DE102017115837A1

DE102017115837A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Innenwandreinigung eines Hohlraums

Info

Publication number: DE102017115837A1
Application number: DE102017115837.5A
Authority: DE
Inventors: Max Hesse; André Boye; Thomas Weyrauch; Enrico Fuchs
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2037-07-15
Also published as: DE102017115837B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Innenwandreinigung eines Hohlraums, umfassend ein Rotationsrohr 2, das in einem Trägergehäuse 6 drehbar gelagert und mittels einer Antriebseinrichtung 52 vom Bereich eines ersten Endes her antreibbar ist, eine im Bereich eines zweiten Endes des Rotationsrohrs 2 angeordnete Schwenkeinrichtung 10 und eine an der Schwenkeinrichtung 10 angeordnete Strahlvorrichtung 18, die zur Abgabe einer Reinigungsflüssigkeit als Strahl 22 in zumindest einer veränderbaren Strahlrichtung 23 ausgeführt ist, wobei die Strahlvorrichtung 18 mit dem Rotationsrohr 2 um eine Rotationsachse 4 des Rotationsrohrs 2 und um eine Schwenkachse 16 der Schwenkeinrichtung 10 auslenkbar ist, wobei die Rotationsachse 4 und die Schwenkachse 16 senkrecht zueinander ausgerichtet sind und eine Veränderung der Strahlrichtung 23 um beide Achsen 4, 16 mittels gesonderter Antriebseinrichtungen 50, 52 vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist ein Zugmittelgetriebe 30, 40 vorgesehen, das zur Übertragung eines Drehmoments einer Antriebseinrichtung 50 zu einer Schwenkwelle 12, die mit der Schwenkeinrichtung 10 verbunden und in dem Rotationsrohr 2 gelagert ist, ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Innenwandreinigung eines Hohlraums wie zum Beispiel eines Tanks, Behälters, Containers oder einer Anlage. Die Vorrichtung zur Innenwandreinigung eines Hohlraums umfasst ein Rotationsrohr, das in einem Trägergehäuse drehbar gelagert und mittels einer Antriebseinrichtung vom Bereich eines ersten Endes her antreibbar ist, eine im Bereich eines zweiten Endes des Rotationsrohrs angeordnete Schwenkeinrichtung und eine an der Schwenkeinrichtung angeordnete Strahlvorrichtung, die zur Abgabe einer Reinigungsflüssigkeit als Strahl in zumindest einer veränderbaren Strahlrichtung ausgeführt ist. Die Strahlvorrichtung ist mit dem Rotationsrohr um eine Rotationsachse des Rotationsrohrs und um eine Schwenkachse der Schwenkeinrichtung auslenkbar. Die Rotationsachse und die Schwenkachse sind senkrecht zueinander ausgerichtet und eine Veränderung der Strahlrichtung um beide Achsen mittels gesonderter Antriebseinrichtungen ist vorgesehen.
Räume mit hohen Anforderungen an die Hygiene, Nassräume, Fermentieranlagen, Reaktoren oder ähnliche abgeschlossene Bereiche müssen häufig gereinigt werden. Zur Vereinfachung werden die Reinigungsanlagen mit in den betreffenden Bereich eingebaut, häufig bezeichnet als Cleaning-in-Place-Anlagen (CIP), um schnell und unkompliziert einsetzbar zu sein. Das Ziel ist dabei, trotz der starren Installation eine möglichst flexible und umfassende Reinigung realisieren zu können. Derartige Anlagen sind bekannt und zumeist so ausgeführt, dass ein oder zwei Strahlen durch einen zweiachsigen Antrieb zu jeden Punkt der Wandung in dem zu reinigenden Raum, dem Hohlraum im Sinne des Oberbegriffs, steuerbar sind.
Eine solche Anlage wird in der Druckschrift DE 100 24 950 C1 unter der Bezeichnung Orbitalwaschkopf beschrieben, wobei zwei entgegengesetzt gerichtete Strahlen vorgesehen sind. Ein fremdangetriebener Düsenkopfträger ist auf einem Tragrohr gelagert. Ein wenigstens eine Strahl- und/oder Sprühvorrichtung aufweisender, mit dem Düsenkopfträger mittels eines einstufigen Winkelgetriebes gekoppelter Düsenkopf kommt zum Einsatz. Eine am Düsenkopf angeordnete Verzahnung kämmt mit einer am Tragrohr angeordneten Verzahnung. Der Orbitalwaschkopf hat einen weitgehend leeren, großvolumigen Gehäuseinnenraum, in dem über das Tragrohr einfließende Flüssigkeit vorgestaut wird, um nahezu unverwirbelt und ungedrosselt aus den Reinigungsdüsen ausströmen zu können.
