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Die vorliegende Erfindung betrifft einen UV-Reaktor zur UV-Bestrahlung einer wässrigen Lösung. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Montage des UV-Reaktors.
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Aus der
DE 20 2018 001 378 U1 ist eine Vorrichtung zur Entkeimung von Wasser durch Bestrahlung mit UV-Licht bekannt, die ein von dem zu entkeimenden Wasser durchströmtes Quarzglasrohr sowie um das Quarzglasrohr herum angeordnete UV-LED aufweist.
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Die
DE 20 2010 012 773 U1 offenbart einen alternativen UV-Reaktor, bei dem die Strahlungsquelle im Inneren eines Quarzglasrohrs angeordnet ist und von dem zu entkeimenden Wasser umströmt wird.
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Die
US 2008/0224066 A1 offenbart einen UV-Reaktor, bei dem ein transparentes Rohr in einer ersten Richtung durchströmt, die Strömung am Ende des Rohrs umgelenkt und ein koaxial innerhalb des transparenten Rohrs angeordnetes zweites Rohr in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung durchströmt wird.
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Aus der
DE 600 28 849 T2 ist eine Vorrichtung zum UV-Sterilisieren von Kontaktlinsen bekannt, die extrudierte Reflektoren aus Aluminium aufweist.
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Die
US 5 540 978 A offenbart einen für vielfältige Anwendungen nutzbaren UV-Reflektor mit einem Substrat, das eine UV-reflektierende Beschichtung aufweist, wobei das Substrat und die Beschichtung mittels Koextrusion hergestellt sind.
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Problematisch ist bei derartigen UV-Reaktoren die Wartbarkeit bzw. die einfache Austauschbarkeit einzelner defekter UV-Strahler. Zudem wäre es wünschenswert, einen einfach aufgebauten und gut skalierbaren UV-Reaktor bereitzustellen, der in verschiedenen Größen und mit verschiedenen Leistungen für unterschiedliche Anwendungszwecke hergestellt werden kann. Insbesondere sollte er auch für den Einsatz in Reinstwasseranwendungen, beispielsweise in der Pharmazie, einsetzbar sein.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen UV-Reaktor bereitzustellen, der die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein UV-Reaktor zur Bestrahlung einer wässrigen Lösung mit UV-Strahlung angegeben, wobei der UV-Reaktor eine Anzahl von UV-Strahlern, ein von der wässrigen Lösung durchströmbares, transparentes Rohr und eine das Rohr umgebende, spritzwasserdichte Kammer aus mehreren Strangpressprofilen aufweist. Jedes Strangpressprofil der Kammer bildet eine Aufnahme für zumindest einen UV-Strahler. Der UV-Reaktor weist einen ersten Flansch und einen zweiten Flansch auf und ein erstes Ende des Rohrs ist in einer Öffnung des ersten Flansches angeordnet und ein zweites Ende des Rohrs ist in einer Öffnung des zweiten Flansches angeordnet, wobei der erste Flansch und der zweite Flansch durch mindestens einen Zuganker miteinander verbunden sind.
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Der UV-Reaktor hat den Vorteil, dass er aufgrund des Aufbaus seines Gehäuses aus Strangpressprofilen besonders einfach und in verschiedenen Größen herstellbar ist. Zudem hat die Verwendung von Strangpressprofilen den Vorteil, dass im Herstellungsvorgang Details wie Nuten für eine Kabelführung oder Dichtungen besonders einfach einbringbar sind.
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Der Aufbau der spritzwasserdichten Kammer aus mehreren Strangpressprofilen hat darüber hinaus den Vorteil, dass er modular ist und besonders gut an Erfordernisse des Einzelfalls anpassbar ist. Beispielsweise können je nach Anforderung an die Leistung des UV-Reaktors mehr oder weniger UV-Strahler eingesetzt werden und damit mehr oder weniger Strangpressprofile für den Aufbau der Kammer verwendet werden. Zudem sind einzelne Strahler durch Entnahme einzelner Strangpressprofile leicht zugänglich.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jeweils zwischen dem UV-Strahler und einer Innenwand des zugeordneten Strangpressprofils ein Reflektor angeordnet. Beispielsweise kann es sich bei dem Reflektor um ein reflektierend beschichtetes Blech handeln. Das Blech kann insbesondere unter Spannung und somit gebogen in das Strangpressprofil eingeklemmt sein. Auf diese Weise kann besonders einfach eine Fokussierung des UV-Lichtes erreicht werden. Die Abstrahlcharakteristik kann dabei insbesondere durch die Krümmung des Reflektors beeinflusst werden.
