DE19838007C2

DE19838007C2 - Einrichtung zum Entkeimen von Wasser, welches eine Sanitäreinrichtung durchströmt

Info

Publication number: DE19838007C2
Application number: DE19838007A
Authority: DE
Inventors: Horst Kunkel; Erwin Reich
Original assignee: Hansa Metallwerke AG
Current assignee: Hansa Metallwerke AG
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2018-08-22
Also published as: WO2000010925A1; US6570173B1; AU5412599A; JP2002523224A; EP1025047A1; DE19838007A1

Abstract

Eine Einrichtung zum Entkeimen von Wasser, welches eine Sanitäreinrichtung, z. B. einen Wannauslauf (1), durchströmt, umfaßt eine in einem Gehäuse (2, 3, 4) mit einem Gehäusemantel (2) angeordnete UV-Lampe (12), deren Strahlung auf das durchströmende Wasser gerichtet ist. In dem Gehäuse (2, 3, 4) ist ein Durchströmungsraum (17) angeordnet, der die UV-Lampe (12) umgibt. Die UV-Lampe (12) hat einen im wesentlichen stabförmigen Lampenkörper (32). Dieser ist von einem im wesentlichen aus einem für UV-Licht durchlässigen Material bestehenden Schutzrohr (19) umgeben. Das Schutzrohr (19) verhindert eine direkte Anströmung des Lampenkörpers (32). Der Lampenkörper (32) stützt sich an dem Schutzrohr (19) über Haltemittel (38, 39) ab, die nur eine geringe Wärmeübertragung zwischen dem Schutzrohr (19) und dem Lampenkörper (32) zulassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entkeimen von Wasser, welches eine Sanitäreinrichtung durchströmt, mit

a) einem Gehäuse, welches einen Einlaß und einen Auslaß für das Wasser aufweist;
b) einer UV-Lampe, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und deren Strahlung auf das durchströmende Wasser gerichtet ist;
c) einem im Gehäuse angeordneten, die UV-Lampe umgebenden Durchströmungsraum für das Wasser;

wobei

a) der Lampenkörper von einem im wesentlichen aus einem für UV-Licht durchlässigem Material bestehenden Schutzrohr umgeben ist, das eine direkte Anströ mung des Lampenkörpers verhindert; und
b) der Lampenkörper sich an dem Schutzrohr über Haltemit tel abstützt.

In den letzten Jahren sind die Gefahren, die von mit Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, Amöben oder anderen Einzellern verunreinigtem Wasser im Sanitärbe reich ausgehen, zunehmend deutlicher geworden. Der Ent keimung von Wasser wird daher eine erhöhte Bedeutung beigemessen. In diesem Zusammenhang wurde von Versuchen berichtet, strömendes Wasser durch Bestrahlung mit UV- Licht zu entkeimen, dessen Wellenlänge geeignet ist, im Wasser mitgeführte Mikroorganismen abzutöten. Dabei wird die UV-Lampe vom zu entkeimenden Wasser umströmt.

Es ist bekannt, daß die entkeimende Wirkung einer derar tigen UV-Lampe von Parametern wie der Strahlungslei stung und dem abgestrahlten Wellenlängen-Spektrum der Lampe und diese Parameter wiederum von der Betriebstempe ratur des Lampenkörpers der UV-Lampe abhängen. Die gute Wärmeankopplung an das die Lampe umströmende Wasser beeinflußt bei bekannten Einrichtungen die Temperatur des Lampenkörpers. Das Ausmaß dieser Beeinflussung hängt von der Temperatur des Wassers und vom Wasserdurchsatz ab. Bei unterschiedlichen Wasserentnahmebedingungen, wie z. B. bei unterschiedlicher Wassertemperatur bzw. unterschiedlich starker Wasserentnahme, führt dies zu dementsprechend unterschiedlichen Betriebstemperaturen des Lampenkörpers.

Änderungen der Betriebsparameter des Lampenkörpers, die zu einer Abnahme der Entkeimungs-Effizienz führen, sind die Folge. Um dennoch stets eine ausreichende Entkeimungswir kung zu erzielen, müssen die UV-Lampen derartiger bekannter Einrichtungen sicherheitshalber in ihrer Leistung überdi mensioniert werden, was zu entsprechenden Nachteilen bei den Bau- bzw. Betriebskosten der Einrichtung führt. Ein zusätzlicher Nachteil entsteht, wenn sich durch die Absorption der überdimensionierten Strahlungsleistung der UV-Lampe die Entkeimungseinrichtung derart erwärmt, daß ihre Handhabung erschwert bzw. ihre Betriebssicherheit vermindert wird.