Ähnlich geartete Lösungen sind in den Druckschriften DE 10 2012 011 788 A1 und US 3 874 594 A , mit jeweils nur einer Strahlvorrichtung, sowie DE 697 04 349 T2 DE zu entnehmen. All diesen Lösungen ist gemeinsam, dass Zahnradgetriebe vorgesehen sind und die Konstruktion daher größer, schwerer und aufwändiger machen. Dieser nachteilige Effekt wird bei der Lösung aus Druckschrift US 3 874 594 A noch verstärkt, weil die Schwenkbewegung durch ein Schneckengetriebe erzeugt wird, das besonders starkem Verschleiß und damit verbundenem Abrieb unterworfen ist.
Druckschrift DE 10 2012 011 788 A1 beschreibt zudem ein sehr aufwändiges Getriebe zur Bewegung der Strahlvorrichtung. Dieses ist als Planetengetriebe ausgeführt, hat eine komplizierte Lagerung und viele Bauteile mit vielen bewegten Kontaktstellen, die im Betrieb zu Abrieb führen. Vor dem Hintergrund, dass die Reinigungsflüssigkeit mit Bauteilen im Inneren der Reinigungsvorrichtung in Berührung kommt, kann eine Verunreinigung der Reinigungsflüssigkeit bereits vor dem Eintritt in den Hohlraum nicht ausgeschlossen werden, weil der Abrieb der vorgenannten Kontaktstellen ausgespült und mitgerissen wird. Abgesehen davon sind viele Spalten und Lager vorhanden, die eine für hohe Hygieneanforderungen erforderliche Spülfähigkeit fraglich erscheinen lässt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Innenwandreinigung von Hohlräumen anzubieten, wobei die Vorrichtung einfach und leicht gebaut ist, sowie geringe Neigung zeigt, Abrieb hervorzurufen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Innenwandreinigung eines Hohlraums, beispielsweise eines Tanks, an dem die Vorrichtung bevorzugt dauerhaft montiert ist und durch eine Öffnung in den Hohlraum hineinragt. Die Vorrichtung umfasst ein Rotationsrohr, das in einem Trägergehäuse drehbar und antreibbar gelagert ist. Sie ist bevorzugt im Bereich eines ersten Endes mit der Wand des Hohlraums verbunden, wofür sich das Trägergehäuse besonders eignet. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine an einem zweiten Ende des Rotationsrohrs oder an einem endseitig vorgesehenen Rotationskopf angeordnete Schwenkeinrichtung, wobei die Schwenkeinrichtung eine Strahlvorrichtung umfasst. Die Strahlvorrichtung ist zur Abgabe einer Reinigungsflüssigkeit als Strahl oder Sprühstrahl in zumindest einer veränderbaren Strahlrichtung ausgeführt. Daneben können auch weitere Eigenschaften wie Intensität oder Zusammensetzung des Strahls variiert werden. Die Strahlvorrichtung ist außerdem um eine Rotationsachse des Rotationsrohrs und zusätzlich um eine Schwenkachse der Schwenkeinrichtung auslenkbar. Dadurch ist annähernd jeder Punkt im Hohlraum durch den Strahl ansteuerbar, sofern nicht der Bereich abgeschattet ist, z. B. durch Einbauten oder die Vorrichtung zur Innenwandreinigung selbst.
Die Rotationsachse und die Schwenkachse sind senkrecht zueinander ausgerichtet und eine Veränderung der Strahlrichtung durch Drehung bzw. Schwenken um beide Achsen ist mittels gesonderter Antriebseinrichtungen vorgesehen. Unter gesonderten Antriebseinrichtungen wird auch eine Ausführungsform gefasst, bei der zwei gesonderte Kraftpfade von einem einzigen Motor oder sonstiger Quelle mechanischer Energie ausgehen. Diese Kraftpfade wären dann ebenfalls als gesonderten Antriebseinrichtungen anzusehen.
Erfindungsgemäß ist ein Zugmittelgetriebe zur Bewegung der Schwenkeinrichtung vorgesehen. Angetrieben wird dieses durch eine Antriebseinrichtung, die bei der bevorzugten Ausführungsform außerhalb von Rotationsrohr und/oder Schwenkeinrichtung angeordnet ist. Die mechanische Antriebsenergie, insbesondere das Drehmoment der Antriebseinrichtung ist über das Zugmittelgetriebe zu einer Schwenkwelle übertragbar. Die Schwenkwelle ist mit der Schwenkeinrichtung verbunden und überträgt die Drehbewegung auf die Schwenkeinrichtung. Die Schwenkwelle ist bevorzugt in dem Rotationsrohr gelagert. Ein Zugmittelgetriebe kann mechanische Energie auf größere Entfernung bei geringem Gewicht und geringen Kosten, verglichen mit einem Rädergetriebe, übertragen. Weiterhin kann auf eine Drehdurchführung an der Abtriebseite, an der Schwenkeinrichtung, verzichtet werden.
