DE4216831A1

DE4216831A1 - Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Fluiden mit UV-Licht

Info

Publication number: DE4216831A1
Application number: DE19924216831
Authority: DE
Inventors: Hussein Jaradi; Heinz-Rainer Klein; Reinhard Schulte
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1992-05-21
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2012-05-22
Also published as: DE4216831C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Fluiden mit UV-Licht bestehend aus mindestens einem zylinderartigen Strömungskanal mit Zu- und Abfuhröffnungen und einer in einem UV-durchlässigen Schutzrohr angeordneten UV-Lichtquelle.

Flüssigkeiten und/oder Gase werden zum Desinfizieren und zum Auslösen photochemischer Reaktionen mit UV-Licht bestrahlt. Bei den Vorrichtungen, z. B. WO 82/01703, wird in der Regel eine Kombination zwischen dem Bestrahlungsraum und der UV-Lichtquelle angestrebt, bei der jedes Volumenelement des Fluids mit einer möglichst großen UV- Dosis bestrahlt wird. Wichtig ist hierbei die Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Bestrahlungsstärke und die Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Kontaktzeit bzw. Strömungsgeschwindigkeit und die Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung des Fluids über den Strömungsquerschnitt des Strömungskanales ohne Strähnenbildung. Dies ist bei direktem Eintritt der zu bestrahlenden Flüssigkeit in den Strömungskanal und damit in das UV-Strahlungsfeld nicht immer gewährleistet.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der eine bessere Verteilung des Fluids bei Eintritt in den Strömungskanal erreicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest dem Eintritts ende des Strömungskanales eine Einströmkammer vorgeschaltet ist. Hierdurch ist sichergestellt, daß das in die Vorrichtung eintretende Fluid zunächst vergleichmäßigt wird, ehe es in das Strahlungsfeld im Strömungskanal eintreten kann. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Einströmkammer einen größeren Durchmesser als der Strömungskanal aufweist.

Vorzugsweise ist eine ebenfalls im Durchmesser vergrößerte Austrittskammer vorgesehen.

Zu einer besonders einfachen Ausbildung der Kombination Eintrittskammer, Strömungskanal und Austrittskammer gelangt man, wenn die Kammern und der Strömungskanal in einem zylindrischen Gehäuse von einem in radialem Abstand von dem Schutzrohr und der Gehäuseinnenwand und in axialem Abstand von den Gehäuseenden angeordneten Temperierkanal mit Zufuhr- und Abfuhröffnungen für ein Temperiermittel begrenzt sind.

Bei mindestens einem sich radial erstreckenden Einlaßstutzen zur Eintrittskammer ist es von Vorteil, wenn zwischen der Austrittsöffnung des Stutzens und dem Schutzrohr ein Prallblech angeordnet ist.

Hierbei wird wiederum bevorzugt, daß das Prallblech gegen die Einströmrichtung des Fluids geneigt ist.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Einströmkammer mit mindestens einem im wesentlichen tangential versetzten Eintrittsstutzen versehen ist derart, daß der in die Eintrittskammer eintretende Fluidstrahl nicht auf das Schutzrohr auftrifft.

Zur Unterstützung der im Strömungskanal gewünschten Drallströmung des zu bestrahlenden Fluids kann es zweckmäßig sein, wenn in der Einströmkammer oder im Bereich des Eintrittsquerschnittes des Strömungskanales mindestens ein Leitblech zur Drallbeaufschlagung des in den Strömungskanal eintretenden Fluids vorgesehen ist.

Zur Vermeidung von Strahlungsverlusten kann der Strömungskanal aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sein, der gegebenenfalls noch auf seiner Innenfläche zusätzlich mit einer reflektierenden Schicht versehen ist.

Es ist auch möglich, daß der Strömungskanal von einem außen verspiegelten Glasrohr gebildet ist.

Schließlich ist es sinnvoll, wenn der Eintrittskammer mindestens zwei gegenüberliegende Eintrittsstutzen und der Austrittskammer ebenfalls mindestens zwei gegenüberliegende Auslaßstutzen zugeordnet sind.

Wenn der Kammer jeweils nur ein Stutzen zugeordnet ist, ist es von Vorteil, wenn diese bezogen auf die Mittellinie der Vorrichtung diametral versetzt angeordnet sind.

Die Erfindung soll nun anhand der beifügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestrahlung eines strömenden Mediums mit UV-Licht,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Baugruppe einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit mehreren gleichartigen Baugruppen in einen Temperierbehälter eingebaut werden kann.

Bei der gezeigten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist ein geradzylindrisches Gehäuse 1 mit einem Gehäusemantel 2 und zwei Stirnplatten 3 und 4 vorgesehen. Koaxial zum Gehäusemantel 2 erstreckt sich ein aus Quarz gefertigtes Schutzrohr 5, in dessen Innerem ebenfalls koaxial eine UV-Lichtquelle 6 angeordnet ist. Wie in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist, können Schutzrohr 5 und UV-Lichtquelle 6 in Längsrichtung aus dem Gehäuse 1 herausgezogen werden. Die erforderlichen Anschlüsse sind der Einfachheit halber nicht mit dargestellt.

Im Inneren des Gehäuses ist mit Abstand von der Innenwandung des Gehäusemantels 2 und der Außenseite des Schutzrohres 5 ein Temperiermantel 7 angeordnet, der an beiden Enden 8 und 9 geschlossen ist.

