DE102018121327A1 - Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids und Verfahren zum Herstellen sowie Desinfektionsvorrichtung und Vorrichtung zum Abgeben eines desinfizierten Fluids an einer Verbrauchsstelle - Google Patents

Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids und Verfahren zum Herstellen sowie Desinfektionsvorrichtung und Vorrichtung zum Abgeben eines desinfizierten Fluids an einer Verbrauchsstelle Download PDF

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Abstract

Es ist eine Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids bereitgestellt, mit einem Behälter (1); einem Reaktorraum (2), welcher in dem Behälter (1) angeordnet und eingerichtet ist, ein zu desinfizierendes Fluid aufzunehmen, das über einen Einlass (3) des Reaktorraums (2) in diesen gelangt und über einen Auslass (4) des Reaktorraums (2) diesen verlassen kann; und einer Bestrahlungseinrichtung (5), die eingerichtet ist, UV-Lichtstrahlen bereitzustellen und zum Desinfizieren des Fluids im Reaktorraum (2) in diesen einzustrahlen; wobei eine Behälterwand (6) des Behälters (1) mehrschichtig ausgeführt ist und eine innere Schicht (21) der Behälterwand (6), die dem Reaktorraum (2) zugewandt ist und diesen umgibt, aus Polytetrafluorethylen ist und eine Schichtdicke von wenigstens 1.0 mm aufweist. Weiterhin sind eine Desinfektionsvorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids, eine Vorrichtung zum Abgeben eines desinfizierten Fluids an einer Verbrauchsstelle und ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids und ein Verfahren zum Herstellen sowie eine Desinfektionsvorrichtung und eine Vorrichtung zum Abgeben eines desinfizierten Fluids an einer Verbrauchsstelle.
  • Hintergrund
  • Das Desinfizieren von Fluiden, beispielsweise Wasser oder Trinkwasser, ist in Verbindung mit verschiedensten Anwendungen vorgesehen. Ein verschmutztes oder nicht geeignetes Fluid wird desinfiziert, um dann in desinfizierter Form für eine weitere Verwendung bereitgestellt zu werden. Beispielsweise wird auf diese Weise Wasser desinfiziert, um es zum Beispiel als Trinkwasser bereitzustellen, insbesondere an einer Verbrauchsstelle („Point of Use“).
  • Im Dokument WO 2018 / 050144 A1 ist eine dezentrale Wasserdesinfektionsvorrichtung offenbart. UV-Lichtstrahlen von UV-lichtemittierenden Dioden werden genutzt, um das Wasser in einem Reaktorraum zu desinfizieren. Im Dokument DE 10 2016 122 075 A1 sind ein Arbeitsverfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer UV-Desinfektionsanlage offenbart. UV-Lichtstrahlen werden genutzt, um ein Fluid in einem Reaktorraum zu desinfizieren.
  • Im Dokument DE 100 37 269 A1 ist ein Formkörper beschrieben, welcher eine Barrierefolie aufweist, die mit einem polymeren Werkstoff hinterspritzt ist.
  • Zusammenfassung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Technologien im Zusammenhang mit Anlagen oder Vorrichtungen zum Desinfizieren eines Fluids anzugeben, mit denen eine effizientere Desinfektion des Fluids ermöglicht ist, insbesondere Wasser.
  • Zur Lösung sind eine Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 11 geschaffen. Weiterhin sind eine Desinfektionsvorrichtung sowie eine Vorrichtung zum Abgeben eines desinfizierten Fluids an einer Verbrauchsstelle nach den unabhängigen Ansprüchen 9 und 10 vorgesehen. Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt ist eine Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids geschaffen, die einen Behälter und einen Reaktorraum aufweist, welcher in den Behälter angeordnet ist. Der Reaktorraum ist eingerichtet, ein zu desinfizierendes Fluid aufzunehmen, das über einen Einlass des Reaktorraums in diesen gelangt und über einen Auslass des Reaktorraums diesen verlassen kann. Weiterhin ist eine Bestrahlungseinrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, UV-Lichtstrahlen bereitzustellen und zum Desinfizieren des Fluids auf dieses im Reaktorraum einzustrahlen. Eine Behälterwand des Behälters ist mehrschichtig ausgeführt, wobei eine innere Schicht der Behälterwand, die dem Reaktorraum zugewandt ist und diesen umgibt, aus Polytetrafluorethylen ist und eine Schichtdicke von wenigstens 1.0 mm aufweist.