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Der UV-Reaktor weist einen ersten Flansch und einen zweiten Flansch auf und ein erstes Ende des Rohrs ist in einer Öffnung des ersten Flansches angeordnet und ein zweites Ende des Rohrs ist in einer Öffnung des zweiten Flansches angeordnet, wobei der erste Flansch und der zweite Flansch durch mindestens einen Zuganker miteinander verbunden sind.
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Dabei bewirkt der zumindest eine Zuganker, dass die beiden Flansche gegeneinander gezogen werden. Vorteilhafterweise werden mehrere Zuganker verwendet, die entlang des Umfangs der Flansche verteilt angeordnet sind, um eine gleichmäßige Verteilung der Zugkraft zu erreichen. Beispielsweise können 3 Zuganker vorgesehen sein.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Flansche jeweils mehrteilig ausgebildet und weisen einen inneren Teil mit einer die Öffnung für das Rohr aufweisenden Hülse sowie einen äußeren Teil mit Befestigungspunkten für den zumindest einen Zuganker auf.
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Der Flansch könnte alternativ auch einteilig ausgebildet sein, jedoch weist die mehrteilige Form typischerweise den Vorteil auf, dass die einzelnen Teile besonders einfache Geometrien aufweisen und damit einfach und kostengünstig herstellbar sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Kammer gegenüber dem Flansch und dem Rohr um eine Längsachse des UV-Reaktors drehbar angeordnet. Das hat den Vorteil, dass für eine Wartung bzw. einen Austausch der UV-Strahler bei einem an einer Wand angeordneten UV-Reaktor der zu öffnende Teil der Kammer nach vorne gedreht und leicht zugänglich gemacht werden kann. Durch den modularen Aufbau der Kammer aus einzelnen Strangpressprofilen ist es dann möglich, durch Abschrauben des betroffenen Strangpressprofils nur den Teil der Kammer zu öffnen, in dem beispielsweise der defekte UV-Strahler angeordnet ist.
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Für eine Drehbarkeit der Kammer gegenüber dem Flansch und dem Rohr werden insbesondere die Zuganker radial außerhalb der Kammer angeordnet, sodass die Kammer an ihnen vorbei gedreht werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform liegt das Rohr an seinem ersten Ende und/oder an seinem zweiten Ende mit seiner jeweiligen Stirnseite einem radial nach innen ragendem Vorsprung des Flansches gegenüber und eine Dichtung ist in axialer Richtung zwischen dem Rohr und dem Flansch angeordnet. Insbesondere ist die Dichtung zwischen der Stirnseite des Rohrs und dem nach innen ragendem Vorsprung des Flansches angeordnet.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass im Bereich der beiden Enden des Rohrs keine undefinierten Toträume auf einer Stirnseite bzw. Außenseite des Rohres entstehen. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Reinstwasseranwendungen, beispielsweise im pharmazeutischen Bereich. Ferner hat die axiale Anordnung der Dichtung den Vorteil, dass die Dichtung eine ausgleichende Wirkung ausüben und das Rohr, das typischerweise aus Quarzglas ausgebildet ist, gegen den metallischen Flansch polstern kann.
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Vorteilhafterweise sind alle Dichtungen des UV-Reaktors in von den UV-Strahlern nicht ausgeleuchteten Bereichen angeordnet. Darunter werden Bereiche verstanden, die gar nicht oder zumindest nicht direkt von den UV-Strahlen ausgeleuchtet werden. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass das Dichtungsmaterial vor zerstörerischer UV-Strahlung geschützt wird und somit eine längere Lebensdauer aufweist.