Auf diese Weise werden im Gehäuse 1 eine Eintrittskammer 10 und eine Austrittskammer 11, sowie ein diese beiden Kammern verbindender Strömungskanal 12 begrenzt. Die zu bestrahlende Flüssigkeit gelangt über sich radial zur Eintrittskammer erstreckende Eintrittsstutzen 13a und 13b in die Vorkammer. Zum Schutz des Schutzrohres 5 sind in der Eintrittskammer schräg gestellte Prallbleche 14 bzw. 15 vorgesehen, die der eintretenden Flüssigkeit in Blickrichtung der Pfeile II-II gesehen einen Drall in Gegenuhrzeigerrichtung aufprägen. Mit diesem Drall versehen tritt die Flüssigkeit in den Strömungskanal 12 ein. Durch den gestrichelten Pfeil 16 in Fig. 2 wird angedeutet, daß der zu bestrahlenden Flüssigkeit in der Eintrittskammer noch zusätzlich ein Reaktionshilfsmittel, wie z. B. ein Oxidationsmittel, vorzugsweise O₃ oder H₂O₂ zugegeben werden können, falls derartige Reaktionshilfsmittel nicht dem Flüssigkeitsstrom vor Eintritt in die Eintrittskammer zugegeben wurden.

Weiterhin ist durch die strichpunktierten Pfeile 17 und 18 in der Fig. 2 dargestellt, daß anstelle von radialen Stutzen 13a und 13b auch tangential versetzte Stutzen vorgesehen sein können. Durch die tangentiale Anordnung wird vermieden, daß die eintretende Flüssigkeit auf die Oberfläche des Schutzrohres 5 auftrifft und zugleich wird ein Drall ohne gesonderte Bleche 14 und 15 auf geprägt.

Es können noch im Eintrittsbereich des Strömungskanales 12 weitere Leitbleche 19, vorzugsweise in Spiralform vorgesehen sein, um den Drall der in den Strömungskanal 12 eintretenden Flüssigkeit zu erhöhen.

Die Einstellung der Strömungsform im Strömungskanal kann dadurch unterstützt werden, wenn die Austrittskammer 11 baugleich wie die Eintrittskammer 10 ausgebildet ist, d. h. auch mit Leitblechen versehen ist. Der Temperierkanal 7 ist mit einem Einlauf stutzen 20 und einem Auslaufstutzen 21 versehen und wird mit einem Kühlmittel oder einem Heizmittel beaufschlagt, um die für die photochemische Reaktion wünschenswerte optimale Temperatur einzustellen. Die Austrittsstutzen, die der Austrittskammer 11 zugeordnet sind, sind mit den Bezugszeichen 22a und 22b belegt.

Wenn bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung die Verweildauer des Fluids in dem Strömungskanal 12 nicht ausreicht, um die erforderliche Reaktionszeit zu gewährleisten, und der Querschnitt des Strömungskanales 12 nicht weiter vergrößert werden kann, weil dann nicht mehr die gewünschte Turbulenzbedingung (Drall) im Strömungskanal sichergestellt werden kann, können erfindungsgemäße Vorrichtungen auch hintereinander oder parallel geschaltet werden. Bei einer solchen Ausführungsform könnten dann Baugruppen mit Eintrittskammer 10, Strömungskanal 12 und Austrittskammer 11 in einem einzigen Temperiertank 23 untergebracht werden, in dem die Außenwandungen der Strömungskanäle von ein und demselben Temperiermediumstrom umströmt werden. Eine solche Baugruppe mit nur einem Einlaßstutzen 13′ und nur einem Auslaßstutzen 22′ ist in der Fig. 3 schematisch dargestellt.

Claims

1. Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Fluiden mit UV-Licht bestehend aus mindestens einem zylinderartigen Strömungskanal mit Zu- und Abfuhröffnungen und einer in einem UV-durchlässigen Schutzrohr angeordneten UV-Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest dem Eintrittsende des Strömungskanales (12) eine Einströmkammer (10) vorgeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmkammer (10) einen größeren Durchmesser als der Strömungskanal (12) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise ebenfalls im Durchmesser vergrößerte Austrittskammer (11) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (10, 11) und der Strömungskanal (12) in einem zylindrischen Gehäuse (1) von einem in radialem Abstand von dem Schutzrohr (5) und der Gehäuseinnenwand (2) und in axialem Abstand von den Gehäuseenden angeordneten Temperierkanal (7) mit Zufuhr- und Abfuhröffnungen (20, 21) für ein Temperiermittel begrenzt sind.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein sich radial zur Eintrittskammer (10) erstreckender Einlaßstutzen (13a; 13b) vorgesehen ist und zwischen der Austrittsöffnung des Stutzens (13a; 13b) und dem Schutzrohr (5) ein Prallblech (14; 15) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Prallblech (14; 15) gegen die Einströmrichtung des Fluids geneigt ist.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmkammer (10) mit mindestens einem im wesentlichen tangential versetzten Eintrittsstutzen (17; 18) versehen ist derart, daß der in die Eintrittskammer (10) eintretende Fluidstrahl nicht auf das Schutzrohr auftrifft.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Einströmkammer (10) oder im Bereich des Eintrittsquerschnittes des Strömungskanales (12) mindestens ein Leitblech (19) zur Drallbeaufschlagung des in den Strömungskanal eintretenden Fluids vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal aus metallischem Werkstoff ausgebildet ist, der gegebenenfalls noch auf seiner Innenfläche zusätzlich mit einer reflektierenden Schicht versehen ist.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (12) von einem außen verspiegelten Glasrohr gebildet ist.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittskammer (10) mindestens zwei gegenüberliegende Eintrittsstutzen und der Austrittskammer ebenfalls mindestens zwei gegenüberliegende Auslaßstutzen zugeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuordnung jeweils nur eines Stutzens zu den Kammern die beiden Stutzen bezogen auf die Mittellinie der Vorrichtung diametral versetzt angeordnet sind.