DE19842160A1 - Process fluid ultra-violet sterilization lamp maintained clean without use of chemical additives by exposure to ultrasonic emissions - Google Patents

Process fluid ultra-violet sterilization lamp maintained clean without use of chemical additives by exposure to ultrasonic emissions

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Abstract

Process fluid ultra-violet sterilization lamp maintained clean without use of chemical additives by exposure to ultrasonic emissions In a process to sterilize a process liquid e.g. oil using ultra-violet light (UV), the liquid passes through an annular gap (10) between a quartz tube (7) and a UV lamp (11) at the core. The quartz tube (7) is subjected either continually or intermittently to ultrasonic sound emissions (5). The ultrasonic emissions (5) may be also triggered by a an optical sensor which detects the degree to which the inner face of the quartz tube (7) has become clouded by deposits.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entkeimen von Pro­ zeßflüssigkeiten unter Einwirkung von UV-Licht.The invention relates to a device for sterilizing Pro liquid under the influence of UV light.

In letzter Zeit werden in der Industrie Prozeßflüssigkeiten in zunehmendem Maße mit der umweltverträglichen UV-Technolo­ gie entkeimt. Bei wenig transparenten Flüssigkeiten wie z. B. Kühlschmierstoffen gelingt dies nur, wenn man sehr dünne Schichten bestrahlt.Process liquids have recently been used in the industry increasingly with the environmentally friendly UV technology gie sterilized. With less transparent liquids such. B. Cooling lubricants can only do this if you have very thin ones Layers irradiated.

Die bei der UV-Entkeimung unentbehrlichen Quarzgläser haben die unangenehme Eigenschaft, daß sich Verunreinigungen in der zu entkeimenden Flüssigkeit wie z. B. Fremdöl, Kalkseifen, gelöstes Eisen, Graphit und andere gelösten Stoffe und auch Fremdstoffpartikel kleinster Korngröße auf der Oberfläche ablagern und unter Einwirkung der UV-Energie und der Wärme­ energie zu Verkrustungen erhärten können. In der Folge dieser Ablagerungen in Form von Belägen nimmt die UV-Transmission ab und damit auch die Wirksamkeit der Entkeimung.The quartz glasses that are indispensable for UV disinfection the unpleasant property that impurities are in the liquid to be sterilized such. B. foreign oil, lime soaps, dissolved iron, graphite and other dissolved substances and also Foreign matter particles with the smallest grain size on the surface deposit and under the influence of UV energy and heat can harden energy to incrustations. As a result of this The UV transmission removes deposits in the form of deposits and hence the effectiveness of the disinfection.

In der Praxis begegnet man diesem Problem damit, daß man mit speziellen W-Sensoren die Transmission des gesamten Systems Quarzglas-Dünnschichtflüssigkeitsfilm überwacht und bei Unterschreiten einer definierten Mindestdosis ein ent­ sprechendes Signal auslöst, wobei dieses einen automatischen Reinigungsprozeß auslösen oder die Fälligkeit einer manuellen Reinigung des UV-Strahlers anzeigen kann.In practice, this problem is addressed by: the transmission of the whole with special W sensors Systems quartz glass thin film liquid film monitors and if the dose falls below a defined minimum, an ent triggers speaking signal, this an automatic Trigger cleaning process or the due date of a manual Cleaning the UV lamp can show.

Aufgrund der geringen Dicke des Ringspaltes scheidet eine automatische Reinigung z. B. mit mechanischen Abstreifern aus. Man reinigt deshalb die Ringspaltoberflächen mit geeigneten Reinigungsmitteln. Dazu wird der UV-Reaktor durch geeignete Ventile von dem Haupt-Flüssigkeitsstrom ab­ gekoppelt, die zu entkeimende Flüssigkeit aus dem UV-Reaktor abgelassen, entlüftet und mit dem Reinigungsmittel nach einem vorgegebenen Reinigungsprogramm gereinigt.Due to the small thickness of the annular gap separates an automatic cleaning z. B. with mechanical  Wipers off. The annular gap surfaces are therefore cleaned with suitable cleaning agents. To do this, the UV reactor by suitable valves from the main liquid flow coupled, the liquid to be sterilized from the UV reactor drained, vented and with the detergent after one specified cleaning program cleaned.

