DE102004047142A1

DE102004047142A1 - Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssigkeit mit Strahlungsenergie

Info

Publication number: DE102004047142A1
Application number: DE200410047142
Authority: DE
Inventors: Peter Ueberall
Original assignee: Trojan Technologies Inc Canada
Current assignee: Trojan Technologies Inc Canada
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06
Also published as: WO2006050596A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssigkeit mit einer Strahlung; DOLLAR A mit einer Bestrahlungskammer, umfassend einen Behälter mit einem Behältermantel und mit zwei Stirnwänden; DOLLAR A mit mehreren Hüllrohren, die vom Behältermantel umschlossen und parallel zueinander angeordnet sind, und die Strahlungsquellen enthalten; DOLLAR A die Hüllrohre sind in den Stirnwänden gelagert und mit Fixier- und Abdichteinrichtungen an der betreffenden Stirnwand fixiert und gegen diese abgedichtet. DOLLAR A Die Vorrichtung ist gemäß der Erfindung wie folgt gestaltet: DOLLAR A einige der Hüllrohre sind in einer der beiden Stirnwände gelagert, und einige der Hüllrohre sind in der anderen der beiden Stirnwände gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten mittels Strahlungsenergie. Sie betrifft insbesondere das Behandeln von Wasser mit UV-Strahlen.

Vorrichtungen dieser Art werden beispielsweise zum Aufbereiten von Reinstwasser verwendet. Dabei geht es häufig um den Abbau von organischen Kohlenstoffen – sogenannter Total Organic Carbon – oder TOC-Abbau. Hierbei wendet man UV-Strahlung an. Diese hat beispielsweise eine Wellenlänge von 185 nm. Die Strahlung wird von dem aufzubereitenden Wasser absorbiert. Nach einer Durchdringung einer Wasserschicht von ca. 2,5 mm ist die Absorption vollständig vollzogen, und die Strahlung ist somit nicht mehr wirksam. Die TOC-Moleküle werden daher nur in unmittelbarer Nähe der UV-Strahlenquelle abgebaut. Daher ist eine Umwälzung des Wassers notwendig, um die noch nicht von der Strahlung erfassten TOC-Moleküle so nah wie möglich an die Strahlenquelle heranzubringen.

Eine bekannte Vorrichtung weist eine Bestrahlungskammer auf, umfassend einen Behälter, der im allgemeinen zylindrisch ist, einen Zylindermantel und zwei einander gegenüberliegende Stirnwände. Der Behälter umschließt eine Vielzahl von Hüllrohren. Diese enthalten Strahlungsquellen, beispielsweise UV-Lampen. Das Material der Hüllrohre muss demgemäß UV-durchlässig sein. Es besteht im allgemeinen aus natürlichem oder synthetischen Quarz.

Der Behälter kann im Querschnitt kreiszylindrisch sein. Er kann aber auch die Gestalt eines Zylinders mit ellipsoidem Querschnitt haben oder mit einem sonstigen Querschnitt. Auch rechteckige Querschnitte sind denkbar. Der Behälter ist im allgemeinen ein Druckbehälter. Er weist im Bereich seines einen Endes einen Einlaßstutzen, und im Bereich seines anderen Endes einen Auslassstutzen auf.

Der die Bestrahlungskammer bildende Behälter wird im Betrieb mit dem zu reinigenden Medium beschickt. Das Medium füllt somit den verbleibenden Freiraum der vom Behälter gebildeten Kammer völlig aus, d.h. die Zwischenräume, die zwischen den Hüllrohren noch verbleiben.

Diese Zwischenräume sollten möglichst eng sein, so dass der Abstand zwischen den Strahlenquellen und den am weitesten entfernten TOC-Molekülen so klein wie möglich ist – siehe die oben genannten Gründe. Um die Zwischenräume so eng wie möglich zu machen, müssen die Hüllrohre so nah wie möglich aneinander herangerückt werden.

