CN112110514A - 用于借助于uv光对流体进行消毒的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于借助于UV光对流体进行消毒的装置，包括：容器；反应器腔室，其布置在容器中并且适于接收待消毒的流体；入口，流体可以经由该入口引入到反应器腔室中；出口，流体可以经由该出口离开反应器腔室；以及照射装置，其适于提供UV光线并照射进入所述反应器腔室以对反应器腔室中的流体进行消毒；其中，具有入口和出口的反应器腔室适于通过湍流的径流的方式将流体从入口输送到出口，并且提供了促进湍流的径流形成的流体引导装置，流体引导装置在邻近入口的反应器腔室区域中具有流体引导元件，所述流体引导元件被构造成使朝向出口的非湍流的径流最小化，并且通过这种方式来增强湍流的径流。此外，提供借助于UV光对流体进行消毒的方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于借助于UV光对流体进行消毒的装置和方法。
背景技术
为了对流体，例如水，特别是工业用水或饮用水进行消毒，可以使用UV光或者说紫外光。
WO2017/045662A1公开了一种用于借助于UV光对流体进行消毒的装置以及所述装置的用途。在这种已知的装置中，容器设置有反应器腔室，待消毒的流体通过入口引入该反应器腔室中，并且借助于UV光照射消毒的流体可以从该反应器腔室排出。在此规定，反应器腔室中的流体具有旋转的流体涡流的形式。在反应器腔室的侧壁区域中布置有UV光源，UV光源将UV光线照射到旋转的流体涡流上以用于消毒。在一个实施例中，已知装置中的出口形成在延伸到反应器腔室中的管部段处。
发明内容
本发明的目的是提供借助于UV光对流体进行消毒的装置和方法，其中借助于UV光对流体的消毒效率得到提高。
为了实现该目的，提供了根据本发明所述的用于借助于UV光对流体进行消毒的装置和方法。
根据一个方面，制造了一种用于借助于UV光对流体进行消毒的装置，该装置包括：容器，布置在容器中并且适于接收待消毒的流体的反应器腔室；入口，流体可以经由该入口引入到反应器腔室中；出口，流体可以经由该出口离开反应器腔室；以及照射装置，其适于提供UV光线并照射至所述反应器腔室中以对所述反应器腔室中的流体进行消毒。具有入口和出口的反应器腔室适于借助于湍流的径流将流体从入口输送到出口。提供了一种促进湍流的径流的形成的流体装置，所述流体装置在邻近入口的反应器腔室区域中具有流体引导元件，该流体引导元件被构造成使朝向出口的非湍流的径流最小化，并且通过这种方式增强湍流的径流。
根据另一方面，提供了一种使用该装置借助于UV光对流体进行消毒的方法。流体通过入口被引入到装置的容器的反应器腔室中，并在反应器腔室中被输送到出口。在反应器腔室中，借助于由照射装置照射到反应器腔室中的UV光线对流体进行消毒。流体在反应器腔室中借助于湍流的径流从入口向出口输送。在该过程期间，流体引导装置促进湍流的径流的形成，在这里，借助于在邻近入口的反应器腔室区域中的流体引导元件，非湍流的径流朝向出口被最小化，由此湍流的径流的形成被加强。
借助于流体引导元件，可以基本上完全避免反应器腔室中朝向出口的非湍流的径流。非湍流的径流可以是例如沿管部段的层径流。
流体引导装置可以包括多个流体引导元件。
由于在已知装置中发生的朝向出口的非湍流的径流，流体在反应器腔室中所花费的时间减少，这限制了借助于UV光进行消毒的效率。这借助于所提供的流体引导元件得以改进，该流体引导元件最小化或防止了一部分流体在没有被湍流的径流撞击的情况下流到出口。
照射装置例如可以由发光二极管(LED)形成，发光二极管作为UV-LED提供UV光线并照射入反应器腔室。
反应器腔室例如可以被配置为容器中的柱体形的内部空间。
反应器腔室可以至少部分地涂覆或衬有以漫射方式散射UV光线的材料，例如PTFE(聚四氟乙烯)。
如果入口布置在反应器腔室的壁部段的区域中，则流体引导元件可以布置成邻近所述壁部段，例如如果入口布置在例如反应器腔室的底部或端部的区域中，则流体引导元件可以布置在底部或端部区域中。
反应器腔室中的湍流的径流可以包括涡流，特别是漩涡。由于湍流的径流，流体在从入口到出口的路线上在反应器腔室中可以循环数次，这进一步增加了UV光照射的时间长度。
