DE102006057994A1

DE102006057994A1 - Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entkeimung, von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE102006057994A1
Application number: DE200610057994
Authority: DE
Inventors: Uwe Müller; Wilfried Riggers
Original assignee: AQUAWORX AG
Current assignee: GEA Westfalia Separator Group GmbH
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-12-09
Also published as: WO2008089816A1; DE102006057994B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entgasung und Entkeimung, von Flüssigkeiten, umfassend ein Gehäuse mit einem Flüssigkeitszulauf und einem Flüssigkeitsablauf für einen Durchlauf von Flüssigkeit, mindestens eine Ultraschallquelle zur Abgabe von Ultraschall in das Innere des Gehäuses, ein wenigstens teilweise im Inneren des Gehäuses angeordnetes Behältnis aus einem UV-durchlässigen Material, und eine Verstelleinrichtung, die dazu geeignet ist, die Lage des Behältnisses relativ zu wenigstens einer der Untraschallquellen zu ändern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entkeimung, von Flüssigkeiten, welche insbesondere zur Wasseraufbereitung geeignet ist.
Herkömmliche Geräte zur Wasserentkeimung und/oder Trinkwasseraufbereitung mit integrierter Desinfektion basieren auf einer Bestrahlung des aufzubereitenden Wassers im Inneren des Geräts mit harter UVC-Strahlung, insbesondere bei einer Wellenlänge von 254 nm. Trotz einer solchen Bestrahlung kann sich im Inneren des Geräts auf Oberflächen, die mit dem durchströmenden Wasser in Kontakt treten, ein Biofilm bilden, der Keimen als Wirt dienen und die Transmission der UVC-Strahlen mit zunehmender Dicke des Films reduzieren kann. Zum Entfernen dieses Biofilms muß das Gerät entweder in bestimmten zeitlichen Abständen zur mechanischen Reinigung zerlegt oder mit Hilfe aggressiver chemischer Substanzen, insbesondere aggressiver Desinfektionsmittel, behandelt werden. Somit sind aufwendige Wartungsschritte nötig, bei denen das Gerät außer Betrieb genommen werden muß, so daß kein zuverlässiger Dauerbetrieb möglich ist. Zusätzlich zu einer UV-Behandlung kann ferner das aufzubereitenden Wassers im Inneren des Geräts mit Ultraschall beaufschlagt werden, wodurch eine mechanische Zerstörung von in dem Wasser mitgeführten Mikroorganismen bewirkt wird. Ein solches Gerät ist beispielsweise aus der WO 2006/108600 A1 oder der DE 43 40 406 C1 bekannt. In der DE 43 40 406 C1 ist ein Ultraschallgeber an dem Ende des Reaktors montiert, an dem das zu behandelnde Wasser in den Reaktor einströmt. Anschließend strömt das Wasser in eine UV-Zone, in der das Wasser an einer länglichen, über Fassungen am Gehäuse montierten UV-Lichtquelle in einem Quarzrohr zur Entkeimung vorbeigeleitet wird. Zwar wurde erkannt, daß der Ultraschallgeber auch zur Beseitigung von Ablagerungen auf dem Quarzrohr dienen kann, jedoch muß hierzu die Energie des Ultraschallgenerators mit Hilfe einer aufwendigen Meß- und Regeleinrichtung stark erhöht werden.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten zu schaffen, welche zuverlässig arbeitet und mit geringem Aufwand betrieben werden kann.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entkeimung und/oder Entgasung, von Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser, umfaßt ein Gehäuse mit einem Flüssigkeitszulauf und einem Flüssigkeitsablauf für einen Durchlauf von Flüssigkeit. Weiterhin umfaßt die Vorrichtung mindestens eine Ultraschallquelle zur Abgabe von Ultraschall in das Innere des Gehäuses, ein teilweise oder vollständig im Inneren des Gehäuses angeordnetes Behältnis aus einem UV-durchlässigen Material und eine Versteileinrichtung, die dazu geeignet ist, die Lage des Behältnisses relativ zu wenigstens einer der Ultraschallquellen zu ändern. Die Änderung der relativen Lage des Behältnisses zu der wenigstens einen Ultraschallquelle umfaßt insbesondere eine Translations- und/oder Rotationsbewegung des Behältnisses oder der wenigstens einen Ultraschallquelle.
Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß mit Hilfe der wenigstens einen Ultraschallquelle ein Biofilm auf einer von der Ultraschallquelle bestrahlten Fläche auf der Außenseite des Behältnisses zerstört und abgelöst werden kann. Durch die Verstelleinrichtung können unterschiedliche Stellen der Außenseite des Behältnisses und insbesondere die gesamte Außenseite des Behältnisses zur wirksamen Reinigung an der wenigstens einen Ultraschellquelle vorbeigeführt werden. Durch das Beaufschlagen der das Innere des Gehäuses durchströmenden Flüssigkeit mit Ultraschall kommt es ferner zu einer Ultraschallabtötung von Mikroorganismen (Desagglomerierung von Mikroorganismen und deren Wirten) und/oder zu einer Entgasung der Flüssigkeit. Somit kann eine zuverlässige Reinigung der Flüssigkeit im Dauerbetrieb mit geringem Aufwand realisiert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung mindestens eine UV-Lichtquelle in dem Behältnis aus UV-durchlässigem Material zur Abgabe von UV-Licht an die das Innere des Gehäuses durchlaufende Flüssigkeit. In Verbindung mit der wirksamen Reinigung der Außenseite des Behältnisses wird durch die UV-Lichtquelle eine Bestrahlung der an dem Behältnis vorbeiströmenden Flüssigkeit mit einer konstanten Strahlendosis zur Entkeimung der Flüssigkeit gewährleistet. Eine solche UV-Entkeimung ist bei der (Trink-)Wasseraufbereitung in vielen Ländern gesetzlich vorgeschrieben (etwa in der deutschen Trinkwasserverordnung).
Bevorzugt ist die mindestens eine Ultraschallquelle an oder in dem Gehäuse angebracht.
Bevorzugt ist an oder in dem Gehäuse eine erste Gruppierung von mindestens einer und besonders bevorzugt mindestens drei Ultraschallquellen zur Abgabe von Ultraschall an die ins Innere des Gehäuses eingeströmte Flüssigkeit angeordnet. Hierdurch wird ein erster Ultraschall-Behandlungsbereich der Vorrichtung zur Entkeimung und/oder Entgasung der Flüssigkeit definiert.
Besonders bevorzugt ist die erste Gruppierung an oder in einem Gehäuseabschnitt oder Gehäusemodul angeordnet, von dem das Behältnis nicht unmittelbar umgeben ist, so daß die ins Innere des Gehäuses gerichteten Ultraschallquellen das Behältnis nicht direkt bestrahlen. Der Vorteil bei dieser Anordnung liegt darin, daß der von den einzelnen Ultraschallquellen der ersten Gruppierung ins Innere des Gehäuseabschnitts/-moduls abgegebene Ultraschall im wesentlichen ungehindert durch die durchströmende Flüssigkeit bis zur der jeweiligen Ultraschallquelle entgegengesetzten Innenwand des Gehäuses laufen kann. Bei einer solchen freien Bestrahlung der Flüssigkeit in diesem Gehäuseabschnitt durch mehrere Ultraschallquellen kann es zu einer hohen Verstärkung der Reinigungswirkung kommen. Jedoch kann auch die von den Ultraschallquellen der ersten Gruppierung abgestrahlte Ultraschallenergie zur Reinigung der Außenseite des Behältnisses, insbesondere durch Reflexion im Inneren des Gehäuses, dienen.
Vorteilhafterweise ist an dem Gehäuse eine zweite Gruppierung mit mindestens einer und besonders bevorzugt mindestens drei Ultraschallquellen zur Abgabe von Ultraschall sowohl an die Flüssigkeit als auch an das Behältnis aus UV-durchlässigem Material angeordnet. Die zweite Gruppierung dient somit sowohl zur weiteren mechanischen Zerstörung von Zellen in der Flüssigkeit als auch zur Entfernung eines sich auf der Außenseite des Behältnisses gebildeten Biofilms. Die zweite Gruppierung ist so an oder dem Gehäuse angeordnet, daß sie zusammen mit dem Behältnis einen zweiten Behandlungsbereich der Vorrichtung definiert. Insbesondere kann die zweite Gruppe an einem anderen Gehäuseabschnitt oder Gehäusemodul angeordnet sein als die erste Gruppierung.
