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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsdüse, die zum automatischen
Reinigen des Inneren von Produktionsanlagen, Behältern, Rinnen oder dergleichen
für feststoffteilchenhaltiges Material in heißem Wasser oder anderem Fluid
verwendet wird.
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Hierzu sind verschiedene Reinigungsdüsen dieser Art bekannt, z.B. die
Reinigungsdüse zum Drehen eines in einem Zylinder eingebauten Rotationselementes durch
den in dem an ein Reinigungsfluidzuführungsrohr angeschlossenen Zylinder
fließenden Fluidstrom und zum Injizieren des Reinigungsfluides aus einem
Injektionsrohr während des Schwenkens des Injektionsrohres durch ein
Untersetzungsrädergetriebe durch Drehen dieses Rotationselementes, die Reinigungsdüse zum
Injizieren des Reinigungsfluides aus dem Injektionsrohr während das in dem unteren
Teil des Zylinders eingebaute Injektionsrohr durch einen an dem oberen Teil des
Zylinders befestigten Antriebsmotor über eine durch das Innere des Zylinders
führende Antriebswelle gedreht wird, und die Reinigungsdüse zum drehbaren
Anordnen des Injektionsrohres, das um den die axiale Mitte des Zylinders
umgebenden Umfang zentriert ist und zum Drehen des Injektionsrohres um die axiale
Mitte des Zylinders durch die Reaktionskraft des von dem Injektionsrohr injizierten
Strahles.
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In diesen herkömmlichen Reinigungsdüsen ist der Mechanismus kompliziert oder
wird durch das Untersetzungsrädergetriebe vergrößert, und neben dem
Reinigungsfluid sind Druckluft und elektrische Energie notwendig. Vor allem besteht der
größte Mangel der herkömmlichen Reinigungsdüsen darin, daß der
Düsenhauptkörper mit dem Feststoffteilchenmaterial verklebt, wenn das Feststoffteilchenmaterial
in der Produktionsanlage, dem Behälter oder der Rinne für feststoffteilchenhaltiges
Material behandelt wird, weil sie in dem vorstehenden Zustand in die
Produktionsanlage, den Behälter oder die Rinne für das feststoffteilchenhaltige Material
eingebaut ist, was je nachdem möglicherweise zur Unfähigkeit der mechanischen
Rotation, Reinigungsunvermögen während der Reinigung, Unfähigkeit einer stabilen
Arbeitsweise der Anlage aufgrund des Verschluß- oder Verstopfungsphänomens
des Feststoffteilchenmaterials an der Reinigungsdüse oder Absinken der
Produktionskapazität oder Senken der Produktqualität führen kann. Demzufolge wurde
allgemein bei den herkömmlichen Reinigungsverfahren der Innenseite der
Produktionsanlage, des Behälters, der Rinne oder dergleichen für feststoffteilchenhaltiges
Material, bei denen die Reinigungsöffnung manuell geöffnet wurde, die
herkömmliche Reinigungsdüse oder der Reinigungsschlauch zum Reinigen der Innenseite
eingelegt, oder ansonsten war man gezwungen, die Anlage in einzelne
Komponenten zu zerlegen, um sie manuell zu reinigen. Deshalb nahm es viel Arbeit und Zeit
in Anspruch und war mit Gefahr verbunden, viele Teile oder schwer zugängliche
Stellen zu reinigen, und es erhöhte außerdem die Reinigungskosten und
verursachte Schwankungen in der Reinigungswirkung und der Reinigungsqualität. Außerdem
war das Auslösen subjektiver Fehler wahrscheinlich, insbesondere in
Produktionsanlagen für Arzneimittel, Lebensmittel und anderen. Um diese zu vermeiden, kann
in Betracht gezogen werden, in jeder Fertigungsstraßeneinheit und in jeder
Maschine oder auch, falls es notwendig ist, bei jeder Fertigung, den Reinigungszyklus [z.B.
