DE102021121861A1 - Device for killing organisms in water with light - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (1) zum Abtöten von Organismen, mit denen ein Wasser (2) belastet ist, durch Einwirkenlassen von Licht (5) auf das Wasser (2) weist eine Leitung (3) zum Leiten des Wassers (2), eine das Licht (5) bereitstellende Lichtquelle (4) und einen Lichtverteiler (6) auf, der das Licht (5) durch ein Lichtaustrittsfenster (7) hindurch auf das Wasser (2) in der Leitung (3) richtet. Der Lichtverteiler (6) ist so innerhalb der Leitung (3) angeordnet, dass ein ringförmiger freier Leitungsquerschnitt (14) zwischen einer Außenumfangsfläche (15) des Lichtverteilers (6) und einer Innenumfangsfläche (16) der Leitung (3) verbleibt. Das Lichtaustrittsfenster (7) ist in der Außenumfangsfläche (15) des Lichtverteilers (6) angeordnet und in Umfangsrichtung ringförmig längs des gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitts (14) ausgedehnt. Der Lichtverteiler (6) verteilt das Licht (5) von der Lichtquelle (4) durch das Lichtaustrittsfenster (7) hindurch über den gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitts (14). A device (1) for killing organisms with which water (2) is polluted by allowing light (5) to act on the water (2) has a line (3) for conducting the water (2), one for the light (5) providing light source (4) and a light distributor (6), which directs the light (5) through a light exit window (7) onto the water (2) in the pipe (3). The light distributor (6) is arranged within the line (3) such that an annular free line cross section (14) remains between an outer peripheral surface (15) of the light distributor (6) and an inner peripheral surface (16) of the line (3). The light exit window (7) is arranged in the outer peripheral surface (15) of the light distributor (6) and extends in the peripheral direction in the form of a ring along the entire ring-shaped free line cross section (14). The light distributor (6) distributes the light (5) from the light source (4) through the light exit window (7) over the entire annular free line cross section (14).
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abtöten von Organismen, mit denen ein Wasser belastet ist, durch Einwirkenlassen von Licht auf das Wasser. Genau bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for killing organisms with which water is polluted by exposing the water to light. Precisely, the present invention relates to a device having the features of the preamble of
Der Begriff „Wasser“ schließt hier alle im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Flüssigkeiten ein, insbesondere Wasser in und aus offenen Gewässern, wie beispielsweise salzhaltiges Meerwasser, aber auch Abwässer und zielgerichtet mit Zusätzen versetze Wasser, wie beispielsweise mit Frostschutzmittel versetztes Kühlwasser.The term "water" here includes all liquids essentially consisting of water, in particular water in and from open waters, such as salty seawater, but also waste water and water purposefully mixed with additives, such as cooling water mixed with antifreeze.
Bei den Organismen, mit denen das Wasser belastet ist, kann es sich insbesondere zum einen um potentielle Krankheitserreger und zum anderen um solche Organismen handeln, die dazu neigen, sich in dem Wasser zu vermehren, so dass dieses eintrübt, und/oder auf von dem Wasser benetzten Oberflächen aufzuwachsen.The organisms with which the water is polluted can, in particular, be potential pathogens on the one hand and organisms on the other hand that tend to multiply in the water so that it becomes cloudy and/or on the water-wetted surfaces to grow.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Aus der
Das Verhindern eines Aufwachsens von Biofilmen aus Meeresorganismen durch Bestrahlung von Oberflächen oder des diesen benachbarten Wassers mit ultraviolettem Licht, um die Meeresorganismen abzutöten oder ihre Anlagerung an den unter Wasser liegenden Oberflächen zu verhindern, ist aus der
In der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus der
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abtöten von Organismen, mit denen ein Wasser belastet ist, durch Einwirkenlassen von Licht auf das Wasser aufzuzeigen, bei der sichergestellt wird, dass das Licht auf das gesamte durch eine Leitung geleitete Wasser gleichmäßig einwirkt.The invention is based on the object of demonstrating a device for killing organisms with which water is polluted by exposing the water to light, in which it is ensured that the light acts evenly on all of the water conducted through a pipe.
LÖSUNGSOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.The object of the invention is achieved by a device having the features of
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtöten von Organismen, mit denen ein Wasser belastet ist, durch Einwirkenlassen von Licht auf das Wasser weist eine Leitung zum Leiten des Wassers, eine das Licht bereitstellende Lichtquelle und einen Lichtverteiler auf, der das Licht durch ein Lichtaustrittsfenster hindurch auf das Wasser in der Leitung richtet.A device according to the invention for killing organisms with which water is polluted by allowing light to act on the water has a line for conducting the water, a light source providing the light and a light distributor which directs the light through a light emission window onto the water directed in the line.
