DE102020103656A1

DE102020103656A1 - UV-Lampenmodul und UV-Desinfektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020103656A1
Application number: DE102020103656.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Peschl
Original assignee: Peschl Ultraviolet GmbH
Current assignee: Peschl Ultraviolet GmbH
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-08-12
Also published as: WO2021160336A1; EP4104200A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein UV-Lampenmodul (10) zur Desinfektion bereit, das ein Hüllrohr (5) mit einem verschlossen Ende und einem davon abgewandt liegenden Kopfende hat, und das eine UV-Strahlungsquelle (1) mit einem Entladungskörper (2) und mit einem Kopfteil (3) mit einem elektrischen Anschluss an einem ersten Ende des Entladungskörpers (2) aufweist. Das Kopfteil (3) der UV-Strahlungsquelle (1), die eine Quecksilberdampf-Niederdrucklampe oder eine Amalgamlampe ist, liegt an dem Kopfendende des Hüllrohrs (5) vor. Das Hülllrohr (5) ist mit einer elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit (100) befüllt, die für die Wellenlängen der von der UV-Strahlungsquelle (1) emittierten Strahlung transparent ist. Dabei taucht zumindest der Entladungskörper (2) in einer Benutzungsanordnung des UV-Lampenmoduls (10) vollständig in die nichtleitende Flüssigkeit (100) ein. Ferner wird eine UV-Desinfektionsvorrichtung offenbart, die zumindest ein solches UV-Lampenmodul (10) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein UV-Lampenmodul mit einer UV-Strahlungsquelle und eine UV-Desinfektionsvorrichtung, die zumindest eines dieser UV-Lampenmodule aufweist.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, UV-Strahlungsquellen zur Durchführung photochemischer Reaktionen sowie zu Desinfektionszwecken einzusetzen. Dies betrifft nicht nur den Einsatz als Tauchlampen, etwa um Wasser zu desinfizieren, sondern auch den Einsatz in UV-Modulen zur Oberflächen- oder Luftdesinfektion. Dabei liegt in der Lampenumgebung kein flüssiges, sondern ein gasförmiges Medium vor, zumeist Luft. Dabei werden häufig Niederdruckstrahler (Entladungslampen) wie Quecksilberdampf-Niederdrucklampen oder Hochleistungs-Amalgamlampen (40 - 800 Watt) eingesetzt, die beim Einsatz zur Desinfektion von Wasser beispielsweise zum Schutz vor Verschmutzung von einem Hüllrohr umhüllt werden können, das für die emittierte bzw. für die Desinfektion oder photochemische Reaktion relevante Strahlung durchlässig ist und daher oft aus Quarzglas besteht. Der Strahlungsfluss bzw. die Strahlungsleistung ist abhängig von der Umgebungs- und Betriebstemperatur des Strahlers und wird durch den Einsatz unterschiedlicher Amalgammischungen sowie durch Anpassung von Fülldruck, Gas und Elektrodenausführung für die jeweilige Anwendung optimiert.
Allerdings kann eine ungenügende thermische Entkopplung der UV-Strahlungsquelle von dem zu bestrahlenden, umgebenden Medium während des Betriebs zu einer ungewünschten Aufheizung des Mediums oder des Lampenmoduls führen. Ferner können sich an dem erwärmten Hüllrohr, das die UV-Strahlungsquelle von dem zu bestrahlenden Medium trennt, Beläge durch angelagerte Partikel aus dem Medium bilden, die, wenn sie nicht entfernt werden, die Strahlungsintensität der in das Medium eingestrahlten UV-Strahlung stetig verringern. Um dies zu vermeiden, ist daher eine regelmäßige Reinigung des Hüllrohrs erforderlich, die jeweils einen Stillstand des UV-Moduls bedingt.
Abgesehen davon kann eine ungenügende thermische Entkopplung Temperaturunterschiede und -schwankungen bedingen, die zu einer zu starken oder zu schwachen Wärmeabfuhr an der UV-Strahlungsquelle führen, sodass die UV-Strahlungsquelle nicht am optimalen Betriebspunkt betrieben werden kann, womit eine zum Teil deutliche Reduktion der Strahlungsemission einhergehen kann.
Thermische Entkopplung wird daher in DE 10 2010 042670 A1 adressiert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein auch in Bezug auf thermische Entkopplung weiter verbessertes UV-Lampenmodul bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Lampenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Die weitere Aufgabe, eine verbesserte UV-Desinfektionsvorrichtung bereitzustellen, wird durch die UV-Desinfektionsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst.
Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen UV-Lampenmoduls, das mit einem Hüllrohr ausgebildet ist, das ein verschlossenes Ende und ein davon abgewandt liegendes Kopfende hat, weist eine UV-Strahlungsquelle auf, die eine Quecksilberdampf-Niederdrucklampe oder eine Amalgamlampe ist. Die UV-Strahlungsquelle weist einen Entladungskörper und zumindest ein Kopfteil mit einem elektrischen Anschluss an einem ersten Ende des Entladungskörpers auf, der dazu dient, die UV-Strahlungsquelle elektrisch anzuschließen. Vorteilhaft ist das Hüllrohr derart mit einer elektrisch nichtleitenden, d. h. elektrisch isolierenden Flüssigkeit befüllt, dass zumindest der Entladungskörper der UV-Strahlungsquelle in einer Benutzungsanordnung vollständig in die elektrisch nichtleitende Flüssigkeit eingetaucht ist. Dabei wird die elektrisch nichtleitende Flüssigkeit so ausgewählt, dass sie für zumindest eine Wellenlänge der von der UV-Strahlungsquelle emittierten Strahlung transparent ist, die für die mit dem UV-Lampenmodul durchzuführende Aufgabe vorgesehen ist.
Benutzungsanordnung meint dabei die Anordnung des UV-Lampenmoduls, in der es benutzungsbereit installiert ist.
So wird dieses UV-Lampenmodul vorteilhaft hinsichtlich der thermischen Abkopplung von der Umgebung verbessert und stellt darüber hinaus vorteilhaft eine erhöhte Gesamtlicht- bzw. Strahlungsleistung in Bezug auf die Lampen gemäß Stand der Technik bereit. Es ist daher insbesondere für Desinfektionszwecke geeignet und kann ggf. aber auch in Photoreaktoren zur Durchführung photochemischer Reaktionen oder in sogenannten AOPs („advanced oxidation processes“) eingesetzt werden. Im Folgenden wird die „elektrisch nichtleitende Flüssigkeit“ kürzer als „nichtleitende Flüssigkeit“ benannt, wobei aber immer die elektrische Nichtleitung gemeint ist. Wärme kann von, auf und durch diese nichtleitende Flüssigkeit übertragen werden. Als „transparent“ werden hierbei alle Flüssigkeiten verstanden, die für zumindest eine Wellenlänge der von der UV-Strahlungsquelle emittierten Strahlung entlang der kürzesten Wegstrecke zwischen Entladungskörper-Oberfläche und Hüllrohrinnenwand einen Transmissionsgrad von zumindest 75 % aufweisen.
