DE8815485U1

DE8815485U1 - Vorrichtung zur Entkeimung von Flüssigkeiten mit ultravioletter Strahlung

Info

Publication number: DE8815485U1
Application number: DE8815485U
Authority: DE
Original assignee: Dr K Hoenle 8033 Martinsried De GmbH
Current assignee: Dr K Hoenle 8033 Martinsried De GmbH
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1990-05-17
Anticipated expiration: 1998-12-14
Also published as: WO1990006899A1

Description

Dr. K. Hönle GmbH München, 2. Dezember 1988 Hartinsried, BRD be-ke 15

Vorrichtung zur Entkeimung von Flüssigkeiten mit ultravioletter Strahlung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entkeimung von Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser, durch ultraviolette Strahlen.

Die aus den bisherigen Stand der Technik bekannten UV-Entkeimungsvorrichtungen für Flüssigkeiten wurden gemäß den folgenden Konstruktionsweisen ausgeführt:

Bei kleinen Leistungen und kleinen Flüssigkeitsdurchsatzmengen wurde üblicherweise ein isuern zentrisch angeordneter Strahler verwendet. Das bedeutet, daß in der Mitte der Strömungskammer, durch die die zu desinfizierende Flüssigkeit fließt, der UV-Brenner angebracht war. Er mußte von einem UV-durchlässigen, gleichzeitig wasserbeständigen und gleichzeitig dem extremen Temperaturgefälle zwischen UV-Brenner und Flüssigkeit gewachsenen Material hergestellt werden. Bei größeren Vorrichtungen wählte man dann die sogenannte intern konzentrische Strahleranordnung. Dabei wurden in der Strömungskammer mehrere UV-Brenner konzentrisch und meistens in gleichem Abstand voneinander angeordnet. Als weitere Ausführungsform war dann noch die sogenannte extern konzentrische Strahleranordnung bekannt. Dabei wurden die UV-Brenner außerhalb der Strömungskammer angeordnet. Die Strömungskammer wurde dabei von einem UV-durchlässigen Rohr gebildet. Die beiden letzteren Anordnungen haben den Nachteil, daß eine große Anzahl von Brennern erforderlich ist und diese Systeme daher nur bei großen Anlagen sinnvoll angewendet werden können. Eine weitere Ausführungsform war schließlich der quer zur Strömungsrichtung angeordnete Strahler. Hierbei ist jedoch meist mit einer zu geringen Strahlungsintensität bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten zu rechnen.

4*4*1

i i
· < * ti

■ a · t

c ·

Allen diesen Ausführungsformen ist jedoch der Nachteil gemeinsam, daß in dem Fall, bei dem in der Flüssigkeit Feststoffpartikel die UV-undurchlässig sind vorhanden sind, Schatten entstehen, die eine gleichmäßige Desinfektion des Mediums verhindern. Dadurch entsteht die Gefahr, da)? Krankheitskeime dieses Desinfektionsverfahren überleben. Außerdem haben alle diese Anordnungen den großen Nachteil, daß die Strahlungsintensität über den Querschnitt der Strömungskammer außerordentlich ungleichmäßig verteilt ist.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine UV-Entkeimungsvorrichtung zu schaffen, welche eine sehr gleichmäßige und absolut schattenfreie Bestrahlung des zr entkeimenden Mediums sicherstellt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird dabei der UV-Brenner in der einen Brennachse und die Strömungskammer für das zu entkeimende Wasser in der anderen Brennachse eines Hohlzylinders mit elliptischem Querschnitt angeordnet, der innen verspiegelt ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann auf der Seite der Strömungskammer in der durch die beiden Brennpunkte definierten großen Achse der Ellipse eine Fotozelle angeordnet werden, die eine genaue Messung der Gesamtabsorption des durchströmenden Mediums erlaubt. Es kann dann beispielsweise bei zu starkem Abfallen der Beleuchtungsstärke der Fotozelle ein Alarm ausgelöst werden, der besagt, daß das Medium eine so hohe Absorption aufweist, daß eine sichere Desinfektion des gesamten Querschnittes nicht mehr gewährleistet ist.

