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Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten mittels ultravioletter Strahlen.
Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Flüssigkeiten mittels ultravioletter Strahlen, welche Flüssigkeiten für diese Strahlen undurchlässig sind.
In manchen Fällen ist es nachteilig, wenn die Flüssigkeit, z. B. Wein, der Atmosphärenwirkung ausgesetzt wird. da hiedurch ein Teil des Alkohols zur Verdampfung und auch von
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die Flüssigkeit nicht um in die Form einer dünnen Haut zu bringen, welche der Atmosphäre nicht ausgesetzt ist, sondern auch in einem geschlossenen Behälter so unterzubringen, dass sie diesen ganz erfüllt. Diese Anordnung, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, ist auch für die Sterilisierung von Milch sehr günstig.
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in der Mitte des kreisförmigen Behälters angeordnet, so dass die von dieser Lampe radial ausgehenden Strahlen das kreisförmige, für die Strahlen durchlässige Fenster durchsetzen können.
Die zu behandelnde Flüssigkeit wird somit während des Betriebes der Lampe durch den Kanal geleitet, füllt ihn ganz aus und wird an der Auslassöffnung mit der gewünschten Beschaffenheit entweder sterilisiert oder, dem besonderen Zweck entsprechend, in anderer Weise behandelt. gesammelt. Es ist vorteilhaft, das Fenster zu kühlen, solange es der Einwirkung der Lampe ausgesetzt ist und findet für diesen Zweck eine Wassersprengvorrichtung Verwendung.
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Stellt des Kanales eine Grundplatte in Verwendung genommen, die eine ebene Oberfläche besitzt, und auf diese ein Ring bzw. ein Rahmen aus Papier, Kautschuk o. dgl. von beliebiger Dicke und Gestalt aufgelegt.
Auf diesen Ring wird eine Scheibe aus Quarz aufgesetzt und dann beide Platten mit dem zwischengelagerten Ring durch Klammern o. dgl. luftdicht verbunden. Auf diese Weise wird zwischen der Grundplatte und der Quarzscheibe ein Hohlraum geschaffen, dessen Höhe der Dicke des zwischengeschalteten Papierringes gleich ist. Für den Einlass und Auslass werden geeignete Öffnungen in einer oder beiden Platten vorgesehen. Die Form der Platten kann beliebig sein und ist es nicht notwending, ebene Platten zu verwenden. Bei Benützung der Vorrichtung wird der Behälter für die zu behandelnde Flüssigkeit, z. B.
Milch, vorteilhaft höher angeordnet, als das zu behandelnde Gefäss und kann dieses'gegebenenfalls auch mit einer Vakuum- pumpe in Verbindung stehen, so dass die Geschwindigkeit, mit welcher die Flüssigkeit die Vor- richtung durchströmt, geregelt werden kann. Zum Durchtreiben der Flüssigkeit durch die Sterilisiervorrichtung kann auch Pressluft vorteilhaft Verwendung finden.
Die nahe der Lampe angeordnete Quarzscheibe wird durch strömendes Wasser gekühlt, um eine Erhitzung der Flüssigkeit während der Behandlung sowie Bruch der Scheiben hintanzuhalten.
Zwecks möglichster Ausnützung der ultravioletten Strahlen kann eine Anzahl der be- schriebenen Behälter rund um die Lampe angeordnet sein.
Eine vollkommene Behandlung der Flüssigkeit durch die Strahlen kann auch dadurch erreicht werden, dass sowohl die Grundplatte als auch der Deckel aus für ultraviolette Strahlen
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durchlässigem Stoss hergestellt werden und dass zu beiden Seiten des Behälters je eine Lampe angeordnet wird, so dass die Flüssigkeitshaut auf beiden Seiten der Wirkung der ultravioletten Strahlen ausgesetzt ist.