  • Nach einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids geschaffen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines Behälters mit einem Reaktorraum, welcher in dem Behälter gebildet wird und eingerichtet ist, ein zu desinfizierendes Fluid aufzunehmen, das über einen Einlass des Reaktorraums in diesen gelangt und über einen Auslass des Reaktorraums diesen verlassen kann; und Ausbilden einer Bestrahlungseinrichtung an dem Behälter, die eingerichtet ist, UV-Lichtstrahlen bereitzustellen und zum Desinfizieren des Fluids im Reaktorraum auf das Fluid im Reaktorraum einzustrahlen. Eine Behälterwand des Behälters wird mehrschichtig ausgeführt wird, wobei eine innere Schicht der Behälterwand, die dem Reaktorraum zugewandt ist und diesen umgibt, aus Polytetrafluorethylen und mit einer Schichtdicke von wenigstens 1.0 mm gebildet wird.
  • Weiterhin ist eine Desinfektionsvorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids mit der Anordnung vorgesehen, also einer Flüssigkeit oder eines Gases. Beispielweise kann das Desinfizieren von Wasser oder Luft vorgesehen sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Abgeben eines desinfizierten Fluids an einer Verbrauchsstelle geschaffen, wobei die Vorrichtung einen Zuleitungsanschluss und einen Ableitungsanschluss aufweist. Über den Zuleitungsanschluss kann ein an einer Verbrauchsstelle abzugebendes Fluid zugeführt werden, zum Beispiel Wasser oder Luft. Über den Ableitungsanschluss kann das Fluid an der Verbrauchsstelle abgegeben werden. Es ist eine Desinfektionsvorrichtung zum Desinfizieren des Fluids vorgesehen, wobei die Desinfektionsvorrichtung mit dem Zuleitungsanschluss und dem Ableitungsanschluss in Verbindung steht, derart, dass das Fluid nach dem Zuführen über den Zuleitungsanschluss und vor dem Abgeben an der Verbrauchsstelle in der Desinfektionsvorrichtung desinfiziert werden kann.
  • Mit der vorgeschlagenen Technologie ist ein für eine Desinfektionsvorrichtung optimierter Behälter bereitgestellt, bei dem die den Reaktorraum umgebende innere Schicht aus dem inerten Material Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einer Mindestschichtdicke von 1.0 mm gebildet ist. Hierdurch ist erreicht, dass die zur Desinfektion des Fluids eingestrahlten Lichtstrahlen in möglichst großem Umfang von der inneren Schicht reflektiert und in das zu desinfizierende Fluid, beispielsweise Wasser, zurückgeworfen werden, um so mehrfach zum Desinfizieren beizutragen. Es wurde festgestellt, dass bei der vorgesehenen Schichtdicke für die innere Schicht ein Verlust der Lichtstrahlen aufgrund von Transmission durch die innere Schicht weitgehend vermieden ist.
  • Die innere Schicht kann den Reaktorraum im Wesentlichen vollständig umgeben. Auslassungen oder Ausnehmungen können auf wenige Wandbereiche beschränkt bleiben, insbesondere den Bereich des Einlasses und des Auslasses sowie wahlweise den Bereich eines optischen Fensters, durch welches hindurch die Lichtstrahlen einkoppelbar sind, wenn die Beleuchtungseinrichtung außerhalb des Reaktorraums angeordnet ist. Polytetrafluorethylen bildet ein inertes Material, sodass eine inerte innere Schicht der Behälterwand bereitgestellt wird.
  • Die Beleuchtungseinrichtung kann innerhalb und / oder außerhalb des Reaktorraums gebildet sein.
  • Es kann insbesondere eine Desinfektion von Wasser oder Trinkwasser vorgesehen sein, um Wasser zu Trinkwasser aufzubereiten oder für vorhandenes Trinkwasser die Wasserqualität mittels Desinfektion zu verbessern.
