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betreffend Apparatur zum Reinigen von Tanks oder dergleichen Die Erfindung
betrifft eine Apparatur zum Reinigen von Tanks oder dergleichen.
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Unter "Reinigen" soll in der nachstehenden Beschreibung jedes Reinigen,
Waschen, Sterilisieren oder dergleichen verstanden werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Apparatur zum Reinigen
von Tanks oder dergleichen ein Zufuhrrohr für das der Reinigung dienende Strömungsmittel
auf, ferner ein Dsenträgerglied, welches drehbar am Abgabeende des Rohres angeordnet
iat, eine Antriebseinheit zum Antrieb des DüsentrAgergliedes um die Achse des Abgabeendes
des Zufuhrrohrs,
eine oder mehrere Düsen, von denen jede an dem
Düsenträgerglied zur Rotation relativ zu dem letzteren rund um eine Achse angebracht
ist, welche schräg sowohl in Bezug auf die Rotationsachse des Düsenträgergliedes
relativ zum Zufuhrrohr als auch in Bezug auf seine eigene Achse angebracht ist,
sowie schließlich ein Getriebe, welches zwi-
schen jeder der Düsen und dem
Zufuhrrohr angebracht ist, wodurch eine Rotation des Düsenträgergliedes um die Achse
des Zufuhrrohres eine Rotation der oder jeder Düse um ihre eigene Rotationsachse
relativ zum Düsenträgerglied bewirkt.
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Die Rotationsachse von wenigstens einer der Düsen kann in einem Winkel
von 15o sowohl zu den Achsen des Abgabeendes des Zufuhrrohres als auch zu der Achse
der Düse liegen.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Achse
der oder jeder der Düsen vom Abgabeende des Zufuhrrohres aus nach außen in einem
Winkel von 45o zum freien Ende derselben gerichtet., Erfindungsgemäß trägt jede
Düse koaxial mit ihrer Rotationsachse ein Kegelrad, welches mit einem an dem Zufuhrrohr
befestigten Kegelrad kämmt.
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Die Antriebseinheit kann insbesondere eine strömungsmittelgetriebene
Turbine aufweisen, die über ein geeignetes Getriebe mit dem Düsenträgerglied in
Verbindung steht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 schematisch im Schnitt ein Aus-
führungsbeispiel
der Erfindung;
Fig. 2 schematisch im Schnitt das Zufuhrruhr und Düsenträgerglied
eines
zweiten Ausführungsbeispiels nach' der Erfindung;.
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Fig. 3 . schematisch im Schnitt ein Gehäuse zur Unterbringung der
Apparatur des zweiten Ausführungsbeispiels.
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Wie Fig. 1 zeigt, ist das Zufuhrrohr 1 für das reinigende Strömungsmittel
an einem Ende geschlossen, und weist eine Reihe von radialen Durchlässen 2 nahe
dem geschlossenen Ende auf. An dem Abgabeende des Zufuhrrohrs 1 ist mittels zweier
Kugellagerringe 3 und 4 ein Düsenträgerglied 5 gehalten. Der äußere Teil jedes der
Kugellagerringe ist in ein entsprechendes Ende des Gliedes 5 eigeschraubt, und das
Glied 5 wird auf dem Rohr 1 mittels einer Mutter 6 gehalten, welche sicherstellt,
daß die Kugellagerringe und das Glied 5 sich im Anschlag mit einer Schulter 7 am
äußeren Ende des Rohres i befinden. Das Glied 5 hat-eine zentrale, sich erweiternde
Bohrung 8, welche im.Betrieb ein reinigendes Strömungsmittel über die Durchlässe
2 abgibt und welche in Verbindung mit einem oder mehreren Kanälen 9 steht, wobei
in der Zeichnung zwei Kanäle dargestellt sind. Jeder Kanal 9 hat eine rohrförmige
Erstreckung 9' und, wie auf der rechten Seite der Zeichnungsdargestellt, eine allgemein
mit 10 bezeichnete Düse, die eine rohrförmige Erstreckung 10' trägt, welche über
die Erstreckung 9' paßt.