Das den Lampenkörper umgebende Schutzrohr dient dazu, den empfindlichen Lampenkörper von dem direkten Wasserkontakt abzukoppeln.

Eine gattungsgemäße Wasserentkeimungseinrichtung ist aus der EP 0 622 337 A1 bekannt. Dort wird eine UV-Lampe mit U-förmigem Lampenkörper von einem Quarz-Schutzrohr gegen einen Durchströmungsraum für zu entkeimendes Wasser abgedichtet. Ein mehrteiliger, gut wärmeleitender Körper verbindet den Lampenkörper mit dem Schutzrohr, so daß die UV-Lampe über das die Wasserentkeimungseinrichtung durch strömende Schutzrohr gekühlt wird. Bei wechselnder Tempe ratur des zu entkeimenden Wassers aufgrund einer entspre chenden Temperaturvorwahl durch den Benutzer kommt es hier zwangsläufig zu einer entsprechenden Temperaturände rung der UV-Lampe, was, wie oben beschrieben, die Entkei mungs-Effizienz der Entkeimungseinrichtung beeinträch tigen kann.

Die DE 41 11 663 A1 beschreibt eine Wasserentkeimungs einrichtung für Industrieabwasser mit einem UV-Hochdruck strahler, der einen im wesentlichen stabförmigen Lampen körper aufweist und mittels eines Quarz-Schutzrohrs gegen einen Durchströmungsraum abgedichtet ist. Der Lampenkörper ist mittels Isolationsringen in dem Quarz-Schutzrohr gelagert. Der UV-Hochdruckstrahler der DE 41 11 663 wird mit Kühlluft aktiv gekühlt. Eine derartige aktive Kühlung ist aufwendig.

In der JP 07-289617 A ist eine U-förmig ausgeführte UV- Lampe mit einer sie umgebenden Schutzhülle beschrieben. Letztere ist so geschlossen, daß Luftfeuchtigkeit nicht in diese eindringen kann. Der Kontakt der UV-Lampe mit kondensierendem Wasserdampf wird damit vermieden. Auch bei dieser Anordnung der UV-Lampe können Änderungen der Betriebstemperatur auftreten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart weiter zubilden, daß die Effizienz der UV-Lampe durch unterschied liche Wasserentnahmebedingungen nicht beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) die UV-Lampe einen im wesentlichen stabförmigen Lampenkörper aufweist;
b) die Haltemittel nur eine geringe Wärmeübertragung zwischen dem Schutzrohr und dem Lampenkörper zulassen.

Ein im wesentlichen stabförmiger Lampenkörper hat eine relativ große Mantelfläche, an der das zu entkeimende Wasser vorbeiströmt. Das Wasser ist der Bestrahlung durch die UV-Lampe während des gesamten Vorbeifließens vom stromauf- bis zum stromabwärts gelegenen Ende des Durchströmungsraums ausgesetzt und kann daher wirksam ent keimt werden. Dabei fließt es nicht direkt in Kontakt mit dem Lampenkörper, sondern ist von diesem durch ein Schutzrohr, das durchlässig für UV-Licht ist, getrennt.

Da die den Lampenkörper gegenüber dem Schutzrohr abstützen den Haltemittel nur eine geringe Wärmebrücke zwischen dem Lampenkörper und dem Schutzrohr bilden, wird die Temperatur des Lampenkörpers durch die Temperatur des Schutzrohrs, welche durch den Wärmeaustausch mit dem vorbeiströmenden Wasser bestimmt ist, praktisch nicht beeinflußt. Die Lampe kann daher bei allen Wasserentnahmebedingungen auf einer optimalen Betriebstemperatur gehalten werden, bei der sie die beste Entkeimungswirkung hat.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stützen sich die Haltemittel an einer inneren Mantelfläche des Schutzrohrs ab. Eine derartige Anordnung zur Abstützung des Lampenkörpers innerhalb des Schutzrohrs ist einfach und stellt an die Formung des Haltemittels keine hohen Ansprüche.

Vorteilhaft liegen die Haltemittel nur über Kanten an der inneren Mantelfläche des Schutzrohrs an. Dadurch ist der Bereich, der zur Wärmeübertragung beiträgt, gegenüber einer flächigen Auflage reduziert.

