DE10130348B4 - Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten und Gasen - Google Patents
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Abstract
Anordnung
zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten
und Gasen mit einem gasdicht nach außen abgeschlossenen und mit
einem Gemisch aus verschiedenen Gasen gefüllten Entladungsraum, der von
einem langgestreckten Doppelmantelgefäß (3) gebildet wird und aus Quarzglas
besteht und in den elektrodenlos hochfrequente Strahlungsenergie
für die
Plasmaentladung eingekoppelt wird, wobei im Inneren des Doppelmantelgefässes (3)
eine langgestreckte Antenne (4), die mit einem Mikrowellengenerator
gekoppelt ist, so angeordnet ist, dass sie von dem als Entladungsraum
dienenden Doppelmantelgefäß (3) umgeben
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelmantelgefäß (3) einen
U-förmigen
Längsquerschnitt
aufweist und in einem Flüssigkeitsbestrahlungsgefäß (1) eingesetzt
ist, wobei die Antenne (4) mit dem U-förmigen UV-Strahler am oberen
Ende des Doppelmantelgefäßes (3)
mittels eines Anschlußteils
(5) gemeinsam mit dem Mikrowellengenerator an der Oberseite des
Flüssigkeitsbestrahlungsgefässes (1)
flüssigkeitsdicht
befestigt ist und die Antenne (4) Einrichtungen enthält, die
eine Veränderung
ihrer elektrischen Eigenschaften zur Anpassung an eine optimale
Energieübertragung
ermöglicht.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten und Gasen mit einem gasdicht nach außen abgeschlossenen und mit einem Gemisch aus verschiedenen Gasen gefüllten Entladungsraum, der von einem langgestreckten Doppelmantelgefäß gebildet wird, das in Form eines U-förmigen Ringes ausgebildet ist und aus Quarzglas besteht und in den elektrodenlos hochfrequente Strahlungsenergie für die Plasmaentladung eingekoppelt wird.
- Die Vorrichtung dient zur UV-Bestrahlung strömender und nichtströmender Flüssigkeiten und Gase. In der Umweltschutztechnik werden zum Reinigen und Desinfizieren von Flüssigkeiten und Gasen häufig Flüssigkeiten und Gase durch UV-Bestrahlung behandelt.
- Es ist im Stand der Technik bekannt, UV-Strahlungsquellen einzusetzen. Bei den üblicherweise hierzu verwendeten Vorrichtungen werden im allgemeinen stabförmige UV-Strahler eingesetzt, bei denen die elektrische Energie über an den Stirnflächen angebrachte Elektroden im Innern des Entladungsraumes eingespeist wird.
- Dabei ist nachteilig, dass die für die Einspeisung maximal mögliche Leistung durch die Elektroden und die Geometrie des Entladungsraumes begrenzt wird. Die Lebensdauer eines derartigen Strahlers ist nur begrenzt und chemische Reaktionen der in den Entladungsräumen vorhandenen Gase mit dem Elektrodenmaterial müssen durch entsprechende Werkstoffauswahl ausgeschlossen werden. Zur Behebung dieses Nachteils wurden auch bereits zur Strahlungserzeugung elektrodenlose Strahler zu verwenden, mit denen ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld eingekoppelt wird. Die Einkopplung erfolgt bei den bekannten Anordnungen auf induktivem Wege. Bei diesen elektrodenlosen Strahlern ist nachteilig, dass vorhandene Wasser- und Abwasseraufbereitungssysteme, die mit stabförmigen Strahlern ausgerüstet sind, nicht mit elektrodenlos angeregten Strahlern nachgerüstet werden können.
- Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde in
DE 197 08 149 A1 vorgeschlagen, ein langgestrecktes Doppelmantelgefäß zu verwenden, wobei sich in dem von dem Doppelmantelgefäß umschlossenen Raum ein Trägerelement aus strahlungsbeständigem Material befindet, auf dem ein Teilelement eines HF-Schwingkreises angeordnet ist. - Nachteilig wirkt sich bei dieser Anordnung aus, dass das Trägerelement sehr aufwendig zu fertigen ist und dass die nur teilweise Anordnung des Schwingkreises am Entladungsgefäß große Probleme bei der EMV-gerechten Gestaltung der UV-Strahlungsquelle bereitet. Darüber hinaus kann mit dieser Anordnung nur eine unzureichende Anpassung der elektrischen Parameter des Schwingkreises an die geometrischen Verhältnisse im Entladungsraum und im näheren Umfeld des Entladungsraumes erreicht werden. Bei der praktischen Anwendung kann deshalb mit derartigen Anordnungen nur ein geringer Wirkungsgrad für die Umwandlung der eingespeisten elektrischen Energie in UV-Strahlungsenergie erreicht werden.