Vorteilhaft wird durch das Eintauchen in die nichtleitende Flüssigkeit nicht nur eine gleichmäßige Wärmeabfuhr an der Strahleroberfläche bereitgestellt, sodass die UV-Strahlungsquelle immer am optimalen Betriebspunkt, d. h. ohne Reduktion der Strahlungsemission, betrieben werden kann, sondern auf Grund des Brechungsindex' der nichtleitenden Flüssigkeit, der deutlich größer ist als der von Luft oder Inertgas und bei geeigneten nichtleitenden Flüssigkeiten im Bereich von etwa 1,35 bis etwa 1,55 (bei 20°C) liegt, sowohl die Photonen-Auskopplungseffizienz an den Phasengrenze Strahleroberfläche-Hüllrohrinnenraum vergrößert als auch die Reflexion an der Phasengrenze Hüllrohrinnenraum-Hüllrohrwand verringert, sodass die Gesamtlichtleistung des UV-Lampenmoduls, d. h. die Strahlungsmenge und -dichte an der Außenfläche des Hüllrohrs deutlich erhöht ist.
Üblicherweise hat ein Hüllrohr einen kreisförmigen Querschnitt und ist konzentrisch zu der Achse der meist stabförmigen UV-Strahlungsquelle angeordnet. Es kann vorteilhaft eine Reagenzglas- oder Zentrifugenglasform aufweisen. Bei einem Reagenz- oder Zentrifugenglas ergibt sich das verschlossene Ende von selbst - bei einem ansonsten offenen (unteren) Ende kann eine Verschlussvorrichtung angeordnet sein und damit das verschlossene Ende des Hüllrohrs bereitstellen.
Ein Hüllrohr kann abgesehen von den vorstehend genannten runden Querschnittsformen aber auch abweichende Querschnittsformen aufweisen, wenn z. B. die UV-Strahlungsquelle nicht stabförmig ist oder mehr als eine Strahlungsquelle in einem Hüllrohr angeordnet ist. Die Form des Hüllrohrs kann dann entsprechend an eine von der Stabform abweichende Strahlergeometrie oder an eine vorbestimmte Konstellation von zwei oder mehr Strahlungsquellen angepasst sein, um einen möglichst gleichmäßigen Abstand zwischen Strahleroberfläche und Hüllrohrwand bereitzustellen. Daher können Hüllrohre beispielsweise auch polygonale, z. B. rechteckige Querschnittsgeometrien aufweisen, etwa, wenn die UV-Strahlungsquelle, d. h. der Entladungskörper nicht als Rundrohr sondern als Flachlampe ausgeführt ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßes UV-Lampenmodul eine Reflektorbeschichtung auf, die zumindest auf einem Abschnitt der Oberfläche der UV-Strahlungsquelle (nachfolgend synonym auch als UV-Strahler bezeichnet) bzw. dessen Entladungskörpers und/oder des Hüllrohrs aufgebracht ist, um die Intensität, Lichtleistung und -streuung in einer gewünschten Abstrahlrichtung zu erhöhen bzw. verbessern, wie dies für UV-Module zur Oberflächendesinfektion wünschenswert ist.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Abschnitt mit der Reflektorbeschichtung über einen Teil der Mantelfläche des Entladungskörpers oder des Hüllrohrs, die auf einer von der gewünschten Abstrahlrichtung abgewandten Seite des UV-Strahlers liegt und durch einen Kreisbogen auf dem Entladungskörper oder dem Hüllrohr entlang der Länge des Entladungskörpers definiert ist. Die Länge des Kreisbogens richtet sich nach dem Durchmesser des Entladungskörpers bzw. Hüllrohrs und der gewünschten Abstrahlcharakteristik. Mit der Reflektorbeschichtung kann die von dem UV-Strahler emittierte UV-Strahlung in der gewünschten Abstrahlrichtung intensiviert werden, in der eine zu desinfizierende Oberfläche angeordnet oder hindurchgefördert wird. Gegebenenfalls können sowohl UV-Strahler als auch das Hüllrohr Abschnitte mit Reflektorbeschichtungen aufweisen, deren Kreisbögen sich in Bezug auf den Entladungskörper in unterschiedlichen Winkelabschnitten befinden, um eine gewünschte Abstrahlcharakteristik des Lampenmoduls zu erreichen.
Die UV-Strahlungsquelle wird entsprechend der durchzuführenden Aufgabe bzw. den dafür erforderlichen(n) Wellenlänge(n) ausgewählt. Entsprechend wird die nichtleitende Flüssigkeit aus verschiedenen nichtleitenden Flüssigkeiten, die sich hinsichtlich der Absorptionsspektren unterscheiden, in Abhängigkeit der jeweilig eingesetzten Emissionswellenlänge gewählt, damit die nichtleitende Flüssigkeit transparent für die gewünschte Emissionswellenlänge ist.
Das Hüllrohr ist aus einem für die UV-Wellenlängen der jeweiligen UV-Strahlungsquelle emittierten Strahlung durchlässigen Material gefertigt. Als Materialien kommen dafür insbesondere natürliches oder synthetisches Quarzglas bzw. Quarzglasmischungen in Frage, die für UV-Strahlung transparent sind. Für Einsatzzwecke, bei denen auch Emissionswellenlängen unter 200 nm (VUV) genutzt werden sollen, ist das Hüllrohr vorzugsweise aus synthetischem Quarzglas gefertigt.
Das Hüllrohr kann mit seinem verschlossenen bzw. geschlossenen Ende innerhalb des zu bestrahlenden Mediums liegen, wie es häufig bei vertikaler Anordnung von Tauchlampen der Fall ist. Ein UV-Lampenmodul mit einseitig geschlossenem Hüllrohr kann allerdings auch in horizontaler Anordnung eingesetzt werden, die in UV-Vorrichtungen zur Oberflächendesinfektion bevorzugt sein kann. Gerade bei einem zur horizontalen Anordnung vorgesehenen UV-Lampenmodul kann ein Hüllrohr eingesetzt werden, das nicht vom Zentrifugen- oder Reagenzglastyp ist und sich daher nicht einenends verjüngt (wie diese). Hier kann bspw. ein zylindrisches Rohr gewählt werden, das mit einem Stopfen oder einer anderen Verschließvorrichtung an seinem „verschlossenen Ende“ verschlossen ist; entsprechend wird auch sein Kopfende bei horizontaler Anordnung dicht verschlossen.
Um das Lampenmodul und die im Hüllrohr vorgelegte nichtleitende Flüssigkeit sicher von der Hüllrohrumgebung zu trennen, kann das Kopfteil des UV-Strahlers durch eine abdichtende Verbindung mit dem Kopfende des Hüllrohrs verbunden sein, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die abdichtende Verbindung federgelagert ist. Zum Abdichten können an zumindest einer Anlagefläche zwischen Kopfteil und Hüllrohr entsprechende Dichtmittel (ringförmiger Dichtkörper) vorgesehen werden, die gegebenenfalls auch zur Befestigung des UV-Strahlers im Hüllrohr ausgebildet sein können. In einer dazu alternativen Ausführungsform kann der UV-Strahler auch komplett mit dem Kopfteil in die nichtleitende Flüssigkeit eingetaucht sein. In diesem Fall kann das Kopfende des Hüllrohrs mit einem Dichtmittel wie beispielsweise einem Stopfen verschlossen sein. Um elektrisches Anschließen des UV-Strahlers zu ermöglichen, kann bzw. können das bzw. die Anschlusskabel durch den Stopfen geführt werden. Um zu vermeiden, dass bei der direkten Führung der Kabel durch den Stopfen die nichtleitende Flüssigkeit etwa durch Kapillareffekte durch die Kabel (zwischen Isolation und Kupfer) zum Vorschaltgerät kriechen kann, können längswasserdichte Kabel eingesetzt werden. Alternativ können am Stopfen Steckverbindungspartner (Stecker - Buchsen - Verbindungen) vorgesehen sein, die sowohl im gesteckten als auch im ungesteckten Zustand wasserdicht sind.
