DE102020208794A1

DE102020208794A1 - Vorrichtung zur Fluidreinigung

Info

Publication number: DE102020208794A1
Application number: DE102020208794.6A
Authority: DE
Inventors: Paul-Emile Aldebert; Arnaud Richard; Tiemo Bückmann
Original assignee: APAG Elektronik AG
Current assignee: APAG Elektronik AG
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-20

Abstract

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung (1) zur Fluidreinigung, insbesondere zur Luftreinigung, umfasst ein rohrförmiges Gehäuse (3) mit zwei offenen Rohrenden (4) und mit einer Eingangsöffnung (5) für ein zu reinigendes Fluid (2) und einer Ausgangsöffnung (6) für das gereinigte Fluid (2), die beide jeweils mantelseitig im rohrförmigen Gehäuse (3) angeordnet sind, sowie zwei die beiden Rohrenden (4) verschließende Verschlusskappen (8), wobei zumindest eine der beiden Verschlusskappen (8) mindestens eine UV-Lichtquelle (11) aufweist, die UV-Licht ins Innere des rohrförmigen Gehäuses (3) abstrahlt, und wobei das rohrförmige Gehäuse (3) eine für das UV-Licht reflektive Innenoberfläche (13) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fluidreinigung, insbesondere Luftreinigung.
Bei Verwendung von mechanischen Filtern zur Luftreinigung werden diese Filter kontaminiert, zum Beispiel durch Infektionskeime. Die Handhabung und Entsorgung der Filter können daher gefährlich sein. Die Filter müssen regelmäßig ausgetauscht werden, da bei Verschmutzung die Wirkung der Filter gemindert wird und die Luft nicht mehr ausreichend gereinigt wird. Ein Reinigungssystem mit kontaminierten Filtern, wie zum Beispiel ein Beatmungsgerät, kann dadurch selbst verunreinigt werden. Dies kann für Personen, die ein solches Reinigungssystem verwenden oder sich in der Nähe eines solchen Reinigungssystems aufhalten, eine Gefahr darstellen. Durch die notwendige Reinigung der Filter können sich längere Ausfallzeiten des jeweiligen Reinigungssystems ergeben.
Aus der EP 1 282 450 B1 ist eine Vorrichtung zur Luftbehandlung bekannt, die eine Behandlungskammer mit einem Lufteingang an der einen Stirnseite und einem Luftausgang an der gegenüberliegenden Stirnseite aufweist. Die Behandlungskammer verfügt über eine lichtreflektierende Innenbeschichtung. Am Lufteingang befindet sich ein Filter zur Filterung von Schmutzpartikeln aus der Luft. Eine UV-Lichtquelle strahlt Licht in die Behandlungskammer, um die durchströmende Luft mittels UV-Licht zu desinfizieren.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Fluidreinigungsvorrichtung bereitzustellen, die insbesondere eine leichte Reinigung der Fluidreinigungsvorrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fluidreinigungsvorrichtung gelöst, aufweisend:

- ein rohrförmiges Gehäuse mit zwei offenen Rohrenden und mit einer Eingangsöffnung für ein zu reinigendes Fluid und einer Ausgangsöffnung für das gereinigte Fluid, die beide jeweils mantelseitig im rohrförmigen Gehäuse angeordnet sind, und
- zwei die beiden Rohrenden verschließende Verschlusskappen, wobei zumindest eine der beiden Verschlusskappen mindestens eine UV-Lichtquelle aufweist, die UV-Licht ins Innere des rohrförmigen Gehäuses abstrahlt,

