DE102021124355B4 - Rotating injector nozzle and its use as well as device for CIP cleaning and CIP processes - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Rotierende Injektordüse zum Reinigen von harten Oberflächen unter Verwendung einer unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit, die durch den Düsenkörper gefördert wird, enthaltend oder bestehend aus einem Düsenkörper mit mindestens einer Luftzuführungsöffnung, einer in Strömungsrichtung beweglichen Schalthülse mit mindestens einer von außen nach innen verlaufenden Venturiöffnung, einem Druckerzeugungsmechanismus, einer Sicherungskomponente, einer um die Strömungsachse beweglich gelagerten Rotationskomponente mit mindestens einer Austrittsöffnung, einer Anschlusskomponente sowie gegebenenfalls einer Verschlusskappe.Proposed is a rotating injector nozzle for cleaning hard surfaces using a pressurized cleaning liquid, which is conveyed through the nozzle body, containing or consisting of a nozzle body with at least one air supply opening, a switching sleeve movable in the flow direction with at least one venturi opening running from the outside inwards , a pressure-generating mechanism, a safety component, a rotational component that is movably mounted about the flow axis and has at least one outlet opening, a connection component and, if appropriate, a closure cap.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung befindet sich auf dem Gebiet der Cleaning-in-Place (ClP) Reinigung und betrifft eine neue rotierende Injektordüse zur Erzeugung eines Medien/Luft-Gemisches.The invention is in the field of cleaning-in-place (ClP) cleaning and relates to a new rotating injector nozzle for generating a media/air mixture.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUNDTECHNOLOGICAL BACKGROUND

Aus dem Stand der Technik sind zahllose Düsenformen bekannt. Im Ackerbau werden beispielsweise zum Aufbringen von Pflanzenschutzmitteln Flach- oder Rundstrahldüsen (Voll- bzw. Hohlkegeldüsen) eingesetzt. Bei der Flächenreinigung, speziell bei CIP-Reinigungsverfahren kommen hingegen überwiegend Flachstrahldüsen, Pralldüsen oder Doppelflachstrahldüsen zum Einsatz.Countless nozzle shapes are known from the prior art. In arable farming, for example, flat or round jet nozzles (full or hollow cone nozzles) are used to apply plant protection products. On the other hand, flat jet nozzles, impact nozzles or double flat jet nozzles are mainly used for surface cleaning, especially for CIP cleaning processes.

Für viele Anwendungen ist es wünschenswert, das Reinigungsmittel als Schaum zu applizieren, um auf diese Weise die Verweilzeit auf der zu reinigenden Oberfläche zu verlängern. Die Schaumerzeugung erfolgt dabei in der Regel mit Druckluft. Das aufgeschäumte Medium muss anschließend durch Rohrleitungen zur Verteilerdüse gefördert werden, was infolge der Kompressibilität des Gemisches aus Reinigungsmittel, Wasser und Luft eine Herausforderung darstellt, da der Schaum fragil ist und leicht zusammenfällt.For many applications it is desirable to apply the cleaning agent as a foam in order to increase the residence time on the surface to be cleaned in this way. The foam is usually generated with compressed air. The foamed medium then has to be conveyed through pipes to the distribution nozzle, which poses a challenge due to the compressibility of the mixture of cleaning agent, water and air, since the foam is fragile and easily collapses.

RELEVANTER STAND DER TECHNIKRELEVANT PRIOR ART

Gegenstand der Deutschen Offenlegungsschrift DE 2461872 A1 (CHEMTRUST) ist eine Schaum erzeugende Düsenanordnung, die entweder als Aufsatz für eine bereits vorhandene Flüssigkeitssprühdüse oder als vorgefertigte Anordnung hergestellt wird. Die Düse verfügt über einen Schaum erzeugenden Abschnitt mit einem druckreduzierten Durchlass, der ein sich nach außen verjüngendes Teil besitzt, das zu einer Verengung führt, die als Venturidüse ausgestaltet ist und den ganzen nicht belüfteten Flüssigkeitsstrahl aufnimmt, der von einer Einlassöffnung austritt. Die Düse besitzt keine RotationsfunktionSubject of the German Offenlegungsschrift DE 2461872 A1 (CHEMTRUST) is a foam generating nozzle assembly manufactured either as an attachment to an existing liquid spray nozzle or as a pre-engineered assembly. The nozzle has a foam generating section with a pressure reduced passage having an outwardly tapered portion leading to a throat configured as a venturi and receiving the full non-aerated jet of liquid exiting from an inlet orifice. The nozzle has no rotation function

Auch aus der Deutschen Patentschrift DE 3303753 C2 (DEBRECENI) ist eine Vorrichtung zur Schaumerzeugung für die Landwirtschaft bekannt. Dabei wird der Schaum in einem Behälter erzeugt und durch Düsen gepresst. Problematisch ist hier, dass der Schaum unter Druck leicht zusammenfällt.Also from the German patent specification DE 3303753 C2 (DEBRECENI) is known a device for generating foam for agriculture. The foam is generated in a container and pressed through nozzles. The problem here is that the foam easily collapses under pressure.