1. Hauptwäsche in Leitungswasser/ Reinigen mit Reinigungsmittel, 2. Endwäsche
durch entionisiertes oder destilliertes Wasser, 3. Trocknen durch Heißluft] und die
Reinigungsbedingungen [z.B. 1. Waschdruck, 2. Waschtemperatur, 3.
Waschgeschwindigkeit, 4. Heißlufttemperatur, 5. Waschzeit oder Wasservolumen, 6.
Heißlufttrockenzeit, usw.] durch Programmieren folgerichtig zu steuern. Es besteht
jedoch ein Hindernis für die Vollautomatisierung eines solchen Reinigungssystems,
das Reinigungsfluid sparen kann, in der Nachtzeit anwendbar ist, unbemannte
Arbeitsweise ermöglicht und wesentlich zur Steigerung der Arbeitsersparung und
Produktivität beiträgt.
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Das US-A-3 770 203 offenbart einen Sprühkopf, der ein hohles Zylinderrohr mit
einem darin längsverschiebbaren Kolben besitzt. An einem hinteren Ende des
Zylinderrohres ist eine Rohröffnung zum Anschluß eines
Reinigungswasserzuführungsrohres vorgesehen. An dem vorderen Ende des Zylinderrohres ist ein Element zum
Festlegen der vorderen Position des hohlen Kolbens befestigt. Eine Druckfeder ist
angeordnet, um den hohlen Kolben zurückzudrücken. An dem vorderen Ende des
Kolbens ist ein Sprühkopf befestigt und wird durch die Druckfeder an eine Schulter
gedrückt.
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Es ist deshalb ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, Mittel zum Lösen der bei
diesen herkömmlichen Düsen festgestellten obigen Probleme zur Verfügung zu
stellen.
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Erfindungsgemäß ist eine Reinigungsdüse für eine Produktionsanlage für
feststoffteilchenhaltiges Material vorgesehen, umfassend ein hohles Zylinderrohr, das einen
in dem Zylinderrohr durch ein Dichtungselement längsverschiebbaren Kolben, eine
an einem hinteren Ende des Zylinderrohres vorgesehene Rohröffnung zum Anschluß
eines Reinigungswasserzuführungsrohres und eine mit einem Innenanschlag zum
Festlegen der vorderen Position des Kolbens starr verbundene
Stangenummantelung besitzt, die in einem vorderen Stirnflächenteil des Zylinderrohres eingesetzt
und befestigt ist; eine hohle Kolbenstange, die in der Stangenummantelung
verschiebbar und an dem Kolben befestigt ist; eine Druckfeder, die zusammengedrückt
ist und sich zwischen dem Kolben und der Stangenummantelung erstreckt und
ständig wirksam ist, um die Kolbenstange nach hinten zu drücken; eine
Injektionsdüse, die eine an dem vorderen Ende der Kolbenstange befestigte Stange und einen
an der Stange befestigten Kopf zum Injizieren von Reinigungswasser besitzt,
während sie durch den Injektionsdruck des der Rohröffnung zugeführten
Reinigungswassers gedreht wird; ein sich von der Vorderseite des Zylinderrohres
erstreckendes zylindrisches Gehäuse, das einen an der vorderen Stirnfläche des Gehäuses
ausgebildeten und sich von dieser nach innen verjüngenden Ventilsitz besitzt; und
ein Tellerventil, das an dem vorderen Ende der Injektionsdüse befestigt ist und
durch die Druckfeder beaufschlagt wird, um sich dicht an den Ventilsitz zu pressen,
um geschlossen mit dem vorderen Stirnflächenöffnungsteil des zylindrischen
Gehäuses bündig abzuschließen.
