DE202015101761U1 - Reinigungssystem für Mischbehälter mit Rührorgan - Google Patents

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Abstract

Reinigungssystem für einen Mischbehälter (4) mit mindestens einem Rührorgan (22) innerhalb eines Arbeitsraumes, umfassend mindestens eine feststehende Sprühvorrichtung (14) und eine verfahrbare Sprühvorrichtung (6), wobei die feststehende Sprühvorrichtung (14) derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass deren Reinigungsstrahlen einen Sprühschatten (30) der verfahrbaren Sprühvorrichtung (6) abdecken.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Reinigungssystem für einen Mischbehälter mit mindestens einem Rührorgan innerhalb eines Arbeitsraumes.
  • Das Mischen ist eine der Grundoperationen in der mechanischen Verfahrenstechnik. Dabei werden auf diese Weise mindestens zwei Ausgangsstoffe zu einem neuen Stoff vereinigt und möglichst homogen vermischt. Obwohl das Mischen eine Grundoperation darstellt, so ist es doch im Wesentlichen prozesstechnisch ein Teil einer ganzen verfahrenstechnischen Anlage. In sämtlichen Bereichen der Verfahrenstechnik kommen daher Rührorgane für das Mischen von Stoffen, im Labormaßstab bis hin zu Größenordnungen von 15m3 und mehr, zum Einsatz.
  • Die Rührorgane sind der jeweiligen Grundoperation und dem gegebenen Stoffsystem angepasst und wandeln mechanische Energie in kinetische Energie um. Die verschiedenen Grundoperationen lassen sich zurückzuführen auf das Homogenisieren, Suspendieren, Dispergieren, Begasen und das Intensivieren eines Wärmetauschers. Das Rührorgan kann zentrisch oder exzentrisch im Mischbehälter angeordnet sein. Der Mischbehälter und möglicherweise eine Mischbehälterabdeckung bilden den Arbeitsraum.
  • In der Praxis werden Mischprozesse durch schnelle Produktwechsel optimiert. Insbesondere aufgrund hoher Hygieneanforderungen steht daher eine kostengünstige und dennoch effektive Reinigung an vorderer Stelle. Durch den Einsatz eines geeigneten Reinigungssystems unmittelbar am Mischbehälter kann der Reinigungsprozess optimiert werden. Bekannt ist, Mischbehälter und Rührorgan mit Hochdruckreinigern oder einem Wasserschlauch zu säubern. Diese Art der Reinigung ist allerdings wenig effizient und zeitaufwendig. Es werden deshalb auch Reinigungssysteme verwendet, welche mit einer verfahrbaren Sprühvorrichtung versehen sind. Dabei wird die Sprühvorrichtung beispielsweise an einem Teleskoparm ein- und ausgefahren und so der Mischbehälter und das Rührorgan gereinigt. Durch zusätzliches Schwenken des gesamten Teleskoparmes soll die Reinig verbessert werden. Derartige Reinigungsvorrichtungen werden auch als Reinigungslanzen bezeichnet.
  • Beispielsweise ist aus der DE 10 2009 059 252 A1 eine Vorrichtung zur automatisierten Nassreinigung und Trocknung von Produktions- oder Lagerbehältern bekannt, bei der mindestens eine Reinigungsöffnung in einer Behälterwandung eingebracht ist und einer mit einem Antrieb versehene als Reinigungslanze ausgebildete Reinigungsvorrichtung, welche in einem Produktraum hinein und auch wieder heraus bewegt werden kann. Dabei ist an einem behälterseitigen Ende des Einbaugehäuses ein Verschlussstopfen derart angeordnet, dass er beim Ausfahren der Reinigungslanze einen Produktraum öffnet und beim Zurückfahren der Reinigungslanze den Produktraum ohne Totraum wieder verschließt. Der Begriff Produktions- oder Lagerbehälter soll dabei sämtliche Produktions- und Lagervorrichtungen umfassen, die einen zu reinigenden Produktionsraum und eine Behälterwandung aufweisen, und umfassend insbesondere beispielsweise Mischer, Kneter und Rührer.
