AT514097A1

AT514097A1 - Vorrichtung zur Flüssigkeitsentkeimung

Info

Publication number: AT514097A1
Application number: AT2332013A
Authority: AT
Inventors: Karl Dipl Ing Dr Edelmoser; Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss
Original assignee: Fachhochschule Technikum Wien
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-15

Abstract

Hauswasseranlagen, die von einem Brunnen versorgt werden, müssen das Grundwasser das zur Verfügung steht soweit aufbereiten, dass sauberes Trinkwasser entsteht. Die UV- Desinfektion hat den Vorteil, dass keine chemischen Stoffe, die selbst schädlich sind,eingesetzt werden. Die V orrichtung ist neben der Wasseraufbereitung auch zur Entkeimung von z.B. Fruchtsäften geeignet und kann in der Prozesstechnik verwendet werden. Die Vorrichtung wird in die Rohrleitung eingefügt. Die UV abstrahlende/n Diode/n oder Laserdiode/n ist/sind auf einem Träger montiert, der sich in einem UV-durchlässigen zylindrischen Körper befindet, der sich in der Achse oder parallel zur Achse eines von der zu entkeimenden Flüssigkeit durchflossenen Rohres befindet. Die zu entkeimende Flüssigkeit durch eine Lochblende vor der Bestrahlung in eine rotatorische Bewegung gesetzt. Wichtig ist weiter, dass die UV abstrahlende/n Diode/n oder Laserdiode/n im Pulsbetrieb betrieben und/oder versetzt getaktet werden.

Description

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Vorrichtung zur Flüssigkeitsentkeimung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsentkeimung, bestehend aus einer oder mehreren UV abstrahlende/n Diode/n oder Laserdiode/n.

Hauswasseranlagen, die von einem Brunnen versorgt werden, müssen das Grundwasser das zur Verfügung steht soweit aufbereiten, dass sauberes Trinkwasser entsteht Befinden sich Senkgruben oder Sickergruben in der näheren Umgebung, so ist das Wasser meist mit Bakterien verseucht. Chemische Verunreinigungen sind natürlich schwerer zu beseitigen (wie z. B. erhöhte Nitratwerte). Die Bakterien können jedoch mit Ozon oder noch besser mit UV-Licht zerstört werden. Die UV-Desinfektion hat den Vorteil, dass keine chemischen Stoffe, die selbst schädlich sind, eingesetzt werden. Der energetische Aufwand ist gering (verglichen mit der Möglichkeit des Abkochens, die auch Bakterien in ausreichendem Maße abtöten würde). Bei Verwendung von UV-C Licht wird die DNA aufgespaltet. Dadurch können auch Viren beseitigt werden. UV Licht kann durch spezielle Lampen erzeugt werden, aber neuerdings ist es auch möglich, durch lichtemittierende Dioden UV-Licht herzustellen. Diese Methode, über einen stromdurchflossenen Halbleiter UV-Licht zu erzeugen, führt, solange er innerhalb der vorgesehriebenen Grenzwerte betrieben wird, zu einer UV Quelle mit langer Lebensdauer und erfordert daher keine Wartung. Weiters kann man die Halbleiter mit Pulsströmen beaufschlagen und so eine pulsierende UV-Lichtquelle erzeugen. Pulsierendes UV-Licht, besonders mit sehr steilen Flanken, führt zu einer rascheren Zerstörung der Keime und Viren. Pulsierendes UV-Licht ist biologisch wirkungsvoller als gleichmäßige Bestrahlung.

Es sei auch angemerkt, dass auch Heißwasserboiler ein Tummelplatz für Keime sein können, die damit in die Warmwasserleitungen geraten und so zu ernsthaften gesundheitlichen Gefährdungen führen können. Auch hier kann die Vorrichtung angewendet werden.

Die Vorrichtung ist neben der Wasseraufbereitung auch zur Entkeimung von z.B.

Fruchtsäften geeignet und kann in der Prozesstechnik verwendet werden. Die Vorrichtung wird in die Rohrleitung eingefügt. Sie kann auch zwischen zwei Absperrventile eingefügt werden.