Weitere bevorzugte AusfUhrungsformen der Erfindung ergeben sich aus den vorstehenden Unteransprüchen. Ein weiterer großer Vorteil der vorliegenden Erfindung 1st, daß keine direkte Berünrung zwischen der Außenwand des UV-Brenners und der Wand der Strörnungskammer gegeben 1st. Eine unerwünschte Erwärmung des durchströmenden Mediums kann somit verhindert werden. Hierdurch eignet sich die vorliegende Erfindung insbesondere zur Hochleistungsentkeimung (große Wassermengen oder hohe Entkeimungsgrade) da auch Hg-Hochdruckstrahler eingesetzt werden können, die sehr hohe üV-strahlungsfiösss aufweisen,

MM I ti III«
I · · I I
III Il »t III

• · «III

** ti tt IfM

Den hohen thermischen Belastungen durch Hochdrucksstrahler waren die Entkeimungsvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik bisher nicht

gewachsen.

Vorteilhafterweise können jetzt erfindungsgemäß mit einer Hochdrucklampe Entkeimungswirkungen erzielt werden, für die bisher 3, 5 oder mehr Lampen

erforderlich waren. ^s

Weiterhin erlaubt die erfindungsgemäße örtliche Trennung von Lampe und Bestrahlungsobjekt einen erheblich einfacheren Austausch der Lampen. Gleichzeitig ist durch die räumliche Trennung von Elektrik und Flüssigkeit/Gas eine einfachere und betriebssicherere Gerätekonstruktion möglich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.

Es zeigen:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Entkeimungsvorrichtung;

Figur 2 eine Schnittdarstellung quer zur Strömungsrichtung des Mediums &igr; durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen j

Entkeimungsvorrichtung; $ Figur 3 eine Schnittansicht der obigen erfindungsgemäßen Entkeimungsvorrichtung; [

Figur 4 Diagramme der unterschiedlichen Strahlungsdichten gemäß dem Stand der Technik (zentrale Lampenanordnung) und der Erfindung (elliptische Strahlungsgeometrie).

Figur 1 stellt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen UV-Entkeimungsvorrichtung für Flüssigkeiten und Gase, insbesondere für Uaccav· {Ja.!*· J" ^tOO-QV* \ZrtV»y«"i^h"hnnn $"jfjH 3&Idigr;&Pgr; "^ ^*^nrt"l '«'•ha*' lll/_C+^>v«ah"Igy· J UHC*

ein Quarzrohr 2, durch das das zu entkeimende Medium 3 strömen kann, im wesentlichen parallel zueinander mit einem bestimmten Abstand angeordnet.

• « « I Ii.. 1 . t <

• · IfItI I t 4 . «44*

• · ill. t> t •i it lit»·· »» as

Strahler 1 und Quarzrohr 2 sind von einem elliptischen Reflektor 4 umgeben* Dieser Reflektor 4 weist die Form eines elliptischen Hohlzylinders auf. Ef ist so angeordnet, daß sich der UV-Strahler &iacgr; in der einen Ellipsen-Brennachse befindet, während das Quarzrohr in der anderen Ellipsen-Brennachse angeordnet ist. Die Kurvenform der Ellipse beschreibt sich durch die folgende mathematische Funktion:

v
b²

Hierbei läuft &khgr; entlang der Hauptachse der Ellipse, y die Nebenachse der Ellipse, a ist der größte Radius und b der kleinste Radius der Ellipse.

Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung der UV-Entkeimungsvorrichtung werden die vom Strahler 1 ausgehenden Strahlen an dem elliptischen Reflektor so reflektiert, daß sie von allen Seiten radial einwärts durch das Quarzrohr in die zu entkeimende Flüssigkeit eindringen.