  • Derartige Vorrichtungen wie Mischer, Kneter oder Rührer weisen aber üblicher Weise ein Rührorgan auf, welches innerhalb des Produktraumes angeordnet ist und ein effektives Vermischen der Ausgangsstoffe ermöglichen soll. Das Rührorgan kann dabei eine effektive und gründliche Reinigung verhindern oder zumindest erschweren. Je nach Positionierung der Reinigungslanze kann ein sogenannter Sprühschatten mit einem Schattenraum entstehen, innerhalb dessen, mit den Reinigungsstrahlen der Reinigungslanze, keine oder eine nur geringe Reinigungswirkung erreicht werden kann.
  • Um diesem Problem zu begegnen, könnte beispielsweise die Reinigungslanze gegenüber dem Behälter schwenkbar angeordnet werden. Eine solche Anordnung ist aus der Offenlegungsschrift DE 2121128 bekannt. Zum Reinigen eines Lager- oder Arbeitstanks wird ein bewegliches Hochdruck-Sprühgerät mit Teleskopteil für ein schnelles und arbeitsgerechtes Einbringen des Gerätes in den Tank vorgeschlagen. Das Sprühgerät ist mittels eines Kugelgehäuses schwenkbar am Tank befestigt.
  • Es wäre jedoch wünschenswert, ein Reinigungssystem bereitzustellen, welches eine Reinigung auch im Sprühschatten, innerhalb eines Sprühschattenraumes ermöglicht. Eine aufwendige Lagerung der Reinigungsvorrichtung, um diese beim Reinigen schwenken zu können um einen Sprühschatten zu verhindern oder zu minimieren, würde entfallen. Die bekannten Reinigungssysteme der oben genannten Art sind dazu aber nur unzureichend geeignet.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Reinigungssystem anzugeben, welches ein effektives Reinigen eines Mischbehälters, in dem ein Rührorgan angeordnet ist, ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Reinigungssystem mindestens eine feststehende und eine verfahrbare Sprühvorrichtung umfasst, wobei die feststehende Sprühvorrichtung derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass, während eines Reinigungsvorgangs, deren Reinigungsstrahlen einen Sprühschatten der verfahrbaren Sprühvorrichtung abdecken.
  • Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass zur Erreichung einer effektiven Reinigung nicht zwingend eine zusätzliche Schwenkbewegung der verfahrbare Sprühvorrichtung im Mischbehälter erforderlich ist.
  • Unter verfahrbare Sprühvorrichtung ist eine Reinigungslanze oder beispielsweise gattungsgleiche Sprühvorrichtung zu verstehen, deren Sprühkopf während eines Reinigungsvorgangs innerhalb des Mischbehälters entlang einer Achse bewegt wird. Die Sprühvorrichtung kann dazu beispielsweise fest am Mischbehälter oder einer Abdeckung montiert sein und deren Sprühkopf wird beispielsweise beim Reinigen über eine Öffnung in der Abdeckung in den Mischbehälter hinein und anschließend wieder hinaus bewegt. Der Reinigungsvorgang kann je nach Verschmutzungsgrad ein oder mehrmals wiederholt werden.
  • Dadurch, dass im Mischbehälter ein Rührorgan angeordnet ist, gelangen die auf das Rührorgan gerichtete Reinigungsstrahlen des Sprühkopfs nicht auf die in dieser Richtung gegenüberliegende Oberfläche der Behälterwand und es entsteht ein Sprühschatten, wodurch auch Bereiche oder Teile des Rührorgans, welche sich im Sprühschatten befinden, nicht oder nur unzureichend gereinigt werden. Unter Rührorgan im Sinne dieser Erfindung sind sowohl in einem Arbeitsraum angeordnete Rührelemente als auch Antriebselemente, insbesondere eine Antriebs- oder Rührwelle, zu verstehen.