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Die Abdichtung der einzelnen Strangpressprofile gegeneinander kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass zwischen Längsseiten von jeweils zwei benachbarten Strangpressprofilen Dichtungsschnüre angeordnet sind. Derartige Dichtungsschnüre können bei der Montage der Strangpressprofile in dafür vorgesehene, in einem Strangpressverfahren besonders leicht einbringbare Nuten der Profile eingelegt und durch die Montage des benachbarten Profils komprimiert werden.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die aus den Strangpressprofilen gebildete Kammer auf besonders einfache Weise abgedichtet wird. Zudem hat sie den Vorteil, dass einzelne Strangpressprofile beispielsweise zu Wartungszwecken abgenommen werden können, ohne die Dichtung zu zerstören.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Strangpressprofile einzeln mit einem ringförmigen Kammerboden und/oder einer ringförmigen Kammerdecke verschraubt und mit benachbarten Strangpressprofilen lediglich kraftschlüssig verbunden. Dabei entsteht der Kraftschluss durch die Presskraft zwischen benachbarten Strangpressprofilen, die derart mit dem Kammerboden und/oder der Kammerdecke verschraubt werden, dass sie insbesondere im Bereich der Dichtung aneinander gepresst werden.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass einzelne Strangpressprofile zu Wartungszwecken abgenommen werden können. Einzelne UV-Strahler sind somit besonders einfach zugänglich.
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Die Strangpressprofile können zumindest teilweise Lüftungsöffnungen zur Belüftung der Kammer aufweisen. Insbesondere kann durch die Zufuhr von Luft eine Kühlung der UV-Strahler erzielt werden. Hierfür können alle oder mehrere der Strangpressprofile Lüftungsöffnungen im Bereich ihrer beiden Enden aufweisen, sodass ein Luftstrom von einem Ende zum anderen Ende durch die Kammer geführt werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Montagevorrichtung für den UV-Reaktor angegeben, wobei die Montagevorrichtung einen in das Rohr einbringbaren Stab sowie eine erste Platte und eine zweite Platte aufweist, wobei die erste Platte und die zweite Platte mit einstellbaren Abstand auf dem Rohr angeordnet sind und die erste Platte an einer Außenseite des ersten Flansches und die zweite Platte an einer Außenseite des zweiten Flansches zur Anlage bringbar ist. Der Abstand zwischen den Platten kann insbesondere mittels einer oder mehrerer Schrauben eingestellt werden oder mittels eines Gewindes auf dem Stab, auf das eine oder beide Platten aufgeschraubt werden.
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Die Montagevorrichtung dient dazu, die Zuganker des UV-Reaktors mit einer gleichmäßig anzuziehen, beispielsweise durch eine Verschraubung.
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Insbesondere kommt die beschriebene Montagevorrichtung in einem Verfahren zur Montage des UV-Reaktors gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zum Einsatz. Das Verfahren weist die Bereitstellung einer spritzwasserdichten Kammer aus mehreren Strangpressprofilen, in der eine Anzahl von UV-Strahlern angeordnet sind, sowie die Bereitstellung eines von einer wässrigen Lösung durchströmbaren, transparenten Rohrs auf. Ferner umfasst das Verfahren die Bereitstellung eines ersten Flansches und eines zweiten Flansches sowie der beschriebenen Montagevorrichtung. Ferner umfasst das Verfahren das Einführen des Rohrs in die Kammer, das Einführen des Stabs der Montagevorrichtung in das Rohr sowie das Aufstecken des ersten Flansches auf das erste Ende des Rohrs unter Einbringen einer axialen Dichtung und das Aufstecken des zweiten Flansches auf das zweite Ende des Rohrs unter Einbringen einer axialen Dichtung.
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Das Verfahren umfasst weiter das Anlegen der auf dem Stab angeordneten Platten an den ersten Flansch und den zweiten Flansch, das Aufbringen einer Presskraft auf den ersten Flansch und den zweiten Flansch mittels der Montagevorrichtung, das Verbinden des ersten Flansches und des zweiten Flansches mittels zumindest eines Zugankers sowie schließlich das Entfernen der Montagevorrichtung.
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Das Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, um mehrere entlang des Umfangs der Flansche angeordnete Zuganker, beispielsweise 3 Zuganker, gleichmäßig anzuziehen, um eine gleichmäßige Belastung der Bauteile zu erreichen und ein Verkippen des Rohrs gegenüber der Kammer und den Flanschen zu vermeiden.
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Unter einer Presskraft, die auf den ersten Flansch und den zweiten Flansch mittels der Montagevorrichtung aufgebracht wird, wird hier und im Folgenden eine Kraft verstanden, die auf den jeweiligen Flansch in Längsrichtung des Rohrs derart wirkt, dass die Flansche aufeinander zu gepresst werden. Damit wird erreicht, dass die Flansche schon relativ zu dem Rohr in ihrer endgültigen Montageposition fixiert werden, bevor die Zuganker angezogen werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
- 1 zeigt eine teilgeschnittene Ansicht eines UV-Reaktors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt eine längsgeschnittene Ansicht des UV-Reaktors gemäß 1;
- 3 zeigt eine Querschnittsansicht des UV-Reaktors gemäß 1 und
- 4 zeigt ein Detail der 3.