Vorteilhafterweise ist die zweite Gruppierung derart an oder in dem Gehäuse angeordnet, daß sie zur direkten Bestrahlung auf das Behältnis aus UV-durchlässigem Material oder einen Teil desselben gerichtet ist und dieses/diesen umgibt.
Vorteilhafterweise ist die erste Gruppierung nahe dem Flüssigkeitszulauf und stromaufwärts relativ zu der zweiten Gruppierung angeordnet.
Bevorzugt kann die Vorrichtung zwei Gehäuseabschnitte oder sogar zwei separate Gehäusemodule umfassen, wobei das erste Modul den Gehäuseabschnitt mit der ersten Gruppierung, d. h., den ersten Behandlungbereich, und das zweite Modul den Gehäuseabschnitt mit der zweiten Gruppierung und das Behältnis aus UV-durchlässigem Material, d. h., den zweiten Behandlungsbereich, umfaßt. Insbesondere können die beiden Module lösbar miteinander verbunden sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse eine längliche Form auf, die eine Längsachse definiert.
Bevorzugt umfaßt die erste Gruppierung mindestens drei Ultraschallquellen, die in Umfangsrichtung des Gehäuses oder in einem Winkelabstand versetzt zueinander in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Gehäuses angeordnet sind. Der Winkelabstand der Ultraschallquellen untereinander kann beispielsweise jeweils 60° (sechs Ultraschallquellen) oder 120° (drei Ultraschallquellen) betragen. Auch unregelmäßige Abstände zwischen den einzelnen Ultraschallquellen sind denkbar. Die Anzahl der Ultraschallquellen ist insbesondere von dem zu behandelnden Flüssigkeitsvolumen, der je Ultraschallquelle abzugebenden Maximalenergie und der Geometrie des Gehäuses bestimmt. Durch diese Anordnung der Ultraschallquellen in einer Ebene wird ein intensives Schallfeld erreicht, daß die Flüssigkeit ohne Totzonen beschallt wird.
Besonders bevorzugt sind die in einer Ebene angeordneten Ultraschallquellen dazu eingerichtet, mit der gleichen Ultraschallfrequenz angeregt und hinsichtlich Phasenlage und/oder Amplitude miteinander zu synchronisiert zu werden. Bevorzugt erfolgt diese Synchronisierung der einzelnen Ultraschallquellen der ersten Gruppierung mit Hilfe einer insbesondere elektronischen Ansteuerungseinrichtung. Durch die Synchronisierung der Ultraschallquellen wird eine besonders wirksame Zerstörung von in der Flüssigkeit befindlichen Mikroorganismen erzielt. Überraschenderweise erstreckt sich das Schallfeld bei einer solchen Anordnung und Synchronisierung auch in Richtung der Längsachse über die jeweilige Ebene hinaus.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind daher mehrere parallel zueinander, d. h. in Längsrichtung des Gehäuses zueinander beabstandet, angeordnete Ebenen mit je mindestens drei Ultraschallquellen vorgesehen, wobei alle oder einige Ultraschallquellen miteinander synchronisiert sind. Durch diese Kopplung der Schallfelder der einzelnen Ebenen in Längsrichtung wird eine besonders wirksame Zerstörung von Mikroorganismen erzielt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die zweite Gruppierung mindestens drei Ultraschallquellen, die sowohl in Umfangsrichtung (oder mit einem Winkelabstand zueinander), als auch in Längsrichtung des Gehäuses versetzt zueinander angeordnet sind. Alternativ zu dieser spiralförmigen Anordnung ist auch eine Anordnung in einer Ebene oder in mehreren zueinander in Längsrichtung versetzten Ebenen, wie bei der ersten Gruppierung, denkbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist das Gehäuse zumindest zum Teil aus Edelstahl hergestellt und auf seiner Innenseite zumindest teilweise mit einer antibiotischen Beschichtung versehen. Geeignete Beschichtungsmaterialien umfassen insbesondere Edelmetalle, beispielsweise Silber.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verstelleinreichung dazu geeignet, das Behältnis aus einem UV-durchlässigen Material relativ zu der wenigstens einen Ultraschallquelle an dem Gehäuse und somit relativ zu dem Gehäuse zu drehen. Insbesondere kann vorgesehen sein, über die Verstelleinrichtung dafür zu sorgen, daß das Behältnis mit einer konstanten, geringen Drehgeschwindigkeit an der mindestens einen Ultraschallquelle vorbeigeführt wird, wodurch eine fortwährende und umfassende Reinigung des Behältnisses, insbesondere von Biofilmen, gewährleistet wird.