Als Zugmittel kommen ein Seil, ein Kabel, ein Riemen, ein Zahnriemen oder eine Kette in Betracht. Das Seil oder das Kabel können mit Formschlusselementen ausgestattet sein, die anstelle einer Haftreibung durch einen Formschluss zwischen Seil und Scheiben eine höhere Kraft übertragen können. Seil und Scheiben sind dazu mit korrespondierenden Vertiefungen ausgestaltet.
Weiterhin kann ein Zahnriemen zum Einsatz kommen, der in eine Abtriebsscheibe auf der Schwenkwelle eingreift. An der Antriebsseite ist eine entsprechende Antriebsscheibe vorgesehen, die durch die Antriebseinrichtung direkt oder über eine vorgelegte Getriebeanordnung angetrieben wird und den Zahnriemen bewegt.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das Kabel als Zugmittel einer Kabeltransmission eingesetzt. Das Kabel ist dazu nicht endlos ausgeführt, sondern die Enden sind in unterschiedlichem Wickelsinn auf die beiden Abtriebsscheiben auf der Schwenkwelle aufgewickelt. Für die Erzeugung einer Drehrichtung der Schwenkwelle wird eines der beiden Enden des Kabels, das über eine auf der Schwenkwelle angeordnete Abtriebsscheibe gelegt ist, gezogen und damit abgewickelt. Das andere Ende wird dabei zwangsläufig aufgewickelt.
Der Antrieb der Schwenkeinrichtung erfolgt, indem das Kabel über eine mit der Antriebseinrichtung mechanisch verbundene Antriebsscheibe läuft, die in unterschiedliche Richtungen drehend angetrieben werden kann. Die Kabeltransmission mit den Wickeln auf den Abtriebsscheiben hat den Vorteil, dass ein Schlupf zwischen Kabel und Abtriebsscheiben vermieden wird, weil es nicht auf die Reibung zwischen Abtriebsscheibe und Kabel ankommt. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Reinigungsflüssigkeit mit dem Kabel bzw. den Scheiben in Berührung kommt und die Reibung herabzusetzen droht. Für die Antriebsscheibe gilt dies nicht in der Weise, da hier nur Haftreibung zur Kraftübertragung zur Verfügung steht.
Vorteilhafterweise sind die Baugruppen so zueinander positioniert, dass sowohl die Rotationsachse des Rotationsrohrs und die Schwenkachse der Schwenkeinrichtung einerseits einen gemeinsamen Schnittpunkt bilden, als auch die Rotationsachse des Rotationsrohrs und die durch die Schwenkeinrichtung hindurch verlängerte Achse der Strahlrichtung bei aus der Parallelen zur Achse des Rotationsrohrs heraus geneigter Strahlrichtung andererseits einen gemeinsamen Schnittpunkt bilden. Diese beiden Schnittpunkte sind in jeder Position der Strahlvorrichtung vorhanden. Nur wenn die Strahlrichtung so eingestellt ist, dass sie parallel zur Rotationsachse des Rotationsrohrs liegt, gibt es naturgemäß keinen Schnittpunkt zwischen den Achsen von Rotationsrohr und Strahl (bzw. liegt dieser im Unendlichen, wie bei Parallelen generell). Die derart zentrisch ausgeführte Anordnung ermöglicht eine Minimierung von Unwuchten bei der Positionierung der Strahlvorrichtung und damit eine Vereinfachung und Verkleinerung der Vorrichtung.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Schwenkeinrichtung beidseitig in dem Rotationsrohr, das bevorzugt im Bereich der Schwenkeinrichtung mit einem Rotationskopf eine kopfartige Erweiterung aufweist, gelagert ist. Die Last wird daher besser und gleichmäßiger auf beide Lager verteilt. Rotationsrohr und Trägergehäuse können dadurch kleiner im Durchmesser sein, die Beabstandung der Strahlvorrichtung von der Rotationsachse des Rotationsrohrs, die erforderlich ist zur Selbstreinigung, kann somit ebenfalls verringert werden, was wiederum zu einer kleinen und leichten Vorrichtung führt.
Um die Nachteile, die mit der Berührung der Reinigungsflüssigkeit mit den Bauelementen einhergehen, vollständig zu vermeiden, erfolgt die Zuführung der Reinigungsflüssigkeit zur Strahlvorrichtung nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch eine gesonderte Zuleitung. Diese verläuft bevorzugt größtenteils durch das Innere des Rotationsrohrs.
Als vorteilhaft hat sich zudem eine hohle Schwenkwelle erwiesen, in die die Reinigungsflüssigkeit von der Zuleitung eingeleitet und zur Strahlvorrichtung hin geleitet wird, die ebenfalls mit dem Hohlraum in der Schwenkwelle verbunden ist. Dann kann die Reinigungsflüssigkeit weder durch Abrieb der beweglichen Teile verunreinigt werden, noch macht sich eine schwierige hygienegerechte Reinigung der Bereiche erforderlich, in denen die schwer zugänglichen Getriebeelemente angeordnet sind.