Von der Anordnung her sind im Rahmen dieses Dokuments zwei Konzepte beschrieben. In einem rohrartigen Gebilde sind mehrere UV abstrahlende Dioden so montiert, dass sie senkrecht zur Rohrachse stehen. Werden drei UV abstrahlende Dioden verwendet, so bietet sich der Winkel von 120 Grad an. Allgemein gesagt wird man einen Wirikelversatz von 360 Grad durch die Anzahl der Dioden wählen. Wird nur eine Diode verwendet so wird diese in 2/13 1 T27/fh/20:121:211:/20130301/0322/0325/0326/0328

Achsrichtung montiert. Die Flüssigkeit wird Meinem Rohrende über ein Filter zur Grobreinigung und zur Entfernung von Schwebstoffen eingefüllt und in eine Drehbewegung versetzt. Wenn mehrere Dioden verwendet werden, konnte die Drehbewegung entfallen. Das Vorfilter kann so gestaltet sein, dass nur so viel Flüssigkeit durch das rohrförmige Gebilde geleitet Wird oder es wird ein Durehflussbegrenzer am Ausgang angeordnet, dass ausreichend UV Energie zur Desinfektion aufgebracht wird, Die Durchflussmenge wird entsprechend der Trübung geregelt. Ist kein Wasserbedarf wird auch die UV-Diode ausgesehaltet, Energieverbrauch gibt es also im Wesentlichen wenn ein Durchfluss stattfindet. Die Desinfektionsvomehtung kann auch mit weiteren Möglichkeiten der Wasseraufbereitung kombiniert werden, so z. B. mit Magneten.

Die Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 5 und Fig. 7 zeigen nun skizzenhaft Ausführungen der Vorrichtung. In Fig. 4 ist eitt Blockschaltbild der Regelung dargestellt. Die Skizzen zeigen rohrhafte Gebilde mit einem 90 Grad Winkel, die in die Leitung eingefügt werden. Natürlich könnte auch nur ein gerades Rohrstück in die Leitung eingefügt werden; der Vorteil bei der gezeichnet Version ist die leichtere Wartbarkeit, Die Grundstruktur zeigt (Fig. 1). Die Verbindung kann beispielhaft über Gewinde erfolgen. Die Einströmung erfolgt von unten, die Ausströmung ist rechts. Die hier gezeigten Vorrichtungen besitzen nur eine UV-Diode (2), die sich in einem UV durchlässigem Kolben (4) befindet. Mit (8) ist die Befestigung angedeutet. Der innere Teil kann dadureh herausgenommen und unter Umständen gereinigt werden. Das Wasser oder allgemein die zu behandelnde Flüssigkeit wird durch den Leitungsdruck durch die Loehblende (1) gedrückt und gleichzeitig in eine Wirbelbewegung versetzt und strömt am UV durchlässigem Kolben (4) vorbei und wird dabei bestrahlt. Das Licht der UV-Diode (2) wird über einen reflektierend Kegel in den Stromungsraurn zwischen UV durchlässigen Kolben (4) und äußerem Rohr gleichmäßig verteilt. Auf der linken Seite ist die Montagevorrichtung für den UV durchlässigem Kolben (8) angedeutet. In Fig. 2 ist eine Erweiterung des Grundsystems skizziert. Über eine Empfangsdiode (5) wird ein gewisser Teil der abgestrahlten Energie wieder empfangen (der Strahlengang ist angedeutet). Durch diese Messung kann die Trübung des Wassers festgestellt werden und so über eine Regelung die erforderliche Strahlenleistung bestimmt werden. Die Durchflussmenge wird dann geregelt. Fig. 3 zeigt eine weitere Erweiterung. Hier sind zusätzlich Scheibenmagneten in den UV durchlässigem Kolben (4) angeordnet und zwar abwechselnd Nord- (6) und Südpole (7). Die Abfolge der Magneten kann auch Vertauscht sein. Durch diese Magneten wird der Flüssigkeit beim Durchströmen, aber auch beim Stillstand einem Magnetfeld ausgesetzt. Fig. 4 zeigt eine Anordnung der Dioden auf einem prismenförmigen Träger (9). Die Dioden müssen dabei T27/fh/2Q121:211/20130301/0322/0325/Q326/0328 3/13 2 nicht an derselben Schnittebene verteilt sein, sondern können auch versetzt angeordnet sein. Der UV-durchlässige Kolben (4) ist im Schnittbild angedeutet. Fig. 5 zeigt eine etwas anders angeordnete Vorrichtung. Die Flüssigkeit fließt innerhalb des prismenförmigen UV-durchlässigen Rohrs und Dioden strahlen auf dieses. Fig. 6 zeigt das Regelsystem. Die Sollwertvorgabe ist durch ein Potentiometer symbolisiert. Praktisch lässt sich die Vorgabe aus dem Empfangssignal der Empfangsdiode berechnen (Mikrokontroller mit Verarbeitung einer Tabelle zur Einstellung der maximalen Flüssigkeitsmenge). Der eigentliche Regler greift auf das Stellventil ein.