Gegebenenfalls können beide Enden des Hüllrohrs mit abdichtenden Verschließvorrichtungen versehen sein, die beide auch elektrische Anschlussvorrichtungen umfassen.
Es können auch beide Varianten an einem Lampenmodul vorliegen - abgedichtete Anordnung des einen Strahlerendes in einem Dichtmittel (ringförmiger Dichtkörper) an einem Hüllrohrende und eingetauchte Anordnung des anderen Strahlerendes mit einem durch ein Dichtmittel (Stopfen) verschlossenen Hüllrohrende. In einer noch weiteren Ausführungsform ist die abdichtende Verbindung des Kopfteils, die durch einen Ab- oder Anschlusssockel gebildet sein kann, mit dem Hüllrohr zusätzlich federnd gelagert, um Vibrationen zur Vermeidung von Glas-Metallkontakt zu dämpfen. Dazu kann das Kopfteil über Befestigungshilfsmittel wie beispielsweise Flansche und Scheiben und federbelastete Verbindungsmittel an dem Hüllrohr befestigt werden.
Zur Aufrechterhaltung des optimalen Betriebspunktes der UV-Strahlungsquelle kann die im Hüllrohr vorgelegte Flüssigkeitsmenge ausreichend sein, wenn die Wärmeleitfähigkeit und -kapazität der ausgewählten nichtleitenden Flüssigkeit eine konstante Wärmeabfuhr von der UV-Strahlungsquelle bereitstellt. Andernfalls kann, um zu verhindern, dass die Wärme, die die nichtleitende Flüssigkeit von der UV-Strahlungsquelle aufnimmt, über das Hüllrohr an die Hüllrohrumgebung bzw. das dort vorliegende Medium übertragen wird, vorgesehen sein, dass die nichtleitende Flüssigkeit im Hüllrohrinneren permanent ausgetauscht wird. Dadurch wird die von der UV-Strahlungsquelle aufgenommene Wärme abgeführt und auf diese Weise die Temperatur des UV-Lampenmoduls konstant gehalten. Besonders bevorzugt kann dabei eine Kreislaufführung der nichtleitenden Flüssigkeit vorgesehen werden, wobei die im Hüllrohr erwärmte nichtleitende Flüssigkeit im Kreislauf geführt wird, um außerhalb des Hüllrohrinnenraums die aufgenommene Wärme wieder abzugeben.
Zum Austausch bzw. zur Kreislaufführung der nichtleitenden Flüssigkeit kann gemäß einer noch weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform das UV-Lampenmodul entsprechend eine oder mehrere Zufuhr- und Abfuhrleitung(en) für die Zufuhr und die Ableitung der nichtleitenden Flüssigkeit aufweisen, die mit dem von dem Hüllrohr begrenzten Raum kommunizieren. Dazu erstreckt sich zumindest eine Zufuhrleitung für nichtleitende Flüssigkeit kopfendseitig an das Hüllrohr, mündet also in dieses hinein, oder erstreckt sich tiefer bis in das Hüllrohr, und zumindest eine Abfuhrleitung für nichtleitende Flüssigkeit erstreckt sich kopfendseitig von dem Hüllrohr weg.
Gegebenenfalls können die Zufuhr- und Abfuhrleitungen mit dem Kopfteil verbunden bzw. darin integriert sein, alternativ können diese Zufuhr- und Abfuhrleitungen durch das Dichtmittel (ringförmiger Dichtkörper, Stopfen) geführt werden, mit dem das offene Ende des Hüllrohrs abgedichtet wird. Der Kühlkreislauf für die nichtleitende Flüssigkeit kann einen Wärmetauscher (z. B. passiver Kühlkörper oder Peltier-Element etc., zur Wärmeübertragung mit Luft oder Wasser) sowie eine Pumpe und ggf. eine Absperrarmatur/Ventil umfassen.
Die nichtleitende Flüssigkeit kann beispielsweise aus hochraffinierten Mineralölen ausgewählt werden, die praktisch ausschließlich Alkane und Cycloalkane, also gesättigte Kohlenwasserstoffe, umfassen. Vorteilhaft sind Alkane und Cycloalkane vom sichtbaren Wellenlängenbereich bis in den weiten UV-C-Bereich (220-230 nm) transparent. Darunter nimmt die Transmission ab, kann aber, insbesondere bei ausreichend geringer Dicke des Spaltes zwischen der UV-Strahlungsquelle und dem Hüllrohr, noch ausreichend für Wellenlängen bis 195 nm und darunter sein. Cycloalkane können wegen des höheren Brechungsindex' im Vergleich zum entsprechenden linearen Alkan bevorzugt sein. So erstrecken sich die Brechungsindices (20°C) für C₅-C₁₄ Cycloalkane über einen Bereich von etwa 1,41 bis 1,55, während die Brechungsindices (20 °C) für die korrespondierenden linearen C₅-C₁₄ Alkane einen Bereich von etwa 1,36 bis etwa 1,43 überdecken. Cyclohexan beispielsweise hat einen Brechungsindex von etwa 1,43, während Hexan einen Brechungsindex von etwa 1,37 aufweist. Ein Nachteil der gesättigten Kohlenwasserstoffe ist vor allem die Bildung leicht entzündlicher Dampf-Luft-Gemische mit einer Einordnung in Temperaturklasse 3, die für den Betrieb in entzündlichen Atmosphären eine maximale Oberflächentemperatur von 200°C festlegt. Daher ist bei Verwendung von hochraffinierten Mineralölen als nichtleitende Flüssigkeit auf einen sorgfältigen und abgedichteten Luftabschluss zu achten, um die Bildung solcher entzündlicher Dampf-Luft-Gemische zu vermeiden.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform kann als nichtleitende Flüssigkeit dünnflüssige Silikonöle vorsehen, die Brechungsindices im Bereich von etwa 1,37 bis 1,55 aufweisen, vorteilhaft nicht brennbar sind und die vom sichtbaren Wellenlängenbereich bis in den UV-C-Bereich (etwa 220 nm) und damit für die desinfektionsrelevante Wellenlänge von 254 nm transparent sind. Unterhalb von 250 nm beginnt die Transmission abzunehmen und Wellenlängen kleiner 200 nm werden absorbiert, sodass Silikonöle vor allem für Anwendungen, die Wellenlängen größer 250 nm nutzen wollen, geeignet sind. Für Anwendungen, die Wellenlängen im Bereich von unter 220 nm nutzen wollen, eignen sich Silikonöle bedingt, nämlich wenn die Dicke des flüssigkeitsgefüllten Spalts zwischen der UV-Strahlungsquelle und dem Hüllrohr und damit die Absorption klein genug ist, um eine ausreichende Transmission zu gestatten. Andernfalls sollte auf gesättigte Kohlenwasserstoffe als nichtleitende Flüssigkeit zurückgegriffen werden.
