DE69915390T2

DE69915390T2 - Vorrichtung und verfahren zur ultraviolett-behandlung von fluiden

Info

Publication number: DE69915390T2
Application number: DE1999615390
Authority: DE
Inventors: Henry Toronto Kozlowski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2019-06-05
Also published as: MXPA01008822A; DE69915390D1; WO2000075080A1; BR9917200A; HK1044327B; CN1337922A; KR20010112307A; EP1198419A1; NZ513702A; KR100523009B1; US6193939B1; CN1183043C; PL195794B1; ES2213371T3; NO20014167D0; PL351836A1; AU767926B2; NO20014167L; CA2364613C; RU2232722C2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ultraviolett-Behandlung von Fluiden wie Wasser. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, die eine spezielle Anordnung von Ballasten und Ultraviolett-Lampen verwendet.
Hintergrund der Erfindung
Es ist die Behandlung von Wasser mit Ultraviolett-Licht bekannt, um unerwünschte Bakterien und andere Mikroorganismen zu zerstören. Beispielsweise offenbart die US-Patentschrift 5,660,719, die am 26. August 1997 an Kurtz et al. erteilt wurde, eine Ultraviolett-Lampengestellanordnung, die eine Gruppierung von vertikal angeordneten Ultraviolett-Lampen für die Behandlung von Fluiden aufweist. Die Anordnung hat ein separates Gehäuse zum Unterbringen wenigstens eines Ballasts und elektronischer Komponenten zum Betreiben der Lampen. Kurtz et al. Geben an, daß wesentliche Mengen von Wärme während des Betriebs des Ballasts erzeugt werden, und daß eine Kühlung erforderlich ist. Die Kühlung wird vorgesehen, indem Luft durch das Gehäuse geblasen wird, oder mittels einer Klimaanlage oder der Verwendung eines Wärmetauschers.
Eine weitere Anordnung ist in der US-Patentschrift 5,019,256 offenbart, die am 28. Mai 1991 an Ifill et al. erteilt wurde. Diese Patentschrift offenbart eine Ultraviolett-Lampengestellanordnung mit einer vertikalen Gruppierung von horizontal angeordneten Ultraviolett-Lampen für die Behandlung von Abwasser. Ein Leistungssteuerungsbedienfeld ist an einer Stelle entfernt von der Gestellanordnung zur Aufnahme von Ballasten und verschiedenen elektronischen Komponenten vorgesehen. Alternativ können die Ballaste in untergetauchten vertikalen Kanal angeordnet sein, der Teil des Gestells ist. Eines der Probleme in Verbindung mit einer solchen Anordnung liegt darin, daß die Ballaste schwer aus dem Gestell zu entfernen sind, und wenn ein Ballast ersetzt werden muß, müssen alle Ballaste entfernt werden. Dies ist ineffizient, da die Ultraviolett-Behandlungseinheit für einen langen Zeitraum außer Betrieb ist. Variationen der Vorrichtung der US-Patentschrift 5,019,256 an Ilfill et al. sind in den US-Patentschriften 4,482,809, 4,872,980 und 5,006,244 an J. M. Maarschalkerweerd offenbart, die am 13. November 1984 bzw. 10. Oktober, 1989 und 9. April 1991 erteilt wurden. Die Ballaste und die Stromversorgung für die Lampen sind von den Lampen und den Lampengestellen getrennt.
Die meisten kommerziellen Behandlungssysteme für Wasser, bei denen das Wasser mit Ultraviolett-Strahlung behandelt wird, verwenden Ultraviolett-Lampen, die Elektroden haben und Ballasten zugeordnet sind. Die vorliegende Erfindung ist auch für Lampen geeignet, die elektrodenlos sind und Hochfrequenzerregungskopplern zugeordnet sind. Eine Beschreibung einer typischen elektrodenlosen Lampe und eines Kopplers ist in der US-Patentschrift 5,070,277 an W. P. Lapatovich zu finden, die am 03. Dezember 1991 erteilt wurde.
Die vorliegende Erfindung versucht, die Mängel der früheren Systeme zu überwinden und ein System vorzusehen, das leicht zu unterhalten ist.
Der Begriff "Draht" umfaßt in der Verwendung bezüglich der vorliegenden Erfindung mehrere Drähte, z. B. wie in einem Kabel.
Die Begriffe "aufweisend/weist auf" sind bei Verwendung in der vorliegenden Beschreibung so aufzufassen, daß sie das Vorliegen der festgestellten Merkmale, Einheiten, Schritte oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorliegen oder die Beigabe eines oder mehrerer Merkmale, Einheiten, Schritte oder Komponenten oder Gruppen davon ausschließen.
Zusammenfassung der Erfindung
Dementsprechend sieht ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Strahlungsquellenanordnung zur Verwendung mit einem Fluid nach Anspruch 1 vor.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen einschließlich Anspruch 14 beansprucht, der ein Verfahren zur Behandlung von Wasser betrifft.
Bei einer Ausführungsform ist die Strahlungsquelle eine Lampe zum Emittieren von Ultraviolett-Strahlung.