Diese Methode hat den Nachteil, daß häufig zusätzlich Chemie eingesetzt werden muß, die mit der Prozeßflüssigkeit nicht vermischt werden darf und daß Unterbrechungen des Hauptstro­ mes erforderlich werden, die sich u. U. negativ auf den Gesamt- Prozeß auswirken können.The disadvantage of this method is that there is often additional chemistry must be used with the process liquid not may be mixed and that interruptions of the main flow mes become necessary, which u. U. negative for the total Process can impact.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, in eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art eine Reinigungsmethode zu inte­ grieren, die die vorgenannten Nachteile nicht hat und sich durch eine einfache Steuerbarkeit und einen guten Wirkungs­ grad auszeichnet.It is the object of the invention in a device of type described at the beginning of a cleaning method to inte grieren, which does not have the aforementioned disadvantages and itself through easy controllability and good effectiveness degree.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit einen Spalt durchfließt, der einer UV-Bestrahl­ ung und einer Ultra-Beschallung ausgesetzt wird.This object is achieved in that the liquid flows through a gap that is exposed to UV radiation and is exposed to ultra sound.

Wie die Praxis erweist wird damit ein Selbstreinigungseffekt erreicht, daß eine solche Vorrichtung praktisch unbegrenzt wartungsfrei betrieben werden kann. Ein weiterer positiver Effekt ergibt sich aus der Tatsache, daß Ultraschall unter bestimmten Einsatzbedingungen auf Microorganismen keimtötend wirkt, indem die gesamte Zelle mechanisch zerstört wird. Durch Kavitation im Innern bestimmter Microorganismen werden diese zum Platzen gebracht.As practice shows, it becomes a self-cleaning effect achieved that such a device practically unlimited can be operated maintenance-free. Another positive Effect arises from the fact that ultrasound is below certain application conditions on microorganisms germicidal works by mechanically destroying the entire cell. By cavitation inside certain microorganisms burst them.

Dieser Effekt wird nach dem Stand der Technik zur Entkeimung von Legionellen in Warmwasser-Versorgungsanlagen vor allem in Krankenhäusern und Hotels genutzt, wo man eine Kombina­ tion aus Ultrabeschallung zur mechanischen Zerstörung der Wirtsorganismen der Legionellen, und UV-Bestrahlung einsetzt, die die Zellwände der Legionellen durchdringt und dort die DNA durch Bildung von Dimeren in einer Weise stören, daß sich die Bakterien nicht mehr teilen können und somit abster­ ben.This effect becomes disinfection according to the state of the art  of legionella in hot water supply systems in particular used in hospitals and hotels where you can find a Kombina tion from ultrasound for mechanical destruction of the Host organisms of Legionella and UV radiation, which penetrates the cell walls of Legionella and there the Disrupt DNA by forming dimers in such a way that the bacteria can no longer divide and therefore die ben.

Zwecks Optimierung der Wirkung der Beschallung kann der Quarz­ glaskolben als Verdrängerkörper mit strömungsgünstig gestal­ tetem Anströmabschnitt ausgebildet sein und kann die Beschall­ ung in Richtung auf den Anströmabschnitt des Quarzglaskolbens erfolgen. Was die Wirksamkeit der UV-Belichtung angeht, so kann diese ebenfalls verbessert werden dadurch, daß das äußere Rohr ebenfalls aus Quarzglas besteht und zusätzlich mindestens eine äußere UV-Lichtquelle angeordnet ist, die den Ringspalt belichtet, wobei die Wellenlänge des UV-Lichts aufgrund der beschriebenen speziellen Wirkung auf Microorganismen vorzugsweise 254 nm betragen kann.The quartz can be used to optimize the sound effect glass bulb as a displacer with a streamlined shape tetem inflow section can be formed and the sound towards the inflow section of the quartz glass bulb respectively. As for the effectiveness of UV exposure, so can this also be improved in that the outer tube also consists of quartz glass and in addition at least one external UV light source is arranged, the exposed the annular gap, the wavelength of the UV light due to the special effect on microorganisms described can preferably be 254 nm.

Eine universelle Steuerbarkeit ergibt sich bei Verwendung eines UV-Sensors zur Überwachung der Transmission des Systems Quarzglas-Ringspalt insofern, als eine permanente Beschallung gewählt werden kann oder auch eine automatische Zuschaltung der Beschallung bei Erreichen eines unzulässigen Verschmutz­ ungsgrades.There is universal controllability when used a UV sensor to monitor the transmission of the system Quartz glass ring gap insofar as permanent sound can be selected or an automatic activation the sound system when impermissible dirt is reached efficiency.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann der Spalt zwischen der inneren Oberfläche eines äußeren Hohlkörpers und der äuße­ ren Oberfläche eines inneren Hohlkörpers ausgebildet sein, die vorzugsweise als Rohrkörper gestaltet sein können. Dabei kann der innere Hohlkörper als die UV-Lichtquelle aufnehmender Quarzglaskolben ausgebildet sein, dem als äußerer Hohlkörper ein Metallrohr gegenübersteht, mit dem mindestens ein Ultra­ schallwandler in Wirkverbindung steht. According to a further embodiment, the gap between the inner surface of an outer hollow body and the outer ren surface of an inner hollow body to be formed, the can preferably be designed as a tubular body. It can the inner hollow body as the UV light source Quartz glass bulb to be formed as the outer hollow body faces a metal tube with which at least one Ultra sound transducer is in operative connection.  