在该装置中，流体引导元件可以在离出口一定距离处布置在管部段的远端区域中。如果管部段例如从底部或从盖部延伸到反应器腔室中，则流体引导元件可以布置成靠近底部或盖部。
在该装置中的流体引导元件可以具有延伸到反应器腔室中并且以独立的方式布置在那里的叶片或翼元件，叶片或翼元件可选地从反应器腔室的中间区域开始延伸到邻近反应器腔室的内表面的区域中。多个叶片或翼元件可以以基本上等距的间隔设置。叶片或翼元件可以形成为三维的，例如类似于翼箔或转子叶片。
流体引导元件可以以可移动的方式布置在反应器腔室中。在此例如可以规定，流体引导元件布置在反应器腔室中，从而能够以自由或自主的方式运动，例如作为可自由旋转的叶轮。流体引导元件布置在反应器腔室中以便可围绕旋转轴线旋转。通过入口引入反应器腔室中的流体例如可以基本上沿旋转轴线的轴向或垂直于所述轴线进入。
备选地，可以规定，流体引导元件以固定的方式布置在反应器腔室中。在一个实施例中，流体引导元件例如借助于围绕旋转轴线的旋转能够运动到多个可选择的位置中，流体引导元件例如借助于保持机构分别固定在这些位置中。
在一个实施例中可以规定，流体引导元件在管部段上可垂直调节。备选地，流体引导元件被布置成在反应器腔室中是固定的并且根本不能移动。
流体引导元件，例如在具有叶轮的变型中，可以被构造成基本上完全覆盖(柱体形)反应器腔室的横截面。在这里的翼的径向外端和反应器腔室的内壁之间没有距离或仅有小的距离，例如大约1mm至大约5mm的距离。备选地，可以规定，流体引导元件被配置成仅部分地覆盖反应器腔室的横截面，例如小于横截面面积的约70％，优选小于横截面面积的约50％，并且甚至更优选小于横截面面积的约30％。
流体引导元件可以在反应器腔室的纵向方向上布置在反应器腔室的未被照射装置覆盖的部段中。在这种情况下，流体引导元件特别地不与照射装置相对布置，并且因此不限制照射装置的照射区域。
流体引导元件在反应器腔室的纵向方向上的结构高度(多倍)小于反应器腔室在纵向方向上的长度。例如，流体引导元件的结构高度为大约20mm至大约50mm，优选地为大约20mm至大约40mm。反应器腔室可以具有例如大约100mm到大约900mm、备选地从大约500mm到大约900mm的结构高度(在纵向方向上)。
如果流体引导元件形成有旋转叶片或者翼的布置，则可以提供径向向外的圆周壁，翼分别终止于该圆周壁或者翼并入该圆周壁。圆周壁可以具有至少与翼相同的高度。圆周壁可以安装在反应器腔室的内壁的外部上。
在流体引导元件的平坦侧的俯视图中，流体引导元件的叶片或翼的边缘可以部分地重叠，例如在径向向外定位的区域中重叠。备选地，在该流体引导元件的平坦侧的俯视图中，不存在这种重叠。
流体引导元件可以与入口相对地布置在反应器腔室中。这样，例如可以规定，通过入口引入到反应器腔室中的流体流向流体引导元件或(直接)流向流体引导元件。
出口可以布置在管部段上。可移动安装的流体引导元件可以被提供为可围绕沿管部段的纵向方向延伸的旋转轴线旋转。
所述管部段可以形成为从所述反应器腔室的壁部段延伸到所述反应器腔室中，并且所述出口可以布置在所述管部段的延伸到所述反应器腔室中的端部上。在该实施例中，管部段可以基本上布置在反应器腔室的中心或中间，使得反应器腔室中的流体可以围绕管部段输送。例如，所述管部段可以从所述容器的底部或顶部段延伸到所述反应器腔室中。
流体引导元件可以围绕管部段构造。流体引导元件可以以中断或连续的方式围绕管部段构造。
另外的流体引导元件可以布置在管部段上和/或邻近管部段布置，以便最小化或完全防止沿着管部段的非湍流的径流。
出口可以在端部表面的区域中布置在管部段上。
流体引导元件可以被配置成使得沿着管部段的外表面朝向出口的非湍流的径流最小化，并且通过这种方式增强湍流的径流。
前面描述的与装置有关的实施例可以以与用于借助于UV光对流体进行消毒的方法有关的相应方式来提供。
附图说明
在下文中，参照附图更详细地说明进一步的实施例，附图示出：
图1是用于借助于UV光对流体进行消毒的装置的容器的示意图；
图2是图1所示的容器沿图1所示的平面AA的示意性截面图；
图3是图1所示的容器沿图1所示的平面BB的示意性截面图；
图4是用于借助于UV光对流体进行消毒的装置的另外的容器的示意图；