Besonders vorteilhaft liegen die Haltemittel nur über Spitzen an der inneren Mantelfläche des Schutzrohrs an. Dies führt zu einer noch stärkeren Reduzierung des Bereichs, der zur Wärmeübertragung beitragen kann.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben die Haltemittel in Richtung der Lampen achse gesehen die Außenkontur eines Vielecks. Derartige Haltemittel haben eine unkomplizierte Geometrie und lassen sich dementsprechend kostengünstig fertigen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das Vieleck ein Dreieck. Ein Dreieck hat die minimale An zahl von Außenkanten, mit denen eine stabile Abstützung des Lampenkörpers an der inneren Mantelfläche des Schutz rohrs möglich ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist eine federnde Verbindung durch mindestens eines der Haltemittel zwischen dem Lampenkörper und dem Schutz rohr ausgebildet. Eine derartige federnde Verbindung kann beim Betrieb der UV-Lampe auftretende thermische Spannungen aufnehmen. Sie schützt weiterhin den Lampenkör per vor einer Beschädigung durch Vibrationen, die z. B. durch das vorbeiströmende Wasser oder den Betrieb der UV- Lampe selbst erzeugt werden können.

Vorteilhaft stützen die Haltemittel den Lampenkörper an beiden Enden ab. Dadurch ist eine stabile und sichere Halterung des Lampenkörpers gewährleistet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung weist der Lampenkörper stirnseitig überstehende Vorsprünge auf und die Haltemittel sind lampenkörper seitig an den überstehenden Vorsprüngen angebracht. Derartige Vorsprünge können beispielsweise durch das Herstellungsverfahren des Lampenkörpers bedingt sein. Durch die Anbringung an diesen Vorsprüngen entfällt die Notwendigkeit, am Lampenkörper Aufnahmen für die Haltemit tel in einem separaten Schritt anzubringen.

Vorteilhaft sind die Vorsprünge elektrische Anschlußmittel der UV-Lampe. Neben der Aufnahme der Haltemittel erfüllen derartig ausgebildete Vorsprünge noch die Funktion der elektrischen Kontaktierung der UV-Lampe.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Wannenauslauf, der mit einer Einrichtung zur Entkeimung von durchlaufendem Wasser versehen ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 gemäß Linie II-II in vergrößertem Maßstab.

Der insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Wannen auslauf umfaßt einen im wesentlichen hohlzylindrischen Gehäusemantel 2, der an einem in der Fig. 1 rechten, einer Gebäudewand benachbarten Ende durch einen Montage sockel 3 und an seinem gegenüberliegenden Ende durch einen Auslaufkopf 4 verschlossen ist. Montagesockel 3 und Auslaufkopf 4 sind jeweils durch eine den Gehäusemantel 2 durchdringende Madenschraube 5 bzw. 6 an dem Gehäuseman tel 2 montiert, welche in eine Umfangsnut 7 bzw. 8 an dem Montagesockel 3 bzw. dem Auslaufkopf 4 eingreift.

Das durch den Wannenauslauf 1 zu entnehmende Wasser wird über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Wasser zulaufstutzen zunächst in einen ringförmigen Einlaß 10 des Wannenauslaufs 1, der sich innerhalb des Montagesockels 3 befindet, eingeleitet. Radial innen ist der Einlaß 10 von einem Aufnahmesockel 11 zur Halterung einer insgesamt mit 12 bezeichneten stabförmigen UV-Lampe begrenzt. Neben der Aufnahme für die UV-Lampe 12 weist der Aufnahmesockel 11 eine Durchführung 13 für die Aufnahme elektrischer Anschlußleitungen (nicht dargestellt) der UV-Lampe 12 auf. Das dem Aufnahmesockel 11 zugewandte Ende der UV-Lampe 12 ist gegen einströmendes Wasser mittels zweier Dichtringe 14, die sich in entsprechenden inneren Umfangsnuten des Aufnahmesockels 11 befinden, abgedichtet.

