II) drehbar angeordneten, mit wenigstens einer Düse (18) versehenen Düsenkopf (4), mit einem am Anschlussgehäuse (2.1) und koaxial zur ersten Drehachse (I) fest angeordneten ersten Kegelrad (2.3), das mit einem am Düsenkopf (4) und koaxial zur zweiten Drehachse (II) fest angeordneten zweiten Kegelrad (5) im Eingriff steht, mit einer durch die Strömungsenergie der die Behälterreinigungsvorrichtung (1) durchströmenden Reinigungsflüssigkeit (R) angetriebenen Turbine (6), die über eine Turbinenwelle (7) ein Sonnenrad (8) eines Planetengetriebes (8, 9, 2.4, 10) antreibt, das wenigstens zwei Planetenräder (9.1, 9.2) aufweist, von denen jedes in ein mit dem Anschlussgehäuse (2.1) fest verbundenes innenverzahntes erstes Hohlrad (2.4) und in ein zu letzterem koaxiales, mit dem Düsenkopfgehäuse (3) fest verbundenes innenverzahntes zweites Hohlrad (10) eingreift, wobei das Planetengetriebe (8, 9, 2.4, 10), die Kegelräder (2.3, 5) und ein erstes Lager (11.I) für die Drehung um die erste Drehachse (I) und ein zweites Lager (11.II) für die Drehung um die zweite Drehachse (II) von Reinigungsflüssigkeit (R) beaufschlagt werden, und mit einer am Düsenkopf (4) angeordneten, mit diesem umlaufenden Spritzvorrichtung (4a), die Reinigungsflüssigkeit (R) auf das Düsenkopfgehäuse (3) und den Gehäusekörper (2) ausbringt, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (8, 9, 2.4, 10) in Gänze im Bereich des Raumes angeordnet ist, der von den beiden Kegelrädern (2.3, 5) mit ihrem jeweiligen Außendurchmesser und in Richtung ihrer jeweiligen Drehachse (I, II) umgrenzt ist und der eine gemeinsame räumliche Schnittmenge dieser umgrenzten Räume bildet.
Behälterreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (2.4), in Richtung der ersten Drehachse (I) gesehen, ein Stück weit entfernt vom ersten Kegelrad (2.3) angeordnet ist und im Verbindungsbereich zwischen dem ersten Kegelrad (2.3) und dem ersten Hohlrad (2.4) mehrere über den Umfang verteilt angeordnete erste Durchtrittsöffnungen (2.5) vorgesehen sind.
Behälterreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (2.4), das erste Kegelrad (2.3) und ein an letzterem auf dessen dem Hohlrad (2.4) abgewandten Seite sich fortsetzender Befestigungsschaft (2.2) eine einstückige Einheit (2.2, 2.3, 2.4) bilden, die mit dem Anschlussgehäuse (2.1) form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
Behälterreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf eines ersten Umfangsringspaltes (14) zwischen dem Anschlussgehäuse (2.1) und dem Düsenkopfgehäuse (3) und einem zweiten Umfangsringspalt (15) zwischen dem Düsenkopfgehäuse (3) und dem Düsenkopf (4), jeweils vor Austritt dieser Umfangsringspalte (14, 15) in die Umgebung der Behälterreinigungsvorrichtung (1), jeweils ein Gleitring (16a, 17a) angeordnet ist, der ein erstes Gleitlager (16) für die beiden Gehäuse (2.1, 3) bezüglich deren gemeinsamer erster Drehachse (I) und ein zweites Gleitlager (17) für die Teile (3, 4) bezüglich deren gemeinsamer zweiter Drehachse (II) bildet.
Behälterreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzvorrichtung (4a) als Düse ausgeführt ist, die vollständig in dem Düsenkopf (4) ausgebildet ist und über einen in letzterem angeordneten eigenständigen Zufuhrkanal (4b) mit einem zweiten Teilstrom (R2) der Reinigungsflüssigkeit (R) aus dem Innenraum der Behälterreinigungsvorrichtung (1) versorgt wird.
Behälterreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad (9.1; 9.2) über seine gesamte axiale Erstreckung mit einer einzigen durchgängigen zweiten Verzahnung (z_9.1 = z_9.2) versehen ist.
Behälterreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer im Düsenkopfgehäuse (3) ausgebildeten zweiten Gehäuseöffnung (3b), die koaxial zur zweiten Drehachse (II) angeordnet ist, ein als ringförmig geschlossenes Gleitlager ausgeführtes sechstes Lager (13) vorgesehen ist, das der weiteren Lagerung des ersten Hohlrades (2.4) in dem Düsenkopfgehäuse (3) um die erste Drehachse (I) dient.
Behälterreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Düse (18) im Düsenkopf (4) mit jeweils einer in letzterem angeordneten Zulaufbohrung (4c) verbunden ist, wobei die jeweilige Längsachse der Zulaufbohrung (4c) die Tangente an einen zur zweiten Drehachse (II) konzentrischen Kreis (K) mit Radius (a) bildet und letzterer so bemessen ist, dass die Zulaufbohrung (4c) eine größtmögliche Länge (ΔI) im Düsenkopf (4) ausbildet.
Behälterreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Düsenkopfgehäuses (3), beiderseits und symmetrisch zu einer durch die erste und die zweite Drehachse (I, II) verlaufenden Ebene, jeweils mit einer geringfügig konkaven Ausnehmung (3*) versehen ist, die zu den benachbarten Außenseiten des Düsenkopfgehäuses (3) jeweils gegenläufig gekrümmte Übergänge besitzt.