EP3878560A1 - Reinigungsvorrichtung für die reinigung der innenwandungen von behältern sowie verfahren hierfür - Google Patents

Reinigungsvorrichtung für die reinigung der innenwandungen von behältern sowie verfahren hierfür Download PDF

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EP3878560A1
EP3878560A1 EP20162048.1A EP20162048A EP3878560A1 EP 3878560 A1 EP3878560 A1 EP 3878560A1 EP 20162048 A EP20162048 A EP 20162048A EP 3878560 A1 EP3878560 A1 EP 3878560A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cleaner head
cleaning
housing
cleaning device
inflow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20162048.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Zeitler
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP20162048.1A priority Critical patent/EP3878560A1/de
Publication of EP3878560A1 publication Critical patent/EP3878560A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/04—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements driven by the liquid or other fluent material discharged, e.g. the liquid actuating a motor before passing to the outlet
    • B05B3/0409—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements driven by the liquid or other fluent material discharged, e.g. the liquid actuating a motor before passing to the outlet with moving, e.g. rotating, outlet elements
    • B05B3/0418—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements driven by the liquid or other fluent material discharged, e.g. the liquid actuating a motor before passing to the outlet with moving, e.g. rotating, outlet elements comprising a liquid driven rotor, e.g. a turbine
    • B05B3/0422—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements driven by the liquid or other fluent material discharged, e.g. the liquid actuating a motor before passing to the outlet with moving, e.g. rotating, outlet elements comprising a liquid driven rotor, e.g. a turbine with rotating outlet elements
    • B05B3/0445—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements driven by the liquid or other fluent material discharged, e.g. the liquid actuating a motor before passing to the outlet with moving, e.g. rotating, outlet elements comprising a liquid driven rotor, e.g. a turbine with rotating outlet elements the movement of the outlet elements being a combination of two movements, one being rotational

Definitions

  • the invention relates to a cleaning device for cleaning the inner walls of containers with cleaning fluid under increased pressure, as well as a method for cleaning the inner wall of a container with such a cleaning device.
  • Containers whose inner walls have to be cleaned regularly are used in a wide range of applications. High demands are made on the quality of cleaning, particularly in the food and beverage sector, but also in the chemical and pharmaceutical sector and in bioreactors.
  • Cleaning devices known in the prior art are introduced into the container to be cleaned through an opening.
  • the cleaning liquid is ejected under pressure in the direction of the inner walls of the container via one or more cleaning nozzles.
  • rotating nozzle heads are used, whereby the pressure of the cleaning liquid can be used to drive the moving components of the cleaning device.
  • an orbital washing head is known with an externally driven nozzle head carrier mounted on a support tube, cleaning fluid being sprayed onto the inner walls of the container to be cleaned via cleaning nozzles.
  • the invention is based on the object of improving known cleaning devices for cleaning the inner walls of containers in such a way that they not only offer an improved cleaning result, but the cleaning can also be carried out more quickly.
  • a longitudinal axis of the cleaner head housing runs in a different direction than the longitudinal axis of the inflow housing.
  • the inflow section comprises a stator, a rotor and a gear
  • the cleaner head comprises a plurality of nozzle devices, each of which comprises a plurality of nozzles, each of which can be rotated relative to the cleaner head housing, and which are adapted to rotate at different speeds when the cleaner head rotates relative to the inflow section to be movable about the longitudinal axis of the cleaner head housing.
  • the cleaning device thus comprises an inflow section and a cleaning head, the housings of which each define a longitudinal axis which run in a different direction to one another.
  • a stator By the preferred provision of a stator, a rotor and a The cleaning machine is turbine-driven by the transmission in the inflow section.
  • the cleaner head can be rotated relative to the inflow section.
  • Several nozzle devices with nozzles are provided on the cleaner head.
  • the plurality of nozzle devices can be moved around the longitudinal axis of the cleaner head housing at different speeds of rotation. This has the consequence that with the superimposed movement of the rotation of the cleaner head relative to the inflow section on the one hand and the rotations at different speeds of the nozzle devices relative to the cleaner head housing, the focused jets of cleaning fluid emerging from the nozzles depict different patterns on the inner wall of the container.
  • the cleaning device according to the invention is used in a container with a cylindrical container wall and the nozzles of the nozzle devices are point jet nozzles in order to achieve the highest possible cleaning effect, the nozzle devices which can be moved at different speeds of rotation form different patterns on the container wall during operation.
  • the nozzle device produces steep curves with a high rotation speed and the nozzle device produces flat curves of the path courses with a lower rotation speed, with which the cleaning liquid impinges on the inner wall of the container.
  • a higher flow of cleaning fluid can be generated and a more intensive coverage of the individual cleaning patterns is possible. In this way, a container to be cleaned can not only be cleaned more quickly, but also more thoroughly.
  • exactly two nozzle devices are provided, which on opposite axial ends are arranged in the direction of the longitudinal axis of the cleaner head housing.
  • the nozzle devices preferably each comprise a nozzle disk, on the radial circumference of which there are a plurality of nozzles which are suitable for dispensing the cleaning liquid so that the cleaning liquid is dispensed onto the container wall during use.