Das von den UV-Lichtquellen emittierte ultraviolette Licht tötet Bakterien/Viren in dem Fluidstrom zuverlässig. Dadurch ist das aus der Fluidreinigungsvorrichtung herausströmende Fluid von Bakterien/Viren zu einem großen Teil desinfiziert. Die UV-Lichtquellen können abgenommen werden, sodass ein rascher Zugang zu den UV-Lichtquellen zum Zweck der Reinigung möglich ist und zum Tausch oder der Reparatur des Lichtmoduls. Durch die offenen Rohrenden kann die gesamte Innenoberfläche des rohrförmigen Gehäuses einfach gereinigt werden, insbesondere organischen Verunreinigungen, wie mikrobiologische Substanzen, die an der Innenoberfläche abgelagert sind, beseitigt werden.
Unter dem Begriff „hochreflektive Innenoberfläche“ wird im Rahmen der Erfindung eine Innenoberfläche verstanden, die mindestens 80% des auftreffenden UV-Lichts reflektiert. Die UV-Lichtquelle strahlt insbesondere UV-Licht im UV-C Bereich (265 nm bis 275 nm (UV-C-Licht)) ab. Durch Mehrreflexionen an der Innenoberfläche wird das gesamte Innenvolumen des rohrförmigen Gehäuses von UV-Licht aus den UV-Lichtquellen durchstrahlt. Die Energiedichte der UV-Strahlung wird durch die Mehrreflexionen erhöht, ohne dass die Leistung der UV-Lichtquelle erhöht wird. Wegen der hochreflektiven Innenoberfläche brauchen die Lichtstrahlen aus der UV-Lichtquelle nicht oder weniger kollimiert zu werden.
Die erfindungsgemäße Fluidreinigungsvorrichtung kann an Standardrohrleitungen angeschlossen werden, z.B. an Luftleitungen für die mechanische Beatmung von Patienten, und dient insbesondere der Desinfektion der Ausatemluft von Patienten mit Atemunterstützung, sowohl in medizinischer Umgebung als auch bei der häuslichen Pflege. Die Fluidreinigungsvorrichtung kann auch zur Reinigung von Luft insbesondere in einem Krankenwagen, einem Krankenhauszimmer oder in öffentlichen Räumen verwendet werden.
Vorzugsweise weisen beide Verschlusskappen jeweils mindestens eine UV-Lichtquelle, insbesondere mindestens drei oder vier UV-Lichtquellen, auf, die UV-Licht ins Innere des rohrförmigen Gehäuses abstrahlen, um Schatteneffekte zu vermeiden.
Die Ein- und Ausgangsöffnung können auf der gleichen Seite oder auf diametral gegenüberliegenden Seite des rohrförmigen Gehäuses angeordnet sein.
Bevorzugt sind die Eingangsöffnung nahe dem einen Rohrende und die Ausgangsöffnung nahe dem anderen Rohrende angeordnet. Je länger der Weg, den der Luftstrom im rohrförmigen Gehäuse zurücklegt, desto länger wird der Fluidstrom mit UV-Licht bestrahlt und besser desinfiziert.
Vorzugsweise ist der Rohrinnendurchmesser des rohrförmigen Gehäuses größer als der Öffnungsdurchmesser der Eingangsöffnung. Dadurch expandiert der Fluidstrom bei Eintritt in das rohrförmige Gehäuse, das somit eine Expansionskammer ausbildet. Der Luftstrom wird bei der Expansion verlangsamt und die UV-Bestrahlungsdauer des Fluidstroms im rohrförmigen Gehäuse vergrößert.
Vorteilhaft sind die beiden Verschlusskappen jeweils einteilig ausgebildet und weisen jeweils ein Gewinde zum Einschrauben in ein Gegengewinde am Rohrende des rohrförmigen Gehäuses auf. Dadurch lassen sich die Verschlusskappen samt UV-Lichtquelle(n) auf einfache Weise am Gehäuse befestigen und entfernen, insbesondere zur Reinigung und Wartung der Fluidreinigungsvorrichtung.
Alternativ sind die beiden Verschlusskappen jeweils zweiteilig aus einem äußeren Verschlussring mit einer Gewindeöffnung und aus einem inneren Verschlussstopfen gebildet, der mit einem Außengewinde in die Gewindeöffnung eingeschraubt ist und die mindestens eine UV-Lichtquelle trägt. Vorteilhaft sind die Verschlussringe an die Stirnseite des rohrförmigen Gehäuses angeschraubt.
Für den Fall einer einzigen UV-Lichtquelle ist diese vorzugsweise zentrisch zur Rohrmittelachse angeordnet, und für den Fall mehrerer UV-Lichtquellen sind diese vorzugsweise zentrisch um die Rohrmittelachse herum angeordnet, um so eine bezüglich der Rohrmittelachse symmetrische UV-Strahlungsverteilung zu erzeugen. Mehrere UV-Lichtquellen sind insbesondere kreisförmig um die Rohrmittelachse angeordnet.
Die mindestens eine UV-Lichtquelle ist vorteilhaft auf einer Platine angeordnet, die an der Verschlusskappe auswechselbar gehalten ist. Die Platine kann beispielsweise mittels eines Niederhalters, welcher an der Verschlusskappe angeschraubt ist, an der Verschlusskappe festgeklemmt sein.
Stromabwärts des rohrförmigen Gehäuses ist bevorzugt noch ein Partikelfilter zum mechanischen Filtern des desinfizierten Fluids angeordnet. Dabei werden Partikel, die mittels des UV-Lichts bereits keim- bzw. virenbefreit worden sind, aus dem Fluid gefiltert, so dass keine Kontamination des Partikelfilters mit Keimen oder Viren stattfinden kann. Ein derartiger nachgeschalteter Partikelfilter kann insbesondere im medizinischen Bereich verwendet werden, um eine möglichst vollständige Desinfektion des Luftstroms, der aus der Fluidreinigungsvorrichtung austritt, sicherzustellen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat lediglich beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigt:

1 eine Explosionsdarstellung einer ersten erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung;
2 ein in 1 gezeigtes rohrförmiges Gehäuse der erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung;
3 eine in 1 gezeigte Verschlusskappe der erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung; und
4 eine Explosionsdarstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Fluidreinigungsvorrichtung.