Weitere alternative nichtleitende Flüssigkeiten umfassen synthetische Ester- und Etherverbindungen. Synthetische organische Esteröle haben gegenüber den Mineralölen den Vorteil u. a. einer höheren Temperaturbeständigkeit und höheren Brenn- und Zündtemperatur und sind umweltverträglicher, weisen aber nachteilig eine geringere Alterungsbeständigkeit auf und sind höchstens bis in den mittleren UV-Bereich (etwa 270 bis 280 nm) transparent, darunter nimmt die Absorption deutlich zu. Auch bei Etherverbindungen wie beispielsweise 1,4-Dioxan mit einem Brechungsindex von 1,422 reicht die Transmission nur bis in den mittleren UV-Bereich (270 bis 300 nm, abgesehen von Diethylether bis 255 nm), allerdings nimmt die Transmission darunter weniger steil ab, sodass bei ausreichend geringer Schichtdicke zwischen UV-Strahlungsquelle und Hüllrohrwand Etherverbindungen als nichtleitende Flüssigkeiten auch für Wellenlängen unter 270 nm eingesetzt werden können. Wellenlängen kleiner 220 nm werden allerdings absorbiert. Hinsichtlich der Sicherheitstechnik ist aber zu berücksichtigen, dass Etherverbindungen leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische bilden, wobei große Unterschiede zwischen den verschiedenen Etherverbindungen bestehen. Diethylether beispielsweise fällt unter Temperaturklasse 4 (maximal zulässige Oberflächentemperatur 135 °C), während 1,4-Dioxan unter Temperaturklasse 2 (maximal zulässige Oberflächentemperatur 300 °C) fällt, sodass 1,4-Dioxan eher als nichtleitende Flüssigkeit eingesetzt werden kann.
Selbstverständlich kommen auch weitere Flüssigkeiten zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Lampenmodul in Frage, solange sie elektrisch isolierend sind und für die emittierte Wellenlänge der jeweiligen UV-Strahlungsquelle transparent sind.
Um eine für die gewünschte Transparenz erforderliche Transmission von zumindest 75 % auch bei Wellenlängen unter 250 nm bereitzustellen, kann daher ein Lampenmoduldesign vorteilhaft sein, bei dem der Innendurchmesser des Hüllrohrs in Bezug auf den Außendurchmesser der UV-Strahlungsquelle so gewählt ist, dass der Spalt - und damit die Absorption - zwischen der Oberfläche des Entladungskörpers und der Hüllrohrinnenwand möglichst klein ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des UV-Lampenmoduls kann das Hüllrohr ein doppelwandiges Hüllrohr sein, oder das Lampenmodul kann ein zweites Hüllrohr aufweisen, in dem das erste Hüllrohr angeordnet ist, um die thermische Abkopplung der UV-Strahlungsquelle von der Hüllrohrumgebung durch den zwischen den beiden Hüllrohren oder den Doppelwänden gebildeten Spalt zu verbessern. Diese kann noch weiter verstärkt werden, indem in dem Spalt ein Unterdruck mit einer Absaugvorrichtung erzeugt wird oder indem ein weiterer Kühlkreis zur Fluidkühlung in dem Spalt verbunden wird. Bei der Ausführung als doppelwandiges Hüllrohr kann der Spalt zwischen den Wänden auch schon bei dessen Herstellung evakuiert werden. Als Kühlfluid eignen sich alle Medien, die die emittierte Strahlung des UV-Strahlers nicht absorbieren, beispielsweise Wasser, oder Gas, insbesondere Inertgas oder auch Luft. Vorteilhaft wird durch das zusätzliche Hüllrohr die Oberfläche der Tauchlampe vergrößert und damit wird eine erhöhte photochemische Effizienz realisiert.
Das erfindungsgemäße UV-Lampenmodul kann für unterschiedliche UV-Strahlertypen ausgebildet sein.
Nach einer Ausführungsform kann ein UV-Strahler an einem zweiten Ende des Entladungskörpers einen Abschlusssockel aufweisen, wobei der elektrische Anschluss der UV-Strahlungsquelle allein durch das Kopfteil bereitstellt wird, das zumindest eine elektrische Anschlussvorrichtung aufweist.
In einer alternativen Ausführung einer UV-Strahlungsquelle kann vorgesehen sein, dass die UV-Strahlungsquelle an dem zweiten Ende des Entladungskörpers einen elektrischen Anschlusssockel aufweist, der mit dem Kopfteil den elektrischen Anschluss der UV-Strahlungsquelle bereitstellt, sodass Kopfteil und Anschlusssockel entsprechende elektrischen Anschlussvorrichtungen aufweisen. Dabei kann sich zumindest eine elektrische Anschlussvorrichtung von dem Anschlusssockel entlang der UV-Strahlungsquelle in Richtung des Kopfteils und darüber hinaus erstrecken, sodass der elektrische Anschluss einseitig am Kopfende des Hüllrohrs erfolgt, an dem das Kopfteil angeordnet ist. Alternativ kann, wenn das UV-Lampenmodul ein Hüllrohr vom Typ ist, der an dem vom Kopfende angewandt liegenden Ende eine Verschlussvorrichtung aufweist, der elektrische Anschluss beidseitig erfolgen, wobei die elektrische Anschlussvorrichtung des Kopfteils durch ein Kopfende des Hüllrohrs, und die des Anschlusssockels durch das zweite Ende des Hüllrohrs bzw. durch das jeweils dort angeordnete Dichtmittel bzw. Stopfen geführt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführung des UV-Lampenmoduls kann der Entladungskörper der UV-Strahlungsquelle U-förmig sein, wobei sich das Kopfteil, das dann allein den elektrischen Anschluss der UV-Strahlungsquelle bereitstellt, über das erste und das zweite Ende des U-förmigen Entladungskörpers erstreckt bzw. beide Enden aufnimmt. Alternativ kann aber auch das Kopfteil an einem Ende des Entladungskörpers und ein Anschluss- oder Abschlusssockel an dem anderen Ende vorgesehen sein. Das Hüllrohr eines UV-Lampenmoduls, das eine solche UV-Strahlungsquelle mit dem U-förmigen Entladungskörper aufweist, kann eine entsprechend angepasste Form, d. h. einen abgeflachten, z. B. elliptischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die nicht in sich geschlossenen Hüllrohrtypen (demgegenüber Reagenzglas- oder Zentrifugierglas, also Rohre die sich einenends verjüngend schließen sind in sich geschlossen) werden hierin auch „Hüllrohr vom Zylindertyp“ genannt.
Elektrische Anschlussvorrichtungen sorgen für die Verbindung mit einer Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung des UV-Lampenmoduls. Die Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung des UV-Lampenmoduls, die beispielsweise Vorschalt- bzw. Leistungselektronik, Treiber und Netzteile umfassen kann, kann eine externe Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung sein, die über elektrische Anschlussvorrichtungen des Kopfteils angeschlossen wird. Alternativ kann die Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung des UV-Lampenmoduls gegebenenfalls im Kopfteil untergebracht sein - dann dient die elektrische Anschlussvorrichtung der Verbindung mit einer Stromquelle.