Bei der Behandlung von Milch oder anderen Flüssigkeiten, die oxydiert werden können, wenn sie der Wirkung der ultravioletten Strahlen ausgesetzt sind, ist Vorsorge zu treffen, dass eine zu lange währende Einwirkung vermieden und die Berührung von Luft mit der Flüssigkeit verhindert wird. Die Vorrichtung muss aus diesem Grunde derart ausgestaltet werden, dass sich in dem Rohr zwischen dem Speisebehälter und dem Apparate keine Luftsäcke bilden können. Wenn Pressluft zum Durchtreiben der Flüssigkeit durch die Vorrichtung Verwendung findet, so darf sie mit der Flüssigkeit nicht in unmittelbare Berührung kommen, da sonst Luft in die Flüssigkeit eintreten und bei der Einwirkung der Strahlen die Oxydation der Flüssigkeit veranlassen würde.
Es würde dies weiter zur Folge haben, dass die Flüssigkeit die Vorrichtung in Form einer Emulsion verlässt.
Bei der Sterilisierung der Milch ist die Verwendung von schwingenden Pumpen unzweckmässig, da hiedurch die Bildung von Butter veranlasst werden kann, wodurch auch der Nachteil eintritt, dass der enge Spalt zwischen den Platten verstopft wird.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigt Fig. 1 einen lotrechten Schnitt einer kreisringförmigen Vorrichtung, bei welcher du'Lampe ungefähr in der Mitte angeordnet ist. Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 1, Fig. 3 und 4 lotrechte Schnitte einer abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung gemäss Fig. 1, Fig. 5 und 6 Ansichten ebener Platten mit dem Einfassungsringe, Fig. 7 ein Schaubild der miteinander verbundenen Platten, Fig. 8 einen lotrechten Schnitt der Vorrichtung, welcher die Benützungsweise veranschaulicht, Fig.
9 eine Ausführungsform mit je einer Lampe zu beiden Seiten der Vorrichtung, Fig 10 und 11 einen Schnitt und eine Draufsicht in grösserem Massstabe, welche die Verbindung der Platten veranschaulicht, Fig. 12 einen lotrechten Schnitt einer Ausführungsform, gemäss welcher die Vorrichtung die Lampe vollkommen umschliesst, Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 12, Fig. 14 und 15 Ausführungsformen der Kühleiuricbtung, Fig. 16 eine Gesamtansicht, welche die Anordnung des Speisebehälters und Sammelbehälters veranschaulicht, Fig. 17 einen lotrechten Schnitt durch eine Vorrichtung zum Durchtreiben der Flüssigkeit durch den Apparat, Fig. 18 eine schematische Darstellung eines Umschalters und Fig. 19 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung, die zum Entfernen der in der Flüssigkeit enthaltenen Luft dient.
Gemäss dem in Fig0 1 dargestellten Ausführungsbeispiele ist ein niedriger Behälter von kreisförmiger Gestalt, der aus geeignetem Stoff, wie Metall, Glas oder Porzellan, hergestellt ist, mit einem Deckel 2 aus Quai z versehen, und bildet auf diese Weise ein ringförmiges Rohr mit inneren) Fenster, welches die ultravioletten Strahlen durchlässt. Das Rohr ist in einem Rahmen oder Grundteil gelagert, der aus Holz hergestellt sein kann. Mit diesem Rahmen ist das Rohr an den Enden durch Klammern 8 verbunden. Der Zutritt der zu behandelnden Flüssigkeit erfolgt durch das Rohr 5 und der Austritt durch das Rohr 6.
Die Quelle der ultravioletten Strahlen, beispielsweise eine Quecksilberdampflampe 3 mit Quarzbehälter, ist derart angeordnet, dass die ultravioletten Strahlen, die in radialer Richtung von der Lampe ausgehen, das Quarz-oder Glimmerfenster durchsetzen und auf die Flüssigkeit einwirken. Ein Scheinwerfer 7 dient dazu. den Austritt ultravioletter Strahlen in die Atmosphäre zu verhindern. Die Einrichtung zum K n der Platte ist mit 9 bezeichnet und besteht aus im oberen Teile der Vorrichtung an- geordneten Wasserleitungsrohren mit Öffnungen, durch welch letztere Kühlwasser auf die der Einwirkung der Lampe ausgesetzte Scheibe gesprengt wird, welches in dünner Schichte niederfliesst und durch geringe Neigung der Vorrichtung am Ende derselben abgeleitet werden kann.