Bei einer anderen Ausführungsform hat die Lampe Elektroden, und die Erregungssteuereinrichtung ist ein Ballast, der mit der Lampe elektrisch verbunden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Lampe eine elektrodenlose Lampe, und die Erregungssteuereinrichtung ist ein Hochfrequenzkoppler.
Bei einem weiteren Gesichtspunkt sieht die vorliegende Erfindung eine Strahlungsquellenanordnung zur Verwendung mit einem Material vor, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Flüssigkeit und einem fließenden Fluid besteht, die folgendes aufweist:

a) wenn das Material eine Flüssigkeit ist, wenigstens eine Strahlungsquelle, die zum Eintauchen in die Flüssigkeit geeignet ist, wenn die Anordnung in Verwendung ist; wenigstens eine Erregungssteuereinrichtung zum Steuern der Erregung von Gas innerhalb der Strahlungsquelle, wobei die Erregungssteuereinrichtung dazu geeignet ist, in die Flüssigkeit eingetaucht zu werden, wenn die Anordnung in Verwendung ist; und eine elektrisch leitende Einrichtung zum Liefern von elektrischer Energie zu der Erregungssteuereinrichtung; oder
b) wenn das Material ein fließendes Fluid ist, wenigstens eine Strahlungsquelle, die zum Eintauchen in das fließende Fluid geeignet ist, wenn die Anordnung in Verwendung ist; wenigstens eine Erregungssteuereinrichtung zum Steuern der Erregung von Gas innerhalb der Strahlungsquelle, wobei die Erregungssteuereinrichtung dazu geeignet ist, in das fließende Fluid eingetaucht zu werden, wenn die Anordnung in Verwendung ist; und eine elektrisch leitende Einrichtung zum Liefern von elektrischer Energie zu der Erregungssteuereinrichtung.

Bei noch einer Ausführungsform hat die Strahlungsquellenanordnung ein erstes längliches Rahmenelement mit einem Abschnitt, der dazu geeignet ist, in die Flüssigkeit oder das fließende Fluid eingetaucht zu werden, wenn die Anordnung in Verwendung ist, und das Rahmenelement ist wenigstens mit der Strahlungsquelle, einer strahlungstransparenten Hülse für die Strahlungsquelle oder der Erregungsteuereinrichtung verbunden.
Bei einer Ausführungsform ist die Strahlungsquelle eine Lampe zum Emittieren von Ultraviolett-Strahlung.
Bei einer anderen Ausführungsform hat die Lampe Elektroden, und die Erregungssteuereinrichtung ist ein Ballast, der mit der Lampe elektrisch verbunden ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Lampe eine elektrodenlose Lampe, und die Erregungssteuereinrichtung ist ein Hochfrequenzkoppler.
Bei einer anderen Ausführungsform wird der Ballast von dem ersten länglichen Rahmenelement gestützt.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Ballast länglich und hat erste und zweite gegenüberliegende Enden, von denen das erste Ende an dem Abschnitt angebracht ist, die Lampe ist länglich und hat erste und zweite gegenüberliegende Enden, von denen das erste Ende mit dem zweiten Ende des Ballasts verbunden ist.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Lampe länglich und hat erste und zweite Enden, von denen das erste Ende mit dem Ballast verbunden ist, und das zweite Ende der Lampe wird von dem ersten länglichen Rahmenelement gestützt.
Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Anordnung mehrere Erregungssteuereinrichtungen, denen jeweils eine Strahlungsquelle zugeordnet ist.
Bei noch einer Ausführungsform hat die Anordnung mehrere Strahlungsquellen, die mit jeder Erregungssteuereinrichtung verbunden sind.
Bei einer anderen Ausführungsform umfaßt die elektrisch leitende Einrichtung für jede Erregungssteuereinrichtung einen elektrischen Draht, der sich von der Erregungssteuereinrichtung zu einer Stelle erstreckt, die nicht in die Flüssigkeit oder das fließende Fluid eingetaucht ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform haben alle elektrischen Drähte eine Beschichtung, die mit der Flüssigkeit oder dem fließenden Fluid in Kontakt steht.
Bei einer anderen Ausführungsform hat die Anordnung ein zweites längliches Rahmenelement, und wenn jeder Ballast von dem ersten länglichen Rahmenelement gestützt wird, wird das zweite Ende jeder zugeordneten Lampe von dem zweiten länglichen Rahmenelement gestützt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Ballast von einer transparenten Hülse umschlossen, die fluiddicht ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die transparente Hülse an einem ersten Ende mit einer fluiddichten Verbindung an dem Abschnitt des ersten länglichen Rahmenelements angebracht.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die transparente Hülse an dem ersten Ende mit einer fluiddichten Verbindung an dem Abschnitt des ersten länglichen Rahmenelements angebracht und an einem zweiten Ende an dem zweiten länglichen Rahmenelement angebracht.