Bevorzugt umfaßt die Verstelleinrichtung einen elektrisch und/oder mechanisch betriebenen Antrieb.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Gehäuse der Vorrichtung einen ersten Hohlzylinder und das Behältnis aus einem UV-durchlässigen Material einen zweiten Hohlzylinder. Insbesondere kann der zweite Hohlzylinder konzentrisch zu dem ersten Hohlzylinder angeordnet sein.
Bevorzugt sind der Flüssigkeitszulauf und der Flüssigkeitsablauf im wesentlichen senkrecht, insbesondere radial oder tangential, zur Längsachse des Gehäuses angeordnet. Insbesondere durch das Vorsehen eines tangentialen Ein- und Auslasses kann im Inneren des Gehäuses eine Zirkulationsströmung erzeugt werden.
Bevorzugt umfaßt das Gehäuse wenigstens ein Ventil, das dazu eingerichtet ist, Gas, welches durch Ultraschallbeaufschlagung der Flüssigkeit entsteht, aus dem Inneren des Gehäuses kontrolliert entweichen zu lassen. Dieses Ventil kann durch manuelle Betätigung, durch eine automatische, beispielsweise periodische, Ansteuerung oder durch einen Rückkopplungsmechanismus betätigt werden.
Bevorzugt umfaßt die Vorrichtung ein Sieb oder einen Trichter, das/der im Gehäuseinneren derart angeordnet ist, daß durch das Sieb/den Trichter und die Gehäuseinnenwand gemeinsam ein Auffangvolumen definiert wird, welches über das Ventil mit der Umgebung steuerbar kommunizieren kann.
Optional kann die Vorrichtung ferner einen Filter stromabwärts zu der ersten Gruppierung und stromaufwärts zu der weiten Gruppierung umfassen. Ebenso kann einer weiterer Filter stromabwärts zu der zweiten Gruppierung vorgesehen sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt das UV-durchlässige Material Quarz, insbesondere Quarz mit optimaler Transmission für UVC-Licht bei 254 nm.
Die Ultraschallquellen der ersten und zweiten Gruppierung können gleichartige oder unterschiedliche Ultraschallquellen sein.
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Merkmale der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich. Es zeigt:
1: Eine Vertikalschnittansicht einer Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entgasung und Entkeimung, von Flüssigkeiten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2: Eine Vertikalschnittansicht einer Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entgasung und Entkeimung, von Flüssigkeiten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3: Eine Vertikalschnittansicht einer Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entgasung und Entkeimung, von Flüssigkeiten gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Die in 1 gezeigte Vorrichtung 10 umfaßt ein Gehäuse 12, welches die Form eines Hohlzylinders mit einem Boden an seinem unteren Ende aufweist. Das Gehäuse 12 definiert somit eine Längsachse. Am unteren, bodenseitigen Ende des Gehäuses 12 mündet ein nicht im Detail dargestellter Flüssigkeitszulauf 16 tangential in das Gehäuseinnere. Am entgegengesetzten oberen Ende des Gehäuses 12 ist ein nicht näher dargestellter Flüssigkeitsablauf 18 angeordnet, der tangential aus dem Gehäuseinneren herausführt.