Die in 1 gezeigte Fluidreinigungsvorrichtung 1 dient zur Reinigung eines Fluids 2, insbesondere Luft, und weist ein rohrförmiges, zylindrisches Gehäuse 3 mit zwei offenen Rohrenden 4 auf. Die beiden Rohrenden 4 dienen dem Zugang zu dem rohrförmigen Gehäuse 3, insbesondere zur Reinigung der Fluidreinigungsvorrichtung 1. Das Fluid 2 tritt durch eine Eingangsöffnung 5 in das rohrförmige Gehäuse 3 ein und aus einer Ausgangsöffnung 6 wieder aus dem rohrförmigen Gehäuse 3 aus. Die Ein- und Ausgangsöffnungen 5, 6 sind mantelseitig auf der gleichen Seite des rohrförmigen Gehäuses 3 angeordnet, können aber alternativ auch beliebig zueinander versetzt angeordnet sein, insbesondere auf einander abgewandten Seiten. Das Fluid 2 strömt in axialer Strömungsrichtung 7 von der Eingangsöffnung 5 zur Ausgangsöffnung 6. Die Rohrenden 4 des rohrförmigen Gehäuses 3 sind mit Verschlusskappen 8 verschlossen, die jeweils ein Gewinde 9 zum Einschrauben in ein Gegengewinde 10 am jeweiligen Rohrende 4 aufweisen.
Wie in 2 gezeigt, ist der Rohrinnendurchmesser D des rohrförmigen Gehäuses 3 deutlich größer als der Öffnungsdurchmesser d der Eingangsöffnung 5 (D >> d). Daher expandiert das Fluid 2 beim Eintritt in das rohrförmige Gehäuses 3 und wird verlangsamt.
Wie in 3 gezeigt, sind an der innenseitigen Stirnseite der Verschlusskappe 8 mehrere (hier lediglich beispielhaft vier) UV-Lichtquellen (z.B. UV-Leuchtdioden (UV-LED)) 11 angeordnet, die UV-Licht ins Innere des rohrförmigen Gehäuses 3 abstrahlen, um das im rohrförmigen Gehäuse 3 von der Eingangsöffnung 5 zur Ausgangsöffnung 6 strömende Fluid 2 mittels des UV-Lichts zu desinfizieren. Da UV-Licht von beiden Rohrenden 4 eingestrahlt wird, werden Schatteneffekte reduziert oder ganz vermieden. Für eine räumlich gleichmäßige Abstrahlung des UV-Lichts in das rohrförmige Gehäuse 3 sind die UV-Lichtquellen 11 zentrisch um die Verschlusskappen- bzw. Rohrmittelachse 12 herum angeordnet. Die Innenoberfläche 13 des rohrförmigen Gehäuses 3 ist für das UV-Licht hochreflektiv ausgebildet, vorzugsweise mit einer Reflektivität von mindestens 80%, und kann dazu mit einer hochreflektiven Beschichtung versehen sein. Für eine optimale Desinfektionswirkung liegt der Wellenlängenbereich des abgestrahlten UV-Lichts zwischen 100 nm bis 280 nm, vorzugsweise zwischen 265 nm und 275 nm (UV-C-Licht), und wird eine für eine keimabtötende Wirkung ausreichende hohe UV-Lichtdosis verwendet.
Für einen leichten und einfachen Austausch sind die UV-Lichtquellen 11 bevorzugt gemeinsam auf einer Platine 14 angeordnet, die mittels eines Niederhalter 15 an der Verschlusskappe 8 festgeklemmt ist. Der Niederhalter 15 weist Durchgangsöffnungen 16 für die UV-Lichtquellen 11 sowie Löcher 17 auf, um den Niederhalter 15 an der Verschlusskappe 8 mittels Schrauben (nicht gezeigt), welche in Gewindebohrungen 18 der Verschlusskappe 8 eingeschraubt sind, zu befestigen. Ein Dichtungsring 19 dient der Abdichtung zwischen dem rohrförmigen Gehäuse 3 und der Verschlusskappe 8. Zwischen Verschlusskappe 8 und Platine 11 ist noch ein Distanzring 20 angeordnet.
Wie in 1 gezeigt, kann die Fluidreinigungsvorrichtung 1 stromabwärts der Ausgangsöffnung 6 einen hier nur schematisch gezeigten Partikelfilter 21 aufweisen, um das mittels UV-Licht gereinigte Fluid 8 zusätzlich noch mechanisch zu reinigen.