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1 zeigt ein unteres Ende eines UV-Reaktors zur UV-Bestrahlung einer wässrigen Lösung, beispielsweise zum Zwecke der Desinfektion. In 1 ist lediglich das untere Ende des UV-Reaktors 1 gezeigt, dieser ist jedoch im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut und sein nicht dargestelltes oberes Ende entspricht weitgehend dem gezeigten unteren Ende.
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Der UV-Reaktor 1 weist eine Anzahl von UV-Strahlern 2 auf, die beispielsweise als LED-Strahler oder als Niederdruckstrahler oder Hochdruckstrahler aufgebaut sein können und rund um einen Hohlraum 5 angeordnet sind, der im Betrieb von der wässrigen Lösung durchströmt wird. Der Hohlraum 5 weist eine Längsachse L auf, die im Wesentlichen einer Längsachse des UV-Reaktors 1 entspricht.
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Der Hohlraum 5 ist durch ein transparentes Rohr 3, beispielsweise ein Quarzglasrohr, gebildet. Das Rohr 3 ist an seinem ersten Ende 4 in einer zentralen Öffnung eines Flansches 9 angeordnet und darüber mit einem von der wässrigen Lösung durchströmten Leitungssystem verbindbar. An seinem in der Figur nicht gezeigten zweiten Ende ist das Rohr 3 ebenfalls von einem analog aufgebauten Flansch 9 gefasst.
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Das Rohr 3 ist von einer spritzwasserdichten Kammer 6 umgeben, die durch eine Anzahl von Strangpressprofilen 7 ausgebildet ist. In der gezeigten Ausführungsform ist in jedem Strangpressprofil 7 eine Aufnahme für einen UV-Strahler 2 gebildet. Zwischen dem UV-Strahler 2 und dem Strangpressprofil 7 ist jeweils ein Reflektor 8 in Form eines gebogenen Reflektorbleches angeordnet. Dies ist besonders gut in 3 erkennbar.
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Bei dem Reflektor 8 kann es sich insbesondere um einen auf der dem UV-Strahler 2 zugewandten Seite reflektierend beschichtetes Blech handeln, das in dem Strangpressprofil 7 mit der gewünschten Biegung eingeklemmt wird.
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In 4 ist erkennbar, dass die Strangpressprofile 7 Vorsprünge 24 aufweisen, mithilfe derer die Reflektoren 8 in der Kammer 6 befestigt werden können. Die Abstrahlcharakteristik der UV-Strahler 2 wird dabei durch die Krümmung der Reflektoren 8 beeinflusst. Die Breite der Reflektorbleche wird derart gewählt, dass nach dem Einklemmen der Bleche in die Strangpressprofile 7 die gewünschte Krümmung erzielt wird.
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Die Kammer 6 ist in der gezeigten Ausführungsform aus insgesamt sechs Strangpressprofilen 7 gebildet. Alternativ können jedoch auch mehr oder weniger Strangpressprofile die Kammer 7 bilden, abhängig von der gewünschten Kammergröße und - geometrie und von der Anzahl der verwendeten UV-Strahler 2.
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Die Strangpressprofile 7 sind jeweils an ihren beiden Enden mit einem ringförmigen Kammerboden 17 bzw. am anderen Ende mit einer nicht gezeigten Kammerdecke verschraubt. Benachbarte Strangpressprofile 7 sind im Bereich 20, in dem sie einander berühren, mittels einer Dichtungsschnur 23 abgedichtet, wie insbesondere in 4 erkennbar ist. Dazu wird die Dichtungsschnur 23 in eine dafür vorgesehene Nut 21 eines Strangpressprofils 7 eingelegt. Beim Verschrauben der einzelnen Strangpressprofile mit dem Kammerboden 17 bzw. der Kammerdecke wird dann ein Vorsprung 23 des benachbarten Strangpressprofils 7 in die Nut 21 gepresst und komprimiert die Dichtungsschnur 23 derart, dass eine dichte Verbindung der beiden Strangpressprofile 7 erzielt wird.