Nach Fig. 3 ist die Vorrichtung aus zwei im wesentlichen halbkreisförmigen Teilen 10 und 11 zusammengesetzt, durch welche die Flüssigkeit gleichlaufend oder in Aufeinanderfolge durchgeführt und wobei das Kühlwasser durch ein Rohr 12 gesammelt und abgeleitet werden kann.
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Die Kühlung der Flüssigkeit beim Durchtritt durch den Apparat gemäss den Fig. 1 bis 4 für die Zeit, während welcher dieselbe der Einwirkung der Lampe ausgesetzt ist, kann auch durch einen Wassermantel bewerkstelligt werden, der an der von der Lampe abgewendeten Seite des
Kanales angeordnet ist.
Bei dem Ausfihrungsbeispiele gemäss den Fig. 1 bis 4 kann das für die ultravioletten Strahlen durchlässige Fenster sehr nahe dem Grundteil des Kanales angeordnet sein, wodurch die Flüssigkeit in die Form einer dünnen Haut gebracht wird. Die Dicke dieser Haut wird durch den Abstand des Fensters vom Grundteil bestimmt.
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Bei der Sterilisierung von Milch und ähnlichen Flüssigkeiten, die zwecks vollkommener Sterilisierung in die Form einer sehr dünnen Haut gebracht werden müssen,') kann man eine Schichtenstärke in Papierdicke erhalten, wenn man eine ebene Platte 18 verwendet und längs der Kante derselben einen Ring oder Rahmen 19 aus Papier oder anderem geeigneten Stoffe anordnet. Will man die Strömungsrichtung der Flüssigkeit während der Behandlung durch die Strahlen einer einzigen Lampe ändern, so wird der Zwischenlage eine Zickzackform gegeben (Fig. 6). Die Grundplatte, auf welcher der Papierring aufgelegt wird, kann aus Metall o. dgl. Stoff bestehen und wird mit einer flachen Deckenscheibe 20 aus Quarz durch Klammern oder in anderer Weise verbunden.
Zwischen der Grundplatte und der Quarzscheibe wird auf diese Weise ein-während des Betriebes vollständig von der zu sterilisierenden Flüssigkeit ausgefüllter Hohlraum geschaffen, dessen Höhe der Dicke der Zwischenlage gleich ist. An die Grundplatte werden das Einlassrohr 21 und das Auslassrohr 22 angeschlossen. Die Platten können beliebige Form besitzen und ist es nicht unumgänglich notwendig, ebene Platten zu verwenden.
Die Verbindung der Platten kann irgendwie, z. B. durch Klammern 23 (Fig. 8), erfolgen.
Bei diesem Ausführungsbeispiele kann auch die Grundplatte 18 aus Bergkriatall bestehen und wird die Lampe 3 möglichst nahe der aus Bergkristall hergestellten Deckelplatte 20 angeordnet.
Die Flüssigkeit wird durch den Hohlraum zwischen den beiden Platten durchgetrieben, erfüllt diesen ganz und wird im Behälter 24 gesammelt. In diesem Falle sind sowohl der Deckel als auch die Grundplatte für die ultravioletten Strahlen durchlässig und nachdem einige derselben die Flüssigkeit durchsetzen, wird sich der Sammelbehälter im Wirkungskreis der Strahlen befinden, wodurch die Gefahr einer abermaligen Infektion vermieden ist. Auch können zwei Lampen, eine oberhalb der Deckelplatte und die andere unterhalb der Grundplatte angeordnet, Verwendung finden, wodurch das Flüssigkeitshäutchen zwischen den beiden Platten zu beiden Seiten der
Einwirkung der Strahlen ausgesetzt wird. Ein diesbezügliches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 9 dargestellt.
