Reinigungsvorrichtung für biotechnologische und verfahrenstechnische Behälter

Abstract

 Eine Reinigungsvorrichtung für biotechnologische und ver­fahrenstechnische Behälter besitzt mindestens einen in der Behälterwand (1a) zwischen einer zurückgezogenen Ruhestellung und mindestens einer in den Innenraum des Behälters (1) ausge­fahrenen Reinigungsstellung abgedichtet verschiebbaren Sprüh­zylinder (7) mit undurchlässiger Stirnwand (7a) und in der zylindrischen Umfangswand (7b) angeordneten, nur in der Reinigungsstellung freigelegten Sprühdüsen (8) sowie eine Stellvorrichtung (16) zur Bewegung des Sprühzylinders (7).

Beschreibung

[0001] 

[0002] Die Erfindung betrifft eine Reinigunsvorrichtung für bio­technologische und verfahrenstechnische Behälter, mit einer Sprühvorrichtung zum Besprühen von Behälter-Innenflächen und einer mit der Sprühvorrichtung verbundenen Zuführleitung für mindestens ein flüssiges oder gasförmiges Reinigungsmedium.

[0003] Die vorbekannten Reinigungsvorrichtungen dieser Art besitzen eine durch die Behälterwandung hindurch in den Innenraum des Behälters hineinragende Zuführleitung mit einer an deren Ende in erheblichen Abstand von der Behälterwand angeordneten Sprüh­kugel oder einer rotierenden Düsenvorrichtung, wobei sich in der Zuführleitung außerhalb des Behälters ein Absperrorgan befindet. Diese Vorrichtungen eignen sich jedoch nicht für während des eigentlichen Verfahrensablaufs weitgehend mit flüssigem Medium gefüllte Behälter, da einerseits die perma­nent in dessen Innenraum hineinragenden, während des eigent­lichen Verfahrens stillstehenden Sprühvorrichtungen außen­seitig vom flüssigen Medium, von Mediumspritzern und von Schaum benetzt werden und andererseits das flüssige Medium auch in die Sprühvorrichtung und die Zuführleitung eindringen kann, was schwer behebbare Verschmutzungen, Verkrustungen und Verstopfungen verursacht. Besonders nachteilig ist dies bei biotechnologischen Behältern, wie beispielsweise Fermentern, bei denen das flüssige Medium lebende Zellen, Nährstoffe und gelösten Sauerstoff enthält, die Zellen aber in unzureichend durchströmten Bereichen wegen mangels an Nährstoff und ge­löstem Sauerstoff absterben und unter Umständen toxische Subs­tanzen abgeben, die den gesamten Ansatz gefährden können.

[0004] Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten kann man derartige Be­hälter so auslegen, daß sie zur Reinigung jeweils vollständig mit Reinigungsflüssigkeit befüllt werden, die durch eingebau­te Rührvorrichtungen umgewälzt wird, bis die Innenflächen des Behälters hinreichend gereinigt sind. Diese Arbeitsweise ist jedoch recht zeitraubend und erfordert zudem die Verwendung großer Mengen Reinigungsflüssigkeit, zumal der Behälter dabei meist mehrmals mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt werden muß.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln ohne übermäßigen Reinigungsmittelverbrauch eine rasche und wirksame Reinigung der Innenflächen im Behälter ermöglicht und sich auch für Behälter eignet, in denen empfindliche bio­technologische Verfahren durchgeführt oder giftige oder aus anderen Gründen gefährliche Substanzen umgesetzt werden.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 ausgestattet.

[0007] Mit dieser Reinigungsvorrichtung kann ein Behälter rasch und wirksam mit relativ geringen Mengen Reinigungsmedium gerei­nigt werden, ohne ihn zwischen der eigentlichen Produktions­pahse und der Reinigungsphase öffnen zu müssen. Da die Stirn­wand des Sprühzylinders in dessen Ruhestellung mit der Innen­wand des Behälters fluchten kann, ergeben sich keine störenden Einflüsse auf die Strömungsverhältnisse in der Behälterfüllung, so daß weder Totzonen entstehen, noch eine Schaumbildung be­günstigt wird. Da der Sprühzylinder in seiner zurückgezogenen Ruhestellung gegenüber der umgebenden Behälterwand zuverlässig abdichtet, kann die während des eigentlichen Verfahrens im Be­hälter enthaltene Flüssigkeit weder in den Sprühzylinder, noch in dessen Zuführleitung eindringen und umgekehrt auch kein Reinigungsmedium in den Behälter austreten. Durch zweckent­sprechende Wahl der Anzahl und der Winkelrichtung der Sprüh­düsen kann die Reinigungsvorrichtung ohne Schwierigkeiten so ausgebildet werden, daß die Innenflächen des Behälters mit relativ geringen Mengen Reinigungsmedium wirkungsvoll gereinigt werden können.