Zur Kühlung einer im Kopfteil untergebrachten Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung kann das Kopfteil einen oder mehrere Kühlmittelpfad(e) aufweisen, der/die vorzugsweise mit zumindest einer der Zufuhr- oder Abfuhrleitungen verbunden ist/sind oder zumindest einen Abschnitt einer Zufuhr- oder Abfuhrleitungen bildet/n.
Nach einer noch weiteren Ausführungsform hat das UV-Lampenmodul eine mechanische Anschlussvorrichtung zur Verbindung der UV-Strahlungsquelle mit einer entsprechenden Halterung. Je nach Ausführung der UV-Strahlungsquelle können an dem Kopfteil oder an dem Kopfteil und dem Abschlusssockel oder an dem Kopfteil und dem Anschlusssockel eine oder mehrere mechanische Anschlussvorrichtungen vorgesehen sein.
Sämtliche Anschlussvorrichtungen können dabei als lösbare Steck-, Schraub-, Steckschraub-, Klemmverbindungen oder ähnliches ausgeführt sein, sodass das UV-Lampenmodul einfach von der Stromversorgungs- und/oder Steuerungsvorrichtung, den Zufuhr- und Abfuhrleitungen und der mechanischen Halterung getrennt und wieder damit verbunden werden kann.
Eine erfindungsgemäße UV-Desinfektionsvorrichtung weist einen Bestrahlungsraum, in dem ein zu desinfizierendes Produkt oder Medium vorgelegt oder hindurchgefördert wird, und zumindest ein dem Bestrahlungsraum zugeordnetes erfindungsgemäßes UV-Lampenmodul mit einem für die Desinfektion geeigneten Emissionsspektrum auf. Bestrahlungsraum bezeichnet hierbei einen Raum bzw. ein Volumen, das von der UV-Strahlung des UV-Strahlers durchdrungen wird. Der Bestrahlungsraum muss nicht, kann aber identisch mit einem beispielsweise durch einen Behälter begrenzten Raum sein, in dem das erfindungsgemäße Lampenmodul angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße UV-Desinfektionsvorrichtung ist nicht auf die Desinfektion von Wasser beschränkt, das in einem Behälter der UV-Desinfektionsvorrichtung vorgelegt wird, in dem eine oder mehrere erfindungsgemäße UV-Lampenmodule angeordnet sind. Vielmehr bezieht sich eine erfindungsgemäße UV-Desinfektionsvorrichtung insbesondere auf Oberflächen- und Luftdesinfektionsmodule, bei denen ein zu desinfizierendes Produkt innerhalb des Bestrahlungsraums angeordnet oder durch den Bestrahlungsraums hindurchgefördert wird.
Die UV-Desinfektionsvorrichtung zur Oberflächendesinfektion kann daher beispielsweise in einer weiteren Ausführungsform eine Fördervorrichtung aufweisen, die in einem vorbestimmten Abstand unterhalb des zumindest einen UV-Lampenmoduls im Bestrahlungsraum angeordnet ist bzw. sich durch diesen erstreckt und mit einer Geschwindigkeit betrieben wird, sodass eine vorbestimmte UV Strahlungsmenge zur Desinfektion der Oberfläche der Fördervorrichtung oder der Oberfläche des auf der Fördervorrichtung geförderten Produkts bereitgestellt wird.
Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen UV-Lampenmoduls,
2 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen UV-Lampenmoduls,
3 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen UV-Lampenmoduls,
4 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen UV-Desinfektionsvorrichtung mit einem UV-Lampenmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform,
5 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen UV-Desinfektionsvorrichtung,
6 a) eine schematische Seiten- und Draufsicht einer UV-Strahlungsquelle mit einem Kopfteil zum elektrischen Anschluss und einem Abschlusssockel, b) eine schematische Seitenansicht einer UV-Strahlungsquelle mit einem Kopfteil und einem Anschlusssockel zum elektrischen Anschluss, c) eine schematische Seiten- und Draufsicht einer UV-Strahlungsquelle mit einem U-förmigen Entladungskörper und einem Kopfteil zum elektrischen Anschluss, und d) eine schematische Seiten- und Draufsicht einer UV-Strahlungsquelle mit einem Kopfteil und einem Anschlusssockel zum elektrischen Anschluss.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind ein UV-Lampenmodul, das dazu ausgebildet ist, zur Desinfektion eingesetzt zu werden, und eine entsprechende UV-Desinfektionsvorrichtung, die mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen UV-Lampenmodulen ausgestattet ist, die als UV-Strahlungsquelle eine Quecksilberdampf-Niederdrucklampe oder eine Amalgamlampe, insbesondere eine Hochleistungs-Amalgamlampe aufweisen.
Die folgenden in den Figuren beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft zu verstehen und sollen den Schutzumfang in keiner Weise einschränken. Modifikationen, wie etwa die Übertragung einzelner Details von einer Ausführungsform auf eine andere oder Kombinationen von einzelnen Details, sollen daher als umfasst angesehen werden.
1 zeigt beispielhaft ein UV-Lampenmodul 10 mit einem Hüllrohr 5 mit einer „Reagenzglasform“, also ein von vornherein einenends in sich selbst geschlossener Hüllrohrtyp. Das UV-Lampenmodul 10 ist als Tauchlampe zur vertikalen Anordnung z. B. in einem Reservoir zur Desinfektion von Wasser konzipiert, wie dies beispielhaft und schematisch mit der Desinfektionsvorrichtung 110 in 5 gezeigt ist, in der das UV-Lampenmodul 10 in einem Behälter T angeordnet ist. Die Größe des Bestrahlungsraums S innerhalb des Behälters T wird durch die Eindringtiefe der UV-Strahlung in das zu desinfizierende Wasser bestimmt. Da die UV-Strahlung nicht das gesamte Behältervolumen durchdringt, kann das darin vorgelegte Wasser um das Lampenmodul bewegt werden, um eine vollständige Desinfektion zu erreichen.
Wie in 1 schematisch dargestellt ist, weist das Lampenmodul 10 , eine UV-Strahlungsquelle 1 mit einem Entladungskörper 2 auf, der mit einem Kopfteil 3 verbunden ist, das einen elektrischen Anschluss der Strahlungsquelle 1 bereitstellt. Ferner weist das Lampenmodul 10 ein Hüllrohr 5 aus einem für die Wellenlängen der von der Strahlungsquelle 1 emittierten Strahlung transparenten Material auf. In das Hüllrohr 5 ist mit einer nichtleitenden Flüssigkeit 100 gefüllt, sodass der Entladungskörper 2 vollständig eigetaucht ist. Die nichtleitende Flüssigkeit 100, die aus gesättigten Kohlenwasserstoffen, Silikonölen und synthetischen Ester- und Etherverbindungen ausgewählt ist, ist dabei für die Wellenlängen der von der UV-Strahlungsquelle 1 emittierten Strahlung transparent und weist einen Brechungsindex (20 °C) auf, der im Bereich von zumindest 1,35 bis etwa 1,45, ggf. auch bis etwa 1,55 auf liegen kann.