Wie schon eingangs festgestellt wurde, schließt der Begriff „Wasser“ hier alle im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Flüssigkeiten, insbesondere Wasser in und aus offenen Gewässern, wie beispielsweise salzhaltiges Meerwasser, aber auch Abwässer und zielgerichtet mit Zusätzen versetze Wasser, wie beispielsweise mit Frostschutzmittel versetztes Kühlwasser, ein.As was already stated at the beginning, the term "water" here includes all liquids essentially consisting of water, in particular water in and from open waters, such as salty seawater, but also waste water and water purposefully mixed with additives, such as cooling water mixed with antifreeze , a.
Das Licht, das auf das Wasser gerichtet wird, kann grundsätzlich jedes Licht von ausreichender Intensität sein, um die Organismen abzutöten, mit denen ein Wasser belastet ist. Laserlicht ist bevorzugt, weil es nicht nur mit ausreichender Intensität bereitstellbar ist, sondern wegen seiner Monochromie und Kollimation auch Vorteile beim Richten auf das Wasser aufweist.The light directed onto the water can in principle be any light of sufficient intensity to kill the organisms with which a water is polluted. Laser light is preferred because it can not only be provided with sufficient intensity, but also has advantages when aimed at the water because of its monochromy and collimation.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Lichtverteiler so innerhalb der Leitung angeordnet, dass ein ringförmiger freier Leitungsquerschnitt zwischen einer Außenumfangsfläche des Lichtverteilers und einer Innenumfangsfläche der Leitung verbleibt. Das Lichtaustrittsfenster ist in der Außenumfangsfläche des Lichtverteilers angeordnet und in Umfangsrichtung längs des gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitts ausgedehnt. Der Lichtverteiler verteilt das Licht von der Lichtquelle durch das Lichtaustrittsfenster hindurch gleichmäßig über den gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitt. Dies impliziert insbesondere, dass aus jedem Umfangsbereich des Lichtaustrittsfensters, das längs des gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitts ausgedehnt ist, Licht in den freien Leitungsquerschnitt hinein übertritt.In the device according to the invention, the light distributor is arranged within the line in such a way that an annular free line cross section remains between an outer peripheral surface of the light distributor and an inner peripheral surface of the line. The light exit window is arranged in the outer peripheral surface of the light distributor and extends in the peripheral direction along the entire ring-shaped free line cross section. The light distributor distributes the light from the light source through the light exit window evenly over the entire ring-shaped free line cross-section. This implies, in particular, that light enters the free line cross section from each peripheral area of the light exit window that is extended along the entire ring-shaped free line cross section.
Diese lückenlose Verteilung des Lichts von der Lichtquelle über die gesamte ringförmige Ausdehnung des Lichtaustrittsfensters wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere dadurch erreicht, dass der Lichtverteiler das von der Lichtquelle kommende Licht mit einem Kegelspiegel zu dem Lichtaustrittsfenster hin auffächert. Dabei versteht es sich, dass das von der Lichtquelle kommende Licht längs einer Kegelachse des Kegelspiegels auf den Kegelspiegel auftrifft, wobei eine Lichtintensitätsverteilung des Lichts möglichst rotationssymmetrisch zu die Kegelachse ist. Vorzugsweise fächert der Kegelspiegel das Licht radial zu einer Kegelachse des Kegelspiegels auf. Der Kegelspiegel kann eine polierte Spiegeloberfläche aufweisen. Vorzugsweise ist ein Kegel des Kegelspiegels mit einer auf die Wellenlänge des Lichts abgestimmten, hochreflektierenden Beschichtung versehen, um das Licht möglichst verlustfrei zu dem Lichtaustrittsfenster hin umzulenken. Beispielsweise in dieser Hinsicht ist monochromes Laserlicht vorteilhaft.This uninterrupted distribution of the light from the light source over the entire annular extent of the light exit window is achieved in the device according to the invention in that the light distributor fans out the light coming from the light source with a conical mirror towards the light exit window. It goes without saying that the light coming from the light source strikes the conical mirror along a conical axis of the conical mirror, with a light intensity distribution of the light being as rotationally symmetrical as possible to the conical axis. The conical mirror preferably fans out the light radially to a conical axis of the conical mirror. The cone mirror may have a polished mirror surface. A cone of the conical mirror is preferably provided with a highly reflective coating that is matched to the wavelength of the light in order to deflect the light to the light exit window with as little loss as possible. Monochrome laser light is advantageous in this regard, for example.