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Bei der erfindungsgemäßen Reinigungsdüse wird die Injektionsdüse durch Injizieren
des Reinigungswassers in das Zylinderrohr durch den Druck des Reinigungswassers
aus der Einbauebene herausgedrückt und injiziert das Reinigungswasser während
des Rotierens und reinigt dadurch die notwendigen Teile durch das
Reinigungswasser. Wenn die Zuführung von Reinigungswasser unterbrochen wird, beendet
die Injektionsdiise das Injizieren des Reinigungswassers und wird zur selben Zeit in
das Gehäuse zurückgezogen, wodurch das Einbauteil durch das Tellerventil
geschlossen wird.
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- Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines hinteren Teiles der
erfindungsgemäßen Reinigungsdüse, der oben
die Nichtreinigungszeit und unten die
Reinigungszeit zeigt.
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- Fig. 2 ist ein Längsschnitt eines vorderen Teiles der
erfindungsgemäßen Reinigungsdüse, der genau
wie in Fig. 1 oben die Nichtreinigungszeit und
unten die Reinigungszeit zeigt.
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In Figur 1 und 2 ist das Bezugszeichen 1 ein Zylinderrohr, das im Inneren einen
durch ein Dichtungselement 3 verschiebbar eingesetzten Kolben 2 besitzt, und eine
Rohröffnung 4 zum Anschluß eines Reinigungswasserzuführungsrohres ist an dem
hinteren Endteil angeschraubt (das linke Endteil in Fig. 1) und ein zylindrisches
Gehäuse 5 ist an dem vorderen Endteil (das rechte Endteil in Fig. 2) angeschraubt,
und ein Ventilsitz 5a ist an der vorderen Stirnfläche dieses Gehäuses 5 ausgebildet
und verjüngt sich von dieser nach innen. Das Bezugszeichen 6 ist eine
Stangenummantelung, die in dem vorderen Ende des Zylinderrohres 1 eingesetzt und befestigt
ist, und ein Innenanschlag 7 mit einer zylindrischen Form ist integral an der
hinteren Stirnfläche ausgebildet, und die vordere Position des Kolbens 2 wird festgelegt,
wenn der Kolben 2 an diesen Innenanschlag 7 stößt. Deshalb kann die vordere
Position des Kolbens 2 durch Verändern der Länge des Innenanschlages 7
eingestellt werden. Das Bezugszeichen 8 ist eine hohle Kolbenstange, die durch ein
Dichtungselement 9 verschiebbar in der Stangenummantelung 6 eingesetzt ist, und
an ihrem hinteren Endteil ist der Kolben 2 integral befestigt und sie bewegt sich mit
dem Kolben 2 hin und her. Das Bezugszeichen 10 ist eine Druckfeder, die zwischen
dem Kolben 2 und der Stangenummantelung 6 zusammengedrückt und angeordnet
ist, und sie drückt die Kolbenstange 8 durch den Kolben 2 ständig nach hinten. Das
Bezugszeichen 11 ist eine an dem vorderen Ende der Kolbenstange 8 befestigte
Injektionsdüse, und ein Rotations kopf 11b, der, obwohl nicht dargestellt,
mehrfache Schlitze in die tangentiale Richtung in der Außenumfangsfläche bildet, ist an
einem Zuführungsrohr 11 a der lnjektionsdüse 11 drehbar angeordnet, und das aus
der Rohröffnung 4 durch die Kolbenstange 8 in das Zuführungsrohr 11 a strömende
Reinigungswasser wird aus den Schlitzen in dem Rotationskopf 11b in die
tangentiale Richtung injiziert und die Düse 11 wird durch die Gegenwirkung des aus den
Schi itzen injizierten Reinigungswassers in die Gegenrichtung zur lnjektionsrichtung
des Reinigungswassers gedreht. Das Bezugszeichen 12 ist ein Tellerventil, das an
dem vorderen Ende der Injektionsdüse 11 konzentrisch mit dem Gehäuse 5
befestigt ist und wird von der Druckfeder 10 durch den Kolben 2, die Kolbenstange 8
und die Injektionsdüse 11 nach hinten gezogen und dicht an den Ventilsitz 5a des