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below with reference to a drawing illustrated embodiment explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Behandlungs­ einheit gemäß der Erfindung und Fig. 1 shows a schematic cross section through a treatment unit according to the invention and

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine alternati­ ve Ausführung. Fig. 2 is a schematic cross section through an alternative embodiment.

Fig. 3 u. 4 zwei weitere alternative Ausführungen. Fig. 3 u. 4 two other alternative versions.

Entsprechend Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung ein mit einem seit­ lichen Anschluß 2 für die Zuführung der zu behandelnden Flüs­ sigkeiten versehenes topfartiges Sockelgehäuse 1, das eine Kammer 3 umschließt, die an ihrer Unterseite mittels einer Schwingplatte 4 abgeschlossen ist. An der Außenseite der Schwingplatte 4 ist ein Ultraschall-Wandler 5 befestigt, der durch ein Schutzgehäuse 6 umgeben ist und seine Schallener­ gie vermittels der Schwingplatte 4 in die Kammer 3 einbringt.According to Fig. 1, the apparatus comprises a union with a terminal 2 for supplying the fluids to be treated flues provided pot-like socket housing 1 enclosing a chamber 3 which is closed at its underside by means of a swing plate 4. On the outside of the vibrating plate 4 , an ultrasonic transducer 5 is attached, which is surrounded by a protective housing 6 and its Schallener gie by means of the vibrating plate 4 in the chamber 3 .

Auf der der Schwingplatte 4 gegenüberliegenden Seite der Kammer 3 ist ein Steigrohr 7 flüssigkeitsdicht befestigt, dessen Hohlraum in die Kammer 3 mündet. Das Steigrohr 7 ist im oberen Endbereich durch einen nicht gezeigten Deckel­ flansch abgeschlossen, der der Halterung der Innenteile der Vorrichtung dient und eine Anschlußmöglichkeit für die Ab­ leitung der behandelten Flüssigkeit aufweist. Die Innenteile umfassen einen Quarzglaskolben 8, der als Verdrängerkörper mit strömungsgünstig gestaltetem Anströmabschnitt 9 ausge­ bildet ist und mit letzterem gegen die Strömungsrichtung weisend in dem Steigrohr 7 angeordnet ist. Dabei sind der Innendurchmesser des Steigrohres 7 und der Außendurchmesser des Quarzglaskolbens 8 so aufeinander abgestimmt, daß zwi­ schen diesen Elementen ein Ringspalt 10 verbleibt, durch den die zu behandelnde Flüssigkeit fließt. On the side of the chamber 3 opposite the oscillating plate 4 , a riser pipe 7 is fastened in a liquid-tight manner, the cavity of which opens into the chamber 3 . The riser pipe 7 is closed in the upper end region by a lid, not shown, which serves to hold the inner parts of the device and has a connection option for the line from the treated liquid. The inner parts comprise a quartz glass bulb 8 , which is formed as a displacer with a flow-shaped inflow section 9 and is arranged with the latter facing the flow direction in the riser pipe 7 . The inner diameter of the riser pipe 7 and the outer diameter of the quartz glass bulb 8 are coordinated so that between these elements rule an annular gap 10 through which the liquid to be treated flows.

In dem Quarzglaskolben 8 befindet sich eine UV-Licht­ quelle 11 in Form einer Leuchtröhre, die radial gegen und durch die Wandung des Quarzglaskolbens 8 hindurch in den Ring­ spalt 10 strahlt. Im Bereich der UV-Lichtquelle 11 ist an dem Steigrohr 7 ein UV-Sensor 12 vorgesehen, der die in dem Ringspalt 10 wirksame Lichttransmission überwacht.In the quartz glass bulb 8 there is a UV light source 11 in the form of a fluorescent tube which radially radiates against and through the wall of the quartz glass bulb 8 into the annular gap 10 . In the area of the UV light source 11 , a UV sensor 12 is provided on the riser pipe 7 , which monitors the light transmission effective in the annular gap 10 .