Konkret kann der Kegelspiegel der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Vollwinkel von etwa 70° bis 90° aufweisen und koaxial zu dem Lichtaustrittsfenster innerhalb der Außenumfangsfläche des Lichtverteilers angeordnet sein. Wenn das von der Lichtquelle kommende Licht kollimiert ist und parallel zu der Kegelachse des Kegelspiegels einfällt, wird es von einem Kegelspiegel mit einem Vollwinkel von 90° radial zu seiner Kegelachse umgelenkt. Das Licht überspannt damit auf kürzestem Wege den Abstand zwischen dem Lichtaustrittsfenster und der Innenoberfläche der Leitung. Wenn jedoch der Lichtverteiler das von der Lichtquelle kommende Licht mit einer Linsenoptik in eine Brennlinie in dem freien Leitungsquerschnitt fokussiert, die mit vorzugsweise gleichen Abständen zu dem Lichtaustrittsfenster und der Innenumfangsfläche der Leitung ringförmig um den Lichtverteiler verläuft, treffen die Lichtstrahlen des Lichts nicht parallel zu dessen Kegelachse auf den Kegelspiegel. Um das Licht dennoch mit dem Kegelspiegel radial zu der Kegelachse aufzufächern, ist ein kleinerer Vollwinkel des Kegelspiegels als 90° erforderlich. Der genaue Wert des Vollwinkels hängt von der Brennweite der Linsenoptik des Lichtverteilers ab.In concrete terms, the conical mirror of the device according to the invention can have a full angle of approximately 70° to 90° and can be arranged coaxially to the light exit window within the outer peripheral surface of the light distributor. When the light from the light source is collimated and incident parallel to the cone axis of the cone mirror, it is redirected by a cone mirror with a full angle of 90° radially to its cone axis. The light thus spans the distance between the light emission window and the inner surface of the cable using the shortest possible route. However, if the light distributor focuses the light coming from the light source with lens optics into a focal line in the free line cross section, which runs in a ring around the light distributor at preferably equal distances from the light exit window and the inner peripheral surface of the line, the light rays of the light do not strike parallel to it Cone axis on the cone mirror. In order to fan out the light with the conical mirror radially to the cone axis, a smaller full angle of the conical mirror than 90° is required. The exact value of the full angle depends on the focal length of the lens optics of the diffuser.
Die Linsenoptik weist mindestens eine Linse zum Formen, insbesondere zum Aufweiten, Kollimieren und/oder Fokussieren, des von der Lichtquelle kommenden Lichts auf. Das Aufweiten des Lichts mit der Linsenoptik hat den Vorteil, dass es eine gleichmäßige Verteilung des Lichts über den gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitt mit Hilfe des Kegelspiegels erleichtert. Ein kleiner Versatz der Kegelachse des Kegelspiegels gegenüber einer Mittelachse des einfallenden Lichts wirkt sich bei großem Querschnitt des einfallenden Lichts in einem viel kleineren Fehler der angestrebten Gleichmäßigkeit der Verteilung des Lichts über den freien Leitungsquerschnitt aus als bei einem kleinen Querschnitt des einfallenden Lichts. Das Fokussieren des von der Lichtquelle kommenden Lichts in die ringförmige Brennlinie innerhalb des freien Leitungsquerschnitts maximiert die Intensität, mit der das Licht auf die Organismen in dem Wasser einwirkt. Vorzugsweise weist die Linsenoptik des Lichtverteilers dabei eine lange Brennweite von mindestens dem Fünffachen des Maximaldurchmessers des aufgeweiteten Lichts von der Lichtquelle auf, so dass das Licht von der Lichtquelle über den gesamten freien Leitungsquerschnitt zwischen dem Lichtaustrittsfenster und der Innenumfangsfläche der Leitung auf eine hohe Intensität räumlich konzentriert ist.The lens optics have at least one lens for shaping, in particular for expanding, collimating and/or focusing the light coming from the light source. The widening of the light with the lens optics has the advantage that it facilitates a uniform distribution of the light over the entire ring-shaped free line cross-section with the help of the conical mirror. A small offset of the cone axis of the cone mirror in relation to a central axis of the incident light results in a much smaller error in the desired uniformity of the distribution of the light over the free line cross section with a large cross section of the incident light than with a small cross section of the incident light. Focusing the light coming from the light source into the annular focal line within the free line cross section maximizes the intensity with which the light affects the organisms in the water. The lens optics of the light distributor preferably have a long focal length of at least five times the maximum diameter of the expanded light from the light source, so that the light from the light source is spatially concentrated to a high intensity over the entire free line cross section between the light exit window and the inner peripheral surface of the line is.