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Wie insbesondere in den 1 und 2 erkennbar ist, ist der Flansch 9, in den das Rohr 3 gefasst ist, in der gezeigten Ausführungsform zweiteilig ausgebildet und weist einen inneren Teil 10 und einen äußeren Teil 11 auf. Das erste Ende 4 des Rohrs 3 ist durch eine Hülse 25 des inneren Teils 10 umschlossen. Eine Stirnseite des Rohrs 3 liegt einem Vorsprung 13 des inneren Teils 10 gegenüber. Eine Dichtung 12 ist zwischen der Stirnseite des Rohrs 3 und dem Vorsprung 13 angeordnet. Die Dichtung 12, die insbesondere die Form eines Dichtrings aufweist, dichtet somit das Rohr 3 axial gegen den Flansch 9 ab.
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Es ist ferner eine Dichtung 15 zwischen der Hülse 25 und dem Rohr 3 als radiale Dichtung vorgesehen, die auch als Polsterung für das Rohr 3 dient, um einen direkten Kontakt zwischen dem Glas des Rohres 3 und dem metallischen Flansch 9 zu vermeiden. Ferner ist auch eine Dichtung 16 zwischen der Hülse 25 und dem Kammerboden 17 bzw. der Kammerdecke vorgesehen.
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Sämtliche Dichtungen 13, 15 und 16 sind derart angeordnet, dass sie von den UV-Strahlern 2 nicht bestrahlt werden.
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Es ist eine Aufgabe des inneren Teils 10 des Flansches 9, das Rohr 3 zu fassen und abzudichten. Der innere Teil 10 weist ferner Befestigungslöcher 26 auf, mit denen der UV-Reaktor 1 mit einem Leitungssystem verbunden werden kann.
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Der äußere Teil 11 des Flansches 9 ermöglicht die Befestigung mehrerer Zuganker 18, die mittels Muttern 19 an beiden Enden des UV-Reaktors 1 verschraubt werden. Dazu weist der äußere Teil 11 mehrere Befestigungspunkte auf, die in der gezeigten Ausführungsform als Durchgangslöcher 28 ausgebildet sind und das Hindurchführen des Zugankers 18 ermöglichen. Die Zuganker 18, von denen in der gezeigten Ausführungsform, wie insbesondere in 3 erkennbar ist, drei Stück über den Umfang verteilt vorgesehen sind, haben die Aufgabe, den Flansch 9 und den Kammerboden 17 sowie die Kammerdecke am Rohr 3 festzulegen und auf diese Weise ein Gehäuse des UV-Reaktors 1 zu definieren.
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Zwischen dem äußeren Teil 11 des Flansches 9 und dem Kammerboden 17 bzw. Kammerdeckel ist ein Ring 14, beispielsweise eine Seegerring, angeordnet. Die Kammer 6 aus Strangpressprofilen 7 ist in der gezeigten Ausführungsform gegenüber dem Flansch 9 und dem Rohr 3 um die Längsachse L drehbar. Um das zu gewährleisten, sind die Zuganker 18 in größerem Abstand von dem Rohr 3 angeordnet als die Strangpressprofile 7. Für eine alternative, besonders platzsparende Ausführungsform sind die Zuganker jedoch zwischen den Strangpressprofilen 7 angeordnet und der Kammer 6 ist nicht drehbar.
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Wie insbesondere in 3 erkennbar ist, sind die Zuganker 18 verhältnismäßig weit außen und über den Umfang verteilt angeordnet. Zur Montage der Vorrichtung ist es vorteilhaft, die Flansche 9 mit einer gleichmäßigen Kraft gegeneinander zu ziehen. Es ist jedoch nur schwer möglich, die Muttern 19 alle gleichmäßig anzuziehen. Daher ist eine nicht gezeigte Montagevorrichtung vorgesehen, die zwei über eine in Längsrichtung durch das Rohr 3 verlaufende zentrale Stange Platten aufweist, die an die Stirnflächen 27 der Flansche angelegt werden. Über die zentrale Stange wird, beispielsweise mittels einer Schraube, eine gleichmäßige Kraft auf die Flansche 9 aufgebracht, die diese aufeinander zu presst. Wenn eine Endstellung erreicht ist, werden die Platten fixiert und halten die gleichmäßige Kraft, so dass die Muttern 19 der Zuganker 18 nacheinander angezogen werden können. Anschließend wird die Montagevorrichtung wieder entfernt.