Bei noch einer anderen Ausführungsform ist das erste längliche Rahmenelement rohrförmig mit einer äußeren Wand und es gibt für jede Erregungssteuereinrichtung einen Träger mit einem rohrförmigen Stumpf mit Außengewinde, welcher eine Zugangsöffnung durch die äußere Wand umgibt, die Erregungssteuereinrichtung hat einen äußeren Haltering, der angrenzend an ein erstes Ende befestigt ist, wobei die Anordnung ferner eine Kupplung mit Innengewinde aufweist, um an dem Stumpf und dem Haltering anzugreifen, so daß der Stumpf und der Ring zueinander bewegt werden, und ein elastisches Dichtungselement zwischen dem Stumpf und der Kupplung, so daß der Haltering gegen das Äußere der Erregungssteuereinrichtung gedrückt wird, wenn die Kupplung angezogen wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Anordnung eine Hülse, die jede Strahlungsquelle umgibt, wobei die Hülse ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende hat und aus einem Material hergestellt ist, das gegenüber der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung transparent ist, und eine weitere Kupplung, welche dichtend das offene Ende der Hülse von dem zweiten Ende der Erregungssteuereinrichtung stützt.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Erregungssteuereinrichtung ein Ballast, und die Strahlungsquelle ist eine Lampe mit Elektroden.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung sieht eine Anordnung zur Verwendung bei einer photochemischen Behandlung eines Fluids vor, die folgendes aufweist:
wenigstens eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Strahlung durch Erregung eines Gases;
wenigstens eine Erregungssteuereinrichtung, die dazu geeignet ist, in das Fluid eingetaucht zu werden, um die Erregung des Gases innerhalb der Strahlungsquelle zu steuern;
ein untertauchbares Rahmenelement mit einem Abschnitt, der dazu geeignet ist, in das Fluid eingetaucht zu werden, wenn die Anordnung in Verwendung ist, und mehrere Träger hat, wobei jeder Träger eine Stütze für wenigstens a) eine Strahlungsquelle, b) eine strahlungstransparente Hülse für die Strahlungsquelle oder c) eine Erregungssteuereinrichtung vorsieht; und
eine elektrisch leitende Einrichtung zum Liefern von elektrischer Energie zu der Erregungssteuereinrichtung.
Bei einer Ausführungsform zur Behandlung einer Flüssigkeit ist die Anordnung aus der Gruppe ausgewählt die aus folgendem besteht:

A) eine Anordnung, bei welcher die Erregungssteuereinrichtung ein Ballast ist, wobei der Ballast ein zweites, einem ersten Ende gegenüberliegendes Ende hat und der Ballast eine äußere Hülse hat, welche Komponenten des Ballasts umschließt, wobei die Hülse abgedichtet ist, um den Eintritt von Flüssigkeit in den Ballast zu vermeiden, wobei der Ballast und der Träger Verbindungsmittel haben, um das erste Ende des Ballasts mechanisch mit dem Träger zu verbinden; die Strahlungsquelle eine längliche Ultraviolett-Lampe mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Enden ist, wobei die Lampe und der Ballast Verbindungsmittel hat, um das erste Ende der Lampe mit dem zweiten Ende des Ballasts mechanisch und elektrisch zu verbinden; und die Anordnung Mittel hat, um die Lampe gegen direkten Kontakt mit der Flüssigkeit abzudichten;
B) eine Anordnung, bei welcher die Strahlungsquelle eine längliche Ultraviolett-Lampe mit Verbindungsmitteln ist, um die Lampe mechanisch mit dem Träger zu verbinden; die Erregungssteuereinrichtung ein Ballast ist, wobei die Lampe und der Ballast Mittel haben, um sie elektrisch miteinander zu verbinden; und die Anordnung Dichtungsmittel hat, um die Lampe gegen direkten Kontakt mit der Flüssigkeit abzudichten;
C) eine Anordnung, bei welcher die Strahlungsquelle eine längliche Ultraviolett-Lampe ist; die Erregungssteuereinrichtung ein Ballast ist, wobei die Lampe und der Ballast Mittel haben, um sie elektrisch miteinander zu verbinden; und die Anordnung eine Hülse hat, welche die Lampe und den Ballast abdeckt und gegen direkten Kontakt mit der Flüssigkeit abdichtet, und die Anordnung Verbindungsmittel hat, um das Hülsenmittel mechanisch mit dem Träger zu verbinden; und
D) eine Anordnung, bei welcher die Erregungssteuereinrichtung ein Ballast mit einer äußeren Hülse ist, welche Komponenten des Ballasts umschließt, wobei die Hülse abgedichtet ist, um den Eintritt von Flüssigkeit in den Ballast zu verhindern, wobei der Ballast Verbindungsmittel hat, um den Ballast mechanisch mit dem Träger zu verbinden; die Strahlungsquelle eine längliche Ultraviolett-Lampe mit Verbindungsmitteln ist, um die Lampe getrennt von dem Ballast mechanisch mit dem Träger zu verbinden, und Mitteln zum Abdichten der Lampe gegen direkten Kontakt mit der Flüssigkeit, wobei die Lampe und der Ballast Mittel haben, um sie elektrisch miteinander zu verbinden.