  • a driving gear of a set of teeth is attached to the inflow section, each of which meshes with a driven gear that is firmly connected to one of the nozzle disks.
  • the rotation of the nozzle devices around the longitudinal axis of the cleaner head housing is generated in a very simple, robust and maintenance-free manner.
  • the different speeds of rotation of the nozzle devices according to the invention around the longitudinal axis of the cleaner head housing can preferably be generated by the fact that when using a set of gears, the driven gears have a different number of teeth with the same material.
  • each gear wheel of the gear set has a different number of teeth.
  • the advantage of this gearbox is that it minimizes wear and tear on the individual teeth. Since a gear of each gear pair is a different one Number of teeth, two teeth will not mesh at the same time.
  • At least one nozzle device comprises a nozzle disk on the circumference of which several nozzles are arranged, the several nozzles each being fitted into a first opening in the nozzle disk and into a second opening in the driven gear or an element firmly connected to the driven gear.
  • This solution offers the advantage that the at least one nozzle device can be fastened exclusively by means of the fitted nozzles and no further fastening elements are required. For this purpose, a double fit has to be produced, which places higher demands on the manufacturing tolerances, but in this way a simplified assembly and disassembly of the at least one nozzle device can be realized.
  • This preferred embodiment of the cleaning device can also be implemented in a cleaning device with only a single nozzle device that can be rotated relative to the cleaner head housing.
  • the longitudinal axis of the cleaner head housing preferably runs perpendicular to the longitudinal axis of the inflow housing.
  • the nozzle disks are preferably rotatable about the longitudinal axis of the cleaner head housing and the nozzles are attached to the nozzle disk.
  • the rotor is connected to the drive side of a gear, preferably with a highly reduced gear, and an output shaft of the gear is connected to the cleaning head.
  • a gear preferably with a highly reduced gear
  • an output shaft of the gear is connected to the cleaning head.
  • Fig. 1 shows an external view of the cleaning device 10.
  • the cleaning device has an inflow section 12, of which the inflow housing 14 is visible in the external view, and a cleaner head 16, of which the cleaner head housing 18 and two nozzle disks 20 are shown, from which nozzles 22 extend outward .
  • the inflow section 12 is shown only up to the area of an inflow opening 24.
  • a support tube (not shown) can be detachably connected, which has the dual function of carrying the cleaning device when it is inserted through the container opening into a container to be cleaned, but also of supplying cleaning fluid under pressure through the inner volume.
  • the inflow housing is designed to be rotationally symmetrical and extends in the axial direction Y.
  • the cleaner head 16 and the cleaner head housing 18 are arranged such that the longitudinal axis Y of the cleaner head housing 18 is arranged perpendicular to the longitudinal axis Y of the inflow housing 14.
  • the cleaning head housing 18 rotates in the direction of rotation R1 about the axis Y, while the nozzle disks 20 rotate in the direction of rotation R2 about the longitudinal axis X of the cleaning head housing 18.
  • FIG. 2 is a review of the in Fig. 1 shown device to make the details of the drive clear. It is shown how the cleaning device is driven by the flow of cleaning fluid flowing through it by means of a turbine drive.
  • the turbine is driven via the flow F of the pressurized cleaning fluid, which enters the closed inner cavity of the inflow section 12.
  • the cleaning fluid drives a turbine device which comprises the stator 28 and the rotor 30.
  • the stator 28 has incisions arranged at an angle, via which the cleaning liquid is directed onto the turbine blades of the rotor 30.
  • the rotor 30 is arranged downstream of the stator 28 in the direction of flow.
  • the rotor is connected to a drive shaft in a rotationally rigid manner, which drives a preferably highly reduced gear, preferably a three-stage or four-stage planetary gear.
  • This gear is a conventional gear and is located in the in Fig. 2 cartridge 32 shown.
  • the cartridge is fixedly connected to the inflow housing in a suitable manner.
  • the connection can be designed in any way, however, it must be ensured that there are sufficient free cross-sectional areas through which the liquid can flow in order to keep an undesired pressure loss low.
  • Fastening webs 34 for attaching the cartridge 32 to the inflow housing are shown.
  • the output shaft 36 of the transmission is connected to the cleaner head housing 18.
  • the attachment point 38 is in Fig. 2 shown and is only to be understood as an example, since the torsionally rigid connection between the output shaft 36 and the cleaner head housing 18 can take place in any desired manner.
  • the two housings are fastened rotatably relative to one another in the area of the radial shaft seal 26.
  • a fastening stub 40 is provided on the cleaner head housing 18.
  • a roller bearing is preferably used for relative mobility with as little friction as possible.
  • the drive wheel 42 is attached to the inflow section 12 in a rotationally rigid manner relative to the inflow housing 14.
  • the drive wheel 42 which is fixedly attached to the inflow section, meshes with the gear wheel 44 of a first nozzle device 46 and with the gear wheel 48 of a second nozzle device 50.
  • the nozzle devices are rotatable about the in Fig. 1 shown longitudinal axis X of the cleaner head housing 18 mounted in the cleaner head housing. Rolling bearings are preferably used for the lowest possible friction bearing.
  • the gears 44, 48 of the nozzle devices 46, 50 are connected to the respective nozzle disks 20 in a rotationally rigid manner.