  • Es kann vorgesehen sein, dass dem Reaktorraum vorgelagert eine Filtereinrichtung angeordnet ist, in welcher das zu desinfizierende Fluid vor dem Einbringen in dem Reaktorraum gefiltert wird, beispielweise unter Verwendung eines Aktivkohle-Filters. Die Filtereinrichtung kann als Teil der Desinfektionseinrichtung oder dieser vorgelagert sein ausgeführt sein.
  • Die innere Schicht der Behälterwand kann mit einem Kunststoffmaterial hinterspritzt sein. Die innere Schicht und die mittels Hinterspritzen hergestellte Schicht aus Kunststoffmaterial, beispielweise einem Polymerwerkstoff, können im Schichtverbund der Behälterwand eine im Wesentlichen gleiche Schichtdicke oder unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die innere Schicht eine geringere Schichtdicke als die Kunststoffschicht aufweist.
  • Mit hinterspritzten Kunststoffmaterial kann eine äußere Behälterwand gebildet sein. Die mittels Hinterspritzen hergestellte Schicht aus dem Kunststoffmaterial bildet hier die äußere Schicht der Behälterwand. Weitere Schichten können für den Aufbau der Behälterwand wahlweise vorgesehen sein.
  • Bei der inneren Schicht aus Polytetrafluorethylen kann eine dem Reaktorraum zugewandte innere Oberfläche die UV-Lichtstrahlen diffus reflektierend ausgeführt sein. In einer Ausführungsform ist die innere Oberfläche der inneren Schicht eingerichtet, UV-Licht in einem Bereich von etwa 200 nm bis etwa 300 nm diffus zu reflektieren.
  • Die innere Schicht kann für die Lichtstrahlen einen Reflexionsgrad von wenigstens etwa 90% aufweisen. Die innere Schicht kann alternativ für die Lichtstrahlen einen Reflexionsgrad von mindestens etwa 95% oder wenigstens etwa 98% aufweisen. In einer Ausführungsform beträgt der Reflexionsgrad für die Lichtstrahlen höchstens etwa 98%. Der Reflexionsgrad kann insbesondere für Lichtstrahlen im UV-Bereich in der angegebenen Größe ausgebildet sein. In einer Ausführungsform weist die innere Schicht für Lichtstrahlen in einem Bereich von etwa 250 nm bis etwa 1000 nm den angegebenen Reflexionsgrad auf, alternativ in einem Bereich von etwa 250 nm bis etwa 2500 nm.
  • Die innere Schicht ist UV-beständig. Die UV-Beständigkeit kann insbesondere bedeuten, dass sich die innere Schicht aufgrund von Bestrahlung mit UV-Licht nicht verfärbt und / oder nicht versprödet.
  • Die innere Schicht kann bis zu Temperaturen von etwa 200°C thermisch beständig sein. In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die innere Schicht bis zu einer Temperatur von etwa 260°C thermisch beständig ist.
  • Die innere Schicht kann eine Schichtdicke von wenigstens 1.2 mm, alternativ von wenigstens 1.5 mm aufweisen. Größere Schichtdicken können die gewünschten optischen Eigenschaften der inneren Schicht hinsichtlich der Vermeidung von Verlusten der hierauf einfallenden Lichtstrahlen unterstützen.
  • Die Beleuchtungseinrichtung kann zumindest teilweise in dem Reaktorraum angeordnet sein, und ein in dem Reaktorraum angeordneter Abschnitt der Beleuchtungseinrichtung kann zumindest abschnittsweise eine äußere Beschichtung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweisen. Der Abschnitt der Beleuchtungseinrichtung kann zum Beispiel mit einer Folie aus PTFE versehen sein. Die Beleuchtungseinrichtung kann eine Leiterplatte oder Platine aufweisen, auf der eine oder mehrere Lichtquellen zum Erzeugen der UV-Lichtstrahlen angeordnet sind. Die Oberfläche der Leiterplatte kann ganz oder teilweise mit der äußeren Beschichtung aus PTFE versehen sein, wobei Ausstanzungen oder Öffnungen für Lichtquellen vorgesehen sein können. Die äußere Beschichtung aus PTFE kann eine oder mehrere der vorangehend beschriebenen Eigenschaften aufweisen, wie sie für die innere Schicht des Reaktorraums beschrieben wurden.