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Die- Düse Wird auf dem Düsenträgerglied mittels eines Kragens 11 gehalten,
welcher mit dem Träger verkeilt ist. Der Kragen Weist einen einwärts gerichteten
Flansch auf,
welcher sich im Eingriff mit einem äußeren Flansch an dem freien
Ende der Erstreckung 10' befindet, so daß ein Kugel-lagerkäfig gebildet wird»
in welchem sich Lagerkugeln 12 be-
finden. Dichtringe 13 und 14 und der dichte
Sitz der Glie-der 9' und 10# dienen dazu, den Durchgang für das Strömungs-
mittel
von dem Zufuhrrohr 1 zu der Düse 10 strömungsmittel-. dicht zu machen. Die
Düge 10 trägt ein Kegelrad 15, welches
sich mit einem Kegelrad 16
im Eingriff befindet, welches fest an dem freien Ende: des Rohres 1 angebracht ist.
Der Düsenträger weist gleichfalls ein fest angebrachtes Zahnrad 17 auf, welches
mit einem Ausgangsritzel 18 der Antriebseinheit kämmt, welche schematisch bei 19
angedeutet ist.
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Es ergibt sich aus der Zeichnung, daß die Achse der Düse 10' um 45o
aus ihrer Rotationsachse relativ zum Düsenträgerglied 5 verdreht ist, und daß die
Rotationsachse nach außen von dem Abgabeende des Zufuhrrohres aus in einem Winkel
von 45o zu derem freien Ende gerichtet ist. Die Zahnräder 15 und 16 haben eine ungleiche
Anzahl von Zähnen. Im Betrieb wirdleinigendes Strömungsmittel dem offenen-Ende des
Zufuhrrohres 1 zugeführt, und die Antriebseinheit 19.wird in Betrieb genommen. Der
Düsenträger 5 läuft dementsprechend um die Achse des Zufuhrrohres 1 und als Folge
des Getriebezuges 15 und 16 dreht sich jede Düse 10 um ihre eigene Rotationsachse.
Das von den Düsen abgegebene Ausströmungsvolumen hängt von den Winkeln ab, die die
Rotationsachse jeder Düse mit der Achse der Düse selbst und mit der Rotationsachse
des Düsenträgergliedes 5 beschreibt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel betragen
die beiden Winkel 45o. In diesem Ausführungsbeispiel ist daher das Ausströmungsvolumen
auf der einen Seite durch einen Zylinder begrenzt, welcher einen Querschnitt hat!
der durch den geometrischen Ort des Punktes X bestimmt ist, wo die Achse der Düse
die Rotationsachse der Düse relativ zu dem Glied 5 einschneidet und auf der anderen
Seite durch die Ebene, die diesen geometrischen Ort enthält. Wenn der von der Düse
kommende Strahl eine gewisse Divergenz aufweist, dann wird der direkt vor dem Zulieferrohr
1 befindliche "blinde Fleck" praktisch zu 0 vermindert, und die-Streuung wird gleichfalls
dazu führen, daß etwas von dem Strömungsmittel nach "rückwärts" relativ
zur Begrenzungsebene gelangt. Wenn erforderlich, kann dies durch Verminderung
des Winkels, welchen der Kanal 9
mit dem freien Ende des Rohres 1 bildet,
ausgeglichen werden.
Eine solche Winkelverminderung vermindert
ferner das Ausmaß
des notwendigen Streubereichs in dem Strahl,
um den "blinden Fleck" in einem gegebenen Abstand von der Düse auszugleichen.
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Eine Reinigungsapparatur, so wie sie dargestellt ist, ist insbesondere
zur Reinigung von offenen Behältern geeignet, wo es nachteilig wäre, wenn der Waschstrahl
Reinigungsmittel nach rückwärts aus dem Behälter hinausschleudern würde. Durch Auswahl
der Winkel, die durch die Rotationsachse der Düse mit .der Achse der Düse selbst
und mit der Rotationsachse des Gliedes 5 beschrieben werden, ist es möglich, in
einem weiten Bereich eine Veränderung des Volumens, welches der Reinigungsstrahl
bildet, vorzunehmen.