图5是图4所示的容器沿图4所示的平面AA的示意性截面图；
图6是图4所示的容器沿图4所示的平面BB的示意性截面图；
图7是用于借助于UV光对流体进行消毒的装置的另一容器的示意图；
图8是图7所示的容器沿图4所示的平面AA的示意性截面图；并且
图9是图7所示的容器沿图4所示的平面BB的示意性截面图。
具体实施方式
图1示出了用于借助于UV光对流体进行消毒的装置的容器1的示意图。图2和3示出了沿图1中所示的平面AA和BB的截面图。
借助于虚线示意性地示出了照射装置2，照射装置提供用于对容器1的反应器腔室3中的流体进行消毒的UV光线，并且照射装置例如由UV-LED形成。
待消毒的流体，特别是水，例如饮用水，通过入口4进入反应器腔室3。流体流进入这里，以便在反应器腔室3中产生湍流的径流，湍流的径流特别地导致反应器腔室3中的流体循环若干次，使得流体在反应器腔室3中所花费的时间被优化，以便使用UV光照射进行消毒。
在反应器腔室3中的流体到达顶部之后，流体可以通过出口5离开反应器腔室3，该出口形成在管部段6的端部的侧面上，该管部段又从底部7延伸到反应器腔室3中，并且在该管部段中设置有排出装置8，被消毒的流体然后可以通过该排出装置被引导以进一步处理，例如被引导到排水点。
容器1的特征在于罐形容器1a以及在所示实施例中旋拧上的盖部1b。
为了促进在反应器腔室3中形成流体的湍流的径流，提供具有流体引导元件10的流体引导装置9，流体引导元件周向地形成在管部段6上，并且在所示的实施例中，流体引导元件具有叶片或翼元件11，叶片或翼元件以相等的间隔围绕管部段11布置，并且布置成从管部段6延伸到反应器腔室3中。借助于流体引导元件10，减少或基本上完全消除了引入到反应器腔室3中的流体沿着管部段6的表面朝向出口的非湍流的径流。实际上，流体引导元件10有助于形成湍流的径流，使得引入的流体最大可能程度地暴露于湍流的径流。当沿着管部段6的表面流动的流体暂时到达出口5时，出口5在所示方向上借助于流体引导元件10阻碍。
图4示出了用于借助于UV光对流体进行消毒的装置的另外的容器20的示意图。图5和6示出了沿图4中所示的平面AA和BB的截面图。在图4至6中，对于相同的特征，使用与图1至图3中相同的附图标记。
在图4至6所示的实施例中，入口4和出口5布置在所述另外的容器20的相对端部部段21、22的区域中，该另外的容器形成有管23，例如是石英玻璃管。流体引导元件10构造为叶片或叶轮，在底部24的区域中的入口4的对面，并且以其整个结构高度容纳在下端部部段22中。如果该另外的容器21(即管23)由透明材料制成并且该下部段22由不透明材料(例如塑料)制成，则该下部段覆盖该流体引导元件10。通过入口4进入的流体流基本上垂直于三维成形的叶片和翼元件11所布置的平面撞击在流体引导元件10上。
在各种实施例中，另外的容器20可以在面向反应器腔室3的内侧上具有优选以漫射方式反射UV光的表面。为此，可以提供具有PTFE的涂层。该另外的容器20也可由PTFE、不锈钢或铝构成。
流体引导元件10在纵向方向上被布置在反应器腔室3中，位于另外的容器20的在纵向方向上被照射装置2覆盖的区域之外。
提供用于消毒的UV光的照射装置2形成在反应器腔室3周围，并从外部照射到反应器腔室3中，其中可以实现UV-LED。冷却元件25，例如铝冷却器，在操作期间冷却照射装置2。在这个或其它实施例中，可以利用流体和/或空气提供冷却。
图7示出了用于借助于UV光对流体进行消毒的装置的另一容器30的示意图。图8和9示出了沿图7中所示的平面AA和BB的截面图。在图7至9中，对于相同的特征，使用与图1至图3中相同的附图标记。
在图7至9所示的实施例中，入口4和出口5布置在另一容器30的相对端部31、32的区域中。流体引导元件10构造为叶片或叶轮，流体引导元件在底部33的区域中的入口4的对面。通过入口4进入的流体流基本上垂直于叶片元件11所布置的平面撞击在流体引导元件10上。
提供用于消毒的UV光的照射装置2本身布置在反应器腔室3中，并且当蒸汽流体被朝向出口输送时被蒸汽流体包围。例如，这里使用UV-LED。反应器腔室3借助于例如由石英玻璃制成的管34、35形成。借助于管33，照射装置2与反应器腔室3分开，流体在反应器腔室中流动。管35可以是石英玻璃管，并且管34可以由坚固的结构限定材料构成，例如石英玻璃、不锈钢或塑料。为了便于管35中的光反射，可以提供内部涂层，例如由PTFE或铝构成。