  • the nozzle disks 20 are each fastened by precisely fitting the nozzle 22 through a first opening 52 in the nozzle disk 20 and a second opening 54 in the gear 44 or 48 of the associated nozzle device. In this way, no additional fastening elements are required and the nozzle disks can be easily installed and removed again if necessary. However, it must be ensured that the two openings 52, 54 are precisely aligned and dimensioned in order to enable the nozzles 22 to be pressed in firmly during assembly. This type of fastening can also be provided for only one nozzle device and is also suitable in the same way for cleaning devices with only one nozzle device.
  • the cleaning fluid drives the rotor 30, which is connected in a rotationally rigid manner to the drive shaft of the planetary gear arranged in the cartridge 32.
  • the output shaft of the planetary gear 36 is in turn connected to the cleaner head housing 18 in a torsionally rigid manner.
  • the drive wheel 42 with which the first gear wheel 44 of the first nozzle device 46 and the second gear wheel 48 of the second nozzle device 50 mesh, is also connected in a rotationally rigid manner relative to the cleaner head housing 18.
  • both the first nozzle device 46 and the second nozzle device 50 are set in rotation.
  • the cleaning liquid emerging from the nozzles 22 is thus mapped to the inner wall of the container to be cleaned in the form of steeply rising or steeply falling curves on the inner wall of the container when it is as focused as possible through the nozzles 22 in the form of point jet nozzles.
  • the gear wheel 44 of the first nozzle device 46 differs from the gear wheel 48 of the second nozzle device 50 in that the gear wheel 48 has a significantly smaller number of teeth than the gear wheel 44. Since the drive wheel 42 is stationary with respect to the inflow housing 14, when the cleaner head housing 18 rotates relative to the inflow housing 14, the first nozzle device 46 and second nozzle device 50 are driven at different rotational speeds, with the second nozzle device 50 being driven at different speeds in the example according to FIG the gearwheel 48 with a smaller number of teeth has a higher speed of rotation about the X-axis than the first nozzle device 46, the gearwheel 44 of which has a larger total number of teeth.
  • the drive gear 42 and the gear wheels 44 and 48 each have a specially calculated number of teeth. This leads to the desired repetitive patterns in which corresponding teeth are simultaneously in mesh.
  • the number of teeth of the toothed wheel 44 of the first nozzle device 46 and of the toothed wheel 48 of the second nozzle device 50 is selected so that the cleaning liquid emerging from the point jet nozzles hits the inner wall of the container in different basic patterns.

Landscapes

  • Cleaning In General (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

Eine Reinigungsvorrichtung für die Reinigung der Innenwand eines Behälters mit Reinigungsflüssigkeit unter erhöhtem Druck, umfasst einen Einströmabschnitt (12) für Reinigungsflüssigkeit mit einem Einströmgehäuse (14) und einen relativ zum Einströmabschnitt (12) rotierbar angeordneten Reinigerkopf (16) mit einem Reinigerkopfgehäuse (18), wobei mindestens eine Längsachse (X) des Reinigerkopfgehäuses (18) in einer unterschiedlichen Richtung verläuft als die Längsachse (Y) des Einströmgehäuses (14) und der Reinigerkopf (16) mehrere Düsenvorrichtungen (48, 50) umfasst, die jeweils Düsen (22) umfassen und jeweils relativ zum Reinigerkopfgehäuse (18) rotierbar sind, wobei die Düsenvorrichtungen (46, 50) dazu angepasst sind, um bei einer Rotation des Reinigerkopfs (16) relativ zum Einströmabschnitt (12) mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten um die Längsachse (X) des Reinigerkopfgehäuses (18) bewegbar zu sein.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für die Reinigung der Innenwandungen von Behältern mit Reinigungsflüssigkeit unter erhöhtem Druck, sowie ein Verfahren zum Reinigen der Innenwandung eines Behälters mit einer derartigen Reinigungsvorrichtung.
    • Hintergrund der Erfindung
  • In vielfältigen Anwendungsbereichen kommen Behälter zum Einsatz, deren Innenwandungen regelmäßig gereinigt werden müssen. Dabei werden an die Qualität der Reinigung insbesondere im Nahrungsmittel- und Getränkebereich, aber auch im Chemie- und Pharmaziebereich und bei Bioreaktoren hohe Anforderungen gestellt.
  • Im Stand der Technik bekannte Reinigungsvorrichtungen werden durch eine Öffnung in den zu reinigenden Behälter eingeführt. Über eine oder mehrere Reinigungsdüsen wird die Reinigungsflüssigkeit unter Druck in Richtung auf die Innenwandungen des Behälters ausgestoßen. Um eine gute Reinigungswirkung zu erzielen, werden rotierende Düsenköpfe eingesetzt, wobei der Druck der Reinigungsflüssigkeit zum Antrieb der bewegten Komponenten der Reinigungsvorrichtung verwendet werden kann.