Es hat sich zudem als günstig erwiesen, wenn der Strahl, dessen Strahlrichtung parallel zur Rotationsachse des Rotationsrohrs eingestellt ist, von der Rotationsachse des Rotationsrohrs beabstandet ist. Diese Einstellung ist nur eine von unendlich vielen Positionen, die der Strahl einnehmen kann, und dient in dem Zusammenhang nur zur erklärenden Darstellung der Position des Strahls in Relation zur Rotationsachse des Rotationsrohrs. Der Abstand ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform größer als der größte Radius des Trägergehäuses, beispielsweise wenn sich das Trägergehäuses im zu reinigenden Innenraum befindet. Hierdurch ist eine Selbstreinigung des Trägergehäuses möglich, weil der Strahl dieses ebenfalls zur vorgesehenen Behandlung, insbesondere zur Reinigung, erreichen kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenwandreinigung eines Hohlraums. Ein Rotationsrohr rotiert in einem Trägergehäuse. Es sind eine an dem Rotationsrohr angeordnete Schwenkeinrichtung und eine an der Schwenkeinrichtung angeordnete Strahlvorrichtung, die eine Reinigungsflüssigkeit als Strahl in einer veränderbaren Strahlrichtung abgibt, vorgesehen. Die Strahlvorrichtung lenkt um eine Rotationsachse des Rotationsrohrs und eine Schwenkachse der Schwenkeinrichtung aus, wobei die Achsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind und eine Veränderung der Strahlrichtung um beide Achsen mittels gesonderter Antriebseinrichtungen erfolgt. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung schneiden sowohl die Rotationsachse des Rotationsrohrs und die Schwenkachse der Schwenkeinrichtung einerseits, als auch die Rotationsachse des Rotationsrohrs und die durch die Schwenkeinrichtung hindurch verlängerte Achse der Strahlrichtung bei aus der Parallelen zur Achse des Rotationsrohrs heraus geneigter Strahlrichtung andererseits einander in jeder Position der Strahlvorrichtung.
Vorteilhafter Weise werden die Antriebseinrichtungen mittels einer Steuerungseinrichtung in der Weise angetrieben, dass eine bedarfsgerechte oder/ und adaptive Reinigung der Innenwand des Hohlraums ermöglicht wird. Hierzu bedient sich der Fachmann bekannter Lösungen aus der Steuerungstechnik, die auf die Bedürfnisse in Zusammenhang mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommen.
Durch die Erfindung, insbesondere die gesteuerte Bewegung beider Antriebseinrichtungen, können beliebige Reinigungskonzepte entworfen und in einem Speicher abrufbar abgelegt werden, der mit der Steuerungseinrichtung zusammenwirkt. Dadurch sind Reinigungsabläufe durchführbar, die mittels einer starren Getriebelösung nicht realisierbar wären. Jeder Punkt im Hohlraum kann gezielt und auch mit der erforderlichen Intensität gereinigt werden, wie z. B. bei Stutzen. Zudem ist eine Anpassung, insbesondere eine Inline-Anpassung des Bewegungsprofils möglich. Hierdurch ist eine adaptive Reinigung möglich bis hin zu einem selbstlernenden System.
Bei allen von der Erfindung umfassten Ausführungsformen kompensiert die erste Antriebseinrichtung für die Schwenkbewegung, neben der Schwenkbewegung der Strahlvorrichtung, die Drehbewegung des Rotationsrohrs, welches von der zweiten Antriebseinrichtung angetrieben wird.
Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

1: eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung;
2: eine Vorderansicht derselben Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung;
3: eine perspektivische Darstellung eines Rotationskopfes einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung;
4: eine geschnittene Darstellung eines Details einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung;
5: eine geschnittene Darstellung des Rotationskopfes einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung;
6: eine geschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung;
7: eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung;
8: eine geschnittene Darstellung eines Details einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung; und
9: eine geschnittene Darstellung eines Getriebegehäuses einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung 1. Ein Rotationsrohr 2 wird durch ein Trägergehäuse 6 gehalten und größtenteils verdeckt. Es tritt am unteren Ende des Trägergehäuses 6 heraus und mündet dort in einen Rotationskopf 3. Der Rotationskopf 3 trägt eine Schwenkvorrichtung 10 mit einer Strahlvorrichtung 18. Diese gibt einen Strahl 22 ab, der die Strahlrichtung 23 aufweist. Durch die Schwenkvorrichtung 10 kann der Strahl 22 um die Schwenkachse 16 verschwenkt werden.