Die Fig. 10 und 11 veranschaulichen die luftdichte Verbindung der Platten. Drei Platten 25, 26 und 27 sind in einem rechteckigen Rahmen 28 angeordnet. Zwischen den Platten 25 und 26 ist ein Hohlraum vorgesehen, durch welchen Kühlwasser durchgeleitet werden kann, das durch das Rohr 29 zu-und durch das Rohr 30 abgeleitet wird. Die Platten 26 und 27 sind durch Papier o. dgl. Dichtungsstoff voneinander getrennt und wird auf diese Weise ein Hohlraum geschaffen, welchen die Flüssigkeit in äusserst dünner Schichte, ihn ganz erfüllend, durchströmt. Die Dicke der Schichte ist von der Dicke der Papierdichtung 19 abhängig.
Der Rahmen, in welchem die Platten angeordnet sind, besteht aus mehreren Teilen, zwischen welchen Kautschuk-o. dgl. Dichtungen 31 angeordnet sind, um eine Ausdehnung der Platten zu ermöglichen. Die Hohlräume, welche das Kühlwasser und die zu behandelnde Flüssigkeit durchströmen, sind durch
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wird vorteilhaft an eine Öffnung der untersten Platte und der Auslass an der anderen Seite der Vorrichtung angeordnet. Gegegebenenfalls kann ein Scheinwerfer 77 an der von der Lampe abgewendeten Seite des Behälters angeordnet sein.
In Fig. 12 und 13 ist die Lampe 3 in einem Rohre oder Zylinder 33 untergebracht, der aus zwei Teilen zusammengesetzt ist und aus für die ultravioletten Strahlen durchlässigem Stoffe besteht. Um dieses Rohr ist eine Anzahl von Behältern 34, nach Art des zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispieles, angeordnet. Dieselben bilden in ihrer Gesamtheit die Form eines Sechseckes. Die Behälter 34 sind im Rahmen 35 in solcher Art angeordnet, dass die äussere Platte jedes Behälters leicht abgenommen werden kann. Durch Schrauben 36 des Rahmens können die äusseren Platten gegen die Grundplatte niedergeschraubt werden. Zwischen dem Rahmen und den Platten sind Kautschuk-o. dgl. Dichtungen angeordnet.
Der Zutritt der Flüssigkeit erfolgt am einen Ende der Vorrichtung durch das Einlassrohr 37 und sie strömt zunächst durch die radialen Kanäle 38 und sodann in gleicher Richtung durch die voneinander unabhängigen Behälter 34.
Zwischen dem Zylinder 33 und den Kammern lässt man vorteilhaft Wasser kreisen, um ein Erhitzen der behandelten Flüssigkeit hintanzuhalten. Bei dieser Ausführungsform werden alle Strahlen der Lampe nutzbar verwendet und sie besitzt daher wesentliche wirtschaftliche Vorteile.
Abgeänderte Ausführungsformen der Einrichtungen zur Kühlung der Flüssigkeit in den Kammern sind in den Fig. 14 und 15 dargestellt. Es sind beispielsweise vier Kammern 34 vorgesehen. welche die Lampe J umschliessen und der ganzo Innenraum 39 zwischen der Lampe und den Kammern ist mit Wasser gefüllt. Nachdem Wasser die ultravioletten Strahlen besser durchlässt als Luft, so wird hiebei ein geringerer Verlust an ultravioletten Strahlen vorhanden sein, doch besitzt diese Ausführungsform insofern einen Nachteil, als die Lampe durch die über- mässige Kühlung leidet. Dieser Nachteil kann durch Anordnung eines Mantels 40 um die Lampe vermieden werden. in welchem Falle der Zwischenraum zwischen der Lampe und dem Mantel entlüftet wird.
Der Zwischenraum zwischen dem äusseren Mantel und den Kammern kann entweder vollkommen mit Wasser gefüllt werden oder es wird nur der Mantel 40 mit Wasser bespült, wie
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Fig. 16 zeigt eine Gesamtanordnung der Vorrichtung. 41 ist der Speisebehälter für die zu behandelnde Flüssigkeit und 42 der Wasserbehälter, dessen Inhalt bei diesem Ausführung- beispiele. unmittelbar auf die Deckplatte des Behälters ausfliesst. Oberhalb der Vorrichtung ist die Lampe 3 angeordnet,. welche die ultravioletten Strahlen aussendet.