Konkret können die Außenumfangsfläche des Lichtverteilers und die Innenumfangsfläche der Leitung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zylindermantelabschnittförmig und koaxial zueinander angeordnet sein. Hiermit werden ideale Voraussetzungen für eine gleichmäßige Verteilung des Lichts von der Lichtquelle über den gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitt geschaffen.In concrete terms, the outer peripheral surface of the light distributor and the inner peripheral surface of the line in the device according to the invention can be arranged in the shape of a cylinder jacket section and coaxially with one another. This creates ideal conditions for an even distribution of the light from the light source over the entire ring-shaped free cable cross-section.
Die Leitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein T-Stück aufweisen, wobei der Lichtverteiler an einem Flansch gelagert ist, der eine Öffnung an einem Ende des Querrohrs des T-Stücks verschließt, und wobei der Lichtverteiler frei in dem Querrohr endet. Das Wasser fließt dann zwischen den beiden anderen Öffnungen des T-Stücks durch einen 90°-Knick.The conduit of the device according to the invention may have a T-piece, the light distributor being mounted on a flange which closes an opening at one end of the cross tube of the T-piece, and the light distributor terminating freely in the cross tube. The water then flows between the other two openings of the T-piece through a 90° bend.
Die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann außerhalb der Leitung angeordnet sein. Dabei kann die Lichtquelle über einen Lichtleiter oder direkt an den Lichtverteiler angekoppelt sein. Im letzteren Fall kann die Lichtquelle an demselben Flansch wie der Lichtverteiler gelagert sein. Eine Anordnung der Lichtquelle innerhalb der Leitung, so dass diese durch das Wasser gekühlt wird, ist ebenfalls möglich. In jedem Fall weist die Lichtquelle vorzugsweise einen Laser auf.The light source of the device according to the invention can be arranged outside the line. The light source can be coupled to the light distributor via a light guide or directly. In the latter case, the light source can be mounted on the same flange as the light distributor. An arrangement of the light source within the line so that it is cooled by the water is also possible. In any case, the light source preferably comprises a laser.
Die Außenumfangsfläche des Lichtverteilers einschließlich des Lichtaustrittsfensters kann mit einem transparenten Rohr ausgebildet sein. Insbesondere handelt es sich bei dem transparenten Rohr um ein Glasrohr, vorzugsweise um ein Quarzglasrohr, das das Licht von der Lichtquelle möglichst ungehindert hindurchtreten lässt.The outer peripheral surface of the light distributor including the light exit window may be formed with a transparent tube. In particular, the transparent tube is a glass tube, preferably a quartz glass tube, which allows the light from the light source to pass through as unhindered as possible.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt die Lichtquelle das Licht typischerweise mit einer Wellenlänge des sichtbaren Lichts oder des daran angrenzenden UV-Bereichs bereit. Bevorzugt ist Licht mit einer Wellenlänge zwischen 300 nm und 700 nm, noch mehr bevorzugt zwischen 400 nm und 550 nm. In diesem Wellenlängenbereich von blauem Licht ist die Absorption von Licht durch reines Wasser nur gering. Das Licht kann sich daher in dem Wasser ausbreiten, bis es auf abzutötende Organismen trifft. Anders gesagt wird Licht des bevorzugten Wellenlängenbereichs selektiv von den abzutötenden Organismen absorbiert und hat deshalb eine besonders hohe Effizienz beim Abtöten der Organismen. Das blaue Licht wird vorzugsweise in einem schmalen Wellenlängenband von einem Laser der Lichtquelle bereitgestellt.In the device according to the invention, the light source typically provides the light with a wavelength of visible light or of the UV range adjacent thereto. Light with a wavelength between 300 nm and 700 nm is preferred, even more preferably between 400 nm and 550 nm. In this wavelength range of blue light, the absorption of light by pure water is only low. The light can therefore propagate in the water until it encounters organisms to be killed. In other words, light of the preferred wavelength range is selectively absorbed by the organisms to be killed and therefore