Für das Verschwenken des Strahls 22 um eine vertikale Achse ist das Rotationsrohr 2 um eine Rotationsachse 4 drehbar. Für den Antrieb des Rotationsrohrs 2 ist eine Antriebseinrichtung 52 vorgesehen, zum Antrieb der Schwenkvorrichtung 10 dient die Antriebseinrichtung 50. In einem Getriebegehäuse 5 werden die Bewegungen der Antriebseinrichtungen 50, 52 durch die darin angeordneten Getriebe zum Antrieb von Rotationsrohr 2 und Schwenkvorrichtung 10 umgeformt.
2 zeigt eine weitere perspektive Darstellung derselben Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung 1. Es wird auf die Figurenbeschreibung zu 1 verwiesen. Deutlicher erkennbar ist in der dargestellten Position ein Freiraum im Rotationskopf 3, der der Schwenkeinrichtung 10 ein weitgehendes Verschwenken um die Schwenkachse 16 ermöglicht, während sie beidseitig im Rotationskopf 3 gelagert ist.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Details einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung 1, insbesondere einen Rotationskopf 3. Das Rotationsrohr 2 tritt aus dem Trägergehäuse 6 an dessen Unterseite aus. In diesem Bereich ist der Rotationskopf 3 angebracht, in dem die Schwenkeinrichtung 10 beidseitig durch die Lager 14 schwenkbar gelagert ist. Die Schwenkrichtung ist durch einen kurvenförmigen Pfeil dargestellt. Die Strahlvorrichtung 18 gibt den Strahl 22 ab, dessen Strahlrichtung 23 durch einen weiteren Pfeil verdeutlicht wird.
Die Strahlvorrichtung 18 ist von der Schwenkachse 16 um einen Abstand A beabstandet. Der Abstand A ist größer als der Radius R des Trägergehäuses 6. Dadurch kann der Strahl 22, bei entsprechender Stellung der Schwenkeinrichtung 10, die Außenfläche des Trägergehäuses 6 reinigen. Dadurch ist eine Selbstreinigung der Vorrichtung 1 in hohem Maße möglich und der Wartungsaufwand sinkt entsprechend.
4 zeigt eine geschnittene bzw. gehäuselose Darstellung eines weiteren Details einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung 1. Dieses Detail betrifft eine Ausführungsform der Antriebe für die Drehung des Rotationsrohrs 2, wobei die Drehung durch einen Pfeil dargestellt ist, und das Verschwenken der hier nicht sichtbaren Schwenkeinrichtung. Der Antrieb des Rotationsrohrs 2 erfolgt durch die Antriebseinrichtung 52, wobei die Drehbewegung über einen Rotationskettentrieb 54 von der Welle der Antriebseinrichtung 52 auf das Rotationsrohr 2 übertragen wird.
Die Antriebseinrichtung 50 dient zum Antrieb der Schwenkbewegung, die die Schwenkeinrichtung 10 um ihre Schwenkachse 16 (vgl. 3) ausführt. Die Antriebswelle der Antriebseinrichtung 50 wirkt auf eine mit dieser verbundene Antriebsscheibe 34. Die Antriebsscheibe 34 ist Teil einer Kabeltransmission 30, einer Ausführungsform eines Zugmittelgetriebes. Als Zugmittel dient hier ein Kabel 32, das in mehreren Windungen um die Antriebsscheibe 34 gelegt ist. Das Kabel 32 wird durch Umlenkrollen nach unten umgelenkt, wo die Schwenkeinrichtung 10 angeordnet ist und wird hierzu durch das Innere des Rotationsrohrs 2 hindurchgeführt.
5 zeigt eine geschnittene Darstellung des Rotationskopfes 3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung 1. Während in 4 der obere Bereich der Antriebseinrichtung und die zugehörigen Getriebe gezeigt wurden, wird hier der untere Bereich der Vorrichtung durch einen Schnitt durch den Rotationskopf 3 verdeutlicht. Das Kabel 32 wird von oben her durch das im Trägergehäuse 6 gelagerte Rotationsrohr in den Rotationskopf 3 hineingeführt. Dort verläuft es bis in den Bereich der Schwenkvorrichtung 10, die mit einer Schwenkwelle 12 verbunden ist. Die Schwenkwelle 12 ist beidseits gelagert in den Lagern 14. Auf der Schwenkwelle 12 sind zudem zwei Abtriebsscheiben 36, 36' angeordnet. Über diese ist das Kabel 32 in jeweils entgegengesetztem Wickelsinn aufgewickelt. Dadurch ändert sich die Drehrichtung der Schwenkwelle 12, je nachdem, an welchem Kabel 32 bzw. an welchem Ende des Kabels 32 gezogen wird. Somit ist durch den Kabelzug die Schwenkstellung der Schwenkeinrichtung 10 einstellbar, damit auch die Strahlrichtung.