Die Vorrichtung leitet die behandelte, Flüssigkeit durch das Auslassrohr 2S, welches in den. Behälter 43 mündet, in dem
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angeschlossen, welches zu einer Luftpumpe führt, so dass bei diesem Ausführungsbeispiele die Flüssigkeit durch Saugwirkung durch den Apparat geleitet wird. Für manche Fälle findet ein Rohr 45 ; data mit einem Hahn 46 versehen ist, Verwendung, um auf die Flüssigkeit nach der Behandlung Luft einwirken zu lassen. In dem Rohr ist ein Filter 47 angeordnet, um die Verunreinigung der Flüssigkeit mit Staub zu verhindern.
Bei der Sterilisierung von Milch muss man die Luft ferne halten, um eine Oxydation zu vermeiden ; auch muss deshalb ein Mischen der Flüssigkeit mit Luft verhindert und die Flüssigkeit trotz der geringen Stärke der Flüssigkeitahaut mit grosser Geschwindigkeit durch die Vorrichtung durchgetrieben werden. Um die Berührung der Luft mit der Flüssigkeit zu verhindern, muss die Leitung vom Speisebehälter zur Vorrichtung in der Weise ausgestaltet werden, dass sich Luftsäcke nicht bilden können. Wird für das Durchtreiben der Flüssigkeit durch die Vorrichtung Pressluft verwendet, so darf dieselbe mit der Flüssigkeit nicht in unmittelbare Berührung gebracht werden, da sich gepresste Luft rasch in der Milch löst.
Es würde dies eine Oxydation durch die Einwirkung der ultravioletten Strahlen zur Folge haben und die Bildung einer Emulsion veranlassen. Die Verwendung schwingender Pumpen ist untunlich, da dieselben die Bildung von Butter in Milch begünstigen würden, welche die engen Kanäle zwischen den Platten verstopfen würde.
Für das Durchtreiben der Flüssigkeit findet gemäss der Erfindung die in Fig. 17 dargestellte Vorrichtung Verwendung, die mit einem hydraulischen Sammler Ähnlichkeit besitzt. Die Vorrichtung besteht aus einem Zylinder 48 mit einem Kolben 49, zwei Einlassrohren 50 und 51, mit Hähnen 52 und 53 und drei Auslassrohren 54, 55 und 56 mit Hähnen 57, 58 und 59. Die Flüssigkeit ist in dem Speisebehälter 41 untergebracht, in welchem ein Sieb 60 angeordnet ist, durch das die Milch filtriert wird. Das vom Milchbehälter ausgehende Rohr ist mit einem Hahn 61 versehen und durch den Hahn 62 mit der Leitung für Pressluft verbunden. Oberhalb des Kolbens 49 befindet sich eine Wasser'schichte.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende : Die Hähne 61, 52, 59 und 58 werden geschlossen und der Hahn 57 geöffnet. Pressluft strömt sodann durch die Hähne 62 und 53 und hebt den Kolben 49 bis zur Decke des Zylinders 48, wodurch die im Zylinder enthaltene Luft zum Austritt gebracht wird und durch den Hahn 57 entweicht.
Sobald der Kolben bis an die Decke des Zylinders verschoben ist, werden die Hähne 57 und 62 geschlossen, die Hähne 61, 53 und 58 geöffnet, so dass die Milch durch ihr Gewicht von dem Behälter 41 in den unteren Teil des Zylinders überfliesst, wobei die Luft an den Seiten des Kolbens und durch den Hahn 58 ent-
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und die Hähne 62, 52 und 59 geöffnet, so dass die Pressluft, welche durch den Hahn 62 und das Rohr 50 in den Raum oberhalb des Kolbens eintritt, diesen niederdrückt und die Milch durch das Rohr 56 zur Sterilisiervorrichtung leitet.