Am oberen Ende ist das Gehäuse 12 durch einen Deckel 14 verschlossen und abgedichtet. An dem Deckel 14 ist eine UV-Lichtquelle 20 angebracht, welche sich, wie in 1 dargestellt, parallel zur Längsachse des Gehäuses in das Gehäuseinnere erstreckt. Die UV-Lichtquelle 20 wird von einem für UV-Strahlung durchlässigen Quarzbehältnis 22 umgeben. Das Quarzbehältnis 22 ist an dem Deckel 14 gelagert gehalten und, wie in 1 dargestellt, koaxial zu dem Gehäuse 12 und in dessen Inneren angeordnet. Das Quarzbehältnis 22 und die darin aufgenommene UV-Lichtquelle 20 erstrecken sich, wie in 1 zu erkennen ist, von dem oberen Ende bis etwa zur Mitte des Gehäuses 12.
Dieser obere Gehäuseabschnitt kann alternativ auch als ein lösbar an einem zweiten, unteren Gehäuseabschnitt befestigtes, separates Gehäusemodul vorgesehen sein.
An dem Gehäuse 12 sind in der oberen Hälfte sechs Ultraschallquellen 24 sowohl in Längs- als auch Umfangsrichtung des Gehäuses 12 zueinander versetzt angeordnet, die ins Innere des Gehäuses hinein auf die Außenseite des Behältnisses 22 gerichtet abstrahlen. Die Ultraschallquellen 24 in der oberen Hälfte sind somit spiral- bzw. schraubenförmig an dem Gehäuse 12 angeordnet. Die Ultraschallquellen 24 weisen untereinander einen Winkelversatz von etwa 120° auf und weisen einen Überlapp zumindest in Längsrichtung der von ihnen bestrahlten Flächen auf der Außenseite des Behältnisses 22 auf. In der dargestellten Ausführungsform sind sechs Ultraschallquellen in der oberen Hälfte vorgesehen, jedoch ist es dem Fachmann ersichtlich, daß die genaue Zahl der Ultraschallquellen insbesondere von der Länge des Behältnisses abhängig ist. Der Winkelversatz ist ferner abhängig von der Baugröße der Ultraschallquellen.
Durch die sechs Ultraschallquellen 24, die das Quarzbehältnis 22 umgeben, ist in der oberen Hälfte der Vorrichtung 10 ein Behandlungsbereich 100 zur kombinierten Ultraschall- und UV-Behandlung des Wassers definiert. Der Behandlungsbereich 100 kann insbesondere auch von einem lösbar angebrachten Modul, welches insbesondere den oberen Gehäuseabschnitt, die sechs Ultraschallquellen 24 und das Quarzbehältnis umfaßt, gebildet sein.
Auf dem Deckel 14 des Gehäuses 12 ruht ein Antrieb 26, der über eine Welle mit dem Quarzbehältnis 22 verbunden ist. Das Behältnis 22 kann somit in dem Gehäuse 12 um dessen Längsachse gedreht werden, so daß bei einer vollständigen Umdrehung des Behältnisses 22 die Außenseite des Behältnisses 22 durch die sich in Längsrichtung überlappende Bestrahlung der einzelnen Ultraschallquellen 24 vollständig gereinigt wird.
Im unteren, bodennahen Bereich des Gehäuses 12 sind schematisch zwei Ultraschall-Ebenen 28 gezeigt, die jeweils drei um die Längsachse des Gehäuses 12 um einen Winkel von 120° versetzte Ultraschallquellen 25 umfassen. Durch die Ebenen 28 ist ein weiterer Behandlungsbereich 200 in der unteren Hälfte der Vorrichtung 10 zur Ultraschallbehandlung des Wassers definiert. Der Behandlungsbereich 200 ist somit zu dem Behandlungsbereich 100 stromaufwärts angeordnet.
In den folgenden Abschnitten wird der Durchlauf des Wassers durch das Gehäuseinnere und die Behandlung des Wassers in den beiden Behandlungsbereichen 100 und 200 genauer beschrieben.