6 zeigt eine geschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung 1', die ein ganz anderes Prinzip verwirklicht, als die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Vor allem wurde bei der dargestellten Lösung vermieden, dass die Reinigungsflüssigkeit mit den beweglichen Teilen in Berührung kommt. Hierzu dient eine Zuleitung 60, die im Bereich des Rotationsrohrs 2 komplett drehbar, bevorzugt mittels Drehdichtungen, ist und im Bereich des Rotationskopfes 3 als Schlauch ausgeführt ist. Der Schlauch mündet in eine hohle Schwenkwelle 12' ein, sodass die Reinigungsflüssigkeit zu der hier nicht dargestellten Strahlvorrichtung 18 gelangen und als Strahl abgegeben werden kann. Ebenso wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die Schwenkwelle 12' beidseitig im Rotationskopf 3 durch die Lager 14 gelagert.
Die weiteren Unterschiede zu den übrigen Ausführungsformen betreffen den Antrieb der Bewegungen um die Rotationsachse 4 und die Schwenkachse 16. Für die Bewegung um die Rotationsachse 4 ist ein Rotationsgetriebe 56 vorgesehen, dass die Drehbewegung der Antriebseinrichtung 52 auf das Rotationsrohr 2 überträgt.
Um die Schwenkbewegung zu erzeugen, wird die Drehbewegung der Antriebseinrichtung 50 aus einem antriebsnahen Bereich, z. B. dem Bereich des Getriebegehäuses (hier nicht dargestellt), zum Rotationskopf 3 über einen Zahnriementrieb 40 als eine weitere Ausführungsform eines Zugmittelgetriebes übertragen. Hierzu ist eine Antriebsscheibe 44 vorgesehen, die in der dargestellten Ausführungsform über ein 2-stufiges Zahnradgetriebe durch die Antriebseinrichtung 50 angetrieben wird. Über die Antriebsscheibe 44 ist ein Zahnriemen 42 gelegt, der zugleich über die Abtriebsscheibe 46 läuft, die mit der Schwenkwelle 12' verbunden ist. Somit kann die Schwenkwelle 12' und mit dieser die Schwenkvorrichtung, soweit vorgesehen, angetrieben werden.
7 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung 1" mit einem Getriebegehäuse 5 und Antriebseinrichtungen 50, 52. An der den Antriebseinrichtungen 50, 52 gegenüberliegenden Seite des Getriebegehäuses 5 ist das Trägergehäuse 6 angeordnet, in dessen Innerem das Rotationsrohr 2 drehbar gelagert ist. Das Rotationsrohr 2 tritt an dem vom Getriebegehäuse 5 abgewandten Ende des Trägergehäuses 6 aus diesem aus.
Das Rotationsrohr 2 geht in den Rotationskopf 3 über, der mit der Schwenkeinrichtung 10' und der Strahlvorrichtung 18 ausgerüstet ist. Die Schwenkeinrichtung 10' ist dabei exzentrisch am Rotationskopf 3 angeordnet, sodass sich der Abstand zur Mittelachse des Rotationsrohrs 2 allein aus der Anordnung am Umfang des Rotationskopfs 3 ergibt.
8 zeigt eine geschnittene Darstellung eines Details einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung 1", die in 7 vollständig dargestellt ist. Das Rotationsrohr 2 wird im Trägergehäuse 6 geführt und ist diesem gegenüber durch das Rotationslager 7 drehbar gelagert.
Im Inneren des Rotationsrohrs 2 und entlang der Rotationsachse 4 verläuft die Zuleitung 60 für die zu versprühende Reinigungsflüssigkeit. Die Zuleitung 60 mündet seitlich in ein Winkelrohr 71, dass die Reinigungsflüssigkeit bis in die hohle Schwenkwelle 12' leitet. Die Verbindung zwischen der Zuleitung 60 und den Winkelrohr 71 sowie zwischen dem Winkelrohr 71 und der hohlen Schwenkwelle 12' ist bevorzugt jeweils durch eine Drehverschraubung 70 realisiert. Dadurch kann eine relative Drehung der verschraubten Elemente zueinander erfolgen, ohne dass Reinigungsflüssigkeit austritt. Durch die innere Ausnehmung der hohlen Schwenkwelle 12' wird die Reinigungsflüssigkeit dann weiter bis zur Strahlvorrichtung 18 geleitet, um dort nach außen abgegeben zu werden.
Die Schwenkwelle 12' ist mit dem Lager 14 drehbar gelagert und ermöglicht die Schwenkbewegung der Schwenkeinrichtung 10' um die Schwenkachse 16. Der Antrieb dieser Schwenkbewegung erfolgt durch einen Zugmitteltrieb, hier mit dem bevorzugt eingesetzten Zahnriementrieb 40' (vgl. nachfolgende 9). Von diesem ist die Abtriebsscheibe 46' dargestellt. Der hier nicht dargestellte Zahnriemen verläuft parallel zur Rotationsachse 4 durch das Rotationsrohr 2 bis in das hier nicht dargestellte Getriebegehäuse hinein.
