DE2422838B2 - Mit ultravioletter Strahlung arbeitende Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

ι > Die Erfindung betrifft eine mit ultravioletter Strahlung arbeitende Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten, bei welcher die Flüssigkeit durch zumindest eine mit einem Flüssigkeitseinlaß und -auslaß verbundene zylindrische Kammer eines Gehäuses geleitet

>o wird, in der innerhalb einer im wesentlichen konzentrisch angeordneten lichtdurchlässigen Schutzhülse die Ultraviolett-Lampe angeordnet ist.

Diese bekannte Vorrichtung (US-PS 3462597) weist ein Gehäuse auf, das eine zylindrische Kammer

>> bildet, die mit einem Flüssigkeitseinlaß und einem Flüssigkeitsauslaß in Verbindung steht. In dieser Kammer ist eine Schutzhülse konzentrisch angeordnet, in die eine Ultraviolett-Lampe eingebracht ist. Die Flüssigkeit strömt in der genannten Kammer in

jo axialer Richtung längs der Schutzhülse und wird dabei der Ultraviolettstrahlung der Lampe ausgesetzt. Die bekannte Vorrichtung weist eine Reihe erheblicher Nachteile auf. Der Flüssigkeitsstrom zwischen der Schutzhülse und der Innenwand der Kammer ist relais tiv dick, so daß die keimtötende Strahlung nach außen hin nurmehr sehr gering ist. Zudem wird sich eine turbulente Strömung einstellen, wodurch ebenfalls leicht Teile in der Flüssigkeit durch die Reinigungsvorrichtung gelangen können, ohne daß sie ausreichend der keimtötenden Strahlung ausgesetzt worden sind.

Bei einer weiteren Vorrichtung (US-PS 3182193) wird eine Flüssigkeit in innige Berührung mit ultravioletten Lampen gebracht. Die Wirksamkeit dieses Systems ist jedoch gering, da die zu sterilisierende Flüs-

4-, sigkeit so mit den Lampen in Berührung gebracht werden muß, daß die keimtötenden Strahlen die Flüssigkeit durchdringen. Da jedoch das Fluid längs der Längsachse der Lampe im wesentlichen turbulent strömt, wobei die Lampe in einer einzelnen isolierten

■-,o Kammer angeordnet ist, können leicht Teile der Flüssigkeit durch das System hindurchgelangen, ohne daß sie ausreichend der keimtötenden Strahlung ausgesetzt worden sind. Darüber hinaus sind komplizierte Überwachungs- und Sicherheitseinrichtungen not-

r, wendig, um einen ordentlichen Betrieb des Systems zu gewährleisten.

Bei einem weiteren bekannten System (US-PS 2485 267) wird die zu reinigende Flüssigkeit zerstäubt oder einer Sprühbehandlung unterzogen, um eine

„o wirksame Durchdringung von den ultravioletten Strahlen zu erreichen. Es versteht sich, daß die Mittel zur Zerstäubung sehr raumeinnehmend und teuer sind. Darüber hinaus erlaubt dieses System keine 100%ige Tötung von Mikroorganismen-Kulturen.

i,5 Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die industriell einsetzbar ist und einen hohen Wirkungsgrad in der Ausnutzung der keimtötenden