Gehäuses 5 gepreßt, so daß es mit der vorderen Stirnfläche des Gehäuses 5
bündig abschließt und die vordere Stirnflächenöffnung des Gehäuses 5 gleichzeitig
geschlossen ist. Das Bezugszeichen 13 ist ein Zylinderrohrständer, der an einer
Außenwand 14 einer Produktionsanlage, eines Behälters, einer Rinne oder
dergleichen für feststoffteilchenhaltiges Material so befestigt ist, daß seine Innenfläche
und seine vordere Stirnfläche mit der Außenwand 14 bündig abschließen kann, und
eine zylindrische Hülse 15 ist mit dem hinteren Ende stumpf aneinanderstoßend
verbunden, und an dem hinteren Ende dieser zylindrischen Hülse 15 ist ein
Befestigungsflansch 1 5a
integral ausgebildet. Das Bezugszeichen 16 ist ein an der
Außenumfangsfläche des Gehäuses 5 befestigter Befestigungsflansch, und das Gehäuse
5 ist in den Rohrständer 13 und die zylindrische Hülse 15 so eingesetzt, daß seine
vordere Stirnfläche mit der vorderen Stirnfläche des Rohrständers 13 bündig
abschließen kann, und durch Einsetzen des Zylinderrohres 1 und des Gehäuses 5
in den Befestigungsflansch 15a der zylindrischen Hülse 15 durch eine
Klemmvorrichtung 17 werden diese an der Außenwand 14 befestigt.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Reinigungsdüse, die wie hierin
dargestellt zusammengesetzt ist, wird unten beschrieben.
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Zur Zeit des Reinigens, wenn Reinigungswasser mit einem bestimmten Druck von
der Rohröffnung 4 in das Zylinderrohr 1 geführt wird, bewegt sich der Kolben 2
vorwärts, wobei er durch den Druck des Reinigungswassers der Druckfeder 10
widersteht, und die Injektionsdüse 11 und das Tellerventil 12 werden durch die
Kolbenstange 8 aus der vorderen Stirnfläche des Gehäuses 5 herausgedrückt, und
das Reinigungswasser wird gleichzeitig durch die Kolbenstange 8 in die
Injektionsdüse 11 geführt, und die Injektionsdüse 11 injiziert Reinigungswasser,
während sie rotiert. Zu dieser Zeit ist die Injektionsdüse 11 im Inneren der
Produktionsanlage, des Behälters, der Rinne oder dergleichen für feststoffteilchenhaltiges
Material mit einem Hub bis zum Anschlag des Kolbens 2 an den Innenanschlag 7
eingesetzt, und die Reinigungsteile, d.h., die Innenteile der Außenwand 14, werden
durch das aus den Schlitzen injizierte Reinigungswasser gereinigt.
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Nach dem Ablauf der Zeit für das Reinigen der Innenseite der Außenwand 14,
wenn die Zuführung des Reinigungswassers aus der Rohröffnung 4 in das
Zylinderrohr 1 unterbrochen wird, wird die Injektion des Reinigungswassers durch die
Injektionsdüse 11 beendet, und der Kolben 2 wird gleichzeitig durch die Druckfeder
10 zurückgezogen, und dann werden die Injektionsdüse 11 und das Tellerventil 12
durch die Kolbenstange 8 in das Gehäuse 5 zurückgezogen, und das Tellerventil 11
preßt sich an den Ventilsitz 5a des Gehäuses 5 und schließt dadurch den vorderen
Stirnflächenöffnungsteil des Gehäuses 5.
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Danach, wenn die Druckluft zum Spülen aus der Rohröffnung 4 in das Zylinderrohr
1 geführt wird, auf die gleiche Art und Weise, wie oben erwähnt Reinigungswasser
zugeführt wird, werden die Injektionsdüse 11 und das Tellerventil 12 durch den
Druck der Druckluft nach außen gedrückt, bis der Kolben 2 an den Innenanschlag
7 stößt, und die Injektionsdüse 11 injiziert die Druckluft, während sie gleichzeitig
rotiert. Infolgedessen wird das restliche Reinigungswasser durch die Druckluft
abgeführt, um das Innere der Anlage vollständig zu trocknen.