Die Stirnwände haben Bohrungen, deren Anzahl gleich der Anzahl der Hüllrohre ist. Die lichte Weite einer jeden Bohrung ist derart bemessen, dass das einzelne Hüllrohr in die Bohrung eingeführt und durch diese hindurchgeführt werden kann. Die Enden eines jeden Hüllrohres ragen sodann um ein gewisses Maß über die Außenfläche der Stirnwand hinaus. Jeder Endbereich eines Hüllrohrs ist mit einer Einrichtung versehen, die das Hüllrohr an der Stirnwand fixiert, und die auch zugleich eine Flüssigkeitsdichtung darstellt. Die Flüssigkeitsdichtung muss absolut zuverlässig sein, so dass das unter Druck stehende Medium aus der Kammer nicht austreten kann. Die Flüssigkeitsdichtung kann beispielsweise unter anderem einen Druckring mit einem O-Ring umfassen, der das betreffende Hüllrohrenende umschließt. Er kann mittels Schrauben an der Stirnwand befestigt sein. Er kann eine Kappe tragen, die das offene Ende des Hüllrohres absperrt. Dies führt dazu, dass die Flüssigkeitsabdichtung voluminös ist, insbesondere in radialer Richtung. Der Durchmesser der Fixier- und Abdichteinrichtungen beschränkt somit die Möglichkeiten, die Hüllrohre in radialer Richtung einander anzunähern. Dies gilt auch für andere Abdichtungsvorrichtungen wie beispielsweise Druckmuttern mit Einschraubgewinden und O-Ringen. Wird das Medium in der Kammer nicht bewegt, so werden nur verhältnismäßig kleine Quanten von der Strahlung erreicht, während Mediumquanten, die sich in einem größeren Abstand von der Strahlenquelle befinden, nicht mehr erreicht werden. Der Reinigungswirkungsgrad ist daher gering. Um diesen zu steigern, muss für eine Umwälzung gesorgt werden, was den Aufwand von Strömungsenergie notwendig macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, dass der Behandlungswirkungsgrad gesteigert und/oder der Aufwand an Strömungsenergie verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Lösung ist außerordentlich wirksam. Ein Teil der Hüllrohre wird nämlich bei der Montage von der einen Seite her in die Bestrahlungskammer eingeschoben, d.h. durch entsprechende Bohrungen in der einen der beiden Stirnwände und an dieser Stirnwand fixiert. Ein anderer Teil der Hüllrohre wird von der anderen Seite her in die Bestrahlungskammer eingeschoben, durch entsprechende Bohrungen in dieser anderen Stirnwand hindurch und dort fixiert. Werden die Hüllrohre auf die beiden Stirnwände hälftig aufgeteilt, so bedeutet dies, dass jede Stirnwand nur die halbe Anzahl von Fixier- und Abdichteinrichtungen trägt. Es steht somit auf der Außenfläche einer jeden Stirnwand mehr Raum für die Fixier- und Abdichteinrichtungen zur Verfügung als bisher. Deshalb können die Hüllrohre auch näher beieinander liegen – im Extremfall bis zur gegenseitigen Berührung.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
1 ist eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A in 2 und zeigt in einem Axialschnitt den linken Teil einer Behandlungsvorrichtung.
2 zeigt den Gegenstand von 1 in einer Draufsicht II-II.
3 ist eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B-B in 4 und zeigt den rechten Teil der Vorrichtung gemäß der 1 und 2, wiederum in einem Axialschnitt.
4 zeigt den Gegenstand von 3 in einer Draufsicht IV-IV.
5 zeigt eine Behandlungsvorrichtung in einer Seitenansicht und veranschaulicht den Strömungsweg des Mediums.
6a, 6b und 6c veranschaulichen schematisch den Strömungsverlauf von Medien in einer Behandlungsvorrichtung. Dabei ist 6a eine Schnittansicht A-A von 6b, und 6b eine Ansicht in Blickrichtung C in 6a, und 6c eine Ansicht B in 6a.
Die 7a bis 7e zeigen achssenkrechte Schnitte durch die Strömungsumlenkbleche, teilweise sichtbar in 6a.
Die 8a bis 8c zeigen Anordnungen von Hüllrohren in einer Behandlungsvorrichtung.
In den 1 und 2 erkennt man den linken Teil einer Bestrahlungskammer 1, umfassend eine zylindrische Wand 1.1 und eine Stirnwand 1.2. Mehrere Hüllrohre 2 sind parallel nebeneinander angeordnet, und zwar achsparallel zur zylindrischen Wand 1.1. Sie sind durch Bohrungen in der Stirnwand 1.2 nach außen hindurchgeführt, so dass ein kleiner Abschnitt eines jeden Hüllrohres 2 über die Außenfläche der Stirnwand 1.2 hinausragt. Das Ende des einzelnen Hüllrohres ist an dieser Stelle offen, während das gegenüberliegende innere Ende eines jeden Hüllrohres 2 geschlossen ist.
Jedes Hüllrohr 2 ist in der Stirnwand 1.2 fixiert. Hierzu dient eine Fixier- und Abdichteinrichtung 3. Sie umfasst einen O-Ring 3.1, der über das offene Ende des betreffenden Hüllrohres 2 aufgesetzt ist, ferner Schrauben 3.2, die in die Stirnwand 1.2 eingeschraubt sind, und schließlich eine Kappe 3.3, die ebenfalls durch Schrauben 3.4 verschraubt sind.
Die Vorrichtung weist ferner einen Einlass 1.3 für zu behandelndes Medium auf, beispielsweise für Reinstwasser.
Die Hüllrohre 2 enthalten in ihrem Inneren UV-Lampen, die aber hier nicht dargestellt sind.
Man erkennt weiterhin Strömungsumlenkbleche 4. Diese weisen Bohrungen auf, durch welche die Hüllrohre 2 hindurchgeführt sind. Die Strömungsumlenkbleche 4 sind von Gewindestangen mit Abstandsröhrchen getragen oder angeschweißt. Diese sind ebenfalls an der Stirnwand 1.2 fixiert.
Die 3 und 4 zeigen den rechten Teil der Vorrichtung. Er ist im wesentlichen gleich wie der linke Teil aufgebaut. Man erkennt wiederum die Bestrahlungskammer 1 mit ihrer zylindrischen Wand 1.1. Die rechte Stirnwand 10.2 trägt eine Mehrzahl von Hüllrohren 20, die in gleicher Weise wie die Hüllrohre 2 in der rechten Stirnwand 10.2 gelagert sind, wiederum an ihren Enden mit Fixier- und Abdichteinrichtungen 30 versehen.
Es sind insgesamt zwölf Hüllrohre 2 bzw. 20 vorgesehen. Sechs davon sind in der linken Stirnwand 1.2 gelagert, und sechs in der rechten Stirnwand 10.2. Aufgrund dieser Aufteilung können die Hüllrohre 2 und die Hüllrohre 20 in radialer Richtung ganz nahe nebeneinander angeordnet werden.
Die zylindrische Wand 1.1 trägt in ihrem rechts dargestellten Teil einen Auslass 10.3, der genauso aufgebaut ist wie der Einlass 1.3.
Aus der Darstellung gemäß 5 erkennt man die Wanderbewegung des Mediums vom Einlass 1.3 zum Auslass 10.3. Das Medium wird durch die Zwischenräume hindurchgedrückt, die sich zwischen den Hüllrohren 2 bzw. 20 befinden. Die Zwischenräume sind sehr eng. Wie man sieht, ist eine Vielzahl von Strömungsumlenkblechen 4 eingebaut, die senkrecht zur Längsachse der Bestrahlungskammer verlaufen.
In 4a erkennt man wiederum Strömungsumlenkbleche 4.1, 4.2 und 4.3. Die Strömungsumlenkbleche 4.1 und 4.3 weisen Aussparungen in ihrem Zentrum auf, während Strömungsumlenkblech 4.2 im Umfangsbereich offen ist. Hieraus ergibt sich eine Strömungsumlenkung und damit eine innige Durchmischung des Mediums. Die Strömung erfordert, dass das Medium unter Druck in die Strahlungskammer 1 eintritt und auch wieder austritt.