Strahlung der Ultraviolett-Lampen ergibt, so daß die fraglichen Flüssigkeiten mit einem ausreichenden Reinigungsgrad die Vorrichtung verlassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Gehäuse mehrere parallel in Abstand zueinander befindliche zylindrische Kammein vorgesehen sind, die sich durch das Gehäuse von dessen vorderen zum hinteren Ende erstrecken, daß längliche, sich durch das Gehäuse von dessen vorderen zum hinteren Ende erstreckende Veibindungskammen, die Kammern verbinden, wobei die Höhe der Verbindungskammerii wesentlich geringer als der Durchmesser der Kammern und kleiner als 12,7 nun ist, daß mit der ersten Kammer der Flüssigkeitseinlaß und mit der letzten Kammer der Hüssigkeitsauslaß verbunden ist, daß eine das vordere Ende des Gehäuses abdekkende vordere Platte und eine das hintere Ende des Gehäuses abdeckende hintere Platte vorgesehen sind, die durch eine Dichtungseinrichtung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet sind, wobei die vordere und hintere Platte jeweils mit öffnungen versehen sind, die mit den Kammern fluchten, daß die Schutzhülsen einen derartigen Durchmesser aufweisen, daß sich zwischen ihnen und der Innenfläche der Kammern ein Strömungsweg mit einer Höhe kleiner als 6,35 mm ergibt, wobei die Schutzhülsen sich durch die Öffnungen in der vorderen und hinteren Platte erstrecken und Abdichtungseinrichtungen die Schutzhülsen gegenüber der vorderen und hinteren Platte abdichten, und daß die Lampen, die entfernbar in den betreffenden Hülsen angeordnet sind, sich vom vorderen zum hinteren Ende der Schutzhülsen erstrecken.

Entsprechend dieser Lösung sind mehrere Kammern hintereinander geschaltet, in denen über die gesamte axiale Länge reichende Ultraviolett-Lampen angeordnet sind. Dadurch ergibt sich in jeder Reinigungsstufe eine optimale Ausnutzung der Strahlungsenergie der Ultraviolett-Lampen, und die Flüssigkeit wird von Stufe zu Stufe mit hohem Wirkungsgrad gereinigt. Auf Grund der im Anspruch 1 angegebenen Höhendimensionierung der Strömungswege bildet sich in diesen eine im wesentlichen laminare Strömung aus, so daß eine Verwirbelung der Keime vermieden wird, die ansonsten eine Abtötung derselben durch die Ultraviolettstrahlung erschwert. Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung ist auf Grund ihrer einfachen Konstruktion industriell einsetzbar.

Zwar ist es durch die DE-PS 733379 bekannt, rohrförmig ausgebildete Bestrahlungslampen in Gruppen hintereinander anzuordnen. Jedoch dient diese bekannte Anordnung der Bestrahlung von Getreide und anderem Schüttgut, das entlang der Bestrahlungslampen herabrieselt. Bei der bekannten Anordnung tritt damit nicht die bei der Bestrahlung von Flüssigkeiten sich ergebende Problematik hinsichtlich der turbulenten Strömungsverhältnisse auf, die die Bestrahlung der abzutötenden Keime erschwert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen dieser Gattung einfacher, kompakter, kleiner, leichter zu betätigen, zuverlässiger, wirtschaftlicher und wirksamer.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung im nachfolgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise weggebrochene Ansicht einer erfindungsgemäß aufgebauten

ι >

Reinigungsvorrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt längs der Schnittlinie 2-2 nach Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt längs der Schnittlinie 3-3 nach Fig. 1,

Fig. 4 einen vergrößerten fragmentarischen Querschnitt mit Darstellung der Wirkung der ultravioletten Strahlen,

Fig. 5 eine perspektivische, teilweise weggebrochene Ansicht der Reinigungsvorrichtung mit Darstellung der Wirkung einer Abstreifelementen-Anordnung, und

Fig. 6 eine perspektivische verkleinerte Ansicht einer Vielzahl von zu einem Stapel angeordneten Reinigungsvorrichtungen.

Erfindungsgemäß wird ein längliches dünnes, flaches Gehäuse 10 gemäß Fig. 1 und 5 aus einem passenden Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, Aluminium, Glasfaser, Kunststoff, hergestellt. Wie am besten aus Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, weist das Gehäuse eine Vielzahl von parallel in Abstand zueinander liegenden, länglichen, zylindrischen Strahlungskammern 12 auf, die sich im Gehäuse vom vorderen Ende 14 zu dessen hinterem Ende 16 erstrecken. Eine erste längliche zylindrische Kammer dient als Flüssigkeitseinlaß, während eine letzte längliche zylindrische Kammer als Flüssigkeitsauslaß wirkt. Vorzugsweise haben der Einlaß und der Auslaß einen verringerten Durchmesser gegenüber den zylindrischen Strahlungskammern 12.