Bei einer anderen Ausführungsform ist das Mittel zum Abdichten der Lampe bei den Ausführungsformen A), B), D) eine Hülse, die gegenüber Ultraviolett-Strahlung transparent ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das untertauchbare Rahmenelement rohrförmig und der Träger umgibt eine Öffnung in einer Seitenwand des Rahmenelements, und die Anordnung umfaßt ferner 1) eine erste elektrische Verbindung zwischen dem Ballast und elektrisch leitfähigen Mitteln innerhalb des rohrförmigen Rahmenelements, wobei die erste elektrische Verbindung die Form von Stiften hat, die in geeignete Buchsen eintreten, und 2) eine zweite elektrische Verbindung zwischen dem Ballast und der Ultraviolett-Lampe, wobei die zweite elektrische Verbindung ebenfalls die Form von Stiften hat, die in geeignete Buchsen eintreten.
Bei noch einer anderen Ausführungsform umfaßt die Anordnung elektrische Leistungsübertragungsmittel zum Übertragen von elektrischer Leistung von einer Leistungsquelle zu jedem Ballast, wobei die Leistungsübertragungsmittel außerhalb des untertauchbaren Rahmenelements sind.
Bevorzugt sind alle Verbindungen im wesentlichen wasserdicht.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Ultraviolett-Lampenanordnung zum Untertauchen in eine Flüssigkeit vor, die ein Gestell mit einem untertauchbaren Kanal und wenigstens eine untertauchbare Ultraviolett-Lampe mit zugeordnetem untertauchbaren Ballast aufweist, wobei die Ultraviolett-Lampe physisch und elektrisch mit einem zugeordneten Ballast gekoppelt ist und der Ballast physisch derart abnehmbar mit dem Kanal gekoppelt ist, daß nach dem Untertauchen keine Flüssigkeit durch die Lampe und die Ballastkupplungen in den Kanal eintreten kann.
Bei einer Ausführungsform enthält der Kanal elektrische Leistungsübertragungsmittel, und der Ballast ist abnehmbar elektrisch mit den Leistungsübertragungsmitteln gekoppelt.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Leistungsübertragungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus Draht und elektrisch leitfähigen Streifen besteht.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Ultraviolett-Lampe in einer Hülse eingeschlossen, die gegenüber Ultraviolett-Licht transparent ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist an dem Kanal ein rohrförmiger Stumpf angebracht, so daß eine elektrische Verbindung zwischen dem Ballast und den Leistungsübertragungsmitteln besteht.
Bei einer anderen Ausführungsform gibt es eine Schraubenkupplung mit einer flüssigkeitsdichten Versiegelung zwischen der Lampe, der Hülse und dem Ballast.
Bei noch einer anderen Ausführungsform gibt es eine Schraubenkupplung mit einer flüssigkeitsdichten Versiegelung zwischen dem Ballast und dem Kanal.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Flüssigkeit Wasser.
Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten wie Wasser vor, welches umfaßt, daß man die Flüssigkeit über eine Ultraviolett-Lampen- und Ballastanordnung strömen läßt, die in die Flüssigkeit untergetaucht ist.
Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung sieht Mittel zur Übertragung von elektrischer Leistung und elektrischen Signalen in Form eines Laminats vor, das folgendes aufweist:
mehrere längliche, elektrisch leitende Elemente jeweils mit mehreren Verbindern in voneinander beabstandeten Intervallen entlang des Elements, wobei die elektrisch leitenden Elemente ein elektrisch isolierendes Material zwischen den Elementen haben.
Bei einer Ausführungsform ist jedes elektrisch leitende Element zwischen zwei elektrisch isolierenden Streifen sandwichartig angeordnet, und wenigstens einer der Streifen hat Kerben in entlang des Streifens beabstandeten Intervallen, wobei die Verbinder in den Kerben untergebracht sind.
Bei einer anderen Ausführungsform hat das Laminat erste und zweite längliche, elektrisch leitende Elemente, wobei das erste elektrisch leitende Element zwischen ersten und zweiten elektrisch isolierenden Elementen angeordnet ist und das zweite elektrisch leitende Element zwischen zweiten und dritten elektrisch isolierenden Elementen angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Verbinder Quetschklemmenverbinder zur Verbindung mit elektrisch leitenden Stiften.
Bei noch einer anderen Ausführungsform ist jedes äußere, elektrisch isolierende Element mit einem weiteren elektrisch isolierenden Element plattiert.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die elektrisch leitenden Elemente Metallstreifen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Teilseitenansicht einer einzelnen modularen UV-Lampengestellanordnung nach der Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Ballasts und zugeordneter Verbindungen nach der Erfindung;
3, die zwischen 1 und 2 liegt, ist eine Endansicht eines in 2 verwendeten Ballasts;
4 ist eine Perspektivansicht eines Abschnitts eines vertikalen Kanals in einer UV-Lampengestellanordnung, nützlich bei der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Querschnittsansicht eines Ballasts und einer Lampe mit einer äußeren Hülse, die an einem untertauchbaren Kanal angebracht ist;
6 ist eine Querschnittsansicht eines Ballasts und einer zugeordneten Lampe, die separat an einem untertauchbaren Kanal angebracht sind;
7 eine Explosionsansicht eines Laminats, das als ein elektrischer Kanal zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung nützlich ist; und
8 eine Vorderansicht des Laminats von 7 mit Verbindungsöffnungen darin.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Unter Bezug auf 1 liegt ein Ultraviolett-Lampengestell 10 vor, das einen vertikalen Kanal 11, ein vertikales Stützelement 12 und eine Stange 13 aufweist. Zwischen dem vertikalen Kanal 11 und dem vertikalen Element 12 sind mehrere Ultraviolett-Lampen 14 angeordnet, die in transparenten Hülsen 15 (in 2 teilweise zu sehen) eingeschlossen sind, mit zugeordneten Ballasten 16 und Kappen 18. Die Hülsen 15 sind aus einem Material hergestellt, welches den Durchgang von Ultraviolett-Licht zuläßt. Ein bevorzugtes Material ist Quarzglas. Die Ultraviolett-Lampen 14 und die Ballaste 16 sind in eine Flüssigkeit 66, z. B. Abwasser untergetaucht. Die Oberfläche der Flüssigkeit ist bei 17 gezeigt und befindet sich in 1 unter der Stange 13.