  • Die Bestrahlungseinrichtung weist eine Lichtquelle auf, die eingerichtet ist, zum Desinfizieren des Fluids die UV-Lichtstrahlen bereitzustellen. Als Lichtquelle können für die UV-Lichtstrahlen oder Lichtstrahlen in einem anderen spektralen Bereich eine oder mehrere Licht emittierende Dioden vorgesehen sein.
  • In Verbindung mit der Desinfektionsvorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids, zum Beispiel Wasser oder Luft, sowie der Vorrichtung zum Abgeben des desinfizierten Fluids an der Verbrauchsstelle können eine oder mehrere der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen entsprechend vorgesehen sein.
  • Im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Herstellen der Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids gelten die vorangehenden Erläuterungen zu Ausgestaltungen mutatis mutandis.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids, insbesondere von Wasser, mit einem Behälter und einer Bestrahlungseinrichtung;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Behälterwand und
    • 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abgeben eines desinfizierten Fluids an einer Verbrauchsstelle mit der Anordnung aus 1.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids, insbesondere Wasser oder Trinkwasser oder eines Gases wie Luft. Es ist ein Behälter 1 vorgesehen, in dem ein Reaktorraum 2 bereitgestellt ist, um ein zu desinfizierendes Fluid aufzunehmen. Hierzu strömt das zu desinfizierende Fluid über einen Einlass 3 in den Reaktorraum ein und verlässt diesen über einen Auslass 4.
  • An dem Behälter ist eine Bestrahlungseinrichtung 5 angeordnet, die bei der gezeigten Ausführungsform in einer Behälterwand 6 aufgenommen ist. Die Bestrahlungseinrichtung 5 weist eine Lichtquelle 7 zum Erzeugen von UV-Lichtstrahlen auf, um diese auf das Fluid in dem Reaktorraum 2 zum Desinfizieren des Fluids einzustrahlen. Die eingestrahlten UV-Lichtstrahlen werden dann an einer inneren Oberfläche 8 der Behälterwand diffus reflektiert.
  • Die Behälterwand 6 ist gemäß dem in 2 vergrößert gezeigten Wandabschnitt 20 mehrschichtig aufgebaut mit einer inneren Schicht 21 und einer äußeren Schicht 22. Die innere Schicht 21 besteht aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Hierbei kann sogenanntes optisches PTFE zum Einsatz kommen, welches für die diffuse Reflexion der Lichtstrahlen bevorzugte Eigenschaften aufweist, insbesondere einen hohen Reflexionsgrad für die Lichtstrahlen, beispielsweise einen Reflexionsgrad zwischen etwa 90% und etwa 98%. Ein solcher Reflexionsgrad kann beispielsweise für die UV-Lichtstrahlen vorgesehen sein.