Gegenstand der GB 1481993 A1 (CHEMTRUST) ist eine schaumerzeugende Düse, die entweder als Anbauteil an eine vorhandene Flüssigkeitssprühdüseneinheit oder als vorgefertigte Baugruppe hergestellt wird und umfasst einen schaumerzeugenden Abschnitt mit einem druckreduzierenden Durchgang, der einen sich vorzugsweise scharf nach außen verjüngenden Teil umfasst, der zu einem venturibildenden Halsteil führt, und geeignet ist, den aus einer Einlassöffnung austretenden Flüssigkeitsstrom aufzunehmen. Es sind Lufteinlassöffnungen vorgesehen, die mit dem druckreduzierenden Durchgang in Verbindung stehen und durch die Luft durch den reduzierten Druck, der durch den druckreduzierenden Durchgang verursacht wird, angesaugt wird. Eine optimale Schaumbildung wird erreicht, indem der Punkt des druckreduzierenden Durchgangs, auf den der Strom trifft, eingestellt wird, was am vorteilhaftesten dadurch erreicht wird, dass der Winkel des aus der Öffnung austretenden Stroms so eingestellt wird, dass der breiteste Teil davon auf den Endabschnitt des sich verjüngenden Teils des Durchgangs trifft.subject of GB1481993A1 (CHEMTRUST) is a foam generating nozzle manufactured either as an attachment to an existing liquid spray nozzle assembly or as a prefabricated assembly and comprises a foam generating section with a pressure reducing passageway comprising a preferably sharply outwardly tapering portion leading to a venturi forming throat portion, and is suitable for receiving the liquid flow emerging from an inlet opening. Air intake ports are provided which communicate with the pressure-reducing passage and through which air is sucked by the reduced pressure caused by the pressure-reducing passage. Optimum foam formation is achieved by adjusting the point of the pressure-reducing passage that the stream hits, which is most advantageously achieved by adjusting the angle of the stream exiting the orifice so that the widest part of it meets the end portion of the tapering part of the passage.

Die DE 102015209354 A1 (LÖHRKE) betrifft ein Cleaning-in-Place-Verfahren für die Reinigung von Lebensmitteltanks sowie eine entsprechende Anordnung. Der Reinigungsflüssigkeit kann dabei vor dem Versprühen ein Schaumbildner zugemischt werden. Eine spezielle Düsenvorrichtung wird nicht offenbart.The DE 102015209354 A1 (LÖHRKE) relates to a cleaning-in-place procedure for cleaning food tanks and a corresponding arrangement. A foaming agent can be added to the cleaning liquid before it is sprayed. A special nozzle device is not disclosed.

Aus der DE 102016108447 A1 (SOLO) ist eine Verschäumungseinheit bekannt, die hydraulisch zwischen Ein- und Auslass eines Reinigungsgerätes angebracht ist. Auch hier wird keine spezielle Düsenform offenbart.From the DE 102016108447 A1 (SOLO) a foaming unit is known, which is hydraulically attached between the inlet and outlet of a cleaning device. Again, no special nozzle shape is disclosed.

Gegenstand der DE 20105711 U1 (RUMMEL) betrifft eine Vorrichtung zum Aufschäumen von insbesondere flüssigen, ersten Medien mittels mindestens eines unter Druck stehenden, zweiten, insbesondere gasförmigen oder gasbeinhaltenden Mediums, wobei an der Vorrichtung ein Auslass für den erzeugten Schaum angeordnet ist, und die Vorrichtung 1 eine Aufschäumdüse 4 umfasst, in welche mindestens ein radial nach innen gerichteter Kanal 5 zur Zuleitung des zweiten Mediums sowie ein erster Einlass 6 zur Zuleitung des aufzuschäumenden Mediums vorgesehen ist.subject of DE 20105711 U1 (RUMMEL) relates to a device for foaming, in particular liquid, first media using at least one pressurized, second, in particular gaseous or gas-containing medium, with an outlet for the generated foam being arranged on the device, and the device 1 comprising a foaming nozzle 4 , in which at least one radially inwardly directed channel 5 for supplying the second medium and a first inlet 6 for supplying the medium to be foamed is provided.

Die EP 1439005 B1 (TOYO) offenbart eine Aerosolspritzdüse, die sich dadurch auszeichnet, dass Schaum erzeugt wird, indem ein Aerosol auf eine Prallwand geleitet wird, wo es sich mit Luft vermischen kann.The EP 1439005 B1 (TOYO) discloses an aerosol spray nozzle characterized in that foam is generated by directing an aerosol onto a baffle where it can mix with air.

Gegenstand der US 10,058,882 B1 (QUINN) ist eine Hochdruck-Wasser/Schaumdüsenanordnung, die einen Zylinder mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einem um das erste Ende angeordneten Kragen umfasst. Die Baugruppe umfasst außerdem eine erste, eine zweite und eine dritte Düse, die in dem Zylinder angeordnet sind. Jede der Düsen kann ein anderes Sprühmuster abgeben. In der Nähe des zweiten Endes des Zylinders befindet sich ein Auswahlmechanismus, der zwischen drei Positionen drehbar ist, die mit den drei Düsen übereinstimmen. Die Baugruppe umfasst ferner einen Steuermechanismus, der am zweiten Ende des Auswahlmechanismus befestigt ist und den Wasser- und/oder Schaumfluss durch eine der drei Düsen steuert. Ein Griff und ein Auslöser sind mit dem Steuermechanismus verbunden. Der Auslöser aktiviert den Durchfluss von Wasser und/oder Schaum durch eine der drei Düsen. Eine Infrarotkamera ist abnehmbar am Steuermechanismus befestigt und dient zur Erkennung heißer Stellen in einem Feuer.subject of US 10,058,882 B1 (QUINN) is a high pressure water/foam nozzle assembly that includes a barrel having a first end, a second end, and a collar disposed about the first end. The assembly also includes first, second, and third nozzles disposed within the barrel. Each of the nozzles can deliver a different spray pattern. Near the second end of the cylinder is a selector mechanism that is rotatable between three positions corresponding to the three nozzles. The assembly further includes a control mechanism attached to the second end of the selector mechanism that controls the flow of water and/or foam through one of the three nozzles. A handle and a trigger are connected to the control mechanism. The trigger activates the flow of water and/or foam through one of the three nozzles. An infrared camera is removably attached to the control mechanism and is used to detect hot spots in a fire.