- Ferner ist nach
DE 40 18 792 A1 eine Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten und Gasen bekannt, bei der eine UV-Lampe mit einem von einem Entladungsgemisch gefüllten Entladungsraum, der von einem langgestreckten Doppelmantelgefäß aus Quarzglas gebildet wird, bekannt. Im Inneren des Entladungsgefäßes ist eine langgestreckte Antenne, die mit einem Mikrowellengenerator gekoppelt, so angeordnet, dass sie von dem Entladungsgefäß umgeben ist. Nachteilig ist hierbei, dass eine Anpassung der Antenne an die elektrischen und geometrischen Verhältnisse der Entladungsstrecke und deren näheres Umfeld nicht möglich ist, so dass ein optimaler Wirkungsgrad nicht erreicht werden kann. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die es gestattet, vorhandene Systeme der Wasser- und Abwasserbehandlung ohne konstruktive Änderungen durch UV-Strahler mit elektrodenloser Anregung austauschen zu können und trotzdem einen hohen Wirkungsgrad bei der Erzeugung der UV-Strahlung zu erreichen.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Anordnung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale enthält.
- Bei der erfindungsgemäßen Anordnung enthält die Strahlungsquelle in kompakter Bauweise alle für die Energieversorgung und -umwandlung nötigen Bauelemente und es besteht eine direkte Verbindung dieser Bauelemente zu einer sich in dem vom Doppelmantelgefäß umschlossenen Raum angeordneten Sendeantenne, die durch einstellbare geometrische Veränderungen an die elektrischen und geometrischen Verhältnisse der Entladungsstrecke und deren näheres Umfeld angepasst werden kann.
- Sie kann ohne technische Umrüstungen gegen vorhandene UV-Strahler in Wasser- und Abwasserbehandlungsanlagen ausgetauscht werden.
- Ein wichtiger Vorteil besteht darin, dass keine HF-Strahlung in die zu reinigende Flüssigkeit eintreten kann.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
- In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung des Einsatzes einer Anordnung in einem Flüssigkeitsbestrahlungsgefäß und -
2 die Verbindung eines Mikrowellenstrahlers mit einem U-förmigen Doppelmantelgefäß. - In
1 ist die erfindungsgemäße Anordnung an einem Beispiel dargestellt, bei dem diese in einem Flüssigkeitsbestrahlungsgefäß1 eingesetzt ist. Das Flüssigkeitsbestrahlungsgefäß1 wird von einer zu desinfizierenden Flüssigkeit2 durchströmt. Der UV-Strahler ist als U-förmiges Doppelmantelgefäß3 ausgebildet. Das Doppelmantelgefäß3 , in dessen Inneren die Antenne4 angeordnet ist, ragt dabei fast vollständig in die Flüssigkeit2 hinein. Die Antenne4 ist gemeinsam mit dem U-förmigen UV-Strahler am oberen Ende mittels eines Anschlußteils5 mit einem Mikrowellengenerator verbunden. Der Mikrowellengenerator ist an der Oberseite des Flüssigkeitsbestrahlungsgefässes1 flüssigkeitsdicht befestigt. In dieser Baugruppe sind alle für die Erzeugung der Mikrowellenstrahlung relevanten Elemente gemeinsam angeordnet. Hierzu gehören insbesondere ein Magnetron7 , ein UV-Monitor8 und ein Hochspannungstrafo9 . Außerdem ist dort eine Anzeigeeinrichtung6 angeordnet, mit der die Betriebsdauer registriert werden kann. - Für das Erreichen eines hohen Wirkungsgrades ist die Abstimmung der langgestreckten Antenne
4 wesentlich, welche die vom Mikrowellengenerator erzeugte Energie in den sie umgebenden Entladungsraum des3 überträgt. Die Antenne4 enthält Einrichtungen, die die Veränderung ihrer elektrophysikalischen Eigenschaften und damit eine optimale Anpassung ermöglichen. - Das mit Antenne
4 bezeichnete Bauteil übt während des Zündvorgangs die Funktion einer Antenne aus und ist danach Bestandteil des Schwingkreises. -
- 1
- Flüssigkeitsbestrahlungsgefäß
- 2
- Flüssigkeit
- 3
- Doppelmantelgefäß
- 4
- Antenne
- 5
- Anschlußteil
- 6
- Anzeigeeinrichtung
- 7
- Magnetron
- 8
- UV-Monitor
- 9
- Hochspannungstrafo
Claims (1)
- Anordnung zur UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten und Gasen mit einem gasdicht nach außen abgeschlossenen und mit einem Gemisch aus verschiedenen Gasen gefüllten Entladungsraum, der von einem langgestreckten Doppelmantelgefäß (
3 ) gebildet wird und aus Quarzglas besteht und in den elektrodenlos hochfrequente Strahlungsenergie für die Plasmaentladung eingekoppelt wird, wobei im Inneren des Doppelmantelgefässes (3 ) eine langgestreckte Antenne (4 ), die mit einem Mikrowellengenerator gekoppelt ist, so angeordnet ist, dass sie von dem als Entladungsraum dienenden Doppelmantelgefäß (3 ) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelmantelgefäß (3 ) einen U-förmigen Längsquerschnitt aufweist und in einem Flüssigkeitsbestrahlungsgefäß (1 ) eingesetzt ist, wobei die Antenne (4 ) mit dem U-förmigen UV-Strahler am oberen Ende des Doppelmantelgefäßes (3 ) mittels eines Anschlußteils (5 ) gemeinsam mit dem Mikrowellengenerator an der Oberseite des Flüssigkeitsbestrahlungsgefässes (1 ) flüssigkeitsdicht befestigt ist und die Antenne (4 ) Einrichtungen enthält, die eine Veränderung ihrer elektrischen Eigenschaften zur Anpassung an eine optimale Energieübertragung ermöglicht.
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