[0008] Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Reinigungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0009] Der vorteilhaft in einem in die Behälterwand dichtend einzubau­enden Führungsgehäuse verschiebbar geführte Sprühzylinder kann je nach den Anforderungen entweder durch axiales Verschieben und/oder Verdrehen von Hand oder zweckmäßig mittels eines vorzugsweise druckmittelbetätigten Stellmotors zwischen seiner Ruhestellung und seiner Reinigungsstellung bewegt werden. Je nach den Abmessungen des Behälters können ein oder mehrere Sprühzylinder mit getrennten oder gemeinsamen Zuführleitungen für ein oder mehrere flüssige oder gasförmige Reinigungsme­dien vorgesehen sein. Bei der Anbringung der Sprühzylinder in der Behälterwand können je nach der Ausgestaltung des Behäl­ters mit Zulauf- und Ablauföffnungen, eingebauten Rührern oder Strömungsleitflächen, Wärmeübertragungsflächen, etc. jeweils hinsichtlich der angestrebten Reinigung optimale Anbringungs­orte gewählt werden, so daß die besonders verschmutzungs- und verkrustungsgefährdeten Bereiche, die beim normalen Verahrens­ablauf mit Schaum oder über Zulauföffnungen eingeführten Zusatz­stoffen in Berührung kommen, gründlich gereinigt werden können.

[0010] Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Reini­gungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich­nungen weiter erläutert.

[0011] Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise weggebrochene schematische Ansicht eines mit der Reinigungsvorrichtung versehenen Be­hälters und

Figur 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch den Hauptteil der Reinigungsvorrichtung gemäß Figur 1.

[0012] Die in den Figuren dargestellte Reinigungsvorrichtung besitzt ein in die Behälterwand 1a eines Behälters 1 eingebautes Füh­rungsgehäuse 2 mit einer gegenüber der Behälterwand 1a ab­dichtenden Ringdichtung 3. Im Führungsgehäuse 2 ist ein hohler Sprühzylinder 7 mit einer planen, geschlossenen Stirnwand 7a, einer zylindrischen Umfangswand 7b und einer Vielzahl von in der Umfangswand 7b angeordneten Sprühdüsen 8 sowohl axial ver­schiebbar, als auch um seine Längsachse verdrehbar geführt. In der Umfangsfläche 7b des Sprühzylinders 7 ist dicht an der Stirnwand 7a eine Ringdichtung 5 angeordnet, die in der Ruhe­stellung des Sprühzylinders den Durchtritt von Flüssigkeit oder Reinigungsmedium zuverlässig unterbindet. Der Sprühzylin­der 7 trägt an seinem behälterfernen Ende eine Querwand 9, die über eine Stellstange 13 mit einem nicht dargestellten Kolben verbunden ist, der in einem nur schematisch angedeuteten, pneu­matischen Stellzylinder 16 dichtend verschiebbar geführt ist. Die Stellstange 13 ist dabei durch eine mit Ringdichtungen 14 und 15 versehen, zentrische Öffnung in der Rückwand des Führungsgehäuses 2 geführt. Der Innenraum des Sprühzylinders 7 ist über Durchgangsöffnungen 10 in der Querwand 9 mit einer Gehäusekammer 12 im Führungsgehäuse 2 verbunden, die eine An­schlußöffnung 11 für eine Zuführleitung 22 aufweist. Zwischen der Rückwand und dem Hauptteil des Führungsgehäuses ist eben­falls eine Ringdichtung 4 angeordnet.

[0013] In der Umfangswand 7b des Sprühzylinders 7 ist eine weitere Ringdichtung 6 an der Stelle angeordnet, die bei der in Figur 2 gestrichelt dargestellten Reinigungsstellung des Sprühzylin­ders 7 dicht neben der Innenfläche der Behälterwand 1a gegen die den Sprühzylinder 7 führende Umfangswand des Führungsge­häuses 2 dichtend anliegt.

