WO2012163511A2 - Rotierende sprühvorrichtung - Google Patents

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WO2012163511A2
WO2012163511A2 PCT/EP2012/002253 EP2012002253W WO2012163511A2 WO 2012163511 A2 WO2012163511 A2 WO 2012163511A2 EP 2012002253 W EP2012002253 W EP 2012002253W WO 2012163511 A2 WO2012163511 A2 WO 2012163511A2
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WO
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cup
container
spray device
lid
rinsing liquid
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PCT/EP2012/002253
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WO2012163511A3 (de
WO2012163511A4 (de
Inventor
Werner Himmelsbach
Original Assignee
EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH
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Publication date
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Publication of WO2012163511A3 publication Critical patent/WO2012163511A3/de
Publication of WO2012163511A4 publication Critical patent/WO2012163511A4/de

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02Cleaning by the force of jets or sprays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/23Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/233Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/23Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/233Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements
    • B01F23/2336Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements characterised by the location of the place of introduction of the gas relative to the stirrer
    • B01F23/23362Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using driven stirrers with completely immersed stirring elements characterised by the location of the place of introduction of the gas relative to the stirrer the gas being introduced under the stirrer

Definitions

  • the present invention relates to a rotary spray device for use in large agitated containers.
  • walls and lids should be permanently sprayed with a pure liquid. It is a uniform, the walls completely wetting liquid film build up.
  • Spray nozzles such as those used for CIP cleaning of containers in the pharmaceutical, food or cosmetic industries, do not come here in question. On the one hand, the containers considered here are too large, on the other hand, such nozzles are not up to the rough continuous operation in the production of bulk chemicals or in the mining sector.
  • centrifugal discs are attached to the actual agitator shaft, to which the cleaning fluid is applied by means of a tube and which then spin this fluid onto the wall or into the lid region by means of centrifugal force.
  • Figure 3 shows such a known principle for spraying walls and lids with liquid.
  • a stirrer 3 arranged in a lower portion of a stirring shaft 2 is provided.
  • a gas inlet opening 4 is provided, through which gas is fed into the stirred liquid, with which the container 1 is filled to a certain level 20.
  • gas can also be formed when the liquid is stirred. The resulting during stirring of liquid or liquid with gas large amounts of gas passing through the liquid surface in the amount of the level 20 in the head space or gas space 5 of the reactor or container and are discharged from there via a gas outlet opening 6 from the container 1 to the outside.
  • a rinsing liquid supply pipe 7 For cleaning the wall and / or the lid of the container 1 in the headspace 5, a rinsing liquid supply pipe 7 are provided on the head space 5 and a spray device 8 mounted on the stirring shaft 2 in the form of a centrifugal disk.
  • the rinsing liquid supplied by the rinsing liquid supply pipe 7 impinges on the spraying device 8 rotating with the stirring shaft 2 and is distributed therefrom by means of centrifugal force towards the walls and the lid of the head space 5 or gas space 5 of the container 1, as shown in FIG 9 is indicated.
  • FIGS. 4a and 4b show in more detail a known embodiment of a rotating spray device, FIG. 4a showing a side view of a rotating spray device 8 attached to a stirring shaft 2 in the form of a centrifugal disk with ribs 10 and an associated flushing liquid supply pipe 7, and FIG Top view of the rotating spray device 8 in the form of a centrifugal disc with ribs 10 and indicated by an arrow 11 direction of rotation.
  • the rotary spray device 8 is in the shape of a "cup" which is like the slinger of the embodiment shown in FIGS. 4a and 4b is attached to the stirrer shaft 2 and in which the rinsing liquid is also given by means of a Spülillon- keitszuschreibrohrs 7.
  • FIG. 5b in which a direction of rotation of the "cup" is indicated by an arrow 11, two tubes 12 are located in the cup rim, through which part of the dishwashing liquid is sprayed to the wall of the head space 5 of the container.
  • a disadvantage of this embodiment is that the cups according to today's version have a relatively flat edge, which is dictated by the limited space in the headspace of a reactor. Due to the centrifugal forces a cup would build up in the cup, which would far exceed the height of the rim. Therefore, a large part of the rinsing liquid flows over this edge, as shown in the figure 5a by an arrow 13, wherein this overflow takes place by the interference effect of the liquid jet from the rinsing liquid supply pipe 7 unevenly at the periphery. As a result, standing for the rotating tubes 12 itself no longer sufficient rinsing liquid available and the rinsing effect is reduced, so that with a certain time delay also deposits may arise.
  • DE 30 10 310 C2 relates to a device for continuous and homogeneous mixing of solids in a liquid stream.
  • a slidable over an edge of a cavity in the axial direction bell is provided.
  • the cavity extending in the radial direction is open in the circumferential direction, but there covered by the bell such that a narrow annular gap is formed. If the annular gap is formed by a sawtooth or step-shaped edge, a change of the annular gap cross-section can be done by a rotation or by a rotation and displacement of the bell relative to the centrifuge wheel.