Dadurch wird zum einen die Photonen-Auskopplungseffizienz aus dem Entladungskörper 2 vergrößert, da weniger Photonen an der Grenzschicht zwischen der Oberfläche des Entladungskörpers 2, der durch ein Quarzrohr begrenzt wird, das für die vorgesehene emittierte Strahlung transparent ist, und der nichtleitenden Flüssigkeit reflektiert werden. Und zum anderen wird die Reflexion an der Phasengrenze zwischen nichtleitender Flüssigkeit 100 und Hüllrohrwand 5 verringert, sodass die Gesamtlichtleistung des UV-Lampenmoduls 10, d. h. die Strahlungsmenge und -dichte an der Außenfläche des Hüllrohrs 5, deutlich erhöht ist. Ferner sorgt die nichtleitende Flüssigkeit für eine gleichmäßige Temperierung der UV-Strahlungsquelle 1 und damit zu einem für die Strahlungsemission optimalen Betriebspunkt.
Das Kopfteil 3 kann, wie in 2 schematisch dargestellt ist, eine elektrische Anschlussvorrichtung 7 und eine mechanische Anschlussvorrichtung 9 aufweisen und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in dem offenen Ende des einseitig geschlossenen Hüllrohrs 5 angeordnet. Eine entsprechende Halterung 14 zur Verbindung mit der mechanischen Anschlussvorrichtung 9 ist angedeutet. Anders als dargestellt kann eine mechanische Halterung der UV-Strahlungsquelle auch bereits durch die Verbindung der elektrischen Anschlussvorrichtung mit einer entsprechenden elektrischen Gegenanschlussvorrichtung bereitgestellt werden. Eine separate mechanische Anschlussvorrichtung ist dann nicht erforderlich.
Zur Abdichtung des Hüllrohrinnenraums 5' kann das Kopfteil 3 dicht mit dem Kopfende des Hüllrohrs 5 verbunden sein, wie dies in 2 durch den ringförmigen Dichtkörper 17 angedeutet ist. Selbstverständlich sind Abweichungen in Form, Anordnung und Dichtkonzept des Kopfteils an dem Hüllrohr von dem dargestellten Beispiel möglich und vom Schutzumfang umfasst. So könnte beispielsweise das Kopfteil über das Hüllrohr hinausragen und die Abdichtung am Kopfende des Hüllrohrs über die Stirnfläche oder den Außenumfang des Hüllrohrs erfolgen.
Nicht dargestellt ist eine Ausführung mit einer federgelagerten Verbindung des Kopfteils mit dem Hüllrohr zur Verbesserung der mechanischen Stabilität des UV-Lampenmoduls als Tauchlampe. Dazu weist das Kopfteil einen Kragen auf, auf dem eine Ringscheibe angeordnet wird, die über Federschrauben mit einem Ringflansch verbunden wird, der am Kopfende des Hüllrohrs angeordnet ist. Dazu kann der Endabschnitt des Hüllrohrs nach oben konusförmig aufgeweitet sein und der Ringflansch eine entsprechende konusförmige Öffnung aufweisen.
Ferner zeigt 2 eine Kreislaufführung der nichtleitenden Flüssigkeit 100, die durch die Wirkung der Pumpe P über eine Zufuhrleitung 18, die sich im dargestellten Beispiel durch den ringförmigen Dichtkörper 17 erstreckt, am kopfteilabgewandten, unteren Ende in den Raum 5' zugeführt und über die Abfuhrleitung 18', die sich durch den ringförmigen Dichtkörper 17 erstreckt, am oberen Ende des Raums 5' ausgeleitet wird. Durch die Zufuhr und Abfuhr der nichtleitenden Flüssigkeit 100 an entgegengesetzten Enden wird sichergestellt, dass die zugeführte nichtleitende Flüssigkeit 100 den Entladungskörper 2 passiert und von diesem abgegebene Wärme aufnehmen kann, bevor sie aus dem Hüllrohrinnenraum 5' abgeführt wird. Ein Wärmetauscher W ermöglicht die Ableitung der von der nichtleitenden Flüssigkeit 100 aufgenommenen Wärme. Mittels der optionalen Armatur A kann gegebenenfalls ein Druck im Raum 5' angepasst werden.
3 zeigt eine alternative Ausführung eines erfindungsgemäßen UV-Lampenmoduls 10 mit einem zylindrischen Hüllrohr 5, das an beiden Enden jeweils einen Stopfen als Dichtkörper 17 aufweist, um den Raum 5' mit der nichtleitenden Flüssigkeit 100 abzudichten. In dem dargestellten Beispiel ist der UV-Strahler 1 komplett mit Entladungskörper 2 sowie Kopfteil 3 und Abschlusssockel 4 in die nichtleitende Flüssigkeit 100 eingetaucht. Dabei erstrecken sich die elektrischen Anschlussleitungen 7 von dem Kopfteil 3 durch den Stopfen 17 am entsprechenden Hüllrohrende, um mit einer Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung 16 verbunden werden zu können, die hier lediglich schematisch angedeutet ist. Falls erforderlich, kann auch bei dieser Ausführungsform eine Kreislaufführung der nichtleitenden Flüssigkeit 100 vorgesehen sein (nicht dargestellt), wobei die entsprechende Zufuhr- und Abfuhrleitung 18, 18' durch einen oder beide Stopfen 17 geführt sein können.
Selbstverständlich sind Variationen der dargestellten Beispiele denkbar: Beispielsweise kann ein UV-Strahler in einem einseitig geschlossenen Hüllrohr vollständig mit Kopfteil in die nichtleitende Flüssigkeit eingetaucht vorliegen, mit einem das Kopfende entsprechend abdichtenden Dichtmittel (Stopfen). Mit einem Hüllrohr vom Zylindertyp, ergeben sich entsprechende alternative Ausführungen, bei denen beispielsweise entweder das Kopfteil oder der Ab- oder Anschlusssockel des UV-Strahlers abdichtend in einem der offenen Hüllrohrenden gelagert ist, während das andere offene Hüllrohrende mit einem Stopfen verschlossen ist, oder bei denen sowohl Kopfteil als auch Ab- oder Anschlusssockel des UV-Strahlers jeweils abdichtend in einem offenen Ende gelagert sind.
4 zeigt eine erfindungsgemäße UV-Desinfektionsvorrichtung 110 zur Oberflächendesinfektion. Das horizontal angeordnete UV-Lampenmodul 10, das hier beispielhaft ein zylindrisches Hüllrohr 5 aufweist, dessen Enden mit je einem Stopfen 17 verschlossen sind, weist eine UV-Strahlungsquelle 1 auf, die in die nichtleitende Flüssigkeit 100 vollständig eingetaucht ist. Elektrische oder mechanische Anschlussvorrichtungen des UV-Strahlers 1 sind figurativ nicht dargestellt. Selbstverständlich können in einer erfindungsgemäßen UV-Desinfektionsvorrichtung 110 auch andere erfindungsgemäße UV-Lampenmodule eingesetzt werden.