  • Damit auch im Sprühschatten eine erzielte Reinigungswirkung erreicht werden kann, ist zusätzlich mindestens eine weitere feststehende Sprühvorrichtung derart angeordnet und ausgerichtet, dass während des Reinigungsvorgangs im Mischbehälter auch im Sprühschatten der verfahrbaren Sprühvorrichtung liegende Bereiche des Mischbehälters und des Rührorgans, durch Reinigungsstrahlen der feststehenden Sprühvorrichtung erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist die feststehende Sprühvorrichtung einer Mischbehälterabdeckung zugeordnet. Der Vorteil gegenüber einer dem Mischbehälter zugeordneten Sprühvorrichtung wird darin gesehen, dass die Reinigung mit nur einer Abdeckung, unabhängig vom Reinigungssystem, für mehrere Mischbehälter erfolgen kann. Dazu kann die Mischbehälterabdeckung mittels einer oder mehrerer Schraubverbindungen am Mischbehälter befestigt sein. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf eine derartige Befestigung beschränkt. Beispielsweise kann die Abdeckung mit dem Mischbehälter stoffschlüssig, durch Schweißen, Löten oder dergleichen verbunden sein.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist die feststehende Sprühvorrichtung beziehungsweise der Sprühkopf derart an der Abdeckung angeordnet und ausgerichtet, dass deren Reinigungsstrahlen, durch eine Öffnung in der Mischbehälterabdeckung, in den Arbeitsraum eintreten können. Dadurch ist die feststehende Sprühvorrichtung außerhalb des Mischbehälters, im Vergleich zu einer Anordnung innerhalb des Mischbehälters, vor Verschmutzung insoweit geschützt, dass nur durch die Öffnung tretendes Produkt oder Ausgangsstoff zu einer Verschmutzung der feststehenden Sprühvorrichtung führen kann. Dieser Schutz kann noch verbessert werden, indem die Öffnung in der Abdeckung, wie sie in der DE 10 2009 059 252 A1 für die Öffnung für die Reinigungslanze vorgesehen ist, verschließbar gestaltet wird, so dass die Öffnung, manuell betätigt oder automatisiert, insbesondere während eines Mischvorgangs geschlossen ist.
  • Besonders bevorzugt ist die feststehende Sprühvorrichtung beziehungsweise deren Sprühkopf justierbar ausgestaltet. Dadurch wird erreicht, dass der Sprühvorgang an die jeweilige vorangegangene Mischaufgabe und das verwendete Rührorgan angepasst werden kann. Insbesondere können die Reinigungsstrahlen durch die Justierung so ausgerichtet werden, dass eine effektive Reinigung möglich ist.
  • Vorzugsweise ist mindestens eine Sprühvorrichtung des Reinigungssystems mit einem selbstrotierenden Sprühkopf versehen. Indem die verfahrbare Reinigungsvorrichtung, insbesondere eine Reinigungslanze, mit einem eine 360° Auffächerung der Reinigungsstrahlen erzeugenden, selbstrotierenden Sprühkopf ausgestattet ist, kann der entstehende Sprühschatten minimiert werden. Analog dazu kann die feststehende Sprühvorrichtung zusätzlich oder allein mit einem selbstrotierenden Sprühkopf versehen sein, mit dem Ziel, die Reinigungswirkung und/oder den Reinigungsbereich der feststehenden Sprühvorrichtung zu erhöhen oder zu erweitern.