  • Die innere Schicht 21 aus PTFE ist mit einem Kunststoffmaterial hinterspritzt, um die äußere Schicht 22 herzustellen. Zu diesem Zweck wird beim Herstellen des Behälters 1 eine PTFE-Folie mit der gewünschten Schichtdicke in ein Spritzgusswerkzeug (nicht dargestellt) eingelegt und mit dem Kunststoffmaterial hinterspritzt. Spritzgusswerkzeuge sowie Verfahren zum Hinterspritzen eines Materials sind als solche in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abgeben des desinfizierten Fluids, sei es eine Flüssigkeit oder ein Gas, an einer Verbrauchsstelle 30, die beispielsweise mit einem Wasserhahn 31 ausgestattet ist. Über einen Zuleitungsanschluss 32 wird das abzugebende und zu desinfizierende Fluid zugeführt, um in dem Behälter 1 zum Desinfizieren zu gelangen. Der Auslass des Behälters 1 koppelt an einen Ableitungsanschluss 33, welcher zur Verbrauchsstelle 30 führt.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2018/050144 A1 [0003]
    • DE 102016122075 A1 [0003]
    • DE 10037269 A1 [0004]

Claims (11)

  1. Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids, mit: - einem Behälter (1); - einem Reaktorraum (2), welcher in dem Behälter (1) angeordnet und eingerichtet ist, ein zu desinfizierendes Fluid aufzunehmen, das über einen Einlass (3) des Reaktorraums (2) in diesen gelangt und über einen Auslass (4) des Reaktorraums (2) diesen verlassen kann;und - einer Bestrahlungseinrichtung (5), die eingerichtet ist, UV-Lichtstrahlen bereitzustellen und zum Desinfizieren des Fluids im Reaktorraum (2) in diesen einzustrahlen; wobei eine Behälterwand (6) des Behälters (1) mehrschichtig ausgeführt ist und eine innere Schicht (21) der Behälterwand (6), die dem Reaktorraum (2) zugewandt ist und diesen umgibt, aus Polytetrafluorethylen ist und eine Schichtdicke von wenigstens 1.0 mm aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht (21) der Behälterwand (6) mit einem Kunststoffmaterial hinterspritzt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem hinterspritzten Kunststoffmaterial eine äußere Schicht (22) der Behälterwand (6) gebildet ist.
  4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der inneren Schicht (21) aus Polytetrafluorethylen eine dem Reaktorraum (2) zugewandte innere Oberfläche die UV-Lichtstrahlen diffus reflektierend ausgeführt ist.
  5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht (21) für die UV-Lichtstrahlen einen Reflexionsgrad von wenigstens etwa 90% aufweist.
  6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht (21) bis zu Temperaturen von etwa 200°C thermisch beständig ist.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Schicht (21) eine Schichtdicke von wenigstens 1.2 mm, alternativ von wenigstens 1.5 mm aufweist.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlungseinrichtung (5) zumindest teilweise in dem Reaktorraum (2) angeordnet ist und ein in dem Reaktorraum angeordneter Abschnitt der Bestrahlungseinrichtung (5) zumindest abschnittsweise eine äußere Beschichtung aus Polytetrafluorethylen aufweist.
  9. Desinfektionsvorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids, mit einer Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche.
  10. Vorrichtung zum Abgeben eines desinfizierten Fluids an einer Verbrauchsstelle (30), mit - einem Zuleitungsanschluss (32), über welchen ein an einer Verbrauchsstelle (30) abzugebendes Fluid zugeführt werden kann; - einem Ableitungsanschluss (33), über welchen das Fluid an der Verbrauchsstelle (30) abgegeben werden kann; und - einer Desinfektionsvorrichtung zum Desinfizieren des Fluids nach Anspruch 9, wobei die Desinfektionsvorrichtung mit dem Zuleitungsanschluss (32) und dem Ableitungsanschluss (33) in Verbindung steht, derart, dass das Fluid nach dem Zuführen über den Zuleitungsanschluss (32) und vor dem Abgeben an der Verbrauchsstelle (30) in der Desinfektionseinrichtung desinfiziert werden kann.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung für eine Vorrichtung zum Desinfizieren eines Fluids, mit: - Herstellen eines Behälters (1) mit einem Reaktorraum (2), welcher in dem Behälter (1) gebildet wird und eingerichtet ist, ein zu desinfizierendes Fluid aufzunehmen, das über einen Einlass (3) des Reaktorraums (2) in diesen gelangt und über einen Auslass (4) des Reaktorraums (2) diesen verlassen kann; und - Ausbilden einer Bestrahlungseinrichtung (5) an dem Behälter (1), die eingerichtet ist, UV-Lichtstrahlen bereitzustellen und zum Desinfizieren des Fluids im Reaktorraum (2) auf das Fluid im Reaktorraum (2) einzustrahlen; wobei eine Behälterwand (6) des Behälters (1) mehrschichtig ausgeführt wird und eine innere Schicht (21) der Behälterwand (6), die dem Reaktorraum (2) zugewandt ist und diesen umgibt, aus Polytetrafluorethylen und mit einer Schichtdicke von wenigstens 1.0 mm hergestellt wird.
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