Nach Fig. 1 und 3 ist das Gehäuse 10 weiter mit einer Vielzahl von Verbindungskammern 22 versehen, die jeweils benachbarte zylindrische Strahlungskammern 12 untereinander bzw. mit dem Einlaß und dem Auslaß 18 bzw. 20 verbinden. Nach Fig. 3 und 4 ist die Höhe 24 der Verbindungskammer 22 wesentlich geringer als der Durchmesser der zylindrischen Strahlungskammern. Vorzugsweise beträgt die Höhe aus nachfolgend näher beschriebenen Gründen weniger als etwa 12,7 mm. Nach Fig. 1 und 5 bedeckt eine vordere Platte 26 das vordere Ende des Gehäuses 10 und eine hintere Platte 28 dessen hinteres Ende. Die vordere Platte ist gegenüber dem Gehäuse mittels einer Dichtungsplatte 30 und einem Dichtring 31, vergleiche Fig. 2, abgedichtet. Ebenso schafft eine Dichtungsplatte 32 und ein Dichtring 33 eine Abdichtung zwischen der hinteren Platte 28 und der Rückwand 16 des Gehäuses 10. Wie am besten in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist die vordere Platte 26 mit öffnungen 34 und die hintere Platte 28 mit öffnungen 35 versehen, die mit den Enden der betreffenden Strahlungskammern 12 übereinstimmen. Eine längliche, zylindrische, Licht emittierende Schutzhülse 38 ist konzentrisch in jeder Strahlungskammer angeordnet, wobei die Hülse aus irgendeinem passenden Material, wie beipsielsweise Quarz, hergestellt werden kann. Es versteht sich, daß der Außendurchmesser der Hülse geringer als der Durchmesser der Strahlungskammern ist, so daß zwischen den Bauteilen eine Strömur.gspassage für die Flüssigkeit vorliegt. Die Hülsen erstrecken sich durch die öffnungen 34 und 36 in der vorderen bzw. hinteren Platte 26 bzw. 28 und sind beispielsweise mittels O-Ringen 40 bzw. 42 gemäß Fig. 2 gegenüber diesen Platten abgedichtet.

Eine längliche, Strahlen emittierende Lampe 44 ist entfernbar in jeder Hülse 38 angeordnet, wobei Stromzufuhrleitungen 46 die Lampen 44 mit einer Energiequelle 48 verbinden. Es können jede beliebige

passende Lampen und Energiequellen verwendet werden, wie beispielsweise Lampen mit einer Emission von hoch konzentrierten ultravioletten Strahlen im Bereich von 2500 bis 2700 A, d. h. innerhalb eines Bereichs, der keimtötende Eigenschaften aufweist. ^r> Des weiteren können hohe Frequenzen in der Größenordnung von etwa 5 bis 20 kHz gemäß US-Patentschrift 3814680 verwendet werden. Die Anordnung der Lampen 44 innerhalb der Hüllen 38 erlaubt einen Lampenaustausch, ohne daß hierzu die Vorrichtung i< > demontiert werden muß und ohne daß die Flüssigkeitsströmung durch die Einheit abgeschaltet werden muß. Da sich die Lampen nicht in direktem physikalischen Kontakt mit der strömenden Flüssigkeit befinden, können sie für höhere Betriebstemperaturen ohne nachteilige Auswirkungen ausgelegt sein.