[0014] In der Umfangswand 7b des Sprühzylinders 7 sind in vorbe­stimmten Umfangsabständen jeweils unter verschiedenen, auf die Form und die Abmessungen des zu reinigenden Behälters 1 abge­stimmten Winkeln verlaufende Sprühdüsen 8 so vorgesehen, daß die Innenflächen des Behälters 1 in der gestrichelt dargestell­ten, ausgefahrenen Reinigungstellung des Sprühzylinders 7 bei dessen Verdrehung um seine Längsachse vollständig mit Reini­gungsmedium besprüht und gereinigt werden können.

[0015] Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, ist der Stellzylinder 16 über Verbindungsleitungen 17 und 18 und ein Umschaltventil 19 mit einer Druckluftleitung 20 verbunden, so daß ein im Stellzylin­der 16 dichtend verschiebbarer, mit der Stellstange 13 verbun­dener Kolben durch Betätigung des Umschaltventils 19 axial ver­schoben werden kann, wodurch der Sprühzylinder 7 zwischen der in Figur 2 dargestellten Ruhestellung und der darin gestrichelt angedeuteten Reinigungsstellung axial verschoben werden kann. An der vom Behälter 1 abgewandten Seite des Stellzylinders 16 ist ferner eine Drehvorrichtung 21 angebracht, die bei der dargestellten Ausführungsform ein in einem Gehäuse angeordne­tes, nicht dargestelltes Turbinenrad aufweist, das mit der den Stellkolben 16 dichtend durchsetzenden Stellstange 13 zu ge­meinsamer Drehung verbunden ist und durch Druckluft in Drehung versetzt wird, die aus der vom Behälter 1 abgewandten Kammer des Stellzylinders 16 über eine nur in der Reinigungsstellung des Sprühzylinders 7 freigegebene Durchgangsbohrung der Stell­stange 13 in das Gehäuse der Drehvorrichtung 21 strömt und durch Verdrehung des Turbinenrades gleichzeitig den Sprüh­zylinder 7 um seine Längsachse verdreht, bis das Umschalt­ventil 19 umgesteuert wird. Auf diese Weise wird die axiale Verschiebung und die Verdrehung des Sprühzylinders 7 durch die über die Druckluftleitung 20 zugeführte Druckluft bewirkt, ohne daß andere Antriebsquellen benötigt werden. Statt dessen kann die Drehvorrichtung natürlich auch als gesondert angetrie­bener Stellmotor ausgebildet oder die Stellstange 13 durch schraubenförmige Eingriffvorrichtungen so geführt sein, daß sie bei ihrer axialen Verschiebung zwangsläufig gleichzeitig um ihre Längsachse verdreht wird.

[0016] Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Zuführleitung 22 über getrennte Absperrventile 23, 24, 25 mit Versorgungs­leitungen für Dampf, Lauge, Säure und Wasser verbunden. Das Umschaltventil 19 sowie die Absperrventile 23 bis 26 werden über eine übliche, nicht dargestellte Steuervorrichtung nach einem vorbestimmten Schaltprogramm so betätigt, daß der Be­hälter 1 nach dem Ablassen des darin während des eigentlichen Verfahrensablaufes enthaltenen flüssigen Produkts durch ent­sprechende Betätigung des Umschaltventils 19 und der Absperr­ventile 23 bis 26 nacheinander beispielsweise zunächst mit Lauge, danach mit Wasser und schließlich mit Dampf gereinigt wird. Wieviele verschiedene und welche Reinigungsmedien dabei verwendet werden, hängt natürlich von der Art der im Behälter 1 verarbeiteten Produkte ab. Bei Verwendung einer entsprechen­den programmgesteuerten Steuervorrichtung ist somit eine voll­automatische Reinigung des Behälters möglich, bei welcher der Sprühzylinder 7 durch programmgesteuerte Betätigung des Um­schaltventils 19 und der Absperrventile 23 bis 26 in vorbe­stimmter Reihenfolge jeweils über eine vorbestimmte Zeitdau­er mit den entsprechend gewählten Reinigungsmedien gereinigt wird. Auf diese Weise können auch hartnäckig anhaftende Ver­schmutzungen und Verkrustungen von den Innenflächen der Be­hälterwand 1a und/oder etwaigen Einbauten des Behälters 1 entfernt werden.