Die US 10,173,230 B2 (MTM HYDRO) betrifft eine Schaumerzeugungsvorrichtung für eine Hochdruckwasserpistole, die über einen Stützkörper verfügt, der einen Teil einer Leitung definiert, die sich entlang einer Achse erstreckt und eine Mischkammer hat, die mit einem unteren Einlass in Verbindung steht und im Gebrauch einem Vakuum ausgesetzt ist, um eine Flüssigkeit aus dem unteren Einlass anzusaugen; die Vorrichtung hat eine erste Hülse, die um ein Ende des Stützkörpers herum angebracht ist, axial befestigt ist, drehbar ist und mit einem Endabschnitt versehen ist, der eine Düse trägt; eine solche Düse definiert den Auslass der Leitung und ist einstellbar, um die Art des austretenden Stroms zwischen einem fächerartigen Strahl und einem Feststoffstrahl zu variieren; die Vorrichtung hat zusätzlich eine zweite Hülse, die mit der ersten Hülse in einer festen axialen Position und in einer drehbaren Weise gekoppelt ist und mit Nocken versehen ist, um die Düse in Reaktion auf eine Drehung der zweiten Hülse in Bezug auf die erste Hülse einzustellen.The U.S. 10,173,230 B2 (MTM HYDRO) relates to a foam generating device for a high pressure water gun that has a support body that defines part of a duct that extends along an axis and has a mixing chamber that communicates with a lower inlet and is exposed to a vacuum in use to suck a liquid from the bottom inlet; the device has a first sleeve fitted around one end of the support body, axially fixed, rotatable and provided with an end portion carrying a nozzle; such a nozzle defines the outlet of the duct and is adjustable to vary the nature of the exiting stream between a fan jet and a solid jet; the device additionally has a second sleeve coupled to the first sleeve in a fixed axial position and in a rotatable manner and cammed to adjust the nozzle in response to rotation of the second sleeve relative to the first sleeve.

Schließlich offenbart die US 10,569,290 B1 (EASY FOAM) eine Vorrichtung zur Insitu-Schaumerzeugung umfassend eine Auflösungskammer, in der sich ein Hohlraum oder Kanister für einen Polymerstab befindet, eine Mischkammer, in der ein statischer Mischer untergebracht ist, und eine Schäumungskammer, in der sich ein mechanisches Rührwerk befindet, das mit einem Drucklufteinlass in Fluidverbindung steht. Die Kammern stehen über einen jeweiligen Kammereinlass und -auslass in Fluidverbindung miteinander, wobei sich die Mischkammer zwischen der Auflösungs- und der Schäumungskammer befindet. Mit einem Druckregler kann der Druck der in die Auflösungskammer einströmenden wässrigen Lösung geregelt werden. Ein Düsenauslass steht in Fluidverbindung mit dem Auslass der Schäumungskammer. Ein oder mehrere Polymerstäbchen, die ein oder mehrere Reinigungsmittel enthalten, können in den Hohlraum oder Kanister der Auflösungskammer geladen werden.Finally revealed the US 10,569,290 B1 (EASY FOAM) an apparatus for in situ foam generation comprising a dissolving chamber housing a cavity or canister for a polymer rod, a mixing chamber housing a static mixer, and a foaming chamber housing a mechanical stirrer which is in fluid communication with a compressed air inlet. The chambers are in fluid communication with each other via a respective chamber inlet and outlet, with the mixing chamber located between the dissolving and foaming chambers. The pressure of the aqueous solution flowing into the dissolving chamber can be regulated with a pressure regulator. A nozzle outlet is in fluid communication with the outlet of the foaming chamber. One or more polymer rods containing one or more detergents can be loaded into the cavity or canister of the dissolution chamber.

ZU LÖSENDE AUFGABETASK TO BE SOLVED

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hat daher darin bestanden, eine neue Düse zur Verfügung zu stellen, die die eingangs genannten Probleme des Stands der Technik überwindet und es möglich macht, mit geringem technischen Aufwand, einen stabilen Schaum aus Reinigungsmittel, Wasser und Luft zu erzeugen, der ebenfalls beständig auf eine zu reinigende Fläche appliziert werden kann.The object of the present invention was therefore to provide a new nozzle that overcomes the problems of the prior art mentioned at the outset and makes it possible to produce a stable foam from cleaning agent, water and air with little technical effort. which can also be consistently applied to a surface to be cleaned.

Eine weitere Aufgabe hat darin bestanden, die Düse so auszulegen, dass die Schaumfunktion ein- und ausgeschaltet werden kann, so dass die Vorrichtung auch problemlos zum Ausspülen des Schaumes genutzt werden kann, bei dem Strahlwasser ohne Luftinjektion benötigt wird.Another task was to design the nozzle in such a way that the foam function can be switched on and off, so that the device can also be used without any problems for rinsing out the foam, which requires water jets without air injection.

Eine weitere Aufgabe hat darin bestanden, die Düse so auszulegen, dass das Aufschäumen wahlweise bei niedrigem oder hohem Betriebsdruck möglich ist.Another task was to design the nozzle in such a way that foaming is possible at either low or high operating pressure.