Von der Fluidreinigungsvorrichtung 1 der 1 bis 3 unterscheidet sich die in 4 gezeigte Fluidreinigungsvorrichtung 1 dadurch, dass hier die Verschlusskappen 8 jeweils zweiteilig aus einem äußeren Verschlussring 8a mit Gewindeöffnung 22 und aus einem inneren Verschlussstopfen 8b gebildet sind, der mit einem Außengewinde 23 in die Gewindeöffnung 22 eingeschraubt ist. Die Verschlussstopfen 8b tragen an ihrer inneren Stirnseite, jeweils fix oder auswechselbar, eine Platine 14 mit den UV-Lichtquellen 11, die zentrisch um die Verschlusskappen- bzw. Rohrmittelachse 12 herum angeordnet sind. Die Verschlussringe 8a sind in den Rohrenden 4 mittels mehrerer Schrauben befestigt, die durch Durchgangslöcher 24 im Verschlussring 8a hindurchgehen und in Gewindelöcher 25 in der Stirnseite des rohrförmigen Gehäuses 3 eingeschraubt sind. Für einen Austausch der UV-Lichtquellen 11 braucht dann nur der Verschlussstopfen 8b herausgeschraubt zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1282450 B1 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Fluidreinigung, insbesondere zur Luftreinigung, aufweisend - ein rohrförmiges Gehäuse (3) mit zwei offenen Rohrenden (4) und mit einer Eingangsöffnung (5) für ein zu reinigendes Fluid (2) und einer Ausgangsöffnung (6) für das gereinigte Fluid (2), die beide jeweils mantelseitig im rohrförmigen Gehäuse (3) angeordnet sind, und - zwei die beiden Rohrenden (4) verschließende Verschlusskappen (8), wobei zumindest eine der beiden Verschlusskappen (8) mindestens eine UV-Lichtquelle (11) aufweist, die UV-Licht ins Innere des rohrförmigen Gehäuses (3) abstrahlt, wobei das rohrförmige Gehäuse (3) eine für das UV-Licht reflektive Innenoberfläche (13) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Verschlusskappen (8) jeweils mindestens eine UV-Lichtquelle (11) aufweisen, die UV-Licht ins Innere des rohrförmigen Gehäuses (3) abstrahlt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und die Ausgangsöffnung (5, 6) auf der gleichen Seite oder auf diametral gegenüberliegenden Seiten des rohrförmigen Gehäuses (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsöffnung (5) nahe dem einen Rohrende (4) und die Ausgangsöffnung (6) nahe dem anderen Rohrende (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrinnendurchmesser (D) des rohrförmigen Gehäuses (3) größer als der Öffnungsdurchmesser (d) der Eingangsöffnung (5) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verschlusskappen (8) jeweils einteilig ausgebildet sind und ein Gewinde (9) zum Einschrauben in ein Gegengewinde (10) am Rohrende (10) des rohrförmigen Gehäuses (3) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verschlusskappen (8) jeweils zweiteilig aus einem äußeren Verschlussring (8a) mit einer Gewindeöffnung (22) und aus einem inneren Verschlussstopfen (8b) gebildet sind, der mit einem Außengewinde (23) in die Gewindeöffnung (22) eingeschraubt ist und die mindestens eine UV-Lichtquelle (11) trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussringe (8a) an die Stirnseite des rohrförmigen Gehäuses (3) angeschraubt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine UV-Lichtquelle (11) zentrisch zur Rohrmittelachse (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine UV-Lichtquelle (12) auf einer Platine (14) angeordnet ist, die auswechselbar an der Verschlusskappe (8) gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (11) an der Verschlusskappe (8) mittels eines Niederhalters (15), welcher an der Verschlusskappe (8) angeschraubt ist, festgeklemmt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche (13) des rohrförmigen Gehäuses (3) durch eine für das UV-Licht reflektive Beschichtung gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des rohrförmigen Gehäuses (3) ein Partikelfilter (21) zum mechanischen Filtern des gereinigten Fluids (2) angeordnet ist.