  • Aus der DE 100 24 950 C1 ist ein Orbitalwaschkopf bekannt mit einem auf einem Tragrohr gelagerten, fremdangetriebenen Düsenkopfträger, wobei über Reinigungsdüsen Reinigungsflüssigkeit auf die Innenwandungen des zu reinigenden Behälters gesprüht werden.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bekannte Reinigungsvorrichtungen für die Reinigung der Innenwandungen von Behältern dahingehend zu verbessern, dass diese nicht nur ein verbessertes Reinigungsergebnis bieten, sondern die Reinigung auch schneller durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Reinigungsvorrichtung für die Reinigung der Innenwandungen von Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Reinigen der Innenwandungen eines Behälters mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen folgen aus den übrigen Ansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung für die Reinigung der Innenwandungen von Behältern mit Reinigungsflüssigkeit unter erhöhtem Druck umfasst einen Einströmabschnitt für Reinigungsflüssigkeit mit einem Einströmgehäuse und einem relativ zum Einströmabschnitt rotierbar angeordneten Reinigerkopf mit einem Reinigerkopfgehäuse. Eine Längsachse des Reinigerkopfgehäuses verläuft in einer anderen Richtung als die Längsachse des Einströmgehäuses. Der Einströmabschnitt umfasst einen Stator, einen Rotor sowie ein Getriebe, und der Reinigerkopf umfasst mehrere Düsenvorrichtungen, die jeweils mehrere Düsen umfassen, jeweils relativ zum Reinigerkopfgehäuse rotierbar sind, und die dazu angepasst sind, um bei einer Rotation des Reinigerkopfs relativ zum Einströmabschnitt mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten um die Längsachse des Reinigerkopfgehäuses bewegbar zu sein.
  • Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung umfasst somit einen Einströmabschnitt sowie einen Reinigerkopf, deren Gehäuse jeweils eine Längsachse definieren, die in einer unterschiedlichen Richtung zueinander verlaufen. Durch das bevorzugte Vorsehen eines Stators, eines Rotors sowie eines Getriebes im Einströmabschnitt ist die Reinigungsmaschine turbinengetrieben.
  • Der Reinigerkopf ist erfindungsgemäß relativ zum Einströmabschnitt rotierbar. Am Reinigerkopf sind mehrere Düsenvorrichtungen mit Düsen vorgesehen. Die mehreren Düsenvorrichtungen sind bei einer Rotation des Reinigerkopfs relativ zum Einströmabschnitt mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten um die Längsachse des Reinigerkopfgehäuses bewegbar. Dies hat zur Folge, dass bei der überlagerten Bewegung der Rotation des Reinigerkopfs relativ zum Einströmabschnitt einerseits und der Rotationen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Düsenvorrichtungen relativ zum Reinigerkopfgehäuse die aus den Düsen austretenden fokussierten Strahlen an Reinigungsflüssigkeit unterschiedliche Muster auf der Behälterinnenwand abbilden. Wenn die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung in einem Behälter mit zylinderförmiger Behälterwand eingesetzt wird und die Düsen der Düsenvorrichtungen Punktstrahldüsen sind, um eine möglichst hohe Reinigungswirkung zu erzielen, bilden im Betrieb die mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten bewegbaren Düsenvorrichtungen unterschiedliche Muster auf der Behälterwand ab. So werden durch die Düsenvorrichtung mit hoher Rotationsgeschwindigkeit steile Kurven und mit der Düsenvorrichtung mit geringerer Rotationsgeschwindigkeit flache Kurven der Bahnverläufe erzeugt, mit denen die Reinigungsflüssigkeit auf der Behälterinnenwand auftrifft. Zudem ist durch das Vorsehen mehrerer separater Düsenvorrichtungen ein höherer Fluss an Reinigungsflüssigkeit erzeugbar und eine intensivere Überdeckung der individuellen Reinigungsmuster möglich. Auf diese Weise kann ein zu reinigender Behälter nicht nur schneller, sondern auch gründlicher gereinigt werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind genau zwei Düsenvorrichtungen vorgesehen, die an entgegengesetzten axialen Enden in Richtung der Längsachse des Reinigerkopfgehäuses angeordnet sind. Dies stellt eine sehr einfache Bauweise dar und aufgrund der Möglichkeit einer symmetrischen Anordnung der Düsenvorrichtung an entgegengesetzten axialen Enden des Reinigerkopfs kann auch der jeweilige Druckverlust der Reinigungsflüssigkeit bis zum Austritt aus den Düsen gleich gehalten werden, so dass beide Düsenvorrichtungen mit demselben Druck an Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden.