  • In einer weiteren Variante sind die feststehende und die verfahrbare Sprühvorrichtung über eine Steuervorrichtung gekoppelt. Beide Sprühvorrichtungen können so zueinander abgestimmt und je nach Reinigungsaufgabe gesteuert werden. Beispielsweise können verschiedene Reinigungsprogramme über die Steuervorrichtung in einem Datenspeicher ablegbar und abrufbar sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Neigungswinkel der verfahrbaren Sprühvorrichtung fest einstellbar. Je nach Verwendung bestimmter Mischbehälter und/oder Rührorgane, kann eine Einstellung des Neigungswinkels, nämlich des Winkels unter dem die verfahrbare Sprühvorrichtung in den Mischbehälter eintritt, erforderlich sein. Damit kann der Neigungswinkel so eingestellt werden, dass einerseits eine effektive Reinigung erfolgen kann und andererseits die verfahrbare Sprühvorrichtung während eines Reinigungsvorgangs nicht mit dem Rührorgan kollidiert.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist die feststehende Sprühvorrichtung mit einer Schutzvorrichtung versehen. Der Schutz der Sprühvorrichtung vor Verschmutzung kann, wie bereits vorrangegangen beschrieben, durch deren Anordnung außerhalb des Mischbehälters und einer der Sprühvorrichtung zugeordneten verschließbaren Öffnung erreicht werden. Ein Schutz kann aber auch durch eine Schutzvorrichtung erfolgen, welche einen Luftstrom unmittelbar vor der Öffnung erzeugt, welcher verhindern soll, dass Produkt oder Ausgangsstoff während des Mischvorgangs an den Sprühkopf gelangen kann.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, dass ein auftretender Sprühschatten, welcher durch ein Rührorgan hervorgerufen werden kann, verhindert oder aber zumindest verringert wird. Bestehende Reinigungssysteme könnten durch Anbringen der zusätzlichen feststehenden Sprühvorrichtung modifiziert und verbessert werden. Dazu ist es beispielsweise lediglich erforderlich, dass eine Abdeckung des Mischbehälters, an der erfindungsgemäß dafür vorgesehenen Stelle, mit der feststehenden Sprühvorrichtung versehen wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 einen aus dem Stand der Technik bekannten Dissolver mit einem Mischbehälter und einer verfahrbaren Sprühvorrichtung,
  • 2 einen Dissolver ohne dargestellten Mischbehälter mit einem Reinigungssystem, umfassend eine verfahrbare und eine feststehende Sprühvorrichtung,
  • 3 eine Abdeckung eines Dissolvers mit einem montierten Wellenlager für ein Rührorgan und ein Reinigungssystem mit einer verfahrbaren und einer festen Sprühvorrichtung,
  • 4 von einer verfahrbaren Sprühvorrichtung bewirkten Reinigungsbereich unter Bildung eines Sprühschattens.
  • Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Ein aus dem Stand der Technik bekannten Dissolver 2 mit einem Mischbehälter 4 und einer verfahrbaren Sprühvorrichtung 6 ist in 1 dargestellt. Dissolver 2 werden zum Mischen beziehungsweise Dispergieren von Feststoffen in Flüssigkeiten eingesetzt. Der Mischvorgang erfolgt in einem Mischbehälter 4. Ein Rührorgan 22 ist im Mischbehälter 4 angeordnet und wird mittels einer Antriebseinheit 8 über eine Rührwelle 16 angetrieben, welche endseitig, im Arbeitsraum des Mischbehälters 4, mit einer Dispergierscheibe 20 versehen ist. Dem Mischbehälter 4 ist eine Abdeckung 10 zugeordnet, die einen Montageflansch 12 für die als Reinigungslanze 6 ausgebildete verfahrbare Sprühvorrichtung 6 aufweist. Über den Montageflansch 12 und einer Öffnung in der Abdeckung, kann ein Sprühkopf 18 der Reinigungslanze 6, welche gegenüber dem Mischbehälter 4 geneigt ist, für einen Reinigungsvorgang dem Mischbehälter 4 zugeführt werden.