  • a rotating spray device for cleaning walls and a lid of a headspace of a large agitated vessel, for example, for mass oxidation air oxidation reactors, ore leaching oxidation reactors, or so-called flash crystallizers, wherein the rotating spray device is in the form of a cup with attached thereto. tubes were formed, which is mounted on a stirring shaft in the headspace of the container and rotates with this and in the means of a guided into the headspace of the container in the vicinity of the stirring shaft Spülillonkeitszuschreibrohrs rinsing liquid is supplied, so that the supplied rinsing liquid due is sprayed by centrifugal forces from the cup in the vicinity of the agitator shaft at least up to the wall and the lid of the container.
  • the edge region of the cup is covered with an annular lid whose outer edge extends to the outer edge of the cup and which leaves sufficient space between its inner edge and the stirring shaft for supplying the rinsing liquid by means of the rinsing liquid supply pipe.
  • the rotary cup sprayer with tubes is accordingly modified so as to obstruct an overflow of irrigation fluid over the rim of the cup and force the irrigation fluid completely through the rotating tubes.
  • the overflow of rinsing liquid over the edge of the cup due to the centrifugal forces is prevented even at low height of the cup.
  • the lid is designed horizontally or conically inclined upward.
  • the minimum width of the lid from its inner edge to its outer edge is preferably chosen such that the lid reliably prevents overflow of rinsing liquid. This minimum width preferably results from a shape of a trombe forming itself by the centrifugal force exerted on the rinsing liquid.
  • an edge of the cup is executed jagged. It is thereby achieved that the undesired overflow of rinsing liquid takes place at least more uniformly, so that this proportion of spray liquid can contribute more to a uniform spraying of the wall.
  • an overflow will take place over the cup rim due to the formation of the trumpet.
  • the zig-zag edge leads to a more even distribution over the circumference, which can be sufficient for smaller requirements.
  • pipes are provided.
  • the number and the inner diameter of the tubes depending on the amount of rinsing liquid, the dimensions of the cup or the space in the reactor or container, the diameter of the ends of the tubes and the container and the speed of the stirring shaft and thus the conditions of the Flushing liquid acting centrifugal force is selected.
  • the tubes are preferably arranged horizontally and radially or are inclined upwards or are curved.
  • the tubes are stiffened by ribs, so that in case of unintentional fluctuations of the filling level and complete immersion of the spraying device into the process liquid, no damage occurs due to bending of the tubes.
  • Fig. 1a shows a side view of a rotating spray device according to the invention
  • Fig. 1b is a side view of another rotating inventive
  • Fig. 1c shows a plan view of the rotary spray device of Fig. 1a or 1b;
  • Fig. 2 is a side view of another rotating inventive
  • Spraying device shows
  • Fig. 3 shows a known principle for spraying walls and lids with
  • Fig. 4a shows a side view of a known rotary spray device
  • Fig. 4b is a plan view of the rotary sprayer of Fig. 4a;
  • Fig. 5a shows a side view of another known rotary spray device
  • Fig. 5b shows a plan view of the rotary spray device of Fig. 5a.
  • FIGs 1a and 1b respectively show in a side view a preferred embodiment of the rotating spray device 8 according to the invention for cleaning walls and a lid of a head space 5 shown in Figure 3 of a large stirred container 1.
  • the rotating spray device 8 is in the form of a cup with it attached pipes 12 formed.
  • the cup is mounted on a stirrer shaft 2 in the head space 5 of the container 1 and rotates with this.
  • the edge region of the cup is covered with an annular lid 14.
  • the outer edge of the lid 14 extends to the outer edge of the cup. Between the inner edge of the lid and the stirring shaft 2, sufficient space for supplying the washing liquid by means of the washing liquid supply pipe 7 is left.
  • the lid 14 can be made horizontal, as shown in Figure 1a. But it can also be performed conically inclined upward, as shown in Figure 1 b.
  • FIGS. 1a and 1b by means of a dashed line within the rotating spray device in the form of a cup, a course of a trombone forming through the centrifugal force exerted on the rinsing fluid is shown, from which the minimum width of the lid preferably extends from its inner edge to its outer edge yields.
  • FIG. 1c shows a plan view of the rotating spray device of FIGS. 1a and 1b, an arrow 11 indicating a direction of rotation of the rotating spray device.
  • tubes 12 are provided. But it can also be provided more or less tubes. In particular, 2 to 8, preferably 3 or 4, pipes are provided.
  • the number and the inner diameter of the tubes depending on the amount of rinsing liquid, the dimensions of the cup or the space in the reactor or container, the diameter of the ends of the tubes and the container and the speed of the stirring shaft and thus the conditions of the selected centrifugal force acting on the rinsing liquid.
  • the relationships between geometry and flushing quantity are in particular as follows.