Eine weitere Aufgabe hat darin bestanden, die Düse verschleißresistent auszulegen.Another task was to design the nozzle to be wear-resistant.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung hat in der Bereitstellung eines entsprechenden CIP-Verfahrens bestanden.Another object of the invention was to provide a corresponding CIP process.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Gegenstand der Erfindung ist eine rotierende Injektordüse (1) zum Reinigen von harten Oberflächen unter Verwendung einer unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit, die durch den Düsenkörper gefördert wird, enthaltend oder bestehend aus

  • (i) einem Düsenkörper (4) mit mindestens einer Luftzuführungsöffnung (8);
  • (ii) einer in Strömungsrichtung beweglichen Schalthülse (6) mit mindestens einer von außen nach innen verlaufenden Venturiöffnung (7);
  • (iii) einem Druckerzeugungsmechanismus (5);
  • (iv) einer Sicherungskomponente (3);
  • (iii) einer um die Strömungsachse beweglich gelagerte Rotationskomponente (9) mit mindestens einer Austrittsöffnung (10);
  • (iv) einer Anschlusskomponente (2) sowie
  • (v) einer Verschlusskappe (11) welche sich dadurch auszeichnet, dass
    1. (a) die Anschlusskomponente (2) in Strömungsrichtung mit der Schalthülse (6) verbunden ist;
    2. (b) die Schalthülse (6) in der Grundstellung von dem mit ihr horizontal zur Strömungsrichtung verbundenen Druckerzeugungsmechanismus (5) an ihrem Ort gehalten wird;
    3. (c) die Schalthülse (6) in Strömungsrichtung mit der Rotationskomponente (9) verbunden ist;
    4. (d) die Sicherungskomponente (3) die Schalthülse (6) gegen die Anschlusskomponente (2) abgrenzt und
    5. (e) die Verschlusskappe (11) den Düsenkörper (4) abschließt.
The invention relates to a rotating injector nozzle (1) for cleaning hard surfaces using a pressurized cleaning liquid which is conveyed through the nozzle body, containing or consisting of
  • (i) a nozzle body (4) with at least one air supply opening (8);
  • (ii) a shift sleeve (6) which is movable in the flow direction and has at least one Venturi opening (7) running from the outside to the inside;
  • (iii) a pressure generating mechanism (5);
  • (iv) a security component (3);
  • (iii) a rotary component (9) mounted to be movable about the flow axis and having at least one outlet opening (10);
  • (iv) a connection component (2) and
  • (v) a closure cap (11) which is characterized in that
    1. (a) the connection component (2) is connected to the switching sleeve (6) in the direction of flow;
    2. (b) the switching sleeve (6) in the basic position of the with it horizontal to the direction of flow associated pressure generating mechanism (5) is held in place;
    3. (c) the switching sleeve (6) is connected in the flow direction to the rotary component (9);
    4. (d) the safety component (3) delimits the switching sleeve (6) from the connection component (2) and
    5. (e) the sealing cap (11) closes off the nozzle body (4).

Die erfindungsgemäße rotierende Injektordüse löst das eingangs geschilderte komplexe Anforderungsprofil vollständig. Durch die Injektorfunktion wird die Luft erst am Verbraucher, der eigentlichen Arbeitsdüse aufgegeben und mit der Reinigungslösung verwirbelt, was zu kurzen Wegen führt und sicherstellt, dass ein Schaum mit stabiler Konsistenz erzeugt und auch appliziert werden kann.The rotating injector nozzle according to the invention completely solves the complex requirement profile described at the outset. Due to the injector function, the air is only fed in at the consumer, the actual working nozzle, and swirled with the cleaning solution, which leads to short distances and ensures that a foam with a stable consistency can be generated and applied.

Funktionsbeschreibungfunctional description

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen rotierenden Injektordüse (1) wird exemplarisch in den und wiedergegeben. Der Düsenkörper (4) enthält in Richtung des Vorratsbehälters für die zu versprühende Reinigungsflüssigkeit eine Anschlusskomponente (2), die beispielsweise ein Gewinde oder eine Steckverbindung darstellt. Über diese Komponente wird die Verbindung zum Vorratsbehälter beispielsweise über flexible oder starre Systeme, insbesondere Metallschläuche oder Rohre hergestellt. Die Förderung der Reinigungsflüssigkeit durch die gesamte rotierende Injektordüse erfolgt üblicherweise mit Hilfe einer Pumpe, die beispielsweise einen Mediendruck von 3 bis 10 bar erzeugt.A first embodiment of the rotating injector nozzle (1) according to the invention is exemplified in and played back. In the direction of the reservoir for the cleaning liquid to be sprayed, the nozzle body (4) contains a connection component (2), which is a thread or a plug-in connection, for example. This component is used to connect to the reservoir, for example using flexible or rigid systems, in particular metal hoses or pipes. The cleaning liquid is usually conveyed through the entire rotating injector nozzle with the aid of a pump, which generates a media pressure of 3 to 10 bar, for example.

In Strömungsrichtung enthält der Düsenkörper (4) eine Schalthülse (6), die in Verbindung mit einem druckerzeugenden Mechanismus (5), beispielsweise einer, vorzugsweise aber mehrerer Druckfedern steht. Alternativ kommen auch Elastomerringe oder Einbauten zur Strömungsumlenkung in Betracht.In the direction of flow, the nozzle body (4) contains a switching sleeve (6) which is connected to a pressure-generating mechanism (5), for example one, but preferably several compression springs. Alternatively, elastomer rings or built-in components for flow deflection can also be considered.