2 zeigt die Anordnung eines der Ballaste 16. Der Ballast 16 hat interne Komponenten 22, die in einer Hülse 21 eingeschlossen sind. An einem Ende des Ballasts 16 gibt es elektrische Buchsenverbinder 20 zum Zusammenwirken mit elektrischen Stiften 19 an der Ultraviolett-Lampe 14. An dem anderen Ende des Ballasts 16 gibt es einen elektrischen Leitungsstift 23 und einen elektrischen Neutralleiterstift 24. Zwischen dem Leitungsstift 23 und dem Neutralleiterstift 24 gibt es eine elektrische Isolationssperre 25. An der Hülse 21 ist ein Haltering 26 angebracht, dessen Zweck später erläutert wird.
2 zeigt auch den vertikalen Kanal 11, in welchem elektrische Buchsenverbinder 34 und 35 sind, die mit elektrischen Leitungen, z. B. Drähten, Streifen verbunden sind. Angrenzend an die Verbinder 34 und 35 gibt es eine Öffnung 36, durch welche die Stifte 23 und 24 mit den Verbindern 34 bzw. 35 verbunden werden können. An dem vertikalen Kanal 11 ist ein rohrförmiger Stumpf 26 angebracht, z. B. angeschweißt, der eine äußeres Schraubgewinde hat, wie dies in 2 und 4 gezeigt ist. Der Ballast 16 wird mittels einer Kupplung 27 mit innerem Schraubgewinde an Platz gehalten. Die Verbindung zwischen dem Ballast 16 und dem rohrförmigen Stumpf 29 ist mittels eines O-Rings 28 wasserdicht gemacht, der zwischen dem Haltering 26 und dem rohrförmigen Stumpf 29 gefangen ist.
Wie oben angegeben, ist die Ultraviolett-Lampe 14 mittels Stiften 19 und Buchsenverbindern 20 elektrisch mit dem Ballast 16 verbunden. Am Ende des Ballasts 16 gibt es angrenzend an die Verbinder 20 einen rohrförmigen Stumpf 31, der ein äußeres Schraubgewinde 31a hat. Der rohrförmige Stumpf 31 ist mit der Hülse 21 durch eine Schweißung oder ähnliches verbunden. Es versteht sich, daß der rohrförmige Stumpf 31 ein integraler Teil der Hülse 21 sein kann. Die Quarzhülse 15 umgibt die Ultraviolett-Lampe 14. Die Verbindung zwischen der Quarzhülse 15 und dem rohrförmigen Stumpf 31 und damit zwischen der Ultraviolett-Lampe 14 und dem Ballast 16 wird mittels eines O-Rings 33 wasserdicht gehalten, der zwischen dem rohrförmigen Stumpf 31 und der Haltemutter 32 mit Innengewinde gefangen ist.
Es versteht sich, daß andere Anordnungen zum Sichern des Ballasts und der Lampen an Platz möglich sind, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die Hülse 16 und der rohrförmige Stumpf 29 den gleichen Durchmesser haben, und anliegende Enden können ein Außengewinde haben und mit einer Kupplung mit Innengewinde zusammengehalten werden, die sowohl auf die Hülse als auch den Stumpf geschraubt ist.
3 zeigt ein Ende des Ballasts 16, das Leitungs- und Neutralleiterstifte 23 und 24 hat, die durch eine elektrische Isolationssperre 25 getrennt sind. Das Ballastende kann Hilfsstifte 38 für Alarme und andere Merkmale haben.
5 und 6 veranschaulichen verschiedene Anordnungen eines Ballasts und einer Ultraviolett-Lampe. In 5 ist der Ballast 70 elektrisch und mechanisch mit der Ultraviolett-Lampe 71 verbunden. Der Ballast 70 und die Lampe 71 sind in die Hülse 72 gehüllt. Die Hülse 72 hat ein geschlossenes Ende 73 und ein offenes Ende 74. Das offene Ende 74 paßt über den rohrförmigen Stumpf 75 und wird davon gestützt; er ist an einen vertikal angeordneten, rohrförmigen Kanal 76 geschweißt. Es gibt eine Öffnung in dem Kanal 76, so daß eine elektrische Verbindung durch die Leitung 76 mit dem Ballast 70 innerhalb der Hülse 72 vorliegen kann. Die elektrische Verbindung wird durch Drähte 77 erreicht, die geeignet mit dem Ballast 70 verbunden sind. Die Hülse 72 ist gegen den Eintritt von Fluid, z. B. Flüssigkeit, außerhalb der Hülse mittels eines O-Rings 78 oder ähnlichem abgedichtet. 5 zeigt auch, daß das geschlossene Ende 73 der Hülse 72 in dem Hohlraum 79 in einem vertikal angeordneten Stützelement 80 gestützt wird.