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Die Antriebseinheit 19 weist ein Turbinenrad 20 auf, welches: durch
eine entsprechend gelenkte Strömung angetrieben wird, und welches mit dem Zahnrad
17 über ein geeignetes Reduktionsgetriebe 21 in Verbindung steht. Vorzugsweise ist
eine Druckreguliereinrichtung in dem Versorgungszug des Turbinenantriebs angeordnet,
wodurch ein Antrieb mit konstanter Geschwindigkeit für das Düsenträgerglied sichergestellt
ist. Um die Betriebsweise der Turbine zu verbessern, kann das zugeführte Strömungsmittel
vorher gefiltert werden. Die Antriebseinheit kann wahlweise eine Luftturbine, eine
Wasserpumpe. oder eine andere geeignete Energiequelle sein. Ein geeignet isolierter
Elektromotor kann verwendet werden, wenn die Verhältnisse es erlauben. Jeder dieser
Antriebe kann mit Mitteln zur Umlaufumkehr ausgerüstet sein.
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Fig. 2 zeigt ein Verteilerrohr für eine Reinigungseinrichtung, welche
in ähnlicher Weise wie diejenige nach Fig. 1 arbeitet, jedoch zwei Abweichungen
aufweist. Zunächst ist das Vertellrohr so ausgebildet, daß es sowohl den Bereich
vor als auch den Bereich hinter der Reinigungseinrichtung bestreicht. Dies wird
erreicht, indem wenigstens ein Paar von Kanälen 9 angeordnet ist, die in entgegengesetzte-'Richtung
weisen. Weiter können einer oder beide der Bereiche wahlweise gereinigt werden,
wenn das Verteilerrohr auf einem
Doppelzufuhrrohr angeordnet ist,
(siehe Fig. 2), und die wahlweise Einstellung mittels eines Mehrwegventils in der
Reinigungsmittelzufuhrleitung an einer Stelle, die von der Reinigungseinrichtung
entlegen ist, bewirkt wird. Das Zufuhrrohr 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
eine koaxsiale Anordnung eines äußeren Rohres 1a und eines inneren Rohres 1b. Das
äußere Rohr 1a weist zwei Sätze von Durchlässen auf, die entsprechend bei 2a und
2b in axialen Abstand angeordnet sind. In einer Zone zwischen den beiden Sätzen
von Durchlässen erweitert sich das Rohr 1b nach außen und vereinigt sich mit dem
äußeren Rohr 1a, was zur Folge hat, daß die Durchlässe 2b lediglich mit dem Rohr
1b in Verbindung stehen, während die Durchlässe 2a lediglich in Verbindung mit dem
Rohr 1a stehen. Das Verteilerrohr 5 ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel auf dem
Zufuhrrohr mit Hilfe der Kugellager 3 und 4 gelagert, und die Enden des Verteilerrohres
sind mittels Stopfbüchsen 13 und 14 aus Polytetrafluoro-Äthylen gut abgedichtet.
In der Mitte seines Endes ist das Verteilerrohr mit einem nach innen gerichteten
Flansch 22 ausgebildet, welcher gefugt ist, so daß er zwei weitere Stopfbüchsen
23 und 24 aufnehmen kann. Die Dichtungen 23, 24 werden-in ihren entsprechenden Fugen
mittels nicht dargestellter Kreisklipse gehalten und drängen gegen das Rohr 1a,
wodurch das Innere des Verteilerrohres in zwei nicht miteinander in Verbindung stehende
Räume 8a und 8b geteilt wird, von denen jeder-einen Auslaßkanal 9 aufweist. Die
axiale Lage des Verteilerrohrs auf dem Zufuhrrohr ist derart gewählt, daß die Dichtungen
23, 24 das Rohr 1a zwischen den beiden Sätzen von Durchlässen indem letzteren angreifen,
so daß das Rohr la mit dem Raum 8a über die Durchlässe 2a und das Rohr 1b mit dem
Raum 8b über die Durchlässe 2b in Verbindung steht. Jeder der Kanäle 9 ist
mit Teilen 10, 10', 11, 12 und 15 ähnlich derjenigen, wie sie bei demzAusführungsbeispiel
nach Fig. 1 beschrieben sind, versehen, und zweet Zahnräder 16 sind an dem Zufuhrrohr
befestigt und kämmen mit den entsprechenden Zahnrädern 15, so daß die Düse 10 umläuft,
wenn
sich das Verteilerrohr um die Achse des Zufuhrrohres dreht.
