CN1653002A - 用于液体紫外辐射处理的双壁腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明对象是一种用于液体UV消毒的双壁腔室，所述液体优选为饮用水和/或废水。它甚至在高压下实现了UV辐射腔室的矩形和/或正方形横截面形状，由此辐射腔室可另外装备有薄壁构造，并且对比于圆形腔室可进行UV辐射器的最优和紧密配置。通过应用这种发明思想，腔室内原有入口处的死区被完全消除，并且入口处产生与活塞流同时流淌的湍流。

Description

用于液体紫外辐射处理的双壁腔室
发明领域
本发明的一方面涉及一种双壁腔室，特别是适合用于液体紫外(UV)处理或消毒的这样一种腔室，所述液体优选的是饮用水和/或废水。
现有技术描述
UV辐射腔室通常是类似于圆形锅炉的容器，待处理介质轴向流动穿过此容器。典型地，常规UV辐射腔室在其末端侧面装备有入口和出口连接件，部分还装备有轴向引导出口。通常，与其他压力容器相似，入口和出口连接件由圆形管道制作而成，所述管道典型地为标准特种钢管道。
管道连接件和/或类似圆形锅炉的腔室或容器可在使用最少材料情况下耐受高的内压。对类似锅炉的腔室或容器而言，圆形形状是最佳解决方案。这种圆形容器中配备有发出辐射光的辐射设备，优选地用于待处理流体介质的消毒。这些是UV辐射设备的构造(阵列)，所述UV辐射设备插入UV-可透过的薄壁石英管，用于低温和湿气防护。除一些例外以外，UV辐射设备通常纵向安装于类似于管子的UV辐射室，意图在于通过这种排列使UV辐射设备的纵轴与流体流过腔室或容器的方向基本平行。
能产生最均一的UV辐射场，并且在腔室内的每一部位都有基本相同的辐射强度，这通常是设计者的目标。因而，其目标就是对液体分子或“颗粒”进行处理，使其能得到全部消毒，并且每一分子或“颗粒”单独都受到相同的辐射“H”(mJ/cm2；J/m2)。
在液压系统中，如果可能的话，应出现辐射腔室的错流，所述错流的形式为沿腔室轴的活塞流(平推流)和由许多共流的内部横向流动组件所引起的交叠，所述交叠即径向侧流运动。只有以这种方式，单个液体分子或“颗粒”才能再次径直运动至内部安置有UV辐射器的石英包层管附近，以及该区域具有很高的辐射强度，几乎直接就出现细菌或微生物的毁灭。这种流动行为增强了UV处理设备的消毒性能。
因而，经典的理想层流模式是并不可取的。然而，已经注意到，若从技术观点而非真实“理想”流动来考虑，则用于有效UV灭菌(degermination)的流动模式可更容易达到，这主要依赖于腔室的设计以及腔室的入口和出口条件。在圆柱形辐射腔室内，由介质侧向进入圆柱形腔室而致的死区的出现常妨碍了理论上有效的辐射空间(辐射持续时间)的利用，所述死区的出现由进入的液流的太快和不可控的偏向以及缺少内部径向运动组件而引起。
另外一个因素是，沿腔室安装的UV辐射源或灯不能方便地以环形模式进行排列，从而能在横截面上方并因此在整个腔室体积内得到均一辐射场。典型地，只有采用平均矩形网格阵列的辐射源或灯才能达到均一辐射场，所述平均矩形网格阵列需要有矩形，优选为正方形的流动横截面。然而不幸的是，当腔室内部存在相当压力时，这种排列则存在问题，所述腔室内部存在压力是饮用水处理中几乎总存在的情况。
概括的讲，可以说通常带有侧边入口和轴向平行UV辐射器排列的圆柱形UV辐射腔室具有三个特别的缺陷，即：(i)会产生死区，(ii)辐射源或灯束不能方便地以圆形或环形横截面均匀排列，以及(iii)通过的主流没有为足够量的径向侧流所交叠。
由此，在用于避免或减轻至少一种上述现有技术缺点的腔室、容器或处理设备的技术中还存在需求，尤其是用于流体UV辐射的腔室、容器或处理设备，所述流体例如废水、饮用水等等。