  • the amount of rinsing liquid is predetermined so that a sufficient liquid film is formed on the wall of the container.
  • the jet between the tube outlet and the wall of the container may do not fall too low, as otherwise only a sectionbesprühung exists.
  • the speed of the stirring shaft varies due to the actual process requirements in the liquid phase, wherein the spray device is only an additional tool, and the size of the container, but is given in individual cases and not variable with respect to the rotating spray device itself.
  • the pipe size corresponding to the inner diameter of the pipe whose size has an influence on the resistance and the throughput.
  • the number of tubes affecting throughput.
  • the pipe length corresponding to the difference between the half outlet and cup diameter, which together with the cup geometry and the speed of the agitator shaft gives the centrifugal force, resulting in a corresponding throughput.
  • the resulting from the tube length cup diameter, the cup height and the cover width.
  • the cup height and the cover width lead at a given cup diameter and given speed to a Tromben Love, which also affects the centrifugal force.
  • the ratio of shaft diameter and cup diameter should not be too large so that the cup will not be displaced by the shaft.
  • the components of the spray device should be fit and mountable through the introduction port of the container. Furthermore, requirements for the availability of semi-finished products and a minimum use of materials must be met, since titanium is often used as a material.
  • the tubes 12 are preferably arranged horizontally and radially, but may also be inclined upward or curved. The tubes may also be stiffened by ribs so that unintentional variations in level and complete immersion of the spray device into the process fluid will not damage the tubes.
  • FIG. 2 shows in a side view another preferred embodiment of the rotating spray device 8 according to the invention for cleaning walls and a lid of a head space 5 of a large stirred container 1 shown in FIG. 3.
  • the rotating spray device 8 of FIGS rotating spray device 8 of Figure 2 in the form of a cup. Tubes attached to the cup are not shown, but may be provided as in the sprayer of Figures 1a-c.
  • the cup is mounted on a stirrer shaft 2 in the head space 5 of the container 1 and rotates with this.
  • the rim of the cup is serrated.
  • the jagged design of the rim of the cup achieves a more uniform overflow of rinsing fluid than in the prior art.
  • this proportion of rinsing liquid contribute more to a uniform spraying of the wall. Due to the formation of droplets, in the embodiment shown in FIG. 2, an overflow will take place over the edge of the cup, but the zigzag edge will result in a more uniform distribution over the circumference, which may still be sufficient for smaller requirements.
  • a wall and a lid of a headspace of a large stirred container more evenly with rinsing liquid be sprayed so that the formation of deposits on the wall and the lid is prevented.

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Abstract

Es wird eine rotierende Sprühvorrichtung zum Reinigen von Wänden und eines Deckels eines Kopfraums eines großen gerührten Behälters zur Verfügung gestellt, wobei die rotierende Sprühvorrichtung in Form einer Tasse mit daran angebrachten Rohren ausgebildet ist, die auf einer Rührwelle im Kopfraum des Behälters befestigt ist und sich mit dieser dreht und in die mittels eines in den Kopfraum des Behälters in die Nähe der Rührwelle hinein geführten Spülflüssigkeitszufuhrrohrs Spülflüssigkeit zugeführt wird, so dass die zugeführte Spülflüssigkeit infolge von Fliehkräften aus der Tasse in der Umgebung der Rührwelle zumindest bis an die Wand und den Deckel des Behälters versprüht wird. Insbesondere ist der Randbereich der Tasse mit einem kreisringförmigen Deckel bedeckt oder ist der Rand der Tasse gezackt ausgeführt.

Description

Rotierende Sprühvorrichtung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende Sprühvorrichtung zum Einsatz in großen gerührten Behältern.
In zahlreichen Prozessen in gerührten Behältern werden große Mengen an Gas in die gerührte Flüssigkeit eingespeist oder entstehen in dieser. Beispiele sind Luft-Oxidationsreaktoren für Massenchemikalien, Oxidationsreaktoren zur Erz- laugung oder sogenannte Entspannungskristallisatoren, in denen durch eine starke Druckabsenkung große Mengen an Lösungsmitteldämpfen freigesetzt werden. In allen Fällen treten große Gasmengen durch die Flüssigkeitsoberfläche in "den Kopfraum des Reaktors aus und werden von dort aus dem Behälter abgezogen. Das austretende Gas reißt Flüssigkeitstropfen mit gelösten Bestandteilen oder Feststoffteilchen mit, die an die Behälterwand und den -deckel spritzen können, wo sie abgelagert werden. Durch Austrocknen wachsen nach und nach große Schichten an Feststoffen an, die viele Tonnen schwer werden können und dann abfallen. Dabei können sie Störungen im Prozessablauf und Schäden an den Rührwerken hervorrufen. Außerdem können sich unter den Anbackungen Korrosionsnester ausbilden, die zu Schäden in der Behälterwandung führen können.