Die Schalthülse (6) ist im Düsenkörper (4) entlang der Strömungsachse beweglich, wobei die Bewegung druckabhängig ist. Dabei ist die Schalthülse als Venturikanal ausgelegt ist oder enthält einen Venturikanal. Unterschreitet der von der Pumpe gelieferte Druck einen konstruktionsbedingt festgelegten Wert, wird der druckerzeugende Mechanismus (5) nicht ausgelöst und die Schalthülse (6) verbleibt durch den Gegendruck des Mechanismus (5) in ihrer Grundstellung (G). Wird die vorgegebene Druckgrenze überschritten und der Mechanismus (5) zusammengedrückt, rutscht die Schalthülse aus der Grundstellung (G) in Strömungsrichtung in die Betriebsstellung (B). Sowohl der Düsenkörper (4) als auch die Schalthülse (6) verfügen über Kanäle, nämlich zum einen die von außen in Richtung der Schalthülse (6) verlaufenden Luftzuführungsöffnungen (8) als auch die in der Schalthülse vorgesehenen Venturiöffnungen (7). Die Schalthülse (6), die von dem druckerzeugenden Mechanismus gehalten wird, wird gegen die Anschlusskomponente (2) durch eine Abschlusskomponente (3) abgesichert, bei der es sich beispielsweise um einen Sicherungsring handeltThe switching sleeve (6) can be moved along the flow axis in the nozzle body (4), the movement being pressure-dependent. The switching sleeve is designed as a venturi channel or contains a venturi channel. If the pressure delivered by the pump falls below a value determined by the design, the pressure-generating mechanism (5) is not triggered and the switching sleeve (6) remains in its basic position (G) due to the counter-pressure of the mechanism (5). If the specified pressure limit is exceeded and the mechanism (5) is compressed, the switching sleeve slips from the basic position (G) in the direction of flow into the operating position (B). Both the nozzle body (4) and the switching sleeve (6) have channels, namely the air supply openings (8) running from the outside in the direction of the switching sleeve (6) and the Venturi openings (7) provided in the switching sleeve. The shift sleeve (6) held by the pressurizing mechanism is secured against the mating component (2) by a terminating component (3) which is, for example, a snap ring

Rutscht die Schalthülse aus der Grundstellung (G) in die Betriebsstellung (B), schieben sich die Luftzuführungsöffnungen (8) und die Venturiöffnungen (7) übereinander („fluchten“), so dass Luft nach dem Venturi-Prinzip in den Düsenkörper (4) angesaugt wird, sich mit der Reinigungsflüssigkeit vermischt und Schaum generiert.If the switching sleeve slips from the basic position (G) into the operating position (B), the air supply openings (8) and the Venturi openings (7) slide over one another ("align") so that air can flow into the nozzle body (4) according to the Venturi principle. is sucked in, mixes with the cleaning liquid and generates foam.

Der Düsenkörper (4) wird austrittsseitig von einer beweglich gelagerten Rotationskomponente (9) abgeschlossen, die über Austrittsöffnungen (10) verfügen, die beispielsweise als Schlitze oder Bohrungen ausgeführt sind. Sowohl der Düsenkörper (4) als auch die Schalthülse (6) können jeweils 1 bis 100 und vorzugsweise 5 bis 25 und insbesondere 2 bis 10 Luftzuführungsöffnungen (8) bzw. Venturiöffnungen (7) aufweisen.The nozzle body (4) is closed off on the outlet side by a movably mounted rotary component (9) which has outlet openings (10) which are designed, for example, as slots or bores. Both the nozzle body (4) and the switching sleeve (6) can each have 1 to 100 and preferably 5 to 25 and in particular 2 to 10 air supply openings (8) or Venturi openings (7).

Vorzugsweise sind die Schlitze parallel zur Strömungsachse und seitlich versetzt zur Drehachse angeordnet. Auf diese Weise erzeugt das austretende Medium einen Drehimpuls, der die Rotationskomponente in Drehung versetzt. Von dieser parallelen Ausrichtung kann abgewichen werden, beispielsweise indem ein Teil der Austrittsschlitze parallel zur Strömungsachse ausgerichtet sind, während der andere Teil geringfügig, beispielsweise zwischen 10 und 30 Grad nach außen weist. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Reinigungsflüssigkeit nicht nur in Strömungsrichtung verdüst wird, sondern auch teilweise zur Seite. Die Öffnungen können ferner so angeordnet werden, dass durch die Rotation ein 360 Grad-Sprühbild entsteht. Die Rotationskomponente (9) kann 1 bis 50 und vorzugsweise 2 bis 12 Austrittsöffnungen aufweisen.The slots are preferably arranged parallel to the flow axis and offset laterally to the axis of rotation. In this way, the escaping medium generates angular momentum, which causes the rotational component to rotate. It is possible to deviate from this parallel alignment, for example by aligning part of the outlet slots parallel to the flow axis, while the other part points slightly outwards, for example between 10 and 30 degrees. Such an arrangement has the advantage that the cleaning liquid is not only atomized in the direction of flow, but also partially to the side. The openings can also be arranged in such a way that the rotation creates a 360 degree spray pattern. The rotating component (9) can have 1 to 50 and preferably 2 to 12 outlet openings.

Die erfindungsgemäße Düse wird in der Regel durch eine Verschlusskappe (11) verschlossen, bei der es sich im einfachsten Fall um eine Schraube handelt. Vorzugsweise ist diese jedoch in Richtung des Düseninneren konisch ausgestaltet und dient der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit als Prallfläche, um eine stärkere Verwirbelung zu erzeugen und gleichzeitig ebene Flächen zu vermeiden, die ein hygienisches Problem darstellen können.The nozzle according to the invention is usually closed by a closure cap (11), which in the simplest case is a screw. However, this is preferably designed conically in the direction of the interior of the nozzle and serves as an impact surface for the cleaning liquid which is under pressure, in order to generate greater turbulence and at the same time to avoid flat surfaces which can pose a hygiene problem.

Weitere bevorzugte AusführungsformenOther Preferred Embodiments

Je nach Leitungsdruck - oberhalb oder unterhalb des jeweils erforderlichen Druckwertes bzw. im Fall von Druckfedern der Federvorspannkraft- lässt sich die Injektorfunktion zu- und wieder abschalten.Depending on the line pressure - above or below the required pressure value or, in the case of compression springs, the spring preload force - the injector function can be switched on and off again.