  • Vorzugsweise umfassen die Düsenvorrichtungen jeweils eine Düsenscheibe, an deren radialem Umfang mehrere Düsen angeordnet sind, die geeignet sind, um die Reinigungsflüssigkeit abzugeben so dass die Reinigungsflüssigkeit beim Gebrauch auf die Behälterwand abgegeben wird.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am Einströmabschnitt ein treibendes Zahnrad eines Verzahnungssatzes befestigt, das jeweils mit einem getriebenen Zahnrad kämmt, das fest mit einer der Düsenscheiben verbunden ist. Auf diese Weise wird auf eine sehr einfache, robuste und wartungsfreie Weise die Rotation der Düsenvorrichtungen um die Längsachse des Reinigerkopfgehäuses erzeugt. Die erfindungsgemäßen, unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten der Düsenvorrichtungen um die Längsachse des Reinigerkopfgehäuses lassen sich vorzugsweise dadurch erzeugen, dass bei der Verwendung eines Verzahnungssatzes die getriebenen Zahnräder eine unterschiedliche Zähnezahl bei gleichem Material besitzen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt jedes Zahnrad des Verzahnungssatzes eine unterschiedliche Anzahl an Zähnen. Der Vorteil dieses Getriebes besteht darin, den Verschleiß der einzelnen Zähne zu minimieren. Da ein Zahnrad jedes Zahnradpaars jeweils eine unterschiedliche Zähnezahl hat, kommt es nicht zu einem Eingriff von zwei Zähnen gleichzeitig.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst mindestens eine Düsenvorrichtung eine Düsenscheibe an deren Umfang mehrere Düsen angeordnet sind, wobei die mehreren Düsen jeweils in eine erste Öffnung in der Düsenscheibe sowie in eine zweite Öffnung im getriebenen Zahnrad oder einem fest mit dem getriebenen Zahnrad verbundenen Element eingepasst sind. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass die mindestens eine Düsenvorrichtung ausschließlich mittels der eingepassten Düsen befestigbar ist und keine weiteren Befestigungselemente erforderlich sind. Es muss hierzu eine Doppelpassung hergestellt werden, welche höhere Anforderungen an die Fertigungstoleranzen stellt, doch kann auf diese Weise eine vereinfachte Montage und Demontage der mindestens einen Düsenvorrichtung verwirklicht werden. Diese bevorzugte Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung kann zudem auch bei einer Reinigungsvorrichtung mit nur einer einzelnen Düsenvorrichtung verwirklicht werden, die relativ zum Reinigerkopfgehäuse rotierbar ist.
  • Vorzugsweise verläuft die Längsachse des Reinigerkopfgehäuses senkrecht zur Längsachse des Einströmgehäuses. Darüber hinaus sind die Düsenscheiben vorzugsweise um die Längsachse des Reinigerkopfgehäuses rotierbar und die Düsen an der Düsenscheibe angebracht. Dies führt bei der Verwendung von Punktstrahldüsen zu einem Reinigungsmuster auf der Innenwandung eines zu reinigenden Behälters, bei dem die zu reinigenden Flächen möglichst effizient, d.h. mit einer kurzen Reinigungsdauer erreicht werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor mit der Antriebsseite eines Getriebes verbunden, vorzugsweise mit einem hoch untersetzten Getriebe, und eine Abtriebswelle des Getriebes ist mit dem Reinigerkopf verbunden. Auf diese Weise dreht das rotierende Reinigerkopfgehäuse mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit wie die Abtriebswelle des Getriebes. Das Vorsehen kompakten Getriebes hat den Vorteil, dass es sich durch den geringen Platzbedarf im Einströmabschnitt so anordnen lässt, dass die Reinigungsflüssigkeit unter Druck nach dem Antreiben des Rotors mit möglichst geringem Druckverlust durch das Einströmgehäuse und in das Reinigerkopfgehäuse einströmen kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Reinigen der Innenwandungen eines Behälters mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung umfasst die Schritte:
    1. (a) Anordnen der Reinigungsvorrichtung im Inneren des zu reinigenden Behälters;
    2. (b) Einleiten von Reinigungsflüssigkeit unter Druck in den Einströmabschnitt;
    3. (c) Antreiben des Rotors durch die den Einströmabschnitt durchströmende und in das Reinigerkopfgehäuse strömende Reinigungsflüssigkeit;
    4. (d) Antreiben eines Getriebes durch den Rotor;
    5. (e) Rotieren des Reinigerkopfgehäuses relativ zum Einströmgehäuse durch eine drehstarre Befestigung des Reinigerkopfgehäuses an der Abtriebswelle des Getriebes; und
    6. (f) Rotieren mehrerer Düsenvorrichtungen, die jeweils Düsen umfassen, relativ zum Reinigerkopfgehäuse, wobei bei einer Rotation des Reinigerkopfgehäuses relativ zum Einströmgehäuse die Düsenvorrichtungen mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten relativ zu dem Reinigerkopfgehäuse rotieren und die Reinigungsflüssigkeit durch Düsen der Düsenvorrichtungen ausgegeben wird.
    Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den nachfolgenden Figuren wird die Erfindung rein beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Reinigungsmaschine; und
    Fig. 2
    eine Durchsicht mit Details der in Fig. 1 dargestellten Reinigungsvorrichtung.
    Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt eine Außenansicht der Reinigungsvorrichtung 10. Die Reinigungsvorrichtung besitzt einen Einströmabschnitt 12, von dem in der Außenansicht das Einströmgehäuse 14 sichtbar ist, sowie einen Reinigerkopf 16, von dem das Reinigerkopfgehäuse 18 sowie zwei Düsenscheiben 20 dargestellt sind, von denen sich Düsen 22 nach außen erstrecken.
  • Der Einströmabschnitt 12 ist zur einfacheren Darstellung nur bis zu dem Bereich einer Einströmöffnung 24 dargestellt. Im Bereich der Einströmöffnung 24 kann ein nicht dargestelltes Tragrohr lösbar verbunden sein, welches die Doppelfunktion besitzt, einerseits die Reinigungsvorrichtung beim Einführen durch die Behälteröffnung in einen zu reinigenden Behälter zu tragen, andererseits aber auch durch das innere Volumen Reinigungsflüssigkeit unter Druck zuzuführen.