Nach Fig. 5 ist eine Vielzahl von Abstreifelementen 50 durch Verbindungselemente 52 untereinander verbunden. Diese Elemente tragen eine gewebe- oder kautschukartige Oberfläche, die in Reibungsberührung mit dem Umfang der Hüllen als auch mit den Wänden der Kammern 12 und 22 steht und einen Aufbau von Fremdstoffablagerungen auf den genannten Bauteilen verhindert. Mit den Elementen ist eine Stange 54, 56 verbunden, die sich nach außen durch 2^r> die vordere Platte 26 erstreckt. Ein Betätigungsorgan 58, bei dem es sich um einen manuell manipulierbaren Knopf oder einen kraftbetriebenen Mechanismus handeln kann, ist mit dem äußeren Ende der Stange 54 verbunden und dient dazu, die Abstreifelemente so zwischen vorderer und hinterer Platte zu bewegen. Es versteht sich, daß die Abstreifelemente periodisch während des Betriebs der Vorrichtung gehandhabt werden können und sowohl in ihren ausgefahrenen und zurückgezogenen Stellungen kein Hindernis für j-> die ultraviolette Strahlung oder den Fluidfluß durch die Strahlungskammern bilden.

Bei Betrieb tritt eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, zum Zwecke der Reinigung in eine den Flüssigkeitseinlaß bildende Einlaßkammer 18 durch eine in Fig. 1 gezeigte Einlaßverbindung 60 ein. In der Einlaßkammer und in der benachbarten Verbindungskammer 22 wird das Wasser so beeinflußt, daß es eine laminare Strömung annimmt. Die Beschränkung dieses Teils der Vorrichtung dient dazu, um das Wasser im wesentlichen gleichförmig vom vorderen zum hinteren Ende zu verteilen und eine Ansammlung von Wasser am Ende der Vorrichtung zu vermeiden.

Das Wasser gelangt dann laminar strömend, d.h. ohne Turbulenz, um die Ultraviolettstrahlen emittierenden Lampen 44, wobei es sich allmählich längs jeder Lampe von der rechten zur linken Seite fortpflanzt, wie es in Fig. 3 durch den Pfeil 62 angedeutet ist. Danach gelangt das Wasser von der letzten zylindrischen Strahlungskammer in die als Flüssigkeitsauslaß ausgebildete Auslaßkammer 20, von wo aus es in gereinigtem Zustand über eine Auslaßverbindung 64, vergleiche Fig. 1, abgeführt wird. Es wurde festgestellt, daß ultraviolettes Licht hoher Intensität zur Abtötung von Bakterien wirksamer ist als eine lange Verweiizeit bei geringer Intensität. Folglich wurde die Höhe des Strömungsweges, wie bei 66 in Fig. 4 angedeutet, auf ein Minimum von beispielsweise weniger als 6,35 mm reduziert, wobei sich die Höhe längs des maximalen Umfangs der ultravioletten Strahlungsquelle dadurch ausdehnt, daß die Höhe 24 der Verbindungskammern 22 bei einem Wert liegt, der wesentlich geringer als der Durchmesser der zylindrischen Strahlungskammern 12 ist. Ohne diese Strömungsbeschränkung zwischen den Strahlungskammern würde die Verweilzeit des Wassers nahe den Strahlungslampen zu kurz sein, um eine wirkungsvolle Abtötung der Bakterien vorzunehmen. So erstreckt sich gemäß Fig. 4 die durch den Pfeil 68 angedeutete Zone hoher Strahlung längs eines wesentlichen Bereichs des Umfangs der Strahlungsquelle 44, während die durch den Pfeil 70 angedeutete diametrale Strahlung in die Verbindungskammern 22 und die Ein- und Auslaßkammern hineingelangt. Es wurde festgestellt, daß bei einer Verweilzeit in der Größenordnung von etwa 6 Sekunden eine 100%ige bakterielle Abtötung, d. h. 150000 Bakterien pro ml erfolgt. Dieser Wert ist wesentlich höher als der in den »Public Health«- Vorschriften geforderte.

