DE102005052521A1

DE102005052521A1 - Reaktor

Info

Publication number: DE102005052521A1
Application number: DE102005052521A
Authority: DE
Inventors: Christian Uphoff
Original assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Current assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2007-01-04

Abstract

Offenbart ist ein Reaktor zum Entkeimen von Flüssigkeiten in einem Behälter, mit einer Strahlungsquelle zur Emittierung elektromagnetischer Strahlung, wobei der Behälter als eine Umhüllung für die Strahlungsquelle ausgebildet ist und die zu entkeimende Flüssigkeit durch einen Ring- oder Spaltraum zwischen der Strahlungsquelle und der Umhüllung geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktor zum Entkeimen von Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Häufig ist gefordert, dass in der Verfahrenstechnik oder Medizintechnik verwendete Fluide keimfrei sind. Zur Einhaltung der Qualitätsstandards sehen bekannte Entkeimungssysteme die Zugabe einer chemischen Substanz wie z. B. Chlor, Silberionen oder die Verwendung eines mechanischen Filters vor. Nachteilig an der Zugabe einer chemischen Zugabe ist jedoch, dass vorgegebene Dosierungen genau eingehalten müssen, um eine Gefährdung für den Menschen und die Umwelt zu vermeiden. An dem mechanischen Filter ist nachteilig, dass die Entkeimungsleistung mit der Zeit abnimmt und dieser aufwendig zu reinigen ist.

Alternative Entkeimungssysteme sehen vor, das Wasser ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung) auszusetzen. Ein derartiges Entkeimungssystem ist in der US 5,900,212 beschrieben. Dieses bekannte Entkeimungssystem hat einen Tauchstrahler, der UV-Strahlung emittiert und in einem das zu entkeimende Wasser aufnehmenden Behälter eintaucht. An dieser Lösung ist nachteilig, dass die Position des Tauchstrahlers in dem Behälter nicht genau festlegbar ist, so dass eine definierte Bestrahlung des Wassers nicht möglich ist und somit die Gefahr besteht, dass das Wasser nicht ausreichend entkeimt wird. Weiterhin ist nachteilig, dass stark verschmutztes Wasser selbst bei genau festgelegter Position des Tauchstrahlers nicht vollständig entkeimt wird, da die "Eindringtiefe" der UV-Strahlung in das Wasser nicht ausreicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reaktor zum Entkeimen von Flüssigkeiten zu schaffen, der eine zuverlässige und effiziente Entkeimung erlaubt und kostengünstig in der Herstellung und im Betrieb ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Reaktor mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst.

Ein erfindungsgemäßer Reaktor zum Entkeimen von Flüssigkeiten in einem Behälter hat eine Strahlungsquelle, die in dem Behälter angeordnet ist und elektromagnetische Strahlung emittiert. Erfindungsgemäß ist der Behälter als eine Umhüllung der Strahlungsquelle ausgebildet, wobei die zu entkeimende Flüssigkeit als umlaufende Flüssigkeitsströmung durch einen Ring- oder Spaltraum zwischen der Strahlungsquelle und der Umhüllung geführt ist.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit, die insbesondere stark Licht absorbierend ist, in einem schmalen Raum gezielt bestrahlbar ist und somit selbst stark verschmutzte Flüssigkeiten ausreichend entkeimt werden können. Weiterhin ist vorteilhaft, dass aufgrund der nur geringen erforderlichen Eindringtiefe die Strahlungsquelle, beispielsweise eine ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) emittierende Lichtquelle, kompakt und leistungsreduziert ausführbar ist. Ferner ist vorteilhaft, dass der erfindungsgemäße Reaktor in einen bestehenden Flüssigkeitskreislauf schnell und flexibel integrierbar ist.

Vorzugsweise ist die Umhüllung schlauch- bzw. rohrartig ausgebildet, wobei zur Realisierung einer konstanten Ringraumbreite die Strahlungsquelle über Abstandshalter von einer Innenwandung der Umhüllung radial beabstandet ist.