Vom Einlaß 10 gelangt das Wasser durch ein Sieb 15, das über einen Winkelring 42 in den Gehäusemantel 2 eingepaßt ist, in einen Vorraum 16. Beim Übergang von diesem Vorraum 16 in einen Durchströmungsraum 17 muß das Wasser den erhöhten Strömungswiderstand einer ringförmigen Prallplatte 18 überwinden, die die Strömungsfläche so verkleinert, daß sie auf einen radial innen liegenden Teilbereich der ursprünglichen Strömungsfläche begrenzt ist. Der Durch strömungsraum 17 hat im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders, dessen äußere Mantelfläche vom Gehäusemantel 2 und dessen innere Mantelfläche von einem Schutzrohr 19 gebildet wird. Das Schutzrohr 19 ist an seinem stromauf wärts liegenden Ende vom Aufnahmesockel 11 verschlossen und an seinem stromabwärts liegenden Ende einstückig geschlossen. Es besteht aus UV-durchlässigem Quarzglas. An seiner stromabseitigen Stirnseite ist der Durchströmungs raum 17 von einem Durchgangseinsatz 20 begrenzt. Stromauf seitig gegenüber dem Montagesockel 3 und stromabseitig gegenüber dem Durchgangseinsatz 20 wird der Durchströmungs raum 17 durch Dichtringe 21 bzw. 22, die in entsprechenden Umfangsnuten des Montagesockels 3 bzw. des Durchgangsein satzes 20 liegen, nach außen abgedichtet.

Der Durchgangseinsatz 20 ist durch eine den Auslaufkopf 4 durchdringende Madenschraube 23 an den Auslaufkopf 4 festgelegt, welche in eine Umfangsnut 24 an den Durch gangseinsatz 20 eingreift.

In eine den Durchströmungsraum 17 begrenzende Stirnfläche 43 des Durchgangseinsatzes 20 mündet eine in Fig. 1 oberhalb der UV-Lampe 12 liegende Durchgangsbohrung 25, die den Durchströmungsraum 17 mit einem ringförmigen Teilraum 26 verbindet. Die radiale Außenfläche des Teil raumes 26 wird von einem für UV-Licht durchlässigen Ring 27 gebildet, um den zwei Dichtringe 28 bzw. 29 angeordnet sind, die in entsprechenden Umfangsnuten des Durchgangs einsatzes 20 bzw. des Auslaufkopfes 4 liegen und den Teilraum 26 nach außen abdichten.

Vom Teilraum 26 strömt das Wasser schließlich in einen Auslaufraum 30, der vom stromabseitigen Ende des Schutz rohrs 19 und dem Auslaufkopf 4 begrenzt ist und mit einem Luftsprudler 31 kommuniziert.

Nun wird der Aufbau der UV-Lampe 12 mit dem sie umgebenden Schutzrohr 19 beschrieben:

Vom Schutzrohr 19 ist ein Lampenkörper 32 der UV-Lampe 12 umschlossen. Der Lampenkörper 32 weist an beiden Enden Randbereiche 33 auf, deren Durchmesser etwas geringer ist als der des mittleren Bereichs. Innerhalb jeden Randbe reichs 33 ist jeweils eine Elektrode 34 bzw. 35 befestigt, deren inneres Ende in den mittleren Bereich des Lampen körpers 32 hineinragt. Die aus beiden Enden des Lampen körpers 32 stirnseitig herausgeführten elektrischen Anschlüsse der Elektroden 34 bzw. 35 sind mit 36 bzw. 37 bezeichnet. Jeder Anschluß 36 bzw. 37 umfaßt dabei jeweils zwei aus den Stirnflächen des Lampenkörpers 32 herausra gende Stifte. Über die beiden Stifte des elektrischen Anschlusses 36 ist formschlüssig ein Halteelement 38, über diejenigen des elektrischen Anschlusses 37 ebenfalls formschlüssig ein Halteelement 39 aufgesteckt.

Zwischen der dem Aufnahmesockel 11 zugewandten Stirn seite des Lampenkörpers 32 und dem dortigen Halteelement 39 ist ein Distanzstück 40 auf die Stifte des elektrischen Anschlusses 37 gesteckt. Elektrische Anschlußleitungen zur Verbindung der UV-Lampe 12 mit einer Netzversorgungs einrichtung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 1 nicht dargestellt.

Aus Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 1 erkennt man, wie die einen dreieckige Querschnitt aufweisenden Halteelemente 38 und 39 den Lampenkörper 32 der UV-Lampe 12 im Schutzrohr 19 abstützen. Dabei sind Lampenkörper 32 und Schutzrohr 19 derart koaxial zueinander, daß zwischen der äußeren Mantelfläche des Lampenkörpers 32 und der inneren Mantel fläche des Schutzrohrs 19 ein zwischen den Randbereichen 33 des Lampenkörpers 32 konstanter radialer Abstand eingehalten wird. Die Halteelemente 37 und 38 liegen hierbei so an der inneren Mantelfläche des Schutzrohrs 19 an, daß sie nur über Umfangskantenbereiche 41 mit dieser in Kontakt stehen.