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s Der Antrieb des in Fig. 2 dargestellten Verteilerrohres erfolgt
über eine an dem Verteilerrohr 5 angebrachte Turbine 25. Diese Turbine wird über
eine Strömungsmittelanzapfung durch eines oder durch beide von einem Paar von Leitungen
26a, 26b angetrieben, welche-mit den entsprechenden Räumen 8a und 8b in Verbindung
stehen. Die Turbine hat eine Ausgangswelle 2'j, die ein Ritzel 28 trägt, welches
mit einem Zahnring 29 kämmt, welcher an dem unteren abgedichteten Ende des Rohres
1a verkeilt ist. Im Betrieb wird reinigendes Strömungsmittel in eines. oder in beide
der Rohre 1a und 1b zugeführt, je nachdem, ob ein halbkugeliges oder ein kugeliges
Muster von reinigendem Strömungsmittel erforderlich ist. Genauso wie es von den
Strahlen 10 abgegeben wird-, strömt reinigendes Strömungsmittel gleichfalls in die
Turbine 25 durch die entsprechende Öffnung oder Öffnungen des: Paares 26a, 26b und
dementsprechend wird
das Ritzel 28 des Verteilerrohres 5 in Rotation. um die
Achse des Rohres 1 versetzt. Jeder der Strahlen 10 läuft dann gleichfalls um die
Achse des entsprechenden Kanals 9, weil nämlich die Zahnräder 15 und 16 miteinander
kämmen, und demgemäß wird die gewünschte Reinigungsverteilung erreicht.
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In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Reinigung
des der Reinigungseinrichtung gegenüberliegenden Bereiches durch Strömungsmittel,
welches durch das Zufuhrrohr 1b in den Raum 8b und durch den unteren Düsenaufbau
strömt, während die Reinigung des Bereichs hinter der Reinigungseinrichtung-durch
Strömungsmittel bewirkt wird, wel-ches durch das Zufuhrrohr 1a
in den Raum 8a und durch den
oberen Düsenaufbau gelangt. .
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.Der Bereich, der durch jede Düse in jedem der Aus- führungsbeispiele
abgedeckt wird, kann, ausgehend von dem
normalen halbkugelförmigen
Muster vergrößert oder verkleinert
werden, und zwar durch Vergrößerung
oder Verkleinerung sowohl des Winkels zwischen der Rotationsachse der Düse und der
Rotationsachse des Düsenträgergliedes als auch des Winkels zwischen der Rotationsachse
der Düse und ihrer eigenen Achse in Abweichung von dem dargestellten Wert von 45o.
Im allgemeinen werden diese beiden Winkel praktisch einander gleichgemacht, um zu
vermeiden, daß ein überflüssiges überlappen an einem Punkt in Linie mit der Rotationsachse
des Düsenträgergliedes stattfindet. Es sollte darauf geachtet werden, daß die Anzahl
der Zähne auf den Zahnrädern 15 und 16 (bei jedem Ausführungsbeispiel) nicht gleich
oder daß eines ein kleines Mehrfaches des anderen sein sollte, da die zyklische
Gleichlaufbewegung der Düsen in manchen Fällen ein ungleichmäßiges Reinigen der
Oberfläche eines Tanks, der gereinigt werden soll, bewirken würde. Eine wirkungsvolle
Reinigung kann dadurch sichergestellt werden, daß das Verhältnis der Zahnräder 15
und 16 derart gewählt wird, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Düsenträgers um seine
Achse klein relativ zur Umlaufgeschwindigkeit jeder Düse um ihre eigene Rotationsachse
ist. Ferner sollte die Wiederholungsrate des Reinigungsstrahlmusters so niedrig
wie irgend möglich sein.