Zur Erhöhung von Strömungsturbulenzen können Einbauten in dem Ringraum angeordnet sein.

Der Ringraum kann zur Bildung eines spiralförmigen Strömungspfads eine Innenspirale aufweisen, entlang dessen Spiralengang die Flüssigkeit strömt. Die Flüssigkeit wird somit schnecken- bzw. gewindeartig um die Strahlungsquelle geführt und hat den Vorteil, dass sich in der Flüssigkeit eine turbulente Strömung ausbildet und somit die Durchmischung der Flüssigkeit gefördert wird.

Der Spiralengang kann verschiedene Geometrien aufweisen, wobei insbesondere die Steigung, die Tiefe und die Breite, veränderbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an der Strahlungsquelle vorbeigeführt werden kann, so dass alleine über die Geometrie individuelle Bestrahlungsdauern einstellbar sind.

Je nach Art der Verschmutzung der Flüssigkeit ist es vorstellbar, mehrere Strahlungsquellen in der Umhüllung anzuordnen, die jeweils eine andere elektromagnetische Strahlung emittieren.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Reaktors und zur möglichen Verwendung des Reaktors in unmittelbarer Nähe von Menschen, ist es vorteilhaft, wenn die Umhüllung aus einem gegen die elektromagnetische Strahlung beständigen und im Wesentlichen undurchlässigen Material besteht.

Sonstige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors,
2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors und
3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors.
Gemäß 1 hat ein erfindungsgemäßer Reaktor 2 zum Entkeimen einer Flüssigkeit, die insbesondere stark Licht absorbierend ist, eine schlauchförmige Umhüllung 4 zur Bildung eines Innenraums zur Aufnahme der Flüssigkeit und eine in dem Innenraum angeordnete elektromagnetische Strahlung emittierende Strahlungsquelle 6 zum Bestrahlen der Flüssigkeit.
Die Umhüllung 4 ist bei der dargestellten Ausführungsform als Spiralschlauch mit einer Innenspirale 8 ausgebildet und besteht aus einem gegen elektromagnetische Strahlung beständigen und im Wesentlichen undurchlässigen Material. Die Flüssigkeit wird im Wesentlichen in Axialrichtung durch den Innenraum gefördert, wobei der Reaktor 2 beispielsweise in einem Flüssigkeitsströmungspfad integriert ist.
Die Innenspirale 8 begünstigt die Bildung von Turbulenzen in der Flüssigkeit und fördert somit eine bessere Durchmischung. Vorzugsweise hat die Innenspirale 8, wie in 2 dargestellt, einen Spiralengang 22 mit einem bogenförmigen Querschnitt.
Die Strahlungsquelle 6 ist beispielsweise eine ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) emittierende Lichtquelle, die mit einer nicht dargestellten Stromquelle elektrisch verbunden ist. Dabei emittiert die Strahlungsquelle 6 die Strahlung insbesondere in radialer Richtung.
Die Strahlungsquelle 6 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als ein Innendurchmesser der Umhüllung 4, so dass sich zwischen einem Umfang 10 der Strahlungsquelle 6 und einer gegenüberliegenden Innenwandung 12 der Umhüllung 4 ein Ringraum 14 ausbildet, durch den die Flüssigkeit strömt und somit unmittelbar der Strahlung ausgesetzt ist. Zur Erhöhung der Durchmischung können in dem Ringraum 14 nicht dargestellte Einbauten angeordnet sein.
Zur Realisierung eines Ringraums 14 mit einer konstanten radialen Ringraumbreite hat die Strahlungsquelle 6 vorzugsweise drei Abstandshalter 16, 18, 20, über die sie radial von der Innenwandung 12 beabstandet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Flüssigkeit über den gesamten Umfang 10 der Strahlungsquelle 6 geführt wird und somit die Entkeimungsleistung erhöht ist.
Gemäß 2 entspricht bei einer Ausführungsform der Außendurchmesser der Strahlungsquelle 6 im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Umhüllung 4, so dass die Flüssigkeit im Wesentlichen in dem Spiralengang 22 der Innenspirale 22 um die Strahlungsquelle 6 geführt ist. Die Innenspirale 8 ist von einem gewindeartig umlaufendem Vorsprung 24 gebildet, der über eine Außenfläche 26 an dem Umfang 10 der Strahlungsquelle 6 angreift und zwischen dem der Spiralengang 22 ausgebildet sind.
Zur Einstellung einer bestimmten Bestrahlungsdauer durch die Strahlungsquelle 6 kann die Geometrie der Innenspirale 8 derart variiert werden, dass die Flüssigkeit mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten entlang der Strahlungsquelle 6 geführt wird. Insbesondere ist die Steigung, die Höhe h sowie die Tiefe t des Spiralengangs 22 veränderbar. Zusätzlich wird durch die wechselnde Geometrie die Durchmischung der Flüssigkeit verbessert.
Eine Ausführungsform sieht, wie in 3 dargestellt, mehrere Strahlungsquellen 6a, 6b in der Umhüllung 4 vor, die axial voneinander beabstandet sind und jeweils eine andere elektromagnetische Strahlung emittieren. Zusätzlich weist die Innenspirale 8 wechselnde Geometrien auf. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass durch jede Strahlungsquelle 6a, 6b, 6c eine gezielte Bestrahlung bestimmter Bakterien, Keime, Viren, usw. erfolgt und über die wechselnden Geometrien die erforderlichen Bestrahlungsdauern zum Abtöten der einzelnen Bakterien, Keime, Viren, usw. individuell eingestellt sind.
Offenbart ist ein Reaktor zum Entkeimen von Flüssigkeiten in einem Behälter, mit einer Strahlungsquelle zur Emittierung elektromagnetischer Strahlung, wobei der Behälter als eine Umhüllung für die Strahlungsquelle ausgebildet ist und die zu entkeimende Flüssigkeit durch einen Ring- oder Spaltraum zwischen der Strahlungsquelle und der Umhüllung geführt ist.