Gemäß der Ausführung nach Fig. 2 besteht das Steigrohr 7 wie der Quarzglaskolben 8 aus Quarzglas und sind zusätzlich äußere UV-Lichtquellen 11 wirksam, die ihre Lichtenergie in den Ringspalt 10 einstrahlen.According to the embodiment according to FIG. 2, the riser pipe 7, like the quartz glass bulb 8, is made of quartz glass and additional external UV light sources 11 are effective, which radiate their light energy into the annular gap 10 .

Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Ringspalt 10 zwischen einem inneren Quarzglaskolben 8.1 und einem äußeren Steigrohr 7.1 ausgebildet, wobei letzteres an seinem unteren Ende mit einem Sockelflansch 1.1 mit einem zentralen Einlaß 2.1 für die Zuführung der zu behandelnden Flüssigkeit abschließt. In dem Quarzglaskolben 8.1 sind stabförmige UV-Lichtquellen 11 angeordnet, die durch die Quarzglaswandung in den Ringspalt 10 einstrahlen. Das metallene Steigrohr 7.1 ist an seiner Außen­ fläche mit Ultraschall-Wandlern 5 besetzt, die ihre Schall­ energie über Energieeinkoppler 13 in den Ringspalt 10 ein­ strahlen.In the embodiment of FIG. 3, the annular gap 10 is formed between an inner quartz glass bulb 8.1 and an outer riser 7.1, the latter terminating at its lower end with a base flange 1.1 with a central inlet 2.1 for the feed liquid to be treated. Rod -shaped UV light sources 11 are arranged in the quartz glass bulb 8.1 , which shine through the quartz glass wall into the annular gap 10 . The metal riser 7.1 is on its outer surface occupied by ultrasonic transducers 5 , which radiate their sound energy via energy coupler 13 in the annular gap 10 .

Gemäß Fig. 4 ist der Ringspalt 10 zwischen einem inneren Metall­ rohr 8.2 und einem äußeren Quarzrohr 7.1 ausgebildet, wobei letzteres von stabförmigen UV-Lichtquellen 11 umgeben ist. Das innere Metallrohr 8.2 ist an seinem unteren Ende durch einen Flansch 14 verschlossen und besteht aus einzelnen Rohrab­ abschnitten 8.3, die jeweils einen Satz Ultraschall-Wandler 5 aufnehmen, wobei deren Schallrichtung quer zu dem Ringspalt 10 verläuft. Während der untere Rohrabschnitt 8.3 durch den Flansch 14 verschlossen ist, reihen sich die anderen Rohr­ abschnitte an diesen untersten an, wobei die jeweilige Anlage­ fuge durch einen Verbindungsflansch 16 abgedeckt ist. Die Rohr­ abschnitte 8.3 werden im übrigen durch Zuganker 15 gegenseitig verspannt. According to Fig. 4, the annular gap 10 is formed between an inner metal tube and an outer quartz tube 8.2 7.1 formed, the latter is surrounded by rod-shaped UV light sources 11. The inner metal tube 8.2 is closed at its lower end by a flange 14 and consists of individual tube sections 8.3 , each receiving a set of ultrasound transducers 5 , the sound direction of which extends transversely to the annular gap 10 . While the lower pipe section 8.3 is closed by the flange 14 , the other pipe sections are lined up at the lowest, the respective system joint being covered by a connecting flange 16 . The pipe sections 8.3 are mutually braced by tie rods 15 .

Die Ausführungen nach Fig. 1 bis 4 sind als in einen Pro­ zeßflüssigkeitskreislauf integrierbar konzipiert. Je nach erforderlicher Leistung können mehrere der beschriebenen Be­ handlungseinheiten zu einer Batterie zusammengeschaltet wer­ den. Dabei kann der Ultraschall-Wandler 5 mittels des UV- Sensors 12 so gesteuert werden, daß eine automatische Zu­ schaltung des Ultraschall-Wandlers 5 erfolgt, wenn der UV- Sensor 12 aufgrund einer durch Ablagerungen verursachten Trübung der Quarzglas-Oberflächen eine geminderte Strah­ lungsintensität feststellt.The embodiments according to FIGS. 1 to 4 are designed as in a Pro zeßflüssigkeitskreislauf integrated. Depending on the required performance, several of the treatment units described can be interconnected to form a battery. The ultrasonic transducer 5 can be controlled by means of the UV sensor 12 so that the ultrasonic transducer 5 is switched to automatically when the UV sensor 12 detects a reduced radiation intensity due to a clouding of the quartz glass surfaces caused by deposits .