Um dieses Anwachsen von Feststoffen im Gasraum zu verhindern, sollen Wände und Deckel permanent mit einer reinen Flüssigkeit besprüht werden. Dabei ist ein gleichmäßiger, die Wände vollständig benetzender Flüssigkeitsfilm aufzubauen.
Sprühdüsen, wie sie für die CIP-Reinigung von Behältern in der Pharma-, Lebensmittel- oder kosmetischen Industrie eingesetzt werden, kommen hier nicht in Frage. Einerseits sind die hier betrachteten Behälter dafür zu groß, andererseits sind derartige Düsen dem rauen Dauerbetrieb in der Herstellung von Massenchemikalien oder im Bergbaubereich nicht gewachsen.
Hingegen befestigt man auf der eigentlichen Rührwelle sogenannte Schleuderscheiben, auf die die Reinigungsflüssigkeit mit einem Rohr aufgegeben wird und die diese Flüssigkeit dann mittels der Fliehkraft an die Wand oder in den Deckelbereich schleudern.
Figur 3 zeigt ein solches bekanntes Prinzip zum Besprühen von Wänden und Deckel mit Flüssigkeit. In einem Behälter 1 ist ein in einem unteren Bereich einer Rührwelle 2 angeordneter Rührer 3 vorgesehen. In diesem Bereich des Behälters 1 ist eine Gaseintrittsöffnung 4 vorgesehen, durch welche Gas in die gerührte Flüssigkeit eingespeist wird, mit welcher der Behälter 1 bis zu einem bestimmten Füllstand 20 gefüllt ist. Wie es eingangs bereits beschrieben ist, kann beim Rühren der Flüssigkeit auch Gas entstehen. Die beim Rühren von Flüssigkeit oder von Flüssigkeit mit Gas entstehenden großen Gasmengen treten durch die Flüssigkeitsoberfläche in Höhe des Füllstands 20 in den Kopfraum oder Gasraum 5 des Reaktors oder Behälters aus und werden von dort über eine Gasaustrittsöffnung 6 vom Behälter 1 nach außen abgegeben. Zum Reinigen der Wand und/oder des Deckels des Behälters 1 im Kopfraum 5 sind ein Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 am Kopfraum 5 und eine auf der Rührwelle 2 befestigte Sprühvorrichtung 8 in Form einer Schleuderscheibe vorgesehen. Die von dem Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 zugeführte Spülflüssigkeit trifft auf die mit der Rührwelle 2 rotierende Sprühvorrichtung 8 und wird von dort mittels Fliehkraft in Richtung zu den Wänden und dem Deckel des Kopfraums 5 oder Gasraums 5 des Behälters 1 verteilt, wie es in der Figur 3 mit Pfeilen 9 angedeutet ist.
In der Mehrzahl sind die Schleuderscheiben horizontal gelagerte kreisrunde Scheiben, auf deren Oberseite zur besseren Verteilung der Spülflüssigkeit vier bis acht vertikale Rippen befestigt sind, die in Figur 3 mit 10 bezeichnet sind. In den Figuren 4a und 4b ist eine bekannte Ausführungsform einer rotierenden Sprühvorrichtung detaillierter gezeigt, wobei die Figur 4a eine Seitenansicht einer an einer Rührwelle 2 befestigten rotierenden Sprühvorrichtung 8 in Form einer Schleuderscheibe mit Rippen 10 und ein zugehöriges Spülflüssigkeitszu- fuhrrohr 7 zeigt und die Figur 4b eine Draufsicht auf die rotierenden Sprühvorrichtung 8 in Form einer Schleuderscheibe mit Rippen 10 und mit einem Pfeil 11 angedeuteten Drehrichtung zeigt.
Nachteilig ist bei der in den Figuren 3, 4a und 4b dargestellten offenen Bauweise, dass ein Teil der aufgegebenen Spülflüssigkeit direkt über den Rand der Scheibe fließt, so dass eine vollständige Besprühung des inneren Umfangs des Behälters von 360° nicht mehr gegeben ist. Im nicht besprühten Bereich bauen sich unmittelbar wieder Feststoffablagerungen auf.
Bei einer anderen bekannten Ausführungsform, die in den Figuren 5a und 5b in einer Seitenansicht bzw. Draufsicht gezeigt ist, ist die rotierende Sprühvorrichtung 8 ih Form einer "Tasse", die wie die Tragscheibe bzw. Schleuderscheibe der in den Figuren 4a und 4b gezeigten Ausführungsform auf der Rührwelle 2 befestigt ist und in die die Spülflüssigkeit ebenfalls mittels eines Spülflüssig- keitszufuhrrohrs 7 aufgegeben wird. Wie es in der Figur 5b deutlich gezeigt ist, in welcher eine Drehrichtung der "Tasse" mit einem Pfeil 11 angedeutet ist, befinden sich im Tassenrand zwei Rohre 12, durch die ein Teil der Spülflüssigkeit zur Wand des Kopfraums 5 des Behälters versprüht wird.
Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass die Tassen gemäß heutiger Ausführung einen relativ flachen Rand aufweisen, was durch die beengten Platzverhältnisse im Kopfraum eines Reaktors vorgegeben ist. Aufgrund der wirkenden Fliehkräfte würde sich in der Tasse eine Trombe aufbauen, die die Höhe des Rands bei Weitem übersteigen würde. Daher fließt ein Großteil der Spülflüssigkeit über diesen Rand, wie es in der Figur 5a durch einen Pfeil 13 gezeigt ist, wobei dieses Überströmen durch die Störwirkung des Flüssigkeitsstrahls aus dem Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 ungleichmäßig am Umfang erfolgt. Infolgedessen steht für die rotierenden Rohre 12 selbst nicht mehr ausreichend Spülflüssigkeit zur Verfügung und der Spüleffekt wird vermindert, so dass mit einer gewissen Zeitverzögerung ebenfalls Ablagerungen entstehen können.
DE 94 19488 U1 zeigt einen bekannten Tellerzwangsmischer mit Merkmalen des vorangehend beschriebenen Standes der Technik.
DE 30 10 310 C2 betrifft eine Vorrichtung zur stetigen und homogenen Zumischung von Feststoffen in einen Flüssigkeitsstrom. Zur besseren Vermischung ist eine über einem Rand eines Hohlraums in axialer Richtung verschiebbare Glocke vorgesehen. Der sich in radialer Richtung erstreckende Hohlraum ist in Um- fangsrichtung offen, dort aber durch die Glocke derart abgedeckt, dass sich ein schmaler Ringspalt bildet. Wenn der Ringspalt durch eine sägezahn- bzw. stufenförmige Kante gebildet wird, kann eine Veränderung des Ringspaltquerschnitts durch eine Verdrehung bzw. durch eine Verdrehung und Verschiebung der Glocke gegenüber dem Zentrifugenrad geschehen.
Ausgehend vom eingangs beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine rotierende Sprühvorrichtung derart zu verbessern, dass ein besserer Spüleffekt erzielt wird als im Stand der Technik und ein Entstehen von Ablagerungen verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine rotierende Sprühvorrichtung gelöst, wie sie jeweils in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 4 angegeben ist. Die abhängigen Patentansprüche 2, 3 und 5 bis 8 zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
Es wird eine rotierende Sprühvorrichtung zum Reinigen von Wänden und eines Deckels eines Kopfraums eines großen gerührten Behälters beispielsweise für Luft-Oxidationsreaktoren für Massenchemikalien, Oxidationsreaktoren zur Erz- laugung oder sogenannte Entspannungskristallisatoren zur Verfügung gestellt, wobei die rotierende Sprühvorrichtung in Form einer Tasse mit daran ange- brachten Rohren ausgebildet ist, die auf einer Rührwelle im Kopfraum des Behälters befestigt ist und sich mit dieser dreht und in die mittels eines in den Kopfraum des Behälters in die Nähe der Rührwelle hinein geführten Spül- flüssigkeitszufuhrrohrs Spülflüssigkeit zugeführt wird, so dass die zugeführte Spülflüssigkeit infolge von Fliehkräften aus der Tasse in der Umgebung der Rührwelle zumindest bis an die Wand und den Deckel des Behälters versprüht wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist insbesondere der Randbereich der Tasse mit einem kreisringförmigen Deckel bedeckt, dessen äußerer Rand bis zum äußeren Rand der Tasse reicht und der zwischen seinem inneren Rand und der Rührwelle ausreichend Platz zum Zuführen der Spülflüssigkeit mittels des Spülflüssigkeitszufuhrrohrs lässt.
Die rotierende Sprühvorrichtung in Form einer Tasse mit Rohren ist demgemäß so modifiziert, dass ein Überlauf von Spülflüssigkeit über den Rand der Tasse behindert wird und die Spülflüssigkeit vollständig durch die rotierenden Rohre gezwungen wird. Der Überlauf von Spülflüssigkeit über den Rand der Tasse infolge der Fliehkräfte wird auch bei niedriger Bauhöhe der Tasse verhindert.
Vorzugsweise ist der Deckel horizontal oder konisch nach oben geneigt ausgeführt.
Die Mindestbreite des Deckels von seinem inneren Rand bis zu seinem äußeren Rand ist bevorzugt derart gewählt, dass der Deckel einen Überlauf von Spülflüssigkeit sicher verhindert. Diese Mindestbreite ergibt sich bevorzugt aus einer Form einer sich durch die auf die Spülflüssigkeit ausgeübte Fliehkraft ausbildenden Trombe.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Rand der Tasse gezackt ausgeführt. Dadurch wird erreicht, dass der unerwünschte Überlauf von Spülflüssigkeit zumindest gleichmäßiger erfolgt, so dass dieser Anteil an Sprühflüssigkeit mehr zu einer gleichmäßigen Besprühung der Wand beitragen kann. Hier wird zwar aufgrund der Trombenbildung ein Überlauf über den Tassenrand stattfinden. Der Zick-Zack-Rand führt aber zu einer gleichmäßigeren Verteilung über den Umfang, was bei geringeren Anforderungen noch genügend sein kann.