2: Reaktor
4: Umhüllung
6: Strahlungsquelle
8: Innenspirale
10: Umfang
12: Innenwandung
14: Ringraum
16: Abstandshalter
18: Abstandshalter
20: Abstandshalter
22: Spiralengang
24: Vorsprung
26: Außenfläche

Claims

Reaktor zum Entkeimen von Flüssigkeiten, mit einem Behälter, in dem eine Strahlungsquelle (6) elektromagnetische Strahlung emittiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter als Umhüllung (4) ausgebildet ist und die zu entkeimende Flüssigkeit als umlaufende Flüssigkeitsströmung durch einen Ring- oder Spaltraum (14) zwischen der Strahlungsquelle (6) und der Umhüllung (4) geführt ist.
Reaktor nach Anspruch 1, wobei die Umhüllung (4) schlauchartig ausgebildet ist und die Strahlungsquelle (8) umgreift.
Reaktor nach Anspruch 2, wobei die Strahlungsquelle (6) über Abstandshalter (16, 18, 20) von einer Innenwandung (12) der Umhüllung (4) beabstandet ist.
Reaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei in dem Ringraum (14) Einbauten zur Erhöhung von Turbulenzen angeordnet sind.
Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Umhüllung (4) eine Innenspirale (8) aufweist, entlang der die Flüssigkeit turbulent strömt.
Reaktor nach Anspruch 5, wobei die Innenspirale (8) verschiedene Geometrien, insbesondere bzgl. der Steigung, der Tiefe (t) und der Höhe (h) ihres Spiralengangs (22), aufweist.
Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in einer Umhüllung (4) mehrere Strahlungsquellen (6a, 6b) angeordnet sind, die vorzugsweise jeweils eine andere elektromagnetische Strahlung emittierten.
Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umhüllung (4) aus einem gegen die elektromagnetische Strahlung beständigen und im Wesentlichen undurchlässigen Material besteht.
Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlungsquelle (6) ultraviolettes Licht aussendet.
Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zu entkeimende Flüssigkeit stark Licht absorbierend ist.