Über den Zulauf 16 strömt Wasser in den ersten Behandlungsbereich 200 in der unteren Halfte des Gehäuses 12 ein. Das in das Innere des Gehäuses 12 eingeströmte Wasser wird in den beiden Ebenen 28 mit Ultraschall beaufschlagt, wodurch das Wasser durch die hohen Kavitationskräfte zum einen kontinuierlich entgast wird. Bedingt durch den im wesentlichen tangential zu dem Gehäusezylinder angebrachten Zulauf 16 und der daraus resultierenden Zirkulation des Wassers im unteren Teil des Gehäuses 12, sammeln sich die durch Kavitation hervor gerufenen Gasblasen in dem Sammelvolumen 30. Das Volumen 30 wird von einem Trichter 31 und der Innenwand des Gehäuses 12 gemeinsam gebildet wird. Über Ventile 32 kann in dem Volumen 30 gesammeltes Gas selektiv in die Umgebung abgelassen werden.
Zum anderen bewirken die beiden Ultraschall-Ebenen 28 in dem ersten Behandlungsbereich 200 eine mechanische Schädigung und Abtötung von Mikroorganismen in dem durchströmenden Wasser. Durch die in Umfangrichtung zueinander versetzte Anordnung der einzelnen Ultraschallquellen 25 pro Ebene 28 wird erreicht, daß in jeder der Ebenen 28 die Flüssigkeit im Inneren des Gehäuses 12 ohne Totzonen beschallt wird. Zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades der Vorrichtung 10 werden, bei gleicher Ultraschallfrequenz der einzelnen Ultraschallquellen 25, die Phasenlage und Amplitude der von den einzelnen Ultraschallquellen 25 pro Ebene abgestrahlten Schallwellen synchronisiert. In der gezeigten Ausführungsform wird der Wirkungsgrad ferner dadurch erhöht, daß die beiden Ultraschall-Ebenen 28 in gleicher oder zwischen den Ebenen beispielsweise um einen Winkel von 60° versetzter Anordnung der Ultraschallgeber 25 bezüglich Frequenz, Phasenlage und Amplitude synchronisiert werden. Zu weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades der Vorrichtung 10 können auch mehr als die dargestellten zwei Ultraschall-Ebenen 28 im unteren Teil des Gehäuses 12 vorgesehen sein. Insbesondere können diese in Frequenz, Phase und Amplitude in jeder geeigneten Weise miteinander synchronisiert werden. Geeignete Ultraschallfrequenzen liegen insbesondere im Bereich zwischen 25 KHz und 2 MHz.
Aus der unteren Hälfte des Gehäuses 12 strömt das Wasser in den zweiten Behandlungsbereich 100 in der oberen Hälfte des Gehäuses 12, wobei das Wasser durch den zwischen der Außenwand des Behältnisses 22 und der Innenwand des Gehäuses 12 verbleibenden Spalt 34 zu dem Ablauf 18 strömt.
Die in diesem Bereich in Längsrichtung spiralförmig an dem Gehäuse 12 angeordneten Ultraschallquellen 24 sorgen für eine weitere Beaufschlagung des in dem Spalt 34 nahe an den einzelnen Ultraschallquellen 24 vorbeiströmenden Wassers mit Ultraschall, wodurch der Wirkungsgrad der Vorrichtung 10 hinsichtlich der Entkeimung durch Kavitation weiter erhöht wird. Gleichzeitig sorgt der von den Ultraschallquellen 24 ins Innere, insbesondere in Richtung auf das Behältnis 22, abgegebene Ultraschall dafür, daß die von der jeweiligen Schallquelle 24 bestrahlte Stelle der Außenseite des Behältnisses 22 von Biofilm gereinigt wird. Die Ultraschallquellen 24 sind derart spiralförmig an dem Gehäuse 12 angeordnet, daß die von den einzelnen Ultraschallquellen 24 bestrahlten Abschnitte der Außenseite des Behältnisses 22 sich zumindest in Längsrichtung überlappen.
Ein optimaler Reinigungseffekt der Außenseite des Behältnisses 22 ergibt sich durch ein Drehen des Behältnisses 22 um die Längsachse des Gehäuses 12. Während einer vollständigen Umdrehung des Behältnisses gelangt jede Stelle auf der den Ultraschallquellen 24 zugewandten Außenseite des Behältnisses 22 in den Nahbereich einer der Ultraschallquellen 24. Durch eine solche Drehung wird somit eine wirksame Reinigung der Außenfläche des Behältnisses 22 von Biofilmen bewirkt und deren (Neu-)Bildung wirksam verhindert.