  • Im vorliegenden Beispiel ist das Einströmgehäuse rotationssymmetrisch gestaltet und erstreckt sich in der Achsrichtung Y.
  • Der Reinigerkopf 16 und das Reinigerkopfgehäuse 18 sind so angeordnet, dass die Längsachse Y des Reinigerkopfgehäuses 18 senkrecht zur Längsachse Y des Einströmgehäuses 14 angeordnet ist. Im Betrieb rotiert das Reinigerkopfgehäuse 18 in Rotationsrichtung R1 um die Achse Y, während die Düsenscheiben 20 in Rotationsrichtung R2 um die Längsachse X des Reinigerkopfgehäuses 18 rotieren.
  • Die Rotation zwischen dem Einströmgehäuse 14 und dem Reinigerkopfgehäuse 18 findet dabei an einer geeigneten Stelle statt, im vorliegenden Fall dort, wo die Radialwellendichtung 26 angezeigt ist.
  • In Fig. 2 ist eine Durchsicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung dargestellt, um die Details des Antriebs deutlich zu machen. Dabei ist dargestellt, wie der Antrieb der Reinigungsvorrichtung durch den durchströmenden Volumenstrom an Reinigungsflüssigkeit mittels eines Turbinenantriebs erfolgt. Der Turbinenantrieb erfolgt dabei über den Fluss F der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit, die in den geschlossenen inneren Hohlraum des Einströmabschnitts 12 eintritt. Die Reinigungsflüssigkeit treibt dabei eine Turbineneinrichtung an, welche den Stator 28 und den Rotor 30 umfasst. Beim Eintritt der Reinigungsflüssigkeit mit dem Volumenstrom F in das stationäre Einströmgehäuse 14 trifft die Reinigungsflüssigkeit auf den Stator 28. Der Stator 28 hat in einem Winkel angeordnete Einschnitte, über die die Reinigungsflüssigkeit auf die Turbinenflügel des Rotors 30 gelenkt wird. Der Rotor 30 ist in Strömungsrichtung stromabwärts zum Stator 28 angeordnet. Der Rotor ist mit einer Antriebswelle drehstarr verbunden, die ein bevorzugt hoch untersetztes Getriebe, vorzugsweise ein dreistufiges oder vierstufiges Planetengetriebe antreibt. Dieses Getriebe ist ein herkömmliches Getriebe und befindet sich in der in Fig. 2 dargestellten Kartusche 32. Die Kartusche ist in geeigneter Weise fest mit dem Einströmgehäuse verbunden. Die Verbindung kann in beliebiger Weise ausgestaltet sein, es ist allerdings darauf zu achten, dass ausreichende freie Querschnittsflächen bestehen, durch welche die Flüssigkeit durchströmen kann um einen unerwünschten Druckverlust gering zu halten. Im vorliegenden Fall sind in Fig. 2 Befestigungsstege 34 zur Anbringung der Kartusche 32 am Einströmgehäuse dargestellt.
  • Die Abtriebswelle 36 des Getriebes ist mit dem Reinigerkopfgehäuse 18 verbunden. Die Befestigungsstelle 38 ist dabei in Fig. 2 dargestellt und ist nur beispielhaft zu verstehen, da die drehstarre Verbindung zwischen dem Abtriebswelle 36 und dem Reinigerkopfgehäuse 18 auf eine beliebige Weise erfolgen kann.
  • Aufgrund der Rotierbarkeit des Reinigerkopfgehäuses 18 relativ zum Einströmgehäuse 14 sind die beiden Gehäuse im Bereich der Radialwellendichtung 26 drehbar relativ zueinander befestigt. Dazu ist am Reinigerkopfgehäuse 18 ein Befestigungsstutzen 40 vorgesehen. Für eine möglichst reibungsarme relative Bewegbarkeit wird bevorzugt ein Wälzlager eingesetzt.
  • An dem Einströmabschnitt 12 ist drehstarr zum Einströmgehäuse 14 das Antriebsrad 42 befestigt. Das ortsfest am Einströmabschnitt angebrachte Antriebsrad 42 kämmt mit dem Zahnrad 44 einer ersten Düsenvorrichtung 46 sowie mit dem Zahnrad 48 einer zweiten Düsenvorrichtung 50.
  • Die Düsenvorrichtungen sind dabei drehbar um die in Fig. 1 dargestellte Längsachse X des Reinigerkopfgehäuses 18 im Reinigerkopfgehäuse gelagert. Für eine möglichst reibungsarme Lagerung werden bevorzugt Wälzlager eingesetzt.
  • Die Zahnräder 44, 48 der Düsenvorrichtungen 46, 50 sind drehstarr mit den jeweiligen Düsenscheiben 20 verbunden. Am radialen Außenumfang der Düsenscheiben sind jeweils vier Austrittsdüsen 22 jeweils in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet. Es kann aber in gleicher Weise auch eine unterschiedliche Anzahl an Düsen 22 vorgesehen werden, die bevorzugt gleichmäßig am Außenumfang der Düsenscheiben 20 verteilt sind.