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Nach der Zeit zum vollständigen Trocknen des Inneren, wenn die Zuführung von
Druckluft zum Spülen aus der Rohröffnung 4 in das Zylinderrohr 1 unterbrochen
wird, auf die gleiche Art und Weise, wie oben die Zuführung des
Reinigungswassers 1 unterbrochen wurde, beendet die Injektionsdüse 11 die Injektion von
Druckluft und die Injektionsdüse 11 und das Tellerventil 12 werden in das Gehäuse 5
zurückgezogen und der vordere Stirnflächenöffnungsteil des Gehäuses 5 wird
durch das Tellerventil 12 geschlossen. Dann behandelt die Produktionsanlage, der
Behälter, die Rinne oder dergleichen für das feststoffteilchenhaltige Material das
Feststoffteilchenmaterial.
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Unterdessen ist die Erfindung nicht allein auf die obige Ausführungsform
beschränkt, und z.B. können das Tellerventil 12 und der Ventilsitz 5a des Gehäuses
5 eine kugelförmige Fläche berühren, oder durch Verändern der Länge des
Innenanschlages 7 kann der Hub der Injektionsdüse 11 eingestellt werden, und durch
Verändern der Schlitzform, der Schlitzmaße, der Anzahl der Schlitze und anderer
Voraussetzungen der Injektionsdüse 11 kann die optimale Reinigungsbedingung für
das zu reinigende Objekt erreicht werden.
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Wie hierin beschrieben ist, ragt die erfindungsgemäße Reinigungsdüse nicht aus
dem Inneren des Gerätebefestigungsteiles heraus, während sie nicht reinigt, und
der Gerätebefestigungsteil ist durch das Tellerventil vollständig geschlossen, und
da die Innenseite des Gerätebefestigungsteiles flach ist, wird die Bewegung des
Feststoffteilchenmateriales nicht behindert, selbst wenn das
Feststoffteilchenmaterial behandelt wird, und Probleme der Verunreinigung und andere können
vermieden werden.
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Außerdem wird keine andere Energie benötigt, und die Arbeitsweise hängt
vollständig von dem Druck des Reinigungswassers oder der Druckluft zum Spülen ab,
und es ist ausreichend, das automatische Ventil durch An-/Ausschalten während
der Überwachung zu steuern, und normale und entgegengesetzte Vorgänge und
Feststellung der Position sind nicht notwendig. Deshalb ist die Steuerung sehr
einfach und folglich werden subjektive Fehler kaum ausgelöst.
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Daneben ist es möglich, da die Injektionsdüse durch den Injektionsdruck des
Reinigungswassers selbst gedreht wird, in allen Richtungen von 360 Grad zuzuführen.
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Es ist außerdem möglich, durch Druckluft zu spülen und durch Spülen mit einem
richtigen Druck nach dem Reinigen wird das Auslaufen von Reinigungswasser
während des Betriebes der Produktionsanlage vermieden.
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Wenn SUS und Teflon für die Materialien der mit der Flüssigkeit in Kontakt
stehenden Teile verwendet wird, kann beinahe kochendes Wasser verwendet werden,
was beim herkömmlichen manuellen Reinigen gefährlich war, und der Reinigungs
effekt ist hoch.
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Im Vergleich mit dem herkömmlichen manuellen Reinigen kann durch
automatisches Betreiben in einer vorgegebenen Arbeitsweise durch den Zuordner oder
dergleichen zusammen mit anderen Mehrfachreinigungsdüsen ein Reinigungseffekt
von immer gleichbleibendem Niveau erhalten werden.
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Durch die automatische Arbeitsweise kann die Reinigungsanlage an einer Stelle
eingebaut werden, die für die Arbeiter nicht leicht zugänglich ist.