Die in 4 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen UV-Lampenmoduls 10 zeigt ferner eine Reflektorbeschichtung B auf einem Abschnitt, resp. einem Teil der inneren Mantelfläche des Hüllrohrs 5, und als gestrichelt dargestellte Alternative dazu eine Reflektobeschichtung B' auf einem Abschnitt des Entladungsrohrs 2 der UV-Strahlungsquelle 1. Die Reflektobeschichtung B, B' ist dazu vorgesehen, den Austritt von UV-Strahlung auf einer von der zu desinfizierenden Oberfläche abgewandten Seite des UV-Lampenmoduls 10 zu verhindern und die Strahlungsintensität, -dichte und -leistung auf der Seite, die der zu desinfizierenden Oberfläche zugewandt ist, zu erhöhen. Die Lage und Größe des mit der Reflektobeschichtung B, B' beschichteten Abschnitts ist dabei so gewählt, dass der Strahlungsanteil, der von der UV-Strahlungsquelle 1 in eine von der zu desinfizierenden Oberfläche weg weisenden Richtung emittiert wird, in Richtung der zu desinfizierenden Oberfläche reflektiert wird.
Die Abstrahlcharakteristik des UV-Lampenmoduls 10 mit der Reflektorbeschichtung B, B' ist daher nicht gleichmäßig konzentrisch - wie in der Wasserdesinfektionsvorrichtung 110 von 5 - sondern einseitig gerichtet. Mit der horizontalen Anordnung des UV-Lampenmoduls 10, das die Reflektorbeschichtung B, B' auf einem oberen Teil-Mantelabschnitt des Hüllrohrs 5 oder des Entladungskörpers 2 aufweist, erstreckt sich damit der Bestrahlungsraum S unterhalb des Lampenmoduls 10. Zur Oberflächendesinfektion eines Produktes D, beispielsweise eines Joghurtbechers, ist im dargestellten Beispiel unterhalb des UV-Lampenmoduls 10 eine Fördervorrichtung F angeordnet, mit der die Produkte D in einem vorbestimmten Abstand mit vorbestimmter Geschwindigkeit durch den Bestrahlungsraum S gefördert werden können. Der vorbestimmte Abstand und die vorbestimmte Geschwindigkeit sind dabei so gewählt, dass die auf die Oberfläche des Produkts D auftreffende UV-Strahlung zur Desinfektion ausreicht. Anders als dargestellt, kann auch die Fördervorrichtung F selbst, etwa im Falle eines Zerlegebands, das zu desinfizierende Produkt sein, dessen Oberfläche desinfiziert werden soll.
6 zeigt unterschiedliche Typen von Quecksilberdampf-Niederdruck- und Amalgamlampen, die als UV-Strahlungsquelle 1 in einem erfindungsgemäßen Lampenmodul eingesetzt werden können. 6a) zeigt dabei eine UV-Strahlungsquelle 1, die an dem Kopfteil 3 an dem ersten Ende des Entladungskörpers 2 alle vier zum elektrischen Anschluss der Strahlungsquelle vorgesehenen elektrischen Pole bzw. Anschlussvorrichtungen 7 aufweist. Am anderen Ende des Entladungskörpers 2 ist ein Abschlusssockel 4 angeordnet.
6b) zeigt eine UV-Strahlungsquelle 1 mit einem Kopfteil 3 und einem Anschlusssockel 3' an den beiden Enden des Entladungskörpers 2, die jeweils zwei der zum elektrischen Anschluss der Strahlungsquelle vorgesehenen elektrischen Anschlussvorrichtungen 7 aufweisen. Von dem Anschlusssockel 3' erstrecken sich dabei als elektrische Anschlussvorrichtung 7 Leitungen entlang der Strahlungsquelle 1 bis über das Kopfteil 3 hinaus, sodass der elektrische Anschluss hier auch von der Kopfteilseite her erfolgt. Nicht dargestellt ist eine Variante, bei der sich die elektrische Anschlussvorrichtung 7 bzw. Leitungen vom Anschlusssockel 3' nicht entlang der Strahlungsquelle 1, sondern in entgegen gesetzter Richtung zum beidseitigen Anschluss der UV-Strahlungsquelle in einem Hüllrohr erstrecken, das nicht einenends schon geschlossen vorliegt, sondern durch Verschlussvorrichtung.
In 6c) ist eine UV-Strahlungsquelle 1 mit einem U-förmigen Entladungskörper 2 dargestellt, bei dem sich das Kopfteil 3, das die vier zum elektrischen Anschluss vorgesehenen elektrischen Pole bzw. Anschlussvorrichtungen 7 aufweist, über beide Enden des Entladungsköpers 2 erstreckt. Wird eine solche Strahlungsquelle 1 mit U-förmigem Entladungskörper 2 in einem erfindungsgemäßen UV-Lampenmodul eingesetzt, so kann das umgebende Hüllrohr an diese Form angepasst ausgewählt werden, z. B. mit einem abgeflachten, elliptischen Querschnitt.
Die Strahlungsquellen 1 aus 6 a, b und c) können in sämtlichen erfindungsgemäßen Hüllrohrtypen mit allen hierin beschriebenen Varianten der Anordnung des Kopfteils und der Abdichtung eingesetzt werden. Das Kopfende eines solchen Hüllrohrs kann zur Abdichtung des Hüllrohrinnenraums mit einem abdichtenden Verschluss bzw. Stopfen geschlossen werden, und das hiervon angewandt liegende Ende mit An- oder Abschlusssockel kann abgedichtet mit einem ringförmigen Dichtkörper angeordnet werden.
6d) zeigt eine UV-Strahlungsquelle 1 bei der der Entladungskörper 2 mit einem Kopfteil 3 und einem Anschlusssockel 3' ausgestattet ist, die jeweils zwei der zum elektrischen Anschluss der Strahlungsquelle vorgesehenen elektrischen Pole bzw. Anschlussvorrichtungen 7 aufweisen, die für einen beidseitigen Anschluss vorgesehen sind. Eine derartige Strahlungsquelle wird in einem Hüllrohr vom Zylindertyp eingesetzt werden, wobei sowohl das Kopfteil 3 als auch der Anschlusssockel 3' jeweils abgedichtet an einem der Enden des Hüllrohrs angeordnet sind, sodass der Hüllrohrinnenraum mit der nichtleitenden Flüssigkeit gefüllt werden kann.
Ist eine Kreislaufführung der nichtleitenden Flüssigkeit in einer Ausführungsform des UV-Lampenmoduls mit einem Hüllrohr vom Zylindertyp vorgesehen, so können die Zufuhr- und Abfuhrleitungen alternativ zur Führung durch das Dichtmittel am Kopfende des Hüllrohrs auch durch das Dichtmittel am kopfteilfernen Ende des Hüllrohrs geführt werden.
Hierzu kann der dort abdichtend angeordnete Stopfen oder der An- oder Abschlusssockel oder das diesen umgebende Dichtmittel mit einer abgedichteten Durchtritts- oder Anschlussöffnung für jede Zufuhr- und Abfuhrleitungen versehen sein. Denkbar ist auch die Anordnung einer Zufuhr- oder Abfuhrleitung an dem kopfteilseitigen Ende und der zweiten Zufuhr- oder Abfuhrleitung an dem Kopfende des Hüllrohrs, sodass auf eine Durchführung einer der Zufuhr- oder Abfuhrleitungen durch den Hüllrohrinnenraum bis zum gegenüberliegenden Ende verzichtet werden kann.