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Entkeimen von Prozeßflüssigkeiten durch Einwirkung von UV-Licht, wobei die Flüssigkeit einen Ring­ spalt (10) durchfließt, der zwischen einem eine UV-Lichtquelle (11)aufnehmenden Quarzglaskolben (8) und einem äußeren Steig­ rohr (7) ausgebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Strömungsrichtung vor dem Ring­ spalt (10) mindestens ein die zu entkeimende Flüssigkeit beschallender Ultraschall-Wandler (5) angeordnet ist.1. Device for the disinfection of process liquids by the action of UV light, the liquid flowing through an annular gap ( 10 ) which is formed between a quartz glass bulb ( 8 ) receiving an UV light source ( 11 ) and an outer riser tube ( 7 ) , characterized in that in the flow direction in front of the ring gap ( 10 ) at least one ultrasound transducer ( 5 ) which is sonicating the liquid is arranged. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Quarzglaskolben (8) als Verdränger­ körper mit strömungsgünstig gestaltetem Anströmabschnitt ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the quartz glass bulb ( 8 ) is designed as a displacer body with an aerodynamically designed inflow section. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Beschallung in Richtung auf den Anströmabschnitt (9) des Quarzglaskolbens (8) erfolgt.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the sonication takes place in the direction of the inflow section ( 9 ) of the quartz glass bulb ( 8 ). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Steigrohr (7) ebenfalls aus Quarzglas besteht und mindestens eine weitere UV-Lichtquelle (11) angeordnet ist, die den Ringspalt (10) belichtet.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer riser ( 7 ) also consists of quartz glass and at least one further UV light source ( 11 ) is arranged, which illuminates the annular gap ( 10 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des UV- Lichtes 254 nm beträgt.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized that the wavelength of the UV Light is 254 nm. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein UV-Sensor (12) zur Überwachung der Transmission des Systems Quarzglas/Ring spalt Verwendung findet. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one UV sensor ( 12 ) for monitoring the transmission of the system quartz glass / ring gap is used. 7. Vorrichtung zum Entkeimen von Prozeßflüssigkeiten unter Einwirkung von UV-Licht, wobei die Flüssigkeit einen Spalt (10.1) durchfließt, der zwischen zwei mindestens partiell UV-licht­ durchlässigen Begrenzungsflächen ausgebildet ist und wobei mindestens eine der Begrenzungsflächen mit mindestens einem Ultraschall-Wandler (5) zur Ultrabeschallung der Flüssigkeit in dem Spalt in Kontakt steht.7.Device for disinfecting process liquids under the action of UV light, the liquid flowing through a gap ( 10.1 ) which is formed between two at least partially UV-transparent boundary surfaces and at least one of the boundary surfaces with at least one ultrasound transducer ( 5th ) is in contact with the sonication of the liquid in the gap. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spalt (10.1) zwischen der inneren Oberfläche einen äußeren Hohlkörpers (7.1) und der äußeren Oberfläche eines inneren Hohlkörpers (8.1) ausgebildet ist, wobei sich die Oberflächen, äquidistant zueinander gegenüberstehen.8. The device according to claim 7, characterized in that the gap ( 10.1 ) between the inner surface of an outer hollow body ( 7.1 ) and the outer surface of an inner hollow body ( 8.1 ) is formed, wherein the surfaces face each other equidistantly. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hohlkörper (7.1/8.1) als Rohrkörper ausgebildet sind.9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the hollow body ( 7.1 / 8.1 ) are designed as a tubular body. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Hohlkörper (8.1) als mindestens eine UV-Lichtquelle aufnehmender Quarzglaskörper ausgebildet ist.10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the inner hollow body ( 8.1 ) is designed as at least one UV light source receiving quartz glass body. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der äußere Hohlkörper (7.1) als Metall­ rohr ausgebildet ist, mit dem mindestens ein Ultraschall-Wandler (5) in Wirkverbindung steht, wobei die Beschallung quer zu dem Spalt (10.1) erfolgt.11. The device according to claim 10, characterized in that the outer hollow body ( 7.1 ) is designed as a metal tube with which at least one ultrasound transducer ( 5 ) is operatively connected, the sonication being carried out transversely to the gap ( 10.1 ). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hohlkörper (7.1) aus von UV-Licht durchstrahlbarem Quarzglas besteht und der innere Hohlkörper (8.1) als Metallrohr ausgebildet ist, dessen Innenraum mit mindestens einem Ultraschall-Wandler (5) zur Querbeschallung der Rohrwandung versehen ist.12. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the outer hollow body ( 7.1 ) consists of quartz glass which can be irradiated by UV light and the inner hollow body ( 8.1 ) is designed as a metal tube, the interior of which is provided with at least one ultrasound transducer ( 5 ) is provided for cross-sonication of the pipe wall.
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