Vorteilhafterweise kann in der Ebene der Hauptachse der Ellipse auf der Seite, an der das Quarzrohr montiert ist, eine öffnung in dem Reflektor vorgesehen sein, an der eine Fotozelle 5 angebracht ist. Außerdem kann auch eine Ausgestaltung gewählt werden, bei der die Öffnung einen bestimmten Öffnungswinkel &agr; aufweist, und der die Fotozelle umgebende Bereich des Reflektors sich in diesem Winkel von der Ellipse nach außen erstreckt.

Figuren 2 und 3 zeigen ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei besteht der Reflektor 4 aus vier einander gleichen Umfangsabschnitten 10, die in einander gegenüberliegender spiegel symmetrischer Anordnung die Ellipsenform des Reflektors 4 ergeben. Die Teilung der Umfangsabschnitte 10 verläuft im Bereich der Haupt- und Nebenachse der Ellipse, wobei die Umfangsabschnitte 10 an der Nebenachse aneinander anliegen, während im Bereich der Hauptachse eine Öffnung in den einander zugewandten Enden der Umfangsabschnitte 10 oder ein Schlitz zwischen diesen vorhanden ist, so daß hier auf der Seite des Quarzrohrs 2 eine Fotozelle 5 angebracht werden kann. Auf der

. i , .1 t t ..

gegenüberliegenden Saite, also hinter dem Strahler, kann diese öffnung, die sich auf dieser Seite zwangsläufig ebenfalls durch die Symetrie der Ümfangsabschnitte ergibt, zur Befestigung oder zum Anschluß des UV-Strahlers 1 genutzt werden.

Der große Vorteil der vorliegenden Erfindung wird in Figur 4 deutlich. Diese Figur zeigt einen Vergleich zwischen einer zentralen Lampenanordnung, die bsi kleineren Entkeinuingsvcrrichtungsr. dis bisher einzig wirtschaftliche Lösung dargestellt hat, im Vergleich zu der erfindungsgemäßen Anordnung. Die oberste Zeile der Figur 4 zeigt jeweils die UV-Intensität für den Fall, daß die Entkeimungsvorrichtung ohne zu entkeimendes Medium betrieben wird. Dabei wird erkennbar, daß in diesem Fall die Verteilung der UV-Intensität bei beiden Anordnungen im wesentlichen gleich ist. In der nächsten Zeile 1st nun die Abschwächung der Strahlung durch die Transmissionsdämpfung des Mediums für das Beispiel Wasser angegeben. Hierbei wird der große Vorteil der vorliegenden Erfindung deutlich:

Bei der zentralen Lampenanordnung wird die Strahlung nach außen hin noch zusätzlich durch die Transjsissionsdäispfung des Mediums reduziert, während bei der erfindungsgemäßen Anordnung im Ideal fall die Dämpfung des Mediums den Anstieg der UV-Intensität zum Brennpunkt der Ellipse hin genau ausgleicht. Dies wird aus den Diagrammen in der dritten Zeile der Figur sehr deutlich. Man erkennt, daß bei der zentralen Lampenanordnung, die dem bisherigen Stand der Technik entspricht, direkt in der Nähe des UV-Strahlers eine extrem hohe Strahlungsdichte erreicht wird, während im Außenbereich die Strahlung fast gegen Null geht. Somit ist mit dieser Anordnung nach dem Stand der Technik keine gleichmäßige Bestrahlung des zu entkeimenden Mediums möglich. Demgegenüber zeigt die Zeile 3 der rechten Seite einen näherungsweise konstanten Verlauf. Aus diesem Verlauf wird erkennbar, daß die Bestrahlungsdichte über den gesamten Innenquerschnitt des Quarzrohrs hinweg nahezu konstant bleibt, und somit eine extrem gleichmäßige Bestrahlung ermöglicht wird. Außerdem wird sichergestellt, daß eventuell im Merf-um mitgeführte lichtabsorbierende Teilchen, die bei Anordnungen nach dem Stand der Technik stets eine Schattenseite im Bezug auf die UV-Bestrahlung aufgewiesen haben, bei der

* · &diams; I

&diams; * I ·· >l

M Ii III.