Ein erfindungsgemäßes UV-Lampenmodul ist sehr geeignet zum Einsatz in Oberflächendesinfektionsvorrichtungen, wobei UV-C als UV-Strahlung zum Einsatz kommt. Vorzugsweise können daher UV-Strahler mit einem optimierten UV-C-Anteil eingesetzt werden. Dazu können spezielle Amalgammischungen, z. B. Indium Amalgam, eingesetzt sowie Fülldruck, Gas und Elektrodenausführung optimal angepasst werden. Eine weitere Erhöhung der in die gewünschte Richtung abgestrahlten UVC-Leistung kann durch Verwendung eines UV-Strahlers mit abgeflachtem Entladungskörper erreicht werden, der mit einer Flachseite in die gewünschte Abstrahlrichtung weisend angeordnet wird.
Anwendungsgebiete der Oberflächendesinfektion umfassen beispielsweise die Bandentkeimung von Schlacht- und Zerlegebändern oder andere Transportbänder und Oberflächen in der Fisch und Fleisch verarbeitenden Industrie, sowie die Entkeimung von Verpackungen wie z. B. Siegelfolien, Bechern und Eimern, Schlauchbeutel, Gabel-Top Verpackungen, Verschlusskappen, z. B. in der Getränkeabfüllung, Packstoffe, insbesondere auf Rundläufern mit beengten Platzverhältnissen, und auch die Desinfektion von Maschinen zur industriellen Lebensmittelherstellung, z.B. Scherbeneisbereiter, Brucheisbereiter bei der Eisherstellung.
Neben der Oberflächendesinfektion können erfindungsgemäße UV-Desinfektionsvorrichtungen auch zur Luftdesinfektion oder Wasserdesinfektion eingesetzt werden. Ferner können mit erfindungsgemäßen UV-Lampenmodulen Vorrichtungen zur Durchführung von AOPs realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: UV-Strahlungsquelle bzw. UV-Strahler
2: Entladungskörper
3: Kopfteil
3': elektrischer Anschlusssockel
4: Abschlusssockel
5: Hüllrohr
5': Hüllrohrinnenraum
7: elektrische Anschlussvorrichtung
9: mechanische Anschlussvorrichtung
10: UV-Lampenmodul
14: Halterung
16: Stromversorgungs- und Steuerungsvorrichtung
17: Dichtkörper bzw. Stopfen bzw. Dichtmittel
18: Zufuhrleitung
18': Abfuhrleitung
100: nichtleitende Flüssigkeit
110: UV-Desinfektionsvorrichtung
A: Armatur
B, B': Reflektorbeschichtung
D: zu desinfizierendes Produkt
F: Fördervorrichtung
P: Pumpe
S: Bestrahlungsraum
T: Behälter
W: Wärmetauscher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010042670 A1 [0005]

Claims

UV-Lampenmodul (10) zur Desinfektion, das - ein Hüllrohr (5) mit einem verschlossen Ende und einem davon abgewandt liegenden Kopfende hat, und - eine UV-Strahlungsquelle (1) mit einem Entladungskörper (2) und mit einem Kopfteil (3) mit einem elektrischen Anschluss an einem ersten Ende des Entladungskörpers (2) aufweist, wobei das Kopfteil (3) der UV-Strahlungsquelle (1), die eine Quecksilberdampf-Niederdrucklampe oder eine Amalgamlampe ist, an dem Kopfendende des Hüllrohrs (5) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (5) mit einer elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit (100) befüllt ist, die für die Wellenlängen der von der UV-Strahlungsquelle (1) emittierten Strahlung transparent ist, wobei zumindest der Entladungskörper (2) in einer Benutzungsanordnung des UV-Lampenmoduls (10) vollständig in die nichtleitende Flüssigkeit (100) eintaucht.
UV-Lampenmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Hüllrohr (5) eine Reagenzglas- oder Zentrifugenglasform aufweist, oder - eine Verschlussvorrichtung das verschlossene Ende des Hüllrohrs (5) bildet.
UV-Lampenmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das UV-Lampenmodul (10) eine Reflektorbeschichtung (B, B') aufweist, die auf zumindest einem Abschnitt einer Strahleroberfläche der UV-Strahlungsquelle (1) und/oder des Hüllrohrs (5) aufgebracht ist.
UV-Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (3) - durch eine abdichtende Verbindung mit dem Kopfende des Hüllrohrs (5) verbunden ist, wobei die abdichtende Verbindung bevorzugt federgelagert ist, oder - innerhalb des Hüllrohrs (5) angeordnet ist und das Kopfende des Hüllrohrs (5) mit einem Dichtmittel (17) verschlossen ist.
UV-Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zufuhrleitung (18) für nichtleitende Flüssigkeit (100) sich kopfendseitig an oder in das Hüllrohr (5) erstreckt, und dass zumindest eine Abfuhrleitung (18') für nichtleitende Flüssigkeit (100) sich kopfendseitig von dem Hüllrohr (5) weg erstreckt.
UV-Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtleitende Flüssigkeit (100) aus hochraffinierten Mineralölen, Silikonölen und synthetischen Ester- oder Etherverbindungen ausgewählt ist.
UV-Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (5) ein doppelwandiges Hüllrohr (5) ist oder das UV-Lampenmodul (10) ein zweites Hüllrohr aufweist, in dem das erste Hüllrohr (5) angeordnet ist.
UV-Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss - durch eine elektrische Anschlussvorrichtung (7), die an dem Kopfteil (3) des Entladungskörpers (2) der UV-Strahlungsquelle (1) angeordnet ist, gebildet wird, und dass an einem von dem Kopfteil (3) abgewandten Ende des Entladungskörpers (2) ein Abschlusssockel (4) vorliegt, oder - durch einen an dem zweiten Ende des Entladungskörpers (2) vorliegenden Anschlusssockel (3'), der eine elektrische Anschlussvorrichtung (7) aufweist, und eine elektrische Anschlussvorrichtung (7), die an dem Kopfteil (3) vorliegt, gebildet wird.
UV-Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungskörper (2) U-förmig und das Kopfteil (3) auf den beiden Enden der U-Form angeordnet ist und den elektrischen Anschluss durch zumindest eine Anschlussvorrichtung (7) an dem Kopfteil (3) bildet.
UV-Lampenmodul (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlungsquelle (1) zumindest eine mechanische Anschlussvorrichtung (9) zur Verbindung - des Kopfteils (3) oder - des Kopfteils (3) und des Abschlusssockels (4) oder - des Kopfteils (3) und des Anschlusssockels (3') mit jeweils einer Halterung (14) aufweist.
UV-Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest eine elektrische Anschlussvorrichtung (7) - von dem Anschlusssockel (3') entlang der UV-Strahlungsquelle (1) in Richtung des Kopfteils (3) erstreckt, oder - die Verschlussvorrichtung, die das verschlossene Ende des Hüllrohrs (5) bildet, durch den Anschlusssockel (3') allein oder in Kombination mit einem Dichtmittel (17) gebildet wird.
UV-Desinfektionsvorrichtung (110) mit einem Bestrahlungsraum (S) und zumindest einem UV-Lampenmodul mit einem für die Desinfektion geeigneten Emissionsspektrum, dadurch gekennzeichnet, dass das UV-Lampenmodul ein UV-Lampenmodul (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11 ist.