  • Ein Dissolver 2 gleicher Bauart ist in 2 gezeigt, jedoch ohne dargestellten Mischbehälter 4. Der Dissolver 2 verfügt über ein Reinigungssystem, umfassend eine feststehende Sprühvorrichtung 14 sowie eine Reinigungslanze 6 als verfahrbare Sprühvorrichtung, wobei die feststehende Sprühvorrichtung 14 derart an der Abdeckung 10 angeordnet und ausgerichtet ist, dass deren Reinigungsstrahlen einen während eines Reinigungsvorgangs auftretenden Sprühschatten 30 abdecken. Der Sprühschatten entsteht bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen aufgrund einer Rührwelle 16, die beim Reinigen zwischen dem Sprühkopf 18 der Reinigungslanze 6 und einer in Richtung der Rührwelle 16 gegenüberliegenden Oberfläche 34 der Mischbehälterwand 4 angeordnet ist. Die Reinigungsstrahlen treffen in dieser Richtung partiell nur auf die Rührwelle 16 auf.
  • Dadurch, dass die Reinigungslanze 6 geneigt ist, verschiebt sich beim Einfahren des Sprühkopfes 18 in den Mischbehälter der Reinigungsschatten im Uhrzeigersinn. Die Neigung der Reinigungslanze 6 ermöglicht zudem eine Reinigung der Unterseite der Dispergierscheibe 20, indem das Rührorgan 22 mittels einer integrierte Hub- und Senkvorrichtung angehoben wird. Dadurch kann der Sprühkopf 18 die Dispergierscheibe 20 passieren und diese auch an deren Unterseite reinigen.
  • Für eine effektive Abdeckung des Sprühschattens 30 durch die feststehende Sprühvorrichtung 14, ist diese, bezogen auf den Behälterradius und -Umfang, über die von den Sprühschatten 30 betroffene Gesamtfläche im Querschnitt, mittig angeordnet. Eine derartige Anordnung an einer Abdeckung 10 eines Mischbehälters 4 in radialer Richtung gesehen, ist in 3 verdeutlicht. Gezeigt sind Komponenten eines Dissolvers 2, nämlich ein an der Abdeckung 10 montiertes Wellenlager 24 für eine Rührwelle 16 mit einer Dispergierscheibe 20 und einem Reinigungssystem, bestehend aus Reinigungslanze 6 und feststehender Sprühvorrichtung 14.
  • Die feststehende Sprühvorrichtung 14 ist, wie auch in 4 gezeigt, mittels einer Flanschverbindung 24 an der Abdeckung 10 montiert und deren Sprühkopf 18 ragt über eine Öffnung 28 in der Abdeckung 10 in den Mischbehälter 4 hinein. Der Sprühkopf 26, insbesondere die Düsen des Sprühkopfes 26, sind so ausgerichtet, dass ein Reinigungsstrahlen im Wesentlichen auf die Oberfläche der Behälterwand 34 und des Reinigungsorgans 22 im Sprühschatten 30 auftreffen und diese reinigen.
  • 4 zeigt einen Mischbehälter 4 mit einer Abdeckung 10 von oben betrachtet. Die gezeigte Reinigungslanze 6 ist, wie auch in den Darstellungen der 1 bis 3 gezeigt, bezogen auf die Rotorachse des Rührorgans 22, um die zwei weiteren Raumachsen geneigt an einer Abdeckung 10 für den Mischbehälter 4 angeordnet. Konstruktionsbedingt ist es nicht immer möglich, die feststehende Sprühvorrichtung 14 in radialer Richtung mittig anzuordnen. Durch eine geeignete Ausrichtung des Sprühkopfes 26 kann die Verschiebung zum Behälterrand hin weitgehend kompensiert werden. Dadurch und durch die Anordnung der feststehenden Sprühvorrichtung 14 über einen Befestigungsflansch 24 innerhalb eines Sprühschattens 30, wird ein schraffiert dargestellter Reinigungsbereich 32 der Reinigungslanze 6 erweitert.