I I I 4 ti III«

II

I·

erfindungsgemäßen Lösung von allen Seiten gleichmäßig bestrahlt werden, Das Überleben irgendwelcher Keime im Schattenbereich kann somit ausgeschlossen werden.

Die besonders vorteilhafte AusfQhrungsform der Erfindung mit dem UV-Strahlungssensor in der Hauptachse der Ellipse auf der Seite des Quarzrohrs ermöglicht eine sehr gute Kontrolle der Entkeimungswirkung. Sollte Häuslich ein zu st»rk getrübtes Mediun! durch d*s Quarzrohr fließeno-ier sollte das Quarzrohr durch Beschlagen, Verschmutzen oder ähnliches weniger durchlässig für die UV-Strahlung geworden sein, kann durch diesen Sensor mit hoher Empfindlichkeit ein Alarm ausgelöst werden, der dem Benutzer der Entkeimungsvorrichtung anzeigt, daß die Entkeimungswirkung herabgesetzt ist. Die Anordnung der Fotozelle gemäß dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erlaubt es, mit einer einzigen Fotozelle den gesamten Querschnitt des Quarzrohres bezüglich eventueller Trübungen oder Verschmutzungen zu überwachen. Durch die Fotozelle 5 kann auch ein eventueller Rückgang der Reflektionsfähigkeit des Reflektors 4 leicht erkannt werden.

Die erfindungsgemäße Entkeimungsvorrichtung eignet si;h für alle flüssigen Stoffe und Gase. Abhängig von der Transmission des jeweiligen Mediums muß höchstens der Durchmesser des Quarzrohres angepaßt werden, wenn stets eine absolut gleichmäßige Bestrahlung über den gesamten Querschnitt sichergestellt werden soll.

Claims

Dr. K. Hönle GmbH München, 2. Dezember 1988 Martinsried, BRD be-ke 15 Vorrichtung zur Entkeimung von Flüssigkeiten mit ultravioletter Strahlung Schutzansprüche

1. UV-Entkeimungsvorrichtung für Flüssigkeiten oder Gase, insbesondere für Wasser, mit einem UV-Strahler und einem die Strahlen auf das zu bestrahlende Medium sammelnden Reflektor,

dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (4) eine hohlzylindrische Form mit elliptischem Querschnitt aufweist, daß der Strahler (1) in der einen Ellipsen-Brennachse des Reflektors (4) angeordnet ist und daß in der anderen Ellipsen-Brennachse des Reflektors (4) ein für UV-Strahlen durchlässiges Rohr (2) angeordnet ist, durch das das zu entkeimende Medium (3) strömen kann.

2. UV-Entkeimungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) aus Quarz besteht.

3. UV-Entkeimungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (4) aus wenigstens zwei spiegel symmetrisch zueinander angeordneten Umfangsabschnitten (10) zusammengesetzt ist.

4. UV-Entkeimungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsfugen der Umgängsabschnitte (10) an der Haupt* und/oder der Nebenaöhse der Ellipse verlaufen,

■ «· # Hilf «I I I Il

* · · I I I f * ff

» ·· I III tt Il III

* · I ■ »«··»( I I
« t « « I III I

I ·· 4«I III I Il Il ·

■ * I I I ■ I » t

5. UV-Entkeimungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptachse der Ellipse auf der Seite des Rohrs (2) im Reflektor (4) eine Öffnung (6) vorgesehen ist, in der eine Fotozelle (5) angebracht ist.

6. UV-Entkeimungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruch?, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsabschnitte (10) Strangpreßprofile sind.

.» ' * * I I I I «I IMI