Fig. 7 stellt noch eine spezielle Ausformung der Vorrichtung dar. Γη einem elliptischen Rohr (11), das imien mit einer Reflexionsschieht versehen ist, befindet sich in einem Brennpunkt (13) die Achse eines UV durchlässigen Rohrs (14), das von der Flüssigkeit durchströmt wird und um den änderen Brennpunkt (12) sind auf einem z.B. prismenförmigen Träger (9) die Dioden (2) montiert. Der Träger (9) ist dient gleichzeitig als Kühler.

Die Aufgabe, Flüssigkeiten zu entkeimen wird erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass die UV abstrahlende/n Diode/n oder Laserdiode/n auf einem Träger montiert ist/sind, der sich in einem UV-durchlässigen zylindrischen Körper befindet, der sich in der Achse oder parallel zur Achse eines von der zu entkeimenden Flüssigkeit durchflossenen Rohres befindet. Die zu entkeimende Flüssigkeit durch eine Lochblende vor der Bestrahlung in eine rotatorische Bewegung gesetzt. Die UV abstrahlende Diode oder Laserdiode wird in der Achsrichtung montiert und über einen kegelförmigen Reflexkörper wird die UV Strahlung in die Flüssigkeit eingebracht, oder die UV äbstrahlenden Dioden oder Laserdioden sind auf einen prismenförmigen Körper senkrecht zur Achsrichtung montiert. Wichtig ist weiter, dass die UV abstrahlende/n Diode/n oder Laserdiode/n im Pulsbetrieb betrieben und/oder versetzt getaktet werden. Die Vorrichtung kann dadurch erweitert werden, dass sich hinter der Vorrichtung ein Behälter zur Aufnahme der bestrahlten Flüssigkeit befindet, von dem Flüssigkeit entnommen wird und dass durch eine Messvorrichtung die Verunreinigung gemessen wird und bei Überschreiten eines Grenzwerts die Flüssigkeit abermals durch die Desinfektionsvorrichtung geleitet wird. Zum Aufbau ist zu sagen, dass der Diodenträger und der UV-durchlässige Kolben über eine Schraubverbindung mit Dichtung im flüssigkeitsdurchflossenen Rohr befestigt sind. Die Energieversorgung für die Vorrichtung wird über ein Netzgerät aus dem öffentlichen Stromnetz, dem Hausnetz oder über eine autarke Solaranlage mit Akkumulatoren oder Akkumulatoren alleine gewonnen. T27/fh/2Q121211/20130301/0322/0325/0326/0328 4/13 3

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Flüssigkeitsentkeimung, bestehend aus einer oder mehreren UV abstrahlende/n Diode/n oder Laserdiode/n dadurch gekennzeichnet, dass die UV abstrahlende/n Diode/n oder LäSerdiode/n auf einem Träger montiert ist/sind, der sich in einem UV-durchlässigen zylindrischen Körper befindet, der sich in der Achse oder parallel zur Achse eines von der zu entkeimenden Flüssigkeit durchflossenen Rohres befindet.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zu entkeimende Flüssigkeit durch eine Lochblende vor der Bestrahlung in eine rotatorische Bewegung gesetzt wird.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet* dass die UV äbstrählende Diode oder Laserdiode in der Achsrichtung montiert und über einen kegelförmigen Reflexkörper die UV Strahlung in die Flüssigkeit eingebracht wird.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die UV abstrahlenden Dioden oder Laserdioden auf einen prismenförmigen Körper senkrecht zur Achsrichtung montiert sind.
5. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass über eine Empfangsdiode ein Teil der UV-Strahlung nach dem Durchlauf durch die Flüssigkeit aufgenommen wird und daraus durch eine Rechenschaltung der maximal mögliche Durchlauf bestimmt und über ein Regelventil geregelt eingestellt wird.
6. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die UV abstrahlende/n Diode/n oder Laserdiode/n im Pulsbetrieb betrieben und/oder versetzt getaktet werden.
7. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass sich hinter der Vorrichtung ein Behälter zur Aufnahme der bestrahlten Flüssigkeit befindet, von dem Flüssigkeit entnommen wird.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass durch eine eines Grenzwerts die Flüssigkeit abermals durch die Desinfektionsvorriehtung geleitet wird. T27/fh/20121211/20130:301/0322/0325/0326/0328 5/13 4 ·· • · · • · · • · · • '* · ·· • · · · • · * • · · »· ···· ···· .···· • · • ·
9. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Diodenträger und der UV-durehlässige Kolben über eine Schraubverbindung mit Dichtung im flüssigkeitsdurchflossenen Rohr befestigt ist.
10. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung für die Vorrichtung über ein Netzgerät aus dem öffentlichen Stromnetz, dem Hausnetz oder über eine autarke Solaranlage mit Akkumulatoren oder Akkumulatoren alleine gewonnen wird. T27/fh/20121211/20130301/0322/0325/0326/0328 6/13 5