In 6 ist der Ballast 90 von der Ultraviolett-Lampe 91 physisch getrennt, obwohl der Ballast 90 und die Lampe 91 durch Drähte 92 elektrisch verbunden sind. Die Lampe 91 ist in die Hülse 93 eingehüllt. Die Hülse 93 hat ein geschlossenes Ende 94 und offenes Ende 95. Das offene Ende 95 paßt über den rohrförmigen Stumpf 96 und wird davon gestützt; er ist an den vertikal angeordneten, rohrförmigen Kanal 97 geschweißt. Es gibt eine Öffnung in dem Kanal 97, so daß eine elektrische Verbindung durch die Leitung 97 mit dem Ballast 90 vorliegen kann. Der Ballast 90, der ein Gewindeende hat, wird mechanisch von einem Stumpf 98 mit Außengewinde und einer Kupplung 99 mit Innengewinde gestützt. Zwischen dem Ballast 90 und dem Stumpf 98 ist ein O-Ring 100 gefangen, um eine Dichtung vorzusehen und den Eintritt von Fluid in die elektrischen Verbindungen für den Ballast und die Lampe zu verhindern. Mit dem Ballast 90 sind Stromversorgungsdrähte 101 verbunden. Die Hülse 93 ist gegen den Eintritt von Fluid, z. B. Flüssigkeit, außerhalb der Hülse mittels eines O-Rings 102 oder ähnlichem abgedichtet. Das geschlossene Ende 94 der Hülse 93 hat eine Manschette 103, die das geschlossene Ende 94 umgibt, und die Manschette 103 wird in einem Hohlraum 104 in dem vertikal angeordneten Stützelement 105 gestützt.
7 und 8 veranschaulichen ein Leistungs- und Signallaminat 39, das mehrere Streifen 40 bis 46 aufweist. Der zentrale Streifen 43 hat eine Kerbe 53 zur Aufnahme der elektrischen Isolationsschicht 25. Wenn mehrere Ballaste mit dem Leistungs- und Signallaminat verbunden werden sollen, dann versteht sich, daß eine Kerbe für jeden Ballast vorhanden ist. 7 zeigt drei solche Kerben. Der zentrale Streifen 43 ist zwischen den Streifen 42 und 44 sandwichartig angeordnet. Der Streifen 42 ist zwischen den Streifen 43 und 41 sandwichartig angeordnet, und der Streifen 44 ist zwischen den Streifen 43 und 45 sandwichartig angeordnet. An dem Streifen 42 ist zwischen den Streifen 41 und 42 ein elektrisch leitender Leistungsstreifen 50 angebracht (vgl. 7), wobei mehrere Quetschklemmen 49 daran angebracht sind. An dem Streifen 44 ist zwischen den Streifen 44 und 45 ein Leistungsstreifen 47 angebracht, wobei mehrere Quetschklemmen 48 daran angebracht sind. Die Streifen 41 und 45 haben mehrere Kerben 52 bzw. 51 zur Aufnahme elektrischer Stifte 23 bzw. 24. Die Quetschklemmen 49 stecken in den Kerben 52, und die Quetschklemmen 48 stecken in den Kerben 51. Die Quetschklemmen 48 dienen zum Vorsehen einer sicheren elektrischen Verbindung zwischen dem Leistungsstreifen 47 und den elektrischen Stiften 24. Die Quetschklemmen 49 dienen zum Vorsehen einer sicheren Verbindung zwischen dem Leistungsstreifen 50 und den elektrischen Stiften 23. Das Laminat 39 hat äußere Streifen 40 und 46.
Das in 8 gezeigte Laminat hat auch Kerben 54 und 56 in den äußeren Streifen 46 bzw. 40. In den Kerben 54 und 56 sind Leistungsstreifen mit Federverbindern 55 bzw. 57.
Dies ist zwar nicht gezeigt, aber zwischen den Streifen können Mikroprozessorchips eingebettet sein, so daß die Mikroprozessorchips gegen die Umgebung geschützt sind, z. B. gegen Wasserschäden geschützt sind. Die Chips können für viele verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. um die Lampen, Ballaste, Erregungskoppler und andere elektrische oder elektronische Komponenten zu überwachen und Alarme an entfernten Alarmfeldern auszulösen.
Es ist zu verstehen, daß die elektrischen Stifte 23 und 24 eine elektrische Verbindung mit den Leistungsstreifen 47 und 50 bilden, wenn sie in die Quetschklemmen 48 bzw. 49 gedrückt sind. Die Verbinder 55 und 57 dienen hauptsächlich für Hilfsverbindungen, z. B. zur Erfassung ausgebrannter Lampen, fehlerhafter Ballaste, auslaufender Verbindungsstellen und ähnlichem.