Durch variable Positionierung der Venturiöffnungen (7) in der Schalthülse (6) bei der diese mit der Luftzufuhr entweder in Grundstellung (G) oder Betriebsstellung (B) fluchten, kann die Schaumbildung entweder bei niedrigem oder höheren Leitungsdruck erfolgen. Auf diese Weise kann die Düse auch für den nachfolgenden Ausspülvorgang eingesetzt werden, bei dem z.B. Strahlwasser ohne Luftinjektion benötigt wird.By variable positioning of the venturi openings (7) in the switching sleeve (6) so that they are aligned with the air supply either in the basic position (G) or in the operating position (B), foam can be formed either at low or high line pressure. In this way, the nozzle can also be used for the subsequent rinsing process, which, for example, requires water jets without air injection.

Vielfach wird man eine kugelgelagerte Düsenform verwenden. In diesen Fällen kann die Schalthülse (6) zusätzlich dafür verwendet werden, die Rotation der Düse durch Kraft- oder Formschluss zur Sicherungskomponente (2) in Grundstellung (G) zu verhindern. Dies ist insbesondere für das Trockenblasen der Düse von Vorteil, da dabei üblicherweise hohe Drehzahlen auftreten, ohne dass eine Flüssigkeitsschmierung erfolgt, was zu einem raschen Verschleiß der Kugellager führt.In many cases, a nozzle shape with ball bearings will be used. In these cases, the switching sleeve (6) can also be used to prevent the nozzle from rotating by positive or non-positive locking to the safety component (2) in the basic position (G). This is particularly advantageous for blow-drying the nozzle, since high speeds usually occur without liquid lubrication, which leads to rapid wear of the ball bearings.

Üblicherweise wird die erfindungsgemäße rotierende Injektordüse an feste Zuführleitungen angeschlossen, die wiederum mit einem Vorratsbehälter für die aufzuschäumende Reinigungsflüssigkeit verbunden sind. Die Abmessung der Düse ist in weitem Maße unkritisch und orientiert sich vorzugsweise an den bereits im Markt befindlichen Systemen, um eine 1:1-Austauschmöglichkeit sicherzustellen. Abweichende Abmessungen sind durch Skalierung möglich, solange Schaltdruck und Schaltflächen der Schalthülse in einem praktikablen Verhältnis zueinanderstehen. Dementsprechend lassen sich Volumenströme im Bereich von 5 bis 90 l/min einstellen. Zur Verbindung zwischen Düse und Anschlusskomponente eignen sich vor allem Gewinde- oder Steckanschlüsse.The rotating injector nozzle according to the invention is usually connected to fixed supply lines, which in turn are connected to a reservoir for the cleaning liquid to be foamed. The dimensions of the nozzle are largely uncritical and are preferably based on the systems already on the market in order to ensure a 1:1 exchange option. Differing dimensions are possible through scaling, as long as the switching pressure and buttons on the switching sleeve are in a practicable relationship to one another. Accordingly, volume flows can be set in the range from 5 to 90 l/min. Threaded or plug-in connections are particularly suitable for the connection between the nozzle and the connection component.

Der Druckbereich, in dem die Düse arbeitet, nutzt die gleichen Bereiche, die bereits im Markt üblich sind. Über ein Druckerzeugungselement, beispielsweise eine Druckfeder kann gesteuert werden, ob die Umschaltung bereits bei geringen Druckunterschieden erfolgen soll oder ob aus Sicherheitsgründen größere Druckdifferenzen erforderlich sein sollen. Übliche Druckbereiche sind 2 bis 4 bar, so dass die Düse bei nicht geschaltetem Betrieb z.B. bei 3 bar betrieben werden kann und der geschaltete Betrieb erst bei beispielsweise 4 bar möglich ist. Dem entsprechend wird der druckgebende Mechanismus auch so ausgelegt, dass er auf die Schalthülse (6) eine Kraft von 0,1 bis 15 bar und insbesondere 2 bis 3 bar ausübt.The pressure range in which the nozzle works uses the same ranges that are already common in the market. A pressure-generating element, for example a compression spring, can be used to control whether the switchover should take place even at small pressure differences or whether greater pressure differences should be necessary for safety reasons. The usual pressure ranges are 2 to 4 bar, so that the nozzle can be operated at e.g. 3 bar in non-switched operation and switched operation is only possible at 4 bar, for example. Accordingly, the pressure-generating mechanism is also designed in such a way that it exerts a force of 0.1 to 15 bar and in particular 2 to 3 bar on the switching sleeve (6).

Die Düsen werden üblicherweise aus Edelstahl gefertigt. Als Kunststoffgleitlagerung kommen Werkstoffe in Frage, die für Temperaturen von mindestens 100 °C ausgelegt sind. Sollen die Düsen im Bereich der Nahrungsmitteltechnologie eingesetzt werden, z.B. zum Ausspülen und Reinigen von Tanks, müssen sie auch Sterilisierungsbedingungen von 140 bis 150 C zumindest kurzzeitig aushalten. Neben Polymeren wie PEEK kommen nicht fressende Edelstahlpaarungen sowie Gleitbeschichtungen für die Auslegung der Lager in Betracht, die je nach Einsatzfall gegebenenfalls hygienisch und lebensmitteltechnisch zugelassen sein müssen.The nozzles are usually made of stainless steel. Materials that are designed for temperatures of at least 100 °C can be used as plastic plain bearings. If the nozzles are to be used in the field of food technology, e.g. for rinsing and cleaning tanks, they must also be able to withstand sterilization conditions of 140 to 150 °C, at least for a short time. In addition to polymers such as PEEK, non-galling stainless steel pairings and anti-friction coatings can be considered for the design of the bearings, which, depending on the application, may have to be hygienically and food-safe approved.