  • Die Befestigung der Düsenscheiben 20 erfolgt jeweils über das passgenaue Einsetzen der Düsen 22 durch eine erste Öffnung 52 in der Düsenscheibe 20 sowie eine zweite Öffnung 54 in dem Zahnrad 44 oder 48 der zugehörigen Düsenvorrichtung. Auf diese Weise sind keine zusätzlichen Befestigungselemente erforderlich und die Düsenscheiben lassen sich einfach montieren und bei Bedarf wieder demontieren. Allerdings ist darauf zu achten, dass die beiden Öffnungen 52, 54 exakt fluchten und dimensioniert sind, um ein festes Eindrücken der Düsen 22 bei der Montage zu ermöglichen. Diese Art der Befestigung kann auch nur bei einer Düsenvorrichtung vorgesehen sein und eignet sich in gleicher Weise auch für Reinigungsvorrichtungen mit nur einer Düsenvorrichtung.
  • Strömt die Reinigungsflüssigkeit mit dem Volumenstrom F und unter Druck in den Einströmabschnitt 12 der Reinigungsvorrichtung 10 ein, so wird von der Reinigungsflüssigkeit der Rotor 30 angetrieben, der drehstarr mit der Antriebswelle des in der Kartusche 32 angeordneten Planetengetriebes verbunden ist. Die Abtriebswelle des Planetengetriebes 36 ist wiederum drehstarr mit dem Reinigerkopfgehäuse 18 verbunden. Ebenfalls drehstarr relativ zu dem Reinigerkopfgehäuse 18 verbunden ist das Antriebsrad 42, mit dem das erste Zahnrad 44 der ersten Düsenvorrichtung 46 sowie das zweite Zahnrad 48 der zweiten Düsenvorrichtung 50 kämmen. Wenn somit durch den Antrieb des Rotors über das zwischengeschaltete Planetengetriebe das Reinigerkopfgehäuse 18 relativ zum Einströmabschnitt 12 in Rotation versetzt wird, werden auch sowohl die erste Düsenvorrichtung 46 wie auch die zweite Düsenvorrichtung 50 in Rotation versetzt. Die aus den Düsen 22 austretende Reinigungsflüssigkeit wird somit bei einer möglichst fokussierten Abgabe durch die Düsen 22 in Form von Punktstrahldüsen auf die Innenwandung des zu reinigenden Behälters in Form von steil ansteigenden oder steil abfallenden Kurven auf der Behälterinnenwand abgebildet.
  • Das Zahnrad 44 der ersten Düsenvorrichtung 46 unterscheidet sich vom Zahnrad 48 der zweiten Düsenvorrichtung 50 dadurch, dass das Zahnrad 48 gegenüber dem Zahnrad 44 eine deutlich geringere Anzahl von Zähnen besitzt. Da das Antriebsrad 42 ortsfest in Bezug auf das Einströmgehäuse 14 ist, werden somit bei einer Rotation des Reinigerkopfgehäuses 18 relativ zum Einströmgehäuse 14 die erste Düsenvorrichtung 46 und zweite Düsenvorrichtung 50 mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten angetrieben, wobei im Beispiel nach Fig. 3 die zweite Düsenvorrichtung 50 mit dem Zahnrad 48 mit einer geringeren Anzahl von Zähnen eine höhere Rotationsgeschwindigkeit um die X-Achse besitzt als die erste Düsenvorrichtung 46, deren Zahnrad 44 eine größere Gesamtzahl an Zähnen aufweist.
  • Um den Verschleiß des Zahnradsatzes 42, 44, 48 gering zu halten, besitzen das Antriebsrad 42 sowie die Zahnräder 44 und 48 jeweils eine besonders errechnete Anzahl von Zähnen. Daher kommt es zu den erwünschten Wiederholungsmustern, bei denen entsprechende Zähne gleichzeitig im Eingriff sind.