1.1: Zylindrische Wand
1.2: Stirnwand
1.3: Einlass
2: Hüllrohr
3: Fixier- und Abdichteinrichtung
3.1: Pressring
3.2: Schrauben
3.3: Kappen
3.4: Schrauben
4: Strömungsumlenkblech
4.1: Strömungsumlenkblech
4.2: Strömungsumlenkblech
4.3: Strömungsumlenkblech
5: Gewindestangen
10.2: Stirnwand
10.3: Auslass
20: Hüllrohr
24: Bestrahlungskammer
25: Strömungsumlenkblech
30: Flüssigkeitsdichtung
50: Gewindestange

Claims

Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssigkeit mit einer Strahlung; 1.1 mit einer Bestrahlungskammer (1), umfassend einen Behälter mit einem Behältermantel (1.1) und mit zwei Stirnwänden (1.2, 10.2); 1.2 mit mehreren Hüllrohren (2, 20), die vom Behältermantel (1.1) umschlossen und parallel zueinander angeordnet sind, und die Strahlungsquellen enthalten; 1.3 die Hüllrohre (2, 20) sind in den Stirnwänden (1.2, 10.2) gelagert und mit Fixier- und Abdichteinrichtungen (3, 30) an der betreffenden Stirnwand (1.2, 10.2) fixiert und gegen diese abgedichtet; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.4 einige (2) der Hüllrohre sind in einer (1.2) der beiden Stirnwände gelagert, und einige (20) der Hüllrohre sind in der anderen (10.2) der beiden Stirnwände gelagert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllrohre (2, 20) an ihren inneren Enden geschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bestrahlungskammer Strömungsumlenkbleche (4, 4.1, 4.2, 4.3, 40) angeordnet sind, welche Bohrungen zum Hindurchführen und Tragen der Hüllrohre (2, 20) sowie Durchbrechungen zum Hindurchtreten von strömendem Medium aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am einen Ende des Behälters ein Einlass (1.3), und am anderen Ende des Behälters ein Auslass (10.3) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (1.3) und der Auslass (10.3) an den Behältermantel (1.1) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum wenigstens einiger der Hüllrohre (2, 20) maximal 2,5 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hüllrohre (2, 20) über die ganze Länge des Behälters erstrecken.