Die Rotationskomponenten können massiv sein stellen aber vorzugsweise Hohlkörper dar. Die Austrittspunkte für die Reinigungsflüssigkeit bzw. den Schaum sind in der Regel zu Schlitzen geformt. Ebenfalls möglich ist eine Ausführung mit längeren Zuführbohrungen zu den Austrittsschlitzen, um auf diese Weise eine stärkere Düsenwirkung und damit auch einen größeren Sprühradius zu erreichen.The rotational components can be solid but are preferably hollow bodies. The exit points for the cleaning liquid or the foam are usually shaped into slits. A design with longer feed bores to the outlet slots is also possible, in order to achieve a stronger nozzle effect and thus also a larger spray radius.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEITCOMMERCIAL APPLICABILITY

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur CIP-Reinigung bestehend aus der erfindungsgemäßen rotierenden Injektordüse, die über eine flexible oder starre Leitung mit einer Pumpe verbunden ist, die dazu ausgelegt ist, Reinigungslösungen mit einem Betriebsdruck von 3 bis 10 bar zu fördern.Another subject of the invention also relates to a device for CIP cleaning consisting of the rotating injector nozzle according to the invention, which is connected via a flexible or rigid line to a pump designed to deliver cleaning solutions with an operating pressure of 3 to 10 bar.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein CIP-Verfahren unter Verwendung einer unter Druck stehenden Reinigungslösung die über eine rotierende Injektordüse nach Anspruch 1 versprüht wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass man

  1. (a) eine unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit über eine Anschlusskomponente (2) auf die rotierende Injektordüse aufgibt;
  2. (b) den Druck erhöht, bis der Druckerzeugungsmechanismus (5) die Schalthülse (6) entlang der Strömungsachse aus der Grundstellung (G) in die Betriebsstellung (B) verschiebt, so dass die in der Schalthülse (6) enthaltenen Venturiöffnungen (7) mit den im Düsenkörper (4) enthaltenen Luftzuführungsöffnungen (8) fluchten und sich einströmende Luft mit der Reinigungsflüssigkeit unter Schaumbildung vermischt, und
  3. (c) die auf diese Weise aufgeschäumte Reinigungslösung über die Austrittsöffnungen (10) der Rotationskomponente (9) auf die zu reinigenden Flächen appliziert.
Another object of the present invention relates to a CIP process using a pressurized cleaning solution which is sprayed over a rotating injector nozzle according to claim 1, which is characterized in that one
  1. (a) applies a pressurized cleaning liquid to the rotating injector nozzle via a connection component (2);
  2. (b) increases the pressure until the pressure generating mechanism (5) moves the switching sleeve (6) along the flow axis from the basic position (G) to the operating position (B), so that the venturi openings (7) contained in the switching sleeve (6) the air supply openings (8) contained in the nozzle body (4) are aligned and the inflowing air mixes with the cleaning liquid to form foam, and
  3. (c) the cleaning solution foamed in this way is applied to the surfaces to be cleaned via the outlet openings (10) of the rotary component (9).

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung der erfindungsgemäßen rotierenden Injektordüse in einer Vorrichtung zur Schaumreinigung von harten Oberflächen.Another object of the invention relates to the use of the invention rotating injector nozzle in a device for foam cleaning of hard surfaces.

Figurenlistecharacter list

  • : Erfindungsgemäße rotierende Injektordüse mit Druckschaltung. Dargestellt ist der A-A-Schnitt im Verhältnis 2:1, jeweils in Grund- und Betriebsstellung. Die Bezugszeichen bedeuten: : Rotating injector nozzle according to the invention with pressure switch. Shown is the AA cut in a ratio of 2:1, both in the basic and operating positions. The reference symbols mean:
11
Rotierende InjektordüseRotating injector nozzle
22
Anschlusskomponenteconnection component
33
Sicherungskomponentebackup component
44
Düsenkörpernozzle body
55
Druckerzeugungsmechanismuspressure generating mechanism
66
Schalthülseswitch sleeve
77
Venturiöffnungenventuri openings
88th
Luftzuführungsöffnungenair intake vents
99
Rotationskomponenterotational component
1010
Austrittsschlitzeexit slots
1111
Verschlusskappesealing cap

: Querschnitt, Aufsicht und Untersicht der Düse aus . : Cross section, top view and bottom view of the nozzle .

: Erfindungsgemäße rotierende Injektordüse mit Druckschaltung und Kugellager. Dargestellt ist wieder der A-A-Schnitt im Verhältnis 2:1, jeweils in Grund- und Betriebsstellung. Die Bezugszeichen bedeuten:

1
Rotierende Injektordüse
2
Anschlusskomponente
3
Sicherungskomponente
4
Düsenkörper
5
Druckerzeugungsmechanismus
6
Schalthülse
7
Venturi-Öffnungen
8
Luftzuführungsöffnungen
9
Rotationskomponente
10
Austrittsschlitze
12
Kugellager
: Rotating injector nozzle according to the invention with pressure switch and ball bearing. The AA cut is shown again in a ratio of 2:1, in both the home and operating positions. The reference symbols mean:
1
Rotating injector nozzle
2
connection component
3
backup component
4
nozzle body
5
pressure generating mechanism
6
switch sleeve
7
venturi openings
8th
air intake vents
9
rotational component
10
exit slots
12
ball-bearing

: Querschnitt, Aufsicht und Untersicht der Düse aus . : Cross section, top view and bottom view of the nozzle .