发明简述
本发明的目的是提供一种新颖的、避免或减轻了至少一种上述现有技术缺点的腔室、容器或处理设备。
一方面，本发明提供了一种用于液体UV消毒的双壁腔室，含有：(i)入口连接件；(ii)出口连接件；(iii)围绕内管道的外管道，所述内管道内安置有至少一个UV辐射源，内管道末端有一个密封盖，密封盖内也可有出口和/或入口，其特征在于，流体通过外管道和内管道之间的中间空间进入带有辐射设备的内管道。
附图简述
本发明实施方案将参考附图进行描述，其中同一标号表示同一部件，其中：
图1所示为本发明第一优选实施方案；
图1b是图1 a中沿AB线的截面图；
图2，2a，2b，2c和2d所示为本发明的第二优选实施方案。
优选实施方案详述
由此，本发明优选实施方案如图1a和图1b所示，其中，为了图解清晰，UV辐射设备，即UV辐射源或灯及包层管和辐射源或灯开口没有示出。作为替代，仅示出了双腔室和介质通过的制导。
参照图1a和1b，标号1表示任意随机横截面的薄壁内管道，所述任意随机横截面例如正方形横截面，管道内安装有UV辐射源或灯构造。标号2所指为带有入口喷嘴4和出口喷嘴5的外部气密(pressure-tight)圆形管道。标号3所指为两个管道1和2之间的中间空间。
内管道1与圆形底面6紧密连接，例如，通过在腔室出口末端的端面表面上进行焊接，以及依靠末端侧面的可调整分离壁7进行定心。带有辐射设备(为图解清晰未示出)的真正辐射腔室的内部管道1，其入口末端装配有圆形环的圆形进口孔8，并在出口末端装配有挡板9。
根据本发明的这个优选实施方案，到达的液体介质首先从入口喷嘴4进入中间空间3，并从那儿通过环形排列的入口孔进入真正辐射腔室的内管道1。由于事实上中间空间3和内管道1内存在相同的压力，因而内管道1不论何种形状均可由薄壁金属片制成，所述薄壁金属片相当程度上便利了生产。
出口管道2是圆形管道，可从内部增压，并可由相对薄壁材料生产得到。如图1b特别所示，介质在正方形横截面的内管道周围旋转，在实际相同压力条件下到达一致性的进口孔8，并按单独部分流以几乎相同的注入速度穿过进口孔8从外围进入内管道1。部分流彼此相遇并互相混合。很容易看出，以这种方式，当部分流相遇时可达到流体的湍流和横向运动，并且入口处不会存在死区。
需要进一步注意到，在狭窄部位9处，将生成轴向的液体流动，并且由此扩大“通道横截面”。入口喷嘴精确位于外管道哪个位置没多大关系。如虚线所示，它也可以从下面连接于标号10处。当改进设备时这就有关联了，因为当入口喷嘴和出口喷嘴相互接近时，这样只需打开一个短片用于改进设备。入口喷嘴配置于标号10处的一个优点还是，中间空间3也可被连续冲洗。
由此，本发明的这个优选实施方案的一些优点包括：
1.非圆形，例如正方形横截面的真正UV辐射腔室，用于最优化的辐射器构造；带有薄壁外壳的腔室。
2.防止流入区域中的死区。
3.介质进入UV辐射腔室后具有出色的旋涡流，所述旋涡流由主流所夹带。
参考图2，图解了本发明的另一实施方案。
由此，图2所示为根据本发明的一个优选实施方案的双壁腔室，是以略微简化方式表示的示范性技术配置。优选地，所有部件的选择材料均为不锈钢。
标号1所指为带有正方形横截面的内部薄壁管道，即实际UV辐射腔室，标号2所指为外部气密圆形管道，而标号3所指为两个管道之间的中间空间。壁的厚度优选为内管道约1.5mm，外部圆形管道约3mm。外管道的直径接近320mm。横截面和包层管19的配置如虚线所示。