Die Zeichnungen zeigen zwar, daß elektrische Leistung den Ballasten 16 mittels Drähten oder Laminaten durch den Kanal 11 zugeführt wird, aber die elektrische Leistung kann dem Ballast 16 auch durch Mittel außerhalb des Kanals 11 zugeführt werden. In einem solchen Fall können wasserdichte Drähte verwendet werden, die in eine wasserdichte Kupplung zu dem Ballast eintreten. Es versteht sich, daß in einem solchen Fall der Kanal 11 durch ein untertauchbares Rohr oder eine Stange ersetzt sein könnte, welche den Ballast 16 nur stützt. Eine solche Stütze kann durch eine flexible oder starre Manschette vorgesehen sein, die an der untertauchbaren Stange befestigt ist. Alternativ kann der Ballast physisch von der Lampe getrennt sein, wie dies in 6 gezeigt ist.
Die vorliegende Erfindung ist nützlich für die Behandlung eines weiten Bereichs von Fluiden, z. B. Gasen und Flüssigkeiten. Bevorzugt fließt bzw. strömt das Fluid um die Strahlungsquelle und die Erregungssteuereinrichtung. Beispielsweise ist ein Gestell mit angebrachten Ballasten und Ultraviolett-Lampen in ein strömendes Gas eingetaucht, so daß ein Gasstrom über die Ultraviolett-Lampen strömt.
Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich für die Behandlung von Wasser, z. B. zur Abwasserdesinfizierung, Trinkwasserdesinfizierung, fortgeschrittene Oxidationsbehandlung und andere Wasserbehandlungsverfahren. Das Gestell mit angebrachten Ballasten und Ultraviolett-Lampen ist bevorzugt in das Wasser eingetaucht, so daß ein Wasserstrom über die Ultraviolett-Lampen strömt. Elektrische Leistung wird den Lampen über die Ballaste, bevorzugt mittels Drähten oder Laminaten der vorliegenden Erfindung durch ein rohrförmiges Element des Gestells zugeführt. Einer der Vorteile dieses Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß das behandelte Wasser zum Kühlen der Ballaste verwendet werden kann. Damit besteht keine Notwendigkeit mehr für externe Zwangsluftkühlung oder für eine Klimaanlagenausrüstung. Darüber hinaus können die Ballaste leicht vor Ort gewartet werden, außer Dienst genommen oder ersetzt werden. Jegliche Auszeit für den Betrieb ist damit auf einem Minimum gehalten. Bei der Vorrichtung von Ifill et al. müssen dann, wenn ein Ballast fehlerhaft wird, der in dem vertikalen Kanal 15 anwesend ist, alle Ballaste und die zugeordnete Verdrahtung aus dem Kanal entfernt, repariert und dann wieder eingefügt werden. Die vorliegende Erfindung ist eine große Verbesserung gegenüber Ifills Erfindung und anderen bekannten Systemen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Lebenszeit der Ballaste und Erregungskoppler länger sein sollte, weil sie kühler gehalten werden.
Des versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auf Niederdruck-Standardausgangslampen, Niederdruck-Hochausgangslampen, Niederdruck-Dreifachausgangs(Amalgam-)Lampen, Mitteldrucklampen, elektrodenlose Lampen und Excimer-Lampen anzuwenden ist.
Obwohl die Zeichnungen auf die Darstellung der Installation eines Systems mit Ballasten und Ultraviolett-Lampen begrenzt wurden, ist die vorliegende Erfindung ebenso auf andere Strahlungsquellen und andere Erregungssteuereinrichtungen anzuwenden. Beispielsweise können elektrodenlose Ultraviolett-Lampen oder Videoprojektionslampen oder Straßenlampen mit Hochfrequenz-, z. B. Radiofrequenz-Erregungskopplern verwendet werden.
Während mehrere Ausführungsformen dieser Erfindung in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und oben beschrieben wurden, ist dem Fachmann klar, daß Änderungen und Modifizierungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang dieser Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

Strahlungsquellenanordnung zur Verwendung bei einer photochemischen Behandlung einer Flüssigkeit bzw. eines Fluids, die folgendes aufweist: wenigstens eine Strahlungsquelle (14; 91), die zum Eintauchen in das Fluid (66) geeignet ist, wenn die Anordnung in Verwendung ist; wenigstens eine Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90), die mechanisch und elektrisch mit jeder Strahlungsquelle (14; 91) verbunden ist, wobei die Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) an die Strahlungsquelle (14; 91) angrenzt, wobei die Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) dazu geeignet ist, in das Fluid (66) eingetaucht und davon gekühlt zu werden, wenn die Anordnung in Verwendung ist; ein längliches Rahmenelement (11; 76; 97) mit einem Abschnitt, der dazu geeignet ist, in das Fluid (66) eingetaucht zu werden, wenn die Anordnung in Verwendung ist, wobei das Rahmenelement (11; 76; 97) mit wenigstens der Strahlungsquelle (14; 91) oder der Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) verbunden ist; und eine elektrisch leitende Einrichtung (23, 24; 77; 92) zum Liefern von elektrischer Energie zu der Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90).
Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Strahlungsquelle eine längliche UV-Lampe ist und die Erregungssteuereinrichtung (16; 70) ein Ballast ist, der mit der UV-Lampe elektrisch verbunden ist, wobei die UV-Lampe eine UV-transparente Hülse (15; 72; 93) hat.
Anordnung nach Anspruch 2, bei welcher das Fluid (66), in welches die UV-Lampe geeignet ist, eingetaucht zu werden, Wasser ist, wobei die UV-Lampe und der Ballast dazu geeignet sind, in das Fluid (66) eingetaucht und davon gekühlt zu werden, wenn die Anordnung in Verwendung ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welcher die Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) von dem länglichen Rahmenelement (11; 76; 97) gestützt wird, die UV-transparente Hülse Quarz ist und die elektrische Leitungseinrichtung (23, 24; 77; 92) für jede Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) einen elektrischen Draht umfaßt, der sich von der Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) zu einer Stelle erstreckt, die nicht in das Fluid (66) eingetaucht ist.
Anordnung nach Anspruch 4, bei welcher der Ballast länglich ist und erste und zweite gegenüberliegende Enden hat, von denen das erste Ende an einem Abschnitt des ersten länglichen Rahmenelements (16; 76; 97) angebracht ist, das in das Fluid (66) eingetaucht werden soll, die UV-Lampe erste und zweite gegenüberliegende Enden hat, wobei das erste Ende jeder UV-Lampe mit dem zweiten Ende des entsprechenden Ballastes verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welcher die Anordnung ein weiteres längliches Rahmenelement (80; 105) hat und das zweite Ende jeder zugehörigen UV-Lampe von dem weiteren länglichen Rahmenelement (80; 105) gestützt wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das erste längliche Rahmenelement (11; 76; 97) rohrförmig mit einer äußeren Wand ist und bei welcher es für jede Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) einen Träger mit einem rohrförmigen Stumpf (29; 98) mit Außengewinde gibt, welcher eine Zugangsöffnung durch die äußere Wand umgibt, wobei die Erregungssteuereinrichtung (11; 76; 97) einen äußeren Haltering (26) hat, der angrenzend an ein erstes Ende befestigt ist, wobei die Anordnung ferner eine Kupplung (27; 99) mit Innengewinde aufweist, um an dem Stumpf (29; 98) und dem Haltering (26) anzugreifen, so daß der Stumpf (29; 98) und der Ring (26) zueinander bewegt werden, und ein elastisches Dichtungselement (28; 100) zwischen dem Stumpf und der Kupplung, so daß der Haltering (26) gegen das Äußere der Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) gedrückt wird, wenn die Kupplung angezogen wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei welcher die UV-transparente Hülse (15; 72; 93), die jede UV-Lampe umgibt, ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweist, und bei welcher eine Kupplung dichtend das offene Ende der Hülse (15; 72; 93) von dem zweiten Ende der Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) stützt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher der Ballast eine äußere Hülse (21) aufweist, welche Komponenten des Ballastes (21) umgibt und versiegelt ist, um das Eindringen von Flüssigkeit (66) in den Ballast zu verhindern, wobei der Ballast und der Träger Verbindungsmittel zum mechanischen Verbinden des ersten Endes des Ballastes mit dem Träger (11; 76; 97) haben.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei welcher die UV-Lampe Verbindungsmittel (19; 20) zum mechanischen Verbinden der Lampe mit dem Träger (97) hat, die Erregungssteuereinrichtung (16; 70; 90) ein Ballast ist, wobei die Lampe und der Ballast eine Einrichtung (92) zum elektrischen Verbinden miteinander hat, und die Anordnung eine Dichtungseinrichtung (33) hat, um die Lampe und den Ballast gegen direkten Kontakt mit der Flüssigkeit (66) abzudichten.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das rohrförmige, längliche Rahmenelement (11; 76; 97) elektrische Leitungsmittel (77; 101) enthält und die Erregungssteuermittel (16; 70; 90) abnehmbar elektrisch mit Leistungsübertragungsmitteln (47; 50) gekoppelt sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die elektrischen Leitungsmittel ein Laminat (39) mit mehreren länglichen elektrischen Leitungselementen (41; 43) aufweisen, wobei jedes Element mehrere elektrische Verbinder in beabstandeten Intervallen entlang des Elements hat, wobei das Laminat elektrisch isolierendes Material (25) zwischen den Elementen hat.
Anordnung nach Anspruch 12, bei welcher jedes elektrisch leitende Element zwischen elektrisch isolierenden Streifen (41; 43; 45) sandwichartig angeordnet ist, wobei wenigstens einer der Streifen Kerben (51; 52; 53) in entlang des Streifens beabstandeten Intervallen aufweist, um Verbinder darin aufzunehmen.
Verfahren zur Behandlung von Wasser mit UV-Licht, welches das Strömen von Wasser über eine Strahlungsquelle (14; 91) und Erregungssteuermittel (16; 70; 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt, wobei die Anordnung in Abwasser eingetaucht wird.