Erfindungsgemäß sind insbesondere 2 bis 8, bevorzugt 3 oder 4, Rohre vorgesehen. Die Anzahl und der Innendurchmesser der Rohre in Abhängigkeit von der Menge an Spülflüssigkeit, den Abmessungen der Tasse bzw. der Platzverhältnisse im Reaktor bzw. Behälter, dem Durchmesser der Enden der Rohre und des Behälters und der Drehzahl der Rührwelle und damit der Verhältnisse der auf die Spülflüssigkeit wirkenden Fliehkraft gewählt ist.
Die Rohre sind bevorzugt horizontal und radial angeordnet oder sind nach oben geneigt oder sind gekrümmt.
Vorzugsweise sind die Rohre durch Rippen versteift, so dass bei unbeabsichtigten Schwankungen des Füllstandes und vollständigem Eintauchen der Sprühvorrichtung in die Prozessflüssigkeit keine Schäden durch Verbiegen der Rohre auftreten.
Die angegebenen und weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden einem Fachmann auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen klarer werden, die Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen darstellen und wobei:
Fig. 1a eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen rotierenden Sprühvorrichtung zeigt;
Fig. 1b eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen rotierenden
Sprühvorrichtung zeigt; Fig. 1c eine Draufsicht auf die rotierende Sprühvorrichtung der Fig. 1a oder 1 b zeigt;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen rotierenden
Sprühvorrichtung zeigt;
Fig. 3 ein bekanntes Prinzip zum Besprühen von Wänden und Deckel mit
Flüssigkeit zeigt;
Fig. 4a eine Seitenansicht einer bekannten rotierenden Sprühvorrichtung zeigt;
Fig. 4b eine Draufsicht auf die rotierende Sprühvorrichtung der Fig. 4a zeigt;
Fig. 5a eine Seitenansicht einer weiteren bekannten rotierenden Sprühvorrichtung zeigt; und
Fig. 5b eine Draufsicht auf die rotierende Sprühvorrichtung der Fig. 5a zeigt.
Die Figuren 1a und 1b zeigen jeweils in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen rotierenden Sprühvorrichtung 8 zum Reinigen von Wänden und eines Deckels eines in der Figur 3 gezeigten Kopfraums 5 eines großen gerührten Behälters 1. Die rotierende Sprühvorrichtung 8 ist in Form einer Tasse mit daran angebrachten Rohren 12 ausgebildet. Die Tasse ist auf einer Rührwelle 2 im Kopfraum 5 des Behälters 1 befestigt und dreht sich mit dieser. Es ist ein Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 in den Kopfraum 5 des Behälters 1 in die Nähe der Rührwelle 2 hinein geführt, durch welches Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 Spülflüssigkeit zugeführt wird, so dass die zugeführte Spülflüssigkeit infolge von Fliehkräften aus der Tasse in der Umgebung der Rührwelle 2 zumindest bis an die Wand und den Deckel des Behälters 1 versprüht wird. Gemäß der in den Figuren 1a und 1b gezeigten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Randbereich der Tasse mit einem kreisringförmigen Deckel 14 bedeckt. Der äußere Rand des Deckels 14 reicht bis zum äußeren Rand der Tasse. Zwischen dem inneren Rand des Deckels und der Rührwelle 2 ist ausreichend Platz zum Zuführen der Spülflüssigkeit mittels des Spülflüssigkeitszufuhrrohrs 7 gelassen.
Der Deckel 14 kann horizontal ausgeführt sein, wie es in der Figur 1a gezeigt ist. Er kann aber auch konisch nach oben geneigt ausgeführt sein, wie es in der Figur 1 b gezeigt ist.
In den Figuren 1a und 1 b ist mittels einer gestrichelten Linie innerhalb der rotierenden Sprühvorrichtung in Form einer Tasse ein Verlauf einer sich durch die auf die Spülflüssigkeit ausgeübte Fliehkraft ausbildenden Trombe gezeigt, aus welcher sich bevorzugt die Mindestbreite des Deckels von seinem inneren Rand bis zu seinem äußeren Rand ergibt.
Die Figur 1c zeigt eine Draufsicht auf die rotierende Sprühvorrichtung der Figuren 1a und 1b, wobei mit einem Pfeil 11 eine Drehrichtung der rotierenden Sprühvorrichtung angedeutet ist.