9 zeigt eine geschnittene Darstellung eines Getriebegehäuses einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Innenwandreinigung 1", wie sie in den vorangegangenen beiden 7 und 8 dargestellt ist. Hier sind das Getriebegehäuse 5 und insbesondere dessen Inneres dargestellt. An der gemäß Darstellung oberen Seite sind die hier nicht erkennbaren Antriebseinrichtungen angeflanscht, von denen die eine mittels einer Antriebswelle auf einen Rotationsriementrieb 54' mit einem Zahnriemen 42", als wesentlicher Teil des hier bevorzugt eingesetzten Zugmittelgetriebes Zahnriementrieb 40", wirkt. Dieser Rotationsriemenantrieb 54' überträgt das Drehmoment der Antriebseinrichtung 52 auf das Rotationsrohr 2, das mittels des Rotationslagers 7 im Trägergehäuses 6 drehbar gelagert ist.
Der Antrieb der Schwenkbewegung (vergleiche 8) erfolgt über einen weiteren Zahnriementrieb 40' mit der Antriebsscheibe 44' und dem Zahnriemen 42', der mit der Antriebsscheibe 44' in Eingriff steht. Die Antriebsscheibe 44' findet sich auf derselben Welle wie ein erstes Kegelrad, das mit einem zweiten Kegelrad in Eingriff steht, die zusammen das Schwenkgetriebe 58 bilden. Das zweite Kegelrad ist über eine Hohlwelle 61 mit der hier nicht dargestellten Antriebseinrichtung 50 verbunden. Die Ausnehmung der Hohlwelle 61 ist geeignet zum Durchleiten der Reinigungsflüssigkeit und mit der Zuleitung 60 verbunden, die die Reinigungsflüssigkeit weiterleitet, wie zuvor bei der Beschreibung der 8 dargestellt. Da die im Bereich des Rotationskopfs 3 (vgl. 8) nicht drehbare Zuleitung 60 mit der Hohlwelle 61 verbunden ist, ist eine Drehverschraubung 70 an beiden Wellenenden vorgesehen, die eine rotatorische Relativbewegung ermöglicht, ohne dass Reinigungsflüssigkeit austritt.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1": Vorrichtung zur Innenwandreinigung
2: Rotationsrohr
3: Rotationskopf
4: Rotationsachse
5: Getriebegehäuse
6: Trägergehäuse
7: Rotationslager
10: Schwenkeinrichtung (zentral)
10': Schwenkeinrichtung (lateral)
12: Schwenkwelle
12': hohle Schwenkwelle
14: Lager
16: Schwenkachse
18: Strahlvorrichtung
20: Reinigungsflüssigkeit
22: Strahl
23: Strahlrichtung
30: Zugmittelgetriebe Kabeltransmission
32: Kabel
34: Antriebsscheibe Kabeltransmission
36: Abtriebsscheibe Kabeltransmission
36': Abtriebsscheibe Kabeltransmission
40: Zugmittelgetriebe Zahnriementrieb (zentraler Schwenkantrieb)
40': Zugmittelgetriebe Zahnriementrieb (lateraler Schwenkantrieb)
40": Zugmittelgetriebe Zahnriementrieb (Rotationsriementrieb)
42: Zahnriemen (zentraler Schwenkantrieb)
42': Zahnriemen (lateraler Schwenkantrieb)
42": Zahnriemen (Rotationsriementrieb)
44: Antriebsscheibe Zahnriementrieb (zentraler Schwenkantrieb)
44': Antriebsscheibe Zahnriementrieb (lateraler Schwenkantrieb)
46: Abtriebsscheibe Zahnriementrieb (zentraler Schwenkantrieb)
46': Abtriebsscheibe Zahnriementrieb (lateraler Schwenkantrieb)
50: Antriebseinrichtung (Schwenkbewegung)
52: Antriebseinrichtung (Rotationsbewegung)
54: Rotationskettentrieb
54': Rotationsriementrieb
56: Rotationsgetriebe
58: Schwenkgetriebe
60: Zuleitung
61: Hohlwelle
70: Drehverschraubung
71: Winkelrohr
A: Abstand
R: Radius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10024950 C1 [0003]
DE 102012011788 A1 [0004, 0005]
US 3874594 A [0004]
DE 69704349 T2 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Innenwandreinigung eines Hohlraums, umfassend ein Rotationsrohr (2), das in einem Trägergehäuse (6) drehbar gelagert und mittels einer Antriebseinrichtung (52) vom Bereich eines ersten Endes her antreibbar ist, eine im Bereich eines zweiten Endes des Rotationsrohrs (2) angeordnete Schwenkeinrichtung (10) und eine an der Schwenkeinrichtung (10) angeordnete Strahlvorrichtung (18), die zur Abgabe einer Reinigungsflüssigkeit als Strahl (22) in zumindest einer veränderbaren Strahlrichtung (23) ausgeführt ist, wobei die Strahlvorrichtung (18) mit dem Rotationsrohr (2) um eine Rotationsachse (4) des Rotationsrohrs (2) und um eine Schwenkachse (16) der Schwenkeinrichtung (10) auslenkbar ist, wobei die Rotationsachse (4) und die Schwenkachse (16) senkrecht zueinander ausgerichtet sind und eine Veränderung der Strahlrichtung (23) um beide Achsen (4, 16) mittels gesonderter Antriebseinrichtungen (50, 52) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugmittelgetriebe (30, 40) vorgesehen ist, das zur Übertragung eines Drehmoments einer Antriebseinrichtung (50) zu einer Schwenkwelle (12), die mit der Schwenkeinrichtung (10) verbunden und in dem Rotationsrohr (2) gelagert ist, ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zugmittelgetriebe (30, 40) als Zugmittel ein Seil, ein Kabel (32), ein Riemen, ein Zahnriemen (42) oder eine Kette vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Kabel (32) als Zugmittel einer Kabeltransmission (30) eingesetzt ist, wobei in jeder Drehrichtung der Antriebseinrichtung (50) eines der beiden Enden des Kabels (32), das über eine auf der Schwenkwelle (12) angeordnete Abtriebsscheibe (36, 36') gelegt ist, gezogen wird, wobei das Kabel (32) über eine mit der Antriebsvorrichtung (50) mechanisch verbundenen Antriebsscheibe (34) läuft.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zuführung der Reinigungsflüssigkeit zur Strahlvorrichtung (18) durch eine gesonderte Zuleitung (60) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Schwenkwelle (12') vorgesehen ist, die einen Hohlraum aufweist, in den die Reinigungsflüssigkeit eingeleitet und zur Strahlvorrichtung (18) hin geleitet wird, die mit dem Hohlraum in der Schwenkwelle (12') verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sowohl die Rotationsachse (4) des Rotationsrohrs (2) und die Schwenkachse (16) der Schwenkeinrichtung (10) einerseits, als auch die Rotationsachse (4) des Rotationsrohrs (2) und die durch die Schwenkeinrichtung (10) hindurch verlängerte Achse der Strahlrichtung (23), bei aus der Parallelen zur Rotationsachse (4) heraus geneigter Strahlrichtung (23), andererseits einander in jeder Position der Strahlvorrichtung (18) schneiden.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schwenkeinrichtung (10) beidseitig in dem Rotationsrohr (2) gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Strahl (22), wenn die Strahlrichtung (23) parallel zur Rotationsachse (4) des Rotationsrohrs (2) eingestellt ist, von der Rotationsachse (4) beabstandet ist, wobei der Abstand (A) größer ist als der größte Radius (R) des Trägergehäuses (6).
Verfahren zur Innenwandreinigung eines Hohlraums, wobei ein Rotationsrohr (2) in einem Trägergehäuse (6), eine an dem Rotationsrohr (2) angeordnete Schwenkeinrichtung (10) und eine an der Schwenkeinrichtung (10) angeordnete Strahlvorrichtung (18) vorgesehen sind, die eine Reinigungsflüssigkeit als Strahl (22) in zumindest einer veränderbaren Strahlrichtung (23) abgibt, wobei die Strahlvorrichtung (18) um eine Rotationsachse (4) des Rotationsrohrs (2) und eine Schwenkachse (16) der Schwenkeinrichtung (10) auslenkt, wobei die Achsen (4, 16) senkrecht zueinander ausgerichtet sind und zur Veränderung der Strahlrichtung (23) um beide Achsen (4, 16) mittels gesonderter Antriebseinrichtungen (50, 52) angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugmittelgetriebe (30, 40) ein Drehmoment einer Antriebseinrichtung (50) zu einer Schwenkwelle (12) überträgt, die mit der Schwenkeinrichtung (10) verbunden und in dem Rotationsrohr (2) gelagert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei sowohl die Rotationsachse (4) und die Schwenkachse (16) einerseits, als auch die Rotationsachse (4) und die durch die Schwenkeinrichtung (10) hindurch verlängerte Achse der Strahlrichtung (23) bei aus der Parallelen zur Rotationsachse (4) heraus geneigter Strahlrichtung (23) andererseits einander in jeder Position der Strahlvorrichtung (18) schneiden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Strahl (22), wenn die Strahlrichtung (23) parallel zur Rotationsachse (4) des Rotationsrohrs (2) eingestellt ist, von der Rotationsachse (4) beabstandet ist, wobei der Abstand (A) größer ist als der größte Radius (R) des Trägergehäuses (6).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Antriebseinrichtungen (50, 52) mittels Steuerungseinrichtungen in der Weise angetrieben werden, dass eine bedarfsgerecht oder/ und adaptive Reinigung der Innenwand des Hohlraums ermöglicht wird.