[0017] Die vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläuterte Reinigungsvorrichtung kann vom Fachmann je nach den Anforderungen des Einzelfalles in verschiedener Weise zweckentsprechend abgewandelt werden, sofern dabei mindestens ein aus der Behälterwand 1a nur zur Reinigung ausfahrbarer Sprühzylinder mit geschlossener Stirnwand und in der Umfangs­wand angeordenten Sprühdüsen benutzt wird.

Ansprüche

1. Reinigungsvorrichtung für biotechnologische und verfahrens­technische Behälter, mit einer Sprühvorrichtung zum Besprü­hen von Behälter-Innenflächen und einer mit der Sprühvor­richtung verbundenen Zuführleitung für mindestens ein flüs­siges oder gasförmiges Reinigungsmedium, gekennzeichnet durch:

a) mindestens einen in der Behälterwand (1a) einzubauenden, zwischen einer zurückgezogenen Ruhestellung und mindes­tens einer in den Innenraum des Behälters (1) ausgefah­renen Reinigungsstellung abgedichtet verschiebbaren Sprühzylinder (7),

b) mit einer permanent an den Innenraum des Behälters (1) grenzenden, undurchlässigen Stirnwand (7a) und in seiner zylindrischen Umfangswand (7b) angeordneten, nur in der Reinigungsstellung freigelegten Sprühdüsen (8), sowie

c) einer außenseitigen Stellvorrichtung (16,21) zum Ver­schieben des Sprühzylinders (7) zwischen seiner Ruhe­stellung und jeder Reinigungsstellung.

2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Stirnfläche (7a) des Sprühzylinders (7) in dessen Ruhestellung mit der Innenfläche der Behälterwand (1a) im wesentlichen fluchtet.

3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß in der Umfangswand (7b) mehrere in der Reinigungsstellung auf die zu reinigenden Flächen gerichtete, unter verschiedenen Winkeln gegen die Mittelachse des Sprüh­zylinders (7) geneigte Sprühdüsen (8) angeordnet sind.

4. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß in der Umfangswand (7b) des Sprüh­zylinders (7) in vorbestimmten Umfangsabständen angebrachte Sprühdüsen (8) vorgesehen sind.

5. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß der Sprühzylinder (7) in einem in die Behälterwand (1a) abgedichtet einzubauenden Führungsge­häuse (2) axial verschiebbar und verdrehbar geführt ist.

6. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, das ein mit dem Sprühzylinder (7) ver­bundener, druckmittelbetätigter Stellzylinder (16) zur axia­len Verschiebung des Sprühzylinders (7) vorgesehen ist.

7. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung einen den Sprühzylinder (7) über eine Spindel oder Zahnstange verschie­bender Stellmotor umfaßt.

8. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­durch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung ein außensei­tiges Betätigungselement zum Verschieben und/oder Verdrehen des Sprühzylinders (7) von Hand aufweist.

9. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­durch gekennzeichnet, daß eine Drehvorrichtung (21) zur Ver­drehung des Sprühzylinders (7) in mindestens einer Reinigungs­stellung und/oder während seiner Ausfahr- und/oder Rückzugsbe­ wegung vorgesehen ist.

10. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Drehvorrichtung einen Stellmotor zum kontinuierlichen oder schrittweisen Verdrehen des Sprüh­zylinders (7) aufweist.

11. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Sprühzylinder (7) zum selbsttätigen Verdrehen durch die Rückstoßvorrichtung des austretenden Reinigungsmediums ausgelegt ist.

12. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsvorrichtungen zum schraubenartigen Verdrehen des Sprühzylinders (7) bei seiner axialen Ausfahr- und Rückzugsbewegung vorgesehen sind.

13. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (16) und die Drehvorrichtung (21) zur Betätigung durch den Druck des Reinigungsmediums ausgelegt sind.

14. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsgehäuse (2) eine mit dem Innenraum des hohlen Sprühzylinders (7) kommuni­zierende Gehäusekammer (12) enthält, die eine Anschluß­öffnung (11) für eine Zuführleitung (22) für das Reini­gungsmedium aufweist.

15. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (22) jeweils über ein Absperrventil (23-26) mit mindestens einer Versor­gungsleitung für ein oder mehrere Reinigungsmedien verbun­den ist.

Zeichnung