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Ferner wird eine gleichmäßigere Reinigung dadurch erreicht, daß eine
große Anzahl von Düsen rund um die Achse des Düsenträgergliedes vorgesehen und derart
angeordnet sind, daß diese so eingestellt sind, daß sie verschiedene Winkellagen
einnehmen, wenn jede einen gegebenen Punkt auf dem geometrischen Ort der Punkte
X passiert.
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Es ist möglich, die Düsen mit Einsatzstücken zu versehen, welche
Turbulenzen in dem reinigenden Strömungs-
mittel, das die Düse verläßt, vermindert,
und einen gleichförmigen Strömungsmittelstrahl sicherstellt. Ein kreuztöruriger
Einsatz, der die Düsenöffnung in 4 Quadranten einteilt, ist besonders empfehlenswert.
Während
der Benutzung der Reinigungseinrichtungen ist es erwünscht, sicherzustellen, daß
die Rotationsgeschwindigkeit in solchen Grenzen bleibt, daß ein Abreißen des Strahls
der Reinigungsflüssigkeit nicht stattfindet. Bei manchen Reinigungsvorgängen ist
die Abreibkraft eines "festen" Strahls von Flüssigkeit wesentlich für eine wirkungsvolle
Reinigung, und eine zu hohe Rotationsgeschwindigkeit wird den Strahl in Tropfen
aufbrechen und dadurch die Reinigungswirkung vermindern.
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Im praktischen Gebrauch einer Apparatur gemäß der Erfindung ist es
erwünscht, die Apparatur mit einem umgebenden Gehäuse zu versehen. Dies bietet Schutz
sowohl für den Mechanismus der Reinigungseinrichtung als auch für jede leicht zerstörbare
Sache, die gereinigt werden soll, wie zum Beispiel die Innenauskleidung bei Tanks.
Ein geeignetes Gehäuse aus Metall ist in Fig. 3 gezeigt, welches auf eine Reinigungsapparatur
paßt, wie sie in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Das Gehäuse
weist zwei im wesentlichen glockenartige Hälften 30, 31 auf, welche um eine. Reinigungsapparatur
herum angeordnet und dadurch aneinander befestigt sind, daß kreisrunde Flanschen
32, 33 aneinanderstoßen. Der Boden der Gehäusehälfte 31 weist eine zentrale Polytretrafluoro-Äthylenbüchse
auf und eine Zentriersbhraube 35 geht durch die Büchse 34 hindurch und in das Ende
des Zulieferrohrs hinein zur Mitte und stützt das Gehäuse drehbar in Bezug auf das
Rohr ab. Die obere Gehäusehälfte 30 Weist
einen PolytretrafluozuJthylenkragen
36 auf, der in einer zentralen Öffnung 37 zum drehbaren Eingriff mit der Oberfläche
des Rohres 1 gehalten ist. Jede Gehäusehälfte hat eine kreisrunde Öffnung 38, und
das Gehäuse ist rund um die Apparatur mit ihren Düsen 10 und ausgerichtet mit den
Öffnungen 38 -angeordnet. Die relativen Abmessungen der Reinigungsapparatur, das
Gehäuse und die runden Öffnungen 38 werden derart gewählt, daß die Düsen 10 niemals
über die Grenzen des Gehäuses hinausragen. Ein vollständiger Schutz wird daher
durch
das Gehäuse für die zu reinigende Einrichtung in dem Falle gewährleistet, daß die
Einrichtung einer rauhen Behandlung ausgesetzt ist, zum Beispiel in das Innere eines
Tanks, der gereinigt werden soll, fällt. Die allgemeine Rückfederung des Gehäuses
dient ferner dazu, daß der Oberflächenüberzug des Tanks nicht so leicht beschädigt
wird. Während des Betriebs der Apparatur rotiert das Gehäuse, welches, wenn gewünscht,
mit dem Verteilerrohr über geeignete Stege verbunden werden kann, mit der
Apparatur und schützt sie an allen Stellen bei ihrem Umlauf.