标号4所指为入口喷嘴，所述喷嘴布置为宽松的旋转法兰。标号6所指为引入包层管14的前底面，UV辐射源或灯15插入包层管14内。标号16所指为带有辐射器索式螺旋连接件17的压环，所述辐射器索式螺旋连接件17带有O环，所述O环平置于底面上，并以加压的基本水密方式将包层管14与外面封闭开来。
经由中央法兰连接件28和腔室后底面29内的焊接螺木椿30可排放辐射后的水。代表真正UV辐射腔室的内管道1，在入口末端处配备有以类似圆环方式排列的进口孔8，并且内管道1在底面周围内侧以密封方式焊接至底面。入口喷嘴4稍微偏移背面，从而进入的液体不能更猛烈地流入上面的进口孔。
在双壁腔室的出口末端处，内部正方形管道装入分离壁7并焊接至分离壁7上，所述分离壁7是带有1.5mm板厚度的激光切割壁。分离壁7的形状如图2a所示。内管道自身由两半1.5mm厚的具有确定半径的倾斜激光切割板组成，并于指定的狭窄边界18处焊接在一起。
图2中所示的9个装备UV低压辐射源或灯的截面图构造19，以一致和对准方式应用于该构造中：从底面6开始，在图2c的收集罩20内以及图2d的流动屏21内。包层管14插入并固定于流动屏21内，挡板27也用激光焊接入流动屏21内。中间的辐射器架20的任务是在安装过程中接收包层管，并防止包层管跌落和破碎。
一旦包层管插入中间的辐射器架20，进一步推进时总会在流动屏21中发现固定设备。组件20和21也是激光切割体。它们可被简便、精确和便宜地生产出来。需要特别提及的一个重要方面是，包层管在流动屏内的安装应不带有游隙，从而使其不能振动，所述震动可导致该部位的破坏。
根据图2d，流动屏21内的开孔22含有弯曲夹23，所述弯曲夹23可弯曲一定程度，从而使包层管在插入过程中可与圆形末端24几乎锁合而不带有游隙，从而紧密就位。流动屏21的焊接方法为，通过将焊接的夹25翻转90°，从而可用焊枪在管内两侧进行焊接，由此可防止裂缝腐蚀。在中间辐射器架20的情况下，则将夹26弯曲90°，并在夹上焊接各个螺栓，所述螺栓若位置适当即锁定入预留孔内，并从外面用HV焊持续性进行焊接，从而以这种方式防止裂缝腐蚀。开孔31用于清空。
根据EU指令，采用带有230W输出和253.7nm辐射通量为80W的9个低压辐射器，仍可以约60m3/h进行清洁和预过滤废水的消毒以用于洗浴水，所述废水1cm的透射比仅为0.55％。
虽然本发明参考图解实施方案和实施例进行描述，但不应以限制性观点来解释本描述内容。由此，对图解实施方案的各种修改以及本发明的其他实施方案对于本领域人员来说在参考本描述内容后是很明显的。因而期望所附权利要求能覆盖任何这种修改或实施方案。
此处提及的所有出版物、专利和专利申请书均在此全部引入作为参考，即如同每一单个出版物、专利和专利申请都特别和单独指示全部引入作为参考一样。

Claims (7)

1.一种用于液体UV消毒的双壁腔室，含有：
(i)入口连接件；(ii)出口连接件；(iii)围绕内管道的外管道，所述内管道内安置有至少一个UV辐射源，内管道末端有密封盖，密封盖中也可有出口和/或入口孔，其特征在于，流体通过外管道和内管道之间的中间空间进入带有辐射设备的内管道。
2.权利要求1中所述的双壁腔室，其中外管道是圆形管道。
3.权利要求1-2中任一项所述的双壁腔室，其中内管道具有矩形横截面。
4.权利要求1-2中任一项所述的双壁腔室，其中内管道具有圆形横截面。
5.权利要求1中所述的双壁腔室，其中外管道处是非圆形的。
6.权利要求1或5任一项所述的双壁腔室，其中内管道处是非圆形的。
7.权利要求1、5或6任一项所述的双壁腔室，其中内管道处是非矩形的。
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