In der Figur 1c sind 3 Rohre 12 vorgesehen. Es können aber auch mehr oder weniger Rohre vorgesehen sein. Insbesondere sind 2 bis 8, bevorzugt 3 oder 4, Rohre vorgesehen. Dabei wird die Anzahl und der Innendurchmesser der Rohre in Abhängigkeit von der Menge an Spülflüssigkeit, den Abmessungen der Tasse bzw. der Platzverhältnisse im Reaktor bzw. Behälter, dem Durchmesser der Enden der Rohre und des Behälters und der Drehzahl der Rührwelle und damit der Verhältnisse der auf die Spülflüssigkeit wirkenden Fliehkraft gewählt.
Die Zusammenhänge zwischen Geometrie und Spülmenge sind dabei insbesondere folgendermaßen. Die Menge an Spülflüssigkeit ist so vorgegeben, dass ein ausreichender Flüssigkeitsfilm an der Wand des Behälters entsteht. Weiterhin darf der Strahl zwischen Rohraustritt und der Wand des Behälters nicht zu tief nach unten fallen, da sonst nur eine Teilbesprühung vorliegt. Die Drehzahl der Rührwelle variiert auf Grund der eigentlichen Prozessanforderungen in der Flüssigphase, wobei die Sprühvorrichtung nur ein zusätzliches Hilfsmittel ist, und der Größe des Behälters, ist aber im Einzelfall vorgegeben und im Hinblick auf die rotierende Sprühvorrichtung selbst nicht variierbar.
Zum Erfüllen der Vorgaben gibt es dann die folgenden Freiheitsgrade. Die Rohrnennweite entsprechend dem Innendurchmesser des Rohrs, dessen Größe Einfluss auf den Widerstand und den Durchsatz hat. Die Anzahl der Rohre mit Einfluss auf den Durchsatz. Den jeweils von den Enden der Rohre bestrichenen Durchmesser, der zusammen mit der Drehzahl der Rührwelle und dem Durchsatz die Austritts- und Abfluggeschwindigkeit ergibt, woraus dann ein Auf- treffpunkt von Spülflüssigkeit resultiert. Die Rohrlänge entsprechend der Differenz zwischen halbem Austritts- und Tassendurchmesser, die zusammen mit der Tassengeometrie und der Drehzahl der Rührwelle die Fliehkraft ergibt, was in einem entsprechenden Durchsatz resultiert. Der sich aus der Rohrlänge ergebende Tassendurchmesser, die Tassenhöhe und die Abdeckbreite. Die Tassenhöhe und die Abdeckbreite führen bei gegebenem Tassendurchmesser und gegebener Drehzahl zu einer Trombenhöhe, die sich ebenfalls auf die Fliehkraft auswirkt.
Bei der Auslegung werden alle diese vorgenannten Variablen so kombiniert, dass die Vorgaben erfüllt sind und die weiteren geometrischen Verhältnisse in einem sinnvollen Rahmen bleiben. Genauer gesagt soll das Verhältnis von Wellendurchmesser und Tassendurchmesser nicht zu groß sein, so dass die Tasse nicht durch die Welle verdrängt wird. Die Komponenten der Sprühvorrichtung sollen durch die Einbringöffnung des Behälters passen und montierbar sein. Weiterhin müssen Anforderungen an die Verfügbarkeit von Halbzeugen und einen minimalen Materialeinsatz erfüllt sein, da häufig Titan als Werkstoff eingesetzt wird. Die Rohre 12 sind bevorzugt horizontal und radial angeordnet, können aber auch nach oben geneigt oder gekrümmt sein. Die Rohre können auch durch Rippen versteift sein, so dass bei unbeabsichtigten Schwankungen des Füllstandes und vollständigem Eintauchen der Sprühvorrichtung in die Prozessflüssigkeit keine Schäden durch Verbiegen der Rohre auftreten.
Die Figur 2 zeigt in einer Seitenansicht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen rotierenden Sprühvorrichtung 8 zum Reinigen von Wänden und eines Deckels eines in der Figur 3 gezeigten Kopfraums 5 eines großen gerührten Behälters 1. Wie bei der rotierenden Sprühvorrichtung 8 der Figuren 1a bis 1c ist die rotierende Sprühvorrichtung 8 der Figur 2 in Form einer Tasse ausgebildet. An der Tasse angebrachte Rohre sind nicht gezeigt, können aber wie bei der Sprühvorrichtung der Figuren 1a bis c vorgesehen sein. Die Tasse ist auf einer Rührwelle 2 im Kopfraum 5 des Behälters 1 befestigt und dreht sich mit dieser. Es ist ein Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 in den Kopfraum 5 des Behälters 1 in die Nähe der Rührwelle 2 hinein geführt, durch welches Spülflüssigkeitszufuhrrohr 7 Spülflüssigkeit zugeführt wird, so dass die zugeführte Spülflüssigkeit infolge von Fliehkräften aus der Tasse in der Umgebung der Rührwelle 2 zumindest bis an die Wand und den Deckel des Behälters 1 versprüht wird. Gemäß der in Figur 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Rand der Tasse gezackt ausgeführt.