在单独考虑以及以任何可能的组合考虑以实现各种实施例时，在前述描述中、在实施例中以及在附图中公开的特征都是重要的。
Claims (12)
1.一种用于借助于UV光对流体进行消毒的装置，包括：
-容器(1)；
-反应器腔室(3)，其布置在所述容器(1)中并且适于接收待消毒的流体；
-入口(4)，流体能够经由所述入口被引入到所述反应器腔室(3)中；
-出口(5)，流体能够经由所述出口离开所述反应器腔室(3)；以及
-照射装置(2)，其适于提供UV光线并且照射至所述反应器腔室(3)中以对所述反应器腔室中的流体进行消毒；
其中，具有所述入口(4)和所述出口(5)的所述反应器腔室(3)适于借助于湍流的径流从所述入口(4)到所述出口(5)输送流体，并且促进所述湍流的径流形成的流体引导装置(9)被提供，所述流体引导装置(9)在邻近所述入口(4)的反应器腔室区域中具有流体引导元件(10)，所述流体引导元件(10)被构造成使朝向所述出口(5)的非湍流的径流最小化，并且通过这种方式增强所述湍流的径流。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流体引导元件(10)被布置成在管部段(6)的远端区域中相对于所述出口(5)具有一定距离。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述流体引导元件(10)具有延伸到所述反应器腔室(3)中并且以独立方式布置在所述反应器腔室处的叶片元件(11)。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述流体引导元件(10)在所述反应器腔室(3)中被布置在所述入口(4)对面。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述流体引导元件(10)以可移动的方式布置在所述反应器腔室(3)中。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述流体引导元件(10)以能够围绕旋转轴线旋转的方式布置在所述反应器腔室(3)中。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述出口(5)布置在管部段(6)上。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述出口(5)被形成为从所述反应器腔室(3)的壁部段延伸到所述反应器腔室(3)中，并且所述出口(5)布置在延伸到所述反应器腔室(3)中的所述管部段(6)的端部处。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述流体引导元件(10)围绕所述管部段(5)构造。
10.根据权利要求7至9中至少一项所述的装置，其特征在于，所述出口(5)在端平面的区域中布置在所述管部段(6)上。
11.根据权利要求7至10中至少一项所述的装置，其特征在于，所述流体引导元件(10)被构造成使得沿着所述管部段(6)的外表面朝向所述出口(5)的非湍流的径流最小化，并且通过这种方式增强所述湍流的径流。
12.一种用于借助于UV光对流体进行消毒的方法，包括：
-提供根据前述权利要求中至少一项所述的用于借助于UV光对流体进行消毒的装置；
-通过所述入口(4)将所述流体引入所述装置的容器(1)的反应器腔室(3)中；
-将所述反应器腔室(3)中的所述流体输送至出口(5)；以及
-借助于由照射装置(2)照射到所述反应器腔室(3)中的UV光线对所述反应器腔室(3)中的所述流体进行消毒；
其中，所述反应器腔室中的流体借助于湍流的径流从所述入口(4)输送到所述出口(5)，并且在此，流体引导装置(9)促进所述湍流的径流的形成，所述湍流的径流借助于在邻近所述入口(4)的反应器腔室区域中的流体引导元件(10)使朝向出口(5)的非湍流的径流最小化，并且由此强化所述湍流的径流的形成。
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