  • Darüber hinaus wird die Anzahl der Zähne des Zahnrads 44 der ersten Düsenvorrichtung 46 sowie des Zahnrads 48 der zweiten Düsenvorrichtung 50 so gewählt, dass die aus Punktstrahldüsen austretende Reinigungsflüssigkeit in unterschiedlichen Grundmustern auf der Behälterinnenwandung auftrifft. Durch das Vorsehen dieser unterschiedlichen Muster lässt sich eine intensivere Überdeckung der Muster und damit eine intensivere und raschere Reinigung erzielen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 10
    Vorrichtung
    12
    Einströmabschnitt
    14
    Einströmgehäuse
    16
    Reinigerkopf
    18
    Reinigerkopfgehäuse
    20
    Düsenscheibe
    22
    Düse
    24
    Einströmöffnung
    26
    Radialwellendichtung
    28
    Stator
    30
    Rotor
    32
    Kartusche für Getriebe
    34
    Befestigungsstege
    36
    Abtriebswelle
    38
    Befestigungsstelle
    40
    Befestigungsstutzen
    42
    Antriebsrad
    44
    Zahnrad der ersten Düsenvorrichtung
    46
    erste Düsenvorrichtung
    48
    Zahnrad der zweiten Düsenvorrichtung
    50
    zweite Düsenvorrichtung
    52
    erste Öffnung
    54
    Zweite Öffnung

Claims (13)

  1. Reinigungsvorrichtung für die Reinigung der Innenwand eines Behälters mit Reinigungsflüssigkeit unter erhöhtem Druck, umfassend:
    - einen Einströmabschnitt (12) für Reinigungsflüssigkeit mit einem Einströmgehäuse (14); und
    - einen relativ zum Einströmabschnitt (12) rotierbar angeordneten Reinigerkopf (16) mit einem Reinigerkopfgehäuse (18); wobei
    - eine Längsachse (X) des Reinigerkopfgehäuses (18) in einer anderen Richtung verläuft als die Längsachse (Y) des Einströmgehäuses (14); und
    - der Reinigerkopf (16) mehrere Düsenvorrichtungen (46, 50) umfasst, die
    - jeweils mehrere Düsen (22) umfassen;
    - jeweils relativ zum Reinigerkopfgehäuse (18) rotierbar sind; wobei
    - die Düsenvorrichtungen (46, 50) dazu angepasst sind, um bei einer Rotation des Reinigerkopfs (16) relativ zum Einströmabschnitt (12) mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten um die Längsachse (X) des Reinigerkopfgehäuses (18) bewegbar zu sein.
  2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    am Einströmgehäuse (14) ein treibendes Zahnrad (42) eines Verzahnungssatzes befestigt ist, dass das jeweils mit einem getriebenen Zahnrad (44, 48) kämmt, das fest mit einer der Düsenvorrichtungen (46, 50) verbunden ist.
  3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die getriebenen Zahnräder (44, 48) eine unterschiedliche Zähnezahl besitzen.
  4. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jedes Zahnrad (42, 44, 48) des Verzahnungssatzes eine Anzahl an Zähnen hat, die einer Primzahl entspricht.
  5. Reinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens eine Düsenvorrichtung (46; 50) eine Düsenscheibe (20) umfasst, an deren Umfang mehrere Düsen (22) angeordnet sind, wobei die mehreren Düsen (22) jeweils in eine erste Öffnung (52) in der Düsenscheibe (20) sowie in eine zweite Öffnung (54) im getriebenen Zahnrad (44; 48) oder einem fest mit dem getriebenen Zahnrad (44; 48) verbundenen Element eingepasst ist.
  6. Reinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Einströmabschnitt (12) einen Stator (28), Rotor (30) sowie ein Getriebe umfasst.
  7. Reinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Reinigungsvorrichtung weiterhin einen Antrieb umfasst, der durch das Tragrohr starr mit dem Reinigerkopf gekoppelt ist.
  8. Reinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwei Düsenvorrichtungen (46, 50) vorgesehen sind, die an entgegengesetzten axialen Enden in Richtung der Längsachse (X) des Reinigerkopfgehäuses (18) angeordnet sind.
  9. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Düsenvorrichtungen (46, 50) jeweils eine Düsenscheibe (20) umfassen, an deren Umfang mehrere Düsen (22), vorzugsweise vier Düsen angeordnet sind, die geeignet sind, um Reinigungsflüssigkeit in im Wesentlichen radialer Richtung abzugeben.
  10. Reinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Längsachse (X) des Reinigerkopfgehäuses (18) senkrecht zur Längsachse (Y) des Einströmgehäuses (14) ist.
  11. Reinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Düsenvorrichtungen um eine Achse (X1; X2) rotierbar sind.
  12. Reinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Rotor (30) mit der Antriebsseite eines Getriebes verbunden ist, vorzugsweise mit einem mehrstufigen Planetengetriebe, und
    - eine Abtriebswelle (36) des Getriebes mit dem Reinigerkopf (16) verbunden ist.
  13. Verfahren zum Reinigen der Innenwandungen eines Behälters mit einer Reinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
    (a) Anordnen der Reinigungsvorrichtung im Inneren des zu reinigenden Behälters;
    (b) Einleiten von Reinigungsflüssigkeit unter Druck in den Einströmabschnitt;
    (c) Antreiben des Rotors durch die den Einströmabschnitt durchströmende und in das Reinigerkopfgehäuse strömende Reinigungsflüssigkeit;
    (d) Antreiben eines Getriebes durch den Rotor;
    (e) Rotieren des Reinigerkopfgehäuses relativ zum Einströmgehäuse durch eine drehstarre Befestigung des Reinigerkopfgehäuses an der Antriebswelle des Getriebes; und
    (f) Rotieren mehrerer Düsenvorrichtungen, die jeweils Düsen umfassen, relativ zum Reinigerkopfgehäuse, wobei bei einer Rotation des Reinigerkopfgehäuses relativ zum Einströmgehäuse die Düsenvorrichtungen mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten relativ zu dem Reinigerkopfgehäuse rotieren und die Reinigungsflüssigkeit durch Düsen der Düsenvorrichtungen ausgegeben wird.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999047271A1 (de) * 1998-03-17 1999-09-23 Alfa Laval Lkm A/S Tankreinigungsvorrichtung
DE10024950C1 (de) 2000-05-22 2001-07-19 Frank Zeitler Orbitalwaschkopf
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