Durch die gezackte Ausführung des Rands der Tasse wird ein gleichmäßigerer Überlauf von Spülflüssigkeit als im Stand der Technik erreicht. Damit kann dieser Anteil an Spülflüssigkeit mehr zu einer gleichmäßigen Besprühung der Wand beitragen. Aufgrund der Trombenbildung wird bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ein Überlauf über den Tassenrand stattfinden, aber der Zick- Zack-Rand führt zu einer gleichmäßigeren Verteilung über den Umfang, was bei geringeren Anforderungen noch genügend sein kann.
Erfindungsgemäß wird somit erreicht, dass eine Wand und ein Deckel eines Kopfraums eines großen gerührten Behälters gleichmäßiger mit Spülflüssigkeit besprüht werden, so dass ein Entstehen von Ablagerungen an der Wand und dem Deckel verhindert wird.

Claims

Rotierende Sprühvorrichtung Patentansprüche
Rotierende Sprühvorrichtung (8) zum Reinigen von Wänden und des Deckels eines Kopfraums (5) eines großen gerührten Behälters (1) für beispielsweise Luft-Oxidationsreaktoren für Massenchemikalien, Oxidations- reaktoren zur Erzlaugung oder sogenannte Entspannungskristallisatoren, wobei die rotierende Sprühvorrichtung (8) in Form einer Tasse mit daran angebrachten Rohren (12) ausgebildet ist, die auf einer Rührwelle (2) im Kopfraum (5) des Behälters (1) befestigt ist und sich mit dieser dreht und in die mittels eines in den Kopfraum (5) des Behälters (1 ) in die Nähe der Rührwelle (2) hinein geführten Spülflüssigkeitszufuhrrohrs (7) Spülflüssigkeit zugeführt wird, so dass die zugeführte Spülflüssigkeit infolge von Fliehkräften aus der Tasse in der Umgebung der Rührwelle (2) zumindest bis an die Wand und den Deckel des Behälters (1) versprüht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich der Tasse mit einem kreisringförmigen Deckel (14) bedeckt ist, dessen äußerer Rand bis zum äußeren Rand der Tasse reicht und der zwischen seinem inneren Rand und der Rührwelle (2) ausreichend Platz zum Zuführen der Spülflüssigkeit mittels des Spülflüssigkeitszufuhrrohrs (7) lässt.
Rotierende Sprühvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch kennzeichnet, dass der Deckel (14) horizontal oder konisch nach oben geneigt ausgeführt ist.
Rotierende Sprühvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch kennzeichnet, dass sich die Mindestbreite des Deckels (14) von seinem inne- ren Rand bis zu seinem äußeren Rand aus der Form einer sich durch die auf die Spülflüssigkeit ausgeübte Fliehkraft ausbildenden Trombe derart ergibt, dass der Deckel (14) einen Überlauf von Spülflüssigkeit sicher verhindert.
4. Rotierende Sprühvorrichtung (8) zum Reinigen von Wänden und des Deckels eines Kopfraums (5) eines großen gerührten Behälters (1) für beispielsweise Luft-Oxidationsreaktoren für Massenchemikalien, Oxidations- reaktoren zur Erzlaugung oder sogenannte Entspannungskristallisatoren, wobei die rotierende Sprühvorrichtung (8) in Form einer Tasse mit daran angebrachten Rohren (12) ausgebildet ist, die auf einer Rührwelle (2) im Kopfraum (5) des Behälters (1) befestigt ist und sich mit dieser dreht und in die mittels eines in den Kopfraum (5) des Behälters (1) in die Nähe der Rührwelle (2) hinein geführten Spülflüssigkeitszufuhrrohrs (7) Spülflüssigkeit zugeführt wird, so dass die zugeführte Spülflüssigkeit infolge von Fliehkräften aus der Tasse in der Umgebung der Rührwelle zumindest bis an die Wand und den Deckel des Behälters versprüht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Tasse gezackt ausgeführt ist.
5. Rotierende Sprühvorrichtung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bis acht, bevorzugt drei oder vier, Rohre (12) vorgesehen sind.
6. Rotierende Sprühvorrichtung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und der Innendurchmesser der Rohre (12) in Abhängigkeit von der Menge an Spülflüssigkeit, den Abmessungen der Tasse, dem Durchmesser der Enden der Rohre (12) und des Behälters (1) und der Drehzahl der Rührwelle (2) und damit der Verhältnisse der auf die Spülflüssigkeit wirkenden Fliehkraft gewählt ist. Rotierende Sprühvorrichtung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (12) horizontal und radial angeordnet sind oder nach oben geneigt sind oder gekrümmt sind.
Rotierende Sprühvorrichtung (8) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (12) durch Rippen versteift sind.
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