Fig. 6 zeigt eine Vielzahl von Vorrichtungen oder Einheiten 72, die in obengenanntem Sinne aufgebaut und übereinander gestapelt sind. Dadurch wird ein kompaktes System geschaffen, mit dem sich eine große Strömungsmenge ohne weiteres handhaben läßt und gleichzeitig sichergestellt ist, daß die gesamte Flüssigkeit in glatter laminarer Strömung sehr nahe längs einer Strahlungsquelle verläuft. Ein Austausch der ultraviolettes Licht aussendenden Lampen 44 kann ohne weiteres vorgenommen werden, ohne daß dadurch die Flüssigkeitsströmung durch die Einheit unterbrochen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Mit ultravioletter Strahlung arbeitende Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten, bei welcher die Flüssigkeit durch zumindest eine mit einem Flüssigkeitseinlaß und -auslaß verbundene zylindrische Kammer eines Gehäuses geleitet wird, in der innerhalb einer im wesentlichen konzentrisch angeordneten lichtdurchlässigen Schutzhülse die Ultraviolet-Lampe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (10) mehrere parallel in Abstand zueinander befindliche zylindrische Kammern (12) vorgesehen sind, die sich durch das Gehäuse von dessen vorderen zum hinteren Ende erstrecken, daß längliche, sich durch das Gehäuse von dessen vorderen zum hinteren Ende erstreckende Verbindupgskammern (22) die Kammern verbinden, wobei die Höhe (24) der Verbindungskammern wesentlich geringer als der Durchmesser der Kammern und kleiner als 12,7 mm ist, daß mit der ersten Kammer der Flüssigkeitseinlaß (18) und mit der letzten Kammer der Flüssigkeitsauslaß (20) verbunden ist, daß eine das vordere Ende des Gehäuses abdeckende vordere Platte (26) und eine das hintere Ende des Gehäuses abdeckende hintere Platte (28) vorgesehen sind, die durch eine Dichtungseinrichtung (30, 31, 32, 33) gegenüber dem Gehäuse abgedichtet sind, wobei die vordere und hintere Platte jeweils mit öffnungen (34) versehen sind, die mit den Kammern fluchten, daß die Schutzhülsen (38) einen derartigen Durchmesser aufweisen, daß sich zwischen ihnen und der Innenfläche der Kammern ein Strömungsweg mit einer Höhe kleiner als 6,35 mm ergibt, wobei die Schutzhülsen sich durch die öffnungen in der vorderen und hinteren Platte erstrecken und Abdichtungseinrichtungen (40, 42) die Schutzhülsen gegenüber der vorderen und hinteren Platte abdichten, und daß die Lampen (44), die entfernbar in den t>etreffenden Hüllen angeordnet sind, sich vom vorderen zum hinteren Ende der Schutzhülsen erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von untereinander verbundenen Abstreifelementen (50), die mit der Umfangsfläche der Hülsen (38) und der Wand der Kammern (12) in Berührung stehen, und durch eine mit den Abstreifelementen verbundene Stange (56), die sich durch eine der Platten (26) bzw. (28) hin- und herbewegbar erstreckt und die Abstreif elemente von einer Platte zur anderen bewegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitseinlaß aus einer länglichen zylindrischen Kammer (18) gebildet ist, die parallel m den Kammern (12) angeordnet ist und sich durch das Gehäsue (10) von dessen vorderen zum hinteren Ende erstreckt und mit der ersten der Kammern mittels einer Verbindungskammer verbunden ist, wobei die Flüssigkeitseinlaßkammer eine Flüssigkeitseinlaßverbindung (60) aufweist, und daß der Flüssigkeitsauslaß ebenfalls aus einer länglichen zylindrischen Kammer (20) beisteht, die im wesentlichen parallel zu den Kammern angeordnet ist und mit der letzten der Kammern durch eine Verbindungskammer verbunden ist, wobei die Flüssigkeitsauslaßkammer eine Auslaßverbindung (64) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung zum Abdichten sowohl der vorderen Platte (26) als auch der hinteren Platte (28) gegenüber dem Gehäuse (10) eine Dichtplatte (30; 32) und einen Dichtring (31; 33) umfaßt.