Zum Heben und Senken des Kolbens 59 kann an Stelle von Pressluft auch eine Kolben- pumpe Verwendung finden, doch ist dabei Vorsorge zu treffen, dass die Luft nicht in jene Teile der Vorrichtung eindringt, in welchen Milch enthalten ist und muss es weiters verhindert werden, dass Butter gebildet wird. Gegebenenfalls können der Zylinder durch das Rohr 55 und der obere Teil des Milchbehälters 41 durch eine Vakuumleitung verbunden sein.
Bei Benützung der beschriebenen Vorrichtungen muss die Lampe abgestellt werden, sobald der Zuliul3 von Kühlwasser aufhört. Dies ist notwendig, um den Bruch der Quarzplatten zu verhindern, die dann einerseits von der Lampe stark erhitzt werden und andererseits mit der kalten Flüssigkeit in Berührung kommen. Zu diesem Zwecke kann ein Umschalter Verwendung finden, welcher derart wirkt, dass die Lampe erst in Betrieb gesetzt wird, nachdem das Kühlwasser in Wirkung tritt. Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 18 dargestellt und besteht aus einem Behälter 6, 3, welchem das Kühlwasser durch das Rohr 64 zufliesst.
Der Behälter 63 ist an einem um die Achse 66 drehbaren Hebel 65 angeordnet, dessen anderes Ende ein Gegengewicht 67 und einen Kontakt 68 trägt. Das Kühlwasser fÜllt zunächst den Behälter und strömt durch das Rohr 69 ab. Wenn der Behälter leer ist, senkt sich der Hebelarm, an welchem das Gegengewicht angeordnet ist und öffnet auf diese Weise den Stromkreis 70 der Lampe.
Vor Verwendung der Vorrichtung für die Sterilisierung ist es vorteilhaft, sie durch einen Dampfstrom oder ein desinfizierendes Mittel zu sterilisieren. Als solches kann vorteilhaft Wasserstoffperoxyd verwendet werden. Bei Verwendung dieses Desinfektionsmittels wird ein Zweiweg- hahn im Zuleitungsrohr des Apparates angeordnet, so dass durch einfache Betätigung des Haltes unmittelbar auf das Gas Wasser, Milch oder eine andere zu behandelnde Flüssigkeit durchgeleitet werden kann. Die Verwendung eines Zweiweghahnes vereinfacht auch das Reinigen der Vorrichtung.
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Vor der Behandlung der Milch mit den ultravioletten Strahlen kann vorteilhaft die darin gelöste Luft entfernt werden. Eine diesem Zweck dienliche Vorrichtung ist in Fig. 19 dargestellt und besteht aus einem drehbaren Körper 71, der in einer Kammer 72 angeordnet ist. Auf die Oberfläche dieses drehbaren Körpers wird die Milch des Behälters 73 durch ein Rohr 74 geleitet.
Die Kammer 72 ist durch ein Rohr 75 mit einer Vakuumkammer verbunden, in welche die in der Milch gelöste Luft abgeleitet wird. Die Milch strömt über den drehbaren Körper und wird in einem Behälter 76 gesammelt, von welchem sie zu der Sterilisiervorrichtung geleitet wird.
Ein Vorteil der Ausgestaltung, die Flüssigkeit unter Druck durch die Vorrichtung zu treiben, besteht darin, dass bei Undichtheiten an den Verbindungsstellen wohl Flüssigkeit austreten, aber keine'Luft eintreten kann. Wenn das Durchtreiben der Flüssigkeit durch die Vorrichtung durch
Saugwirkung erfolgt, so werden die Verbindungsstellen mit hydraulischem Verschluss versehen, so dass bei Undichtwerden des Verschlusses wohl Flüssigkeit, aber keine Luft eintreten kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten mittels ultravioletter Strahlen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit einen seichten geschlossenen Behälter so durchströmt, dass sie denselben ganz erfüllt und zu einem dünnen Häutchen ausgebreitet wird.