  • Der Sprühkopf 18 der Reinigungslanze 6 erzeugt ein kugelförmiges 360° Sprühmuster. Dieser ermöglicht, wie ebenfalls in 4 gezeigt, ein fächerförmiges Strahlenmuster, weshalb sich der Sprühschatten 30, ausgehend von der Rührwelle 16, ebenfalls fächerförmig zum Behälterrand hin vergrößert. Die dargestellte Sprühfläche 32 entspricht einer Ebene mittig durch den Sprühkopf 18, welcher sich gerade, in achsialer Richtung der Rührwelle 16 gesehen, in etwa der Mitte im Mischbehälter 4 befindet.
  • Das Reinigungssystem ist spezifisch auf eine effektive Reinigung eines Mischbehälters 4 mit einem Rührorgan 22 und mindestens einer verfahrbaren Sprühvorrichtung 6 ausgelegt, wo während eines Reinigungsvorgangs aufgrund des Rührorgans 22 ein nachteiliger Sprühschatten 30 entsteht. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der mindestens einen weiteren, feststehenden Sprühvorrichtung ist es gelungen, dass auch Bereiche der Oberfläche im Mischbehälter 4 und das Rührorgans 22 im Sprühschattenbereich 30 mit Reinigungsstrahlen beaufschlagt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Dissolver
    4
    Mischbehälter
    6
    Sprühvorrichtung (verfahrbare-), insb. Reinigungslanze
    8
    Antriebseinheit
    10
    Abdeckung
    12
    Montageflansch für Reinigungslanze
    14
    Sprühvorrichtung (feststehende-)
    16
    Rührwelle
    18
    Sprühkopf (Reinigungslanze)
    20
    Dispergierscheibe
    22
    Rührorgan
    24
    Montageflansch für feststehende Reinigungsvorrichtung
    26
    Sprühkopf (feststehende Sprühvorrichtung)
    28
    Öffnung
    30
    Sprühschatten
    32
    Reinigungsbereich
    34
    Mischbehälterwand
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009059252 A1 [0005, 0016]
    • DE 2121128 A [0007]

Claims (9)

  1. Reinigungssystem für einen Mischbehälter (4) mit mindestens einem Rührorgan (22) innerhalb eines Arbeitsraumes, umfassend mindestens eine feststehende Sprühvorrichtung (14) und eine verfahrbare Sprühvorrichtung (6), wobei die feststehende Sprühvorrichtung (14) derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass deren Reinigungsstrahlen einen Sprühschatten (30) der verfahrbaren Sprühvorrichtung (6) abdecken.
  2. Reinigungssystem nach Anspruch 1, bei der die feststehende Sprühvorrichtung (14) einer Mischbehälterabdeckung (10) zugeordnet ist.
  3. Reinigungssystem nach Anspruch 2, bei der die Reinigungsstrahlen der feststehenden Sprühvorrichtung (14) durch eine Öffnung (28) in der Mischbehälterabdeckung (10) in den Arbeitsraum eintreten.
  4. Reinigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei der die feststehende Sprühvorrichtung (14) justierbar ist.
  5. Reinigungssystem nach Anspruch 1 bis 4, bei der mindestens eine Sprühvorrichtung (6, 14) mit einem selbstrotierenden Sprühkopf versehen ist.
  6. Reinigungssystem nach Anspruch 1 bis 5, bei der die feststehende Sprühvorrichtung (14) und die verfahrbare Sprühvorrichtung (6) über eine Steuervorrichtung gekoppelt sind.
  7. Reinigungssystem nach Anspruch 1 bis 6, mit einer verstellbaren Sprühvorrichtung (6) deren Neigungswinkel einstellbar ist.
  8. Reinigungssystem nach Anspruch 1 bis 7, mit einer feststehenden Sprühvorrichtung (14), welche mit einer Schutzvorrichtung versehen ist.
  9. Dissolver (2) mit einem Reinigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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