Fig. 2 ist auch zu entnehmen, daß der ringförmige Teil raum 26 radial nach innen von dem Schutzrohr 19 und radial nach außen vom Ring 27 begrenzt ist. Der Auslaufkopf 4 weist Ausnehmungen 42 auf, die in Verbindung mit dem für UV-Licht durchlässigen Ring 27 eine Sichtkontrolle des Betriebs der UV-Lampe von außen ermöglichen, wie unten erläutert wird.

Radial nach außen hin sind die Ausnehmungen 42 bzw. der Auslaufkopf 4 im Schnitt der Fig. 2 von einem aus lichtdurchlässigem Material bestehendem Dichtring 44 begrenzt, der bei der Montage des Wannenauslaufs 1 über eine entsprechende Umfangsausnehmung des Auslaufkopfs 4 gesteckt wird, bevor der Gehäusemantel 2 auf den Auslauf kopf 4 geschoben wird (vgl. Fig. 1).

Die Funktion der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:

Bei der Entnahme von Wasser durch den Wannenauslauf 1 strömt Wasser vom Einlaß 10 über den Teilraum 16 in den Durchströmungsraum 17. Dabei benetzt es den Mantel des Schutzrohrs 19 und tritt somit mit diesem in Wärmekontakt. Dies führt dazu, daß das Schutzrohr 19 nach einer gewissen Entnahmezeit dieselbe Temperatur aufweist wie das Entnahme wasser. Der geringe Wärmekontakt, den der Lampenkörper 32 mit dem Schutzrohr 19 über die Halteelemente 38 und 39 hat, führt dazu, daß der Wärmeaustausch zwischen Lampenkörper 32 und Schutzrohr vernachlässigbar klein ist. Die Temperatur des Lampenkörpers 32 ist somit im wesentli chen unabhängig davon, ob und mit welcher Temperatur Wasser entnommen wird. Die Temperatur des Lampenkörpers 32 ist somit ausschließlich von den Betriebsbedingungen der UV-Lampe 12 abhängig. Diese kann somit derart gewählt werden, daß eine optimierte Entkeimungseffizienz der UV- Lampe 12 erzielt wird.

Zusätzlich ist eine Sichtkontrolle des Betriebs der UV-Lampe möglich:

Von der UV-Lampe emittierte oder durch Fluoreszenz des UV-Lichts erzeugte sichtbare Lichtanteile dringen radial durch das lichtdurchlässige Schutzrohr 19, den Teilraum 26, den Ring 27, die Ausnehmungen 42 und den Dichtring 44 nach draußen (vgl. Fig. 2). Ist die Lampe in Betrieb, läßt sich durch die einfache visuelle Kontrolle, ob Licht von innen aus dem Dichtring 44 nach draußen dringt, sicher feststellen, ob die UV-Lampe tatsächlich brennt.

Claims

1. Einrichtung zum Entkeimen von Wasser, welches eine Sanitäreinrichtung durchströmt, mit

wobei

a) der Lampenkörper von einem im wesentlichen aus einem für UV-Licht durchlässigem Material bestehenden Schutzrohr umgeben ist, das eine direkte Anströ mung des Lampenkörpers verhindert; und
b) der Lampenkörper sich an dem Schutzrohr über Haltemit tel abstützt;

dadurch gekennzeichnet, daß

a) die UV-Lampe (12) einen im wesentlichen stabförmigen Lampenkörper (32) aufweist;
b) die Haltemittel (38, 39) nur eine geringe Wärmeüber tragung zwischen dem Schutzrohr (19) und dem Lampen körper (32) zulassen.
c) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (38, 39) sich an einer inneren Mantelfläche des Schutzrohrs (19) abstützen.
d) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (38, 39) nur über Kanten (41) an der inneren Mantelfläche des Schutzrohrs (19) anliegen.
e) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (38, 39) nur über Spitzen an der inneren Mantelfläche des Schutzrohrs (19) anliegen.
f) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (38, 39) in Richtung der Lampenachse gesehen die Außenkontur eines Vielecks haben.
g) Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vieleck ein Dreieck ist.
h) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch mindestens eines der Halte mittel (38, 39) eine federnde Verbindung zwischen dem Lampenkörper (32) und dem Schutzrohr (19) ausgebildet ist.
i) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (38, 39) den Lampenkörper (32) an beiden Enden abstützen.
j) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenkörper (32) stirnseitig überstehende Vorsprünge (36, 37) aufweist und die Halte mittel (38, 39) lampenkörperseitig an den überstehen den Vorsprüngen (36, 37) angebracht sind.
k) Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (36, 37) elektrische Anschluß mittel der UV-Lampe (12) sind.