Insbesondere auf der Innenseite des Gehäuses 12 kann eine Transmissionsmessvorrichtung (nicht gezeigt) angebracht sein, die den Transmissionsgrad der UVC-Strahlung aus dem Inneren des Behältnisses 22 in das Innere des Gehäuses 12 mißt. Durch die Ultraschallreinigung des Behältnisses wird eine Verringerung der Transmission aufgrund von Biofilmbildung im wesentlichen ausgeschlossen, so daß bei Abnahme der gemessenen Strahlungsintensität ein Anzeichen für eine tatsächliche Abnahme der von der UV-Lichtquelle 20 abgegebenen Strahlungsintensität vorliegt. Alternativ kann die Messung auch zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit und/oder der Betätigung der Drehbewegung des Behältnisses 22 in dem Gehäuse 12 durch den Antrieb 26 dienen.
Das sich drehende Quarzbehältnis 22 ist durch eine radiale Wellendichtung 36 abgedichtet, wobei die Wellendichtung das Gehäuse 10 nach außen trotz Drehbewegung druckfest abdichtet. Zusätzlich kann das Quarzbehältnis 22 durch ein Kugellager axial gegen Pendeln gesichert werden.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gezeigt, die sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform im wesentlichen nur durch die Anordnung des Trichters 31 im Inneren des Gehäuses 12 stromaufwärts zu den Ebenen 28 unterscheidet. In der in 2 dargestellten Ausführungsform mündet der Einlaß 16 in Form einer Düse 50 in das Innere des Gehäuses 12. Aus dem mit Überdruck über die Düse 50 in das Gehäuseinnere eingeleiteten Wasser werden beim Entspannvorgang im Inneren des Gehäuses 12 Gasblasen frei. Durch die tangentiale Zuführung des Wassers in das Gehäuse und die daraus resultierende Zirkulationsströmung steigen die Gasblasen insbesondere an der Innenwand des Gehäuses 12 in Längsrichtung nach oben und werden von dem Trichter 31, der, wie in 2 dargestellt, stromaufwärts zu den beiden Ultraschall-Ebenen 28 angeordnet ist, in dem Volumen 30 gesammelt. Bei einer bestimmten angesammelten Gasmenge wird das Ventil 32, welches dazu geeignet ist, das Volumen 30 mit der Umgebung zu verbinden, betätigt, wodurch das Gasvolumen aus dem Gehäuseinneren kontrolliert entweicht.
Eine weitere Ausführungsform ist in 3 gezeigt, die im wesentlichen mit der zweiten Ausführungsform aus 2 übereinstimmt. Jedoch ist in der in 3 dargestellten Ausführungsform anstelle des Trichters 31 ein Sieb 60 stromaufwärts zu den Ebenen 28 im Inneren des Gehäuses 12 angeordnet. Das Sieb 60 mit Öffnungen von etwa 50 μm Durchmesser ist zur Längsachse des Gehäuses gekippt angeordnet, um Gasblasen in ein Volumen 52 zwischen Sieb 60 und Gehäuseinnenwand zu leiten und dort zu sammeln. Bei einer bestimmten angesammelten Gasmenge wird das Ventil 54, welches dazu geeignet ist, das Volumen 52 mit der Umgebung zu verbinden, betätigt, wodurch das Gasvolumen aus dem Gehäuseinneren entweicht.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Ausführung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

10: Vorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten
12: Gehäuse
14: Deckel
16: Flüssigkeitszulauf
18: Flüssigkeitsablauf
20: UV-Lichtquelle
22: Behältnis aus UV-durchlässigem Material
24, 25: Ultraschallquelle
26: Verstelleinrichtung
28: Ultraschall-Ebene
30, 52: Auffangvolumen
31: Trichter
32, 54: Ventil
34: Spalt zwischen Behältnis 22 und Gehäuse 12
36: Dichtung
60: Sieb
100: zweiter Behandlungsbereich
200: erster Behandlungsbereich

Claims

Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entkeimung, von Flüssigkeiten, welche umfaßt – ein Gehäuse (12) mit einem Flüssigkeitszulauf (16) und einem Flüssigkeitsablauf (18) für einen Durchlauf von Flüssigkeit; – mindestens eine Ultraschallquelle (24, 25) zur Abgabe von Ultraschall in das Innere des Gehäuses (12); – ein wenigstens teilweise im Inneren des Gehäuses (12) angeordnetes Behältnis (22) aus einem UV-durchlässigen Material; – eine Verstelleinrichtung (26), die dazu geeignet ist, die Lage des Behältnisses relativ zu wenigstens einer der Ultraschallquellen (24, 25) zu ändern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner umfaßt mindestens eine UV-Lichtquelle (20) in dem Behältnis (22) aus einem UV-durchlässigen Material zur Abgabe von UV-Licht an die das Innere des Gehäuses (12) durchlaufende Flüssigkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Ultraschallquelle (24, 25) an oder in dem Gehäuse (12) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Gehäuse (12) eine erste Gruppierung mit mindestens einer Ultraschallquelle (25) zur Abgabe von Ultraschall an die ins Innere des Gehäuses (12) eingeströmte Flüssigkeit angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Gehäuse eine zweite Gruppierung mit mindestens einer Ultraschallquelle (24) zur Abgabe von Ultraschall an die Flüssigkeit und an das Behältnis (22) aus einem UV-durchlässigen Material angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die erste Gruppierung nahe dem Flüssigkeitszulauf (16) und stromaufwärts relativ zu der zweiten Gruppierung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) eine längliche Form aufweist, die eine Längsachse definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste Gruppierung mindestens drei Ultraschallquellen (25) umfaßt, die in Umfangsrichtung des Gehäuses (12) versetzt zueinander in einer Ebene (28) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Gehäuses (12) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste Gruppierung mehrere Ultraschallquellen (25) umfaßt, die in mehreren, in Längsrichtung des Gehäuses zueinander beabstandeten Ebenen (28) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Gehäuses (12) angeordnet sind, wobei die Ultraschallquellen (25) in jeder der Ebenen (28) in Umfangsrichtung des Gehäuses (12) versetzt zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, welche ferner eine Ansteuerung umfaßt, die dazu eingerichtet ist, die Ultraschallquellen (25) der ersten Gruppierung miteinander in Frequenz, Phase und/oder Amplitude zu synchronisieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die zweite Gruppierung mindestens drei Ultraschallquellen (24) umfaßt, die sowohl in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung des Gehäuses (12) versetzt zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) aus Edelstahl besteht und auf der Innenseite zumindest teilweise mit einer antibiotischer Beschichtung, insbesondere umfassend mindestens ein Edelmetall, versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstelleinrichtung (26) dazu geeignet ist, das Behältnis (22) aus einem UV-durchlässigen Material relativ zu dem Gehäuse (12) zu drehen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Verstelleinrichtung (26) einen elektrisch oder mechanisch betriebenen Antrieb umfaßt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) einen ersten Hohlzylinder und das Behältnis (22) aus einem UV-durchlässigen Material einen zweiten Hohlzylinder umfaßt, wobei der zweite Hohlzylinder konzentrisch zu dem ersten Hohlzylinder angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei der Flüssigkeitszulauf (16) und der Flüssigkeitsablauf (18) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Gehäuses (12) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner ein Ventil (32, 54) umfaßt, das dazu eingerichtet ist, Gase aus dem Inneren des Gehäuses (12) kontrolliert entweichen zu lassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17, welche ferner ein Sieb (60) oder einen Trichter (31) umfaßt, das/der im Gehäuseinneren derart angeordnet ist, daß durch das Sieb/den Trichter und die Gehäuseinnenwand ein Auffangvolumen (30, 52) definiert ist, welches über das Ventil mit der Umgebung steuerbar kommunizieren kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das UV-durchlässige Material Quarz umfaßt.