Claims (9)

Rotierende Injektordüse (1) zum Reinigen von harten Oberflächen unter Verwendung einer unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit, die durch den Düsenkörper gefördert wird, enthaltend oder bestehend aus (i) einem Düsenkörper (4) mit mindestens einer Luftzuführungsöffnung (8); (ii) einer in Strömungsrichtung beweglichen Schalthülse (6) mit mindestens einer von außen nach innen verlaufenden Venturiöffnung (7); (iii) einem Druckerzeugungsmechanismus (5); (iv) einer Sicherungskomponente (3); (iii) einer um die Strömungsachse beweglich gelagerte Rotationskomponente (9) mit mindestens einer Austrittsöffnung (10); (iv) einer Anschlusskomponente (2) sowie (v) einer Verschlusskappe (11) dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Anschlusskomponente (2) in Strömungsrichtung mit der Schalthülse (6) verbunden ist; (b) die Schalthülse (6) in der Grundstellung von dem mit ihr parallel zur Strömungsrichtung verbundenen Druckerzeugungsmechanismus (5) an ihrem Ort gehalten wird; (c) die Schalthülse (6) in Strömungsrichtung mit der Rotationskomponente (9) verbunden ist; (d) die Sicherungskomponente (3) die Schalthülse (6) gegen die Anschlusskomponente (2) abgrenzt und (e) die Verschlusskappe (11) den Düsenkörper (4) abschließt.Rotating injector nozzle (1) for cleaning hard surfaces using a pressurized cleaning liquid which is conveyed through the nozzle body, containing or consisting of (i) a nozzle body (4) with at least one air supply opening (8); (ii) a shift sleeve (6) which is movable in the flow direction and has at least one Venturi opening (7) running from the outside to the inside; (iii) a pressure generating mechanism (5); (iv) a security component (3); (iii) a rotary component (9) mounted to be movable about the flow axis and having at least one outlet opening (10); (iv) a connection component (2) and (v) a closure cap (11), characterized in that (a) the connection component (2) is connected to the switching sleeve (6) in the direction of flow; (b) the switching sleeve (6) is held in place in the basic position by the pressure generating mechanism (5) connected to it parallel to the direction of flow; (c) the switching sleeve (6) is connected in the flow direction to the rotary component (9); (d) the safety component (3) separates the switching sleeve (6) from the connection component (2) and (e) the sealing cap (11) closes off the nozzle body (4). Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeugungsmechanismus (5) eine Druckfeder, ein Elastomerring oder eine Strömungsumlenkung darstellt.nozzle after claim 1 , characterized in that the pressure generating mechanism (5) is a compression spring, an elastomer ring or a flow deflection. Düse nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Düsenkörper (4) als auch die Schalthülse (6) jeweils 1 bis 100 Luftzuführungsöffnungen (8) bzw. Venturiöffnungen (7) aufweisen.Nozzle after the claims 1 and/or 2, characterized in that both the nozzle body (4) and the switching sleeve (6) each have 1 to 100 air supply openings (8) or Venturi openings (7). Düse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalthülse als Venturikanal ausgelegt ist oder einen Venturikanal enthält.Nozzle after at least one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the switching sleeve is designed as a Venturi channel or contains a Venturi channel. Düse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (9) 1 bis 20 Austrittsöffnungen (10) aufweist.Nozzle after at least one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the rotating body (9) has 1 to 20 outlet openings (10). Düse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse kugelgelagert ist.Nozzle after at least one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the nozzle is ball-bearing. Vorrichtung zur CIP-Reinigung bestehend aus einer rotierenden Injektordüse nach Anspruch 1, die über eine flexible oder starre Leitung mit einer Pumpe verbunden ist, die dazu ausgelegt ist, Reinigungslösungen mit einem Betriebsdruck von 2 bis 10 bar zu fördern.Device for CIP cleaning consisting of a rotating injector nozzle claim 1 , connected by a flexible or rigid hose to a pump designed to deliver cleaning solutions with an operating pressure of 2 to 10 bar. CIP-Verfahren unter Verwendung unter Druck stehenden Reinigungslösung die über eine rotierende Injektordüse nach Anspruch 1 versprüht wird, dadurch gekennzeichnet, dass man (a) eine unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit über eine Anschlusskomponente (2) auf die rotierende Injektordüse aufgibt; (b) den Druck erhöht, bis der Druckerzeugungsmechanismus (5) die Schalthülse (6) entlang der Strömungsachse aus der Grundstellung (G) in die Betriebsstellung (B) verschiebt, so dass die in der Schalthülse (6) enthaltenen Venturiöffnungen (7) mit den im Düsenkörper (4) enthaltenen Luftzuführungsöffnungen (8) fluchten und sich einströmende Luft mit der Reinigungsflüssigkeit unter Schaumbildung vermischt, und (c) die auf diese Weise aufgeschäumte Reinigungslösung über die Austrittsöffnungen (10) der Rotationskomponente (9) auf die zu reinigenden Flächen appliziert.CIP process using pressurized cleaning solution which is injected via a rotating injector nozzle claim 1 is sprayed, characterized in that (a) a pressurized cleaning liquid is applied to the rotating injector nozzle via a connection component (2); (b) increases the pressure until the pressure generating mechanism (5) moves the switching sleeve (6) along the flow axis from the basic position (G) to the operating position (B), so that the venturi openings (7) contained in the switching sleeve (6) the air supply openings (8) contained in the nozzle body (4) are aligned and the inflowing air mixes with the cleaning liquid to form foam, and (c) the cleaning solution foamed in this way is applied to the surfaces to be cleaned via the outlet openings (10) of the rotary component (9). . Verwendung der rotierenden Injektordüse nach Anspruch 1 in einer Vorrichtung zur Schaumreinigung von harten Oberflächen.Using the rotating injector nozzle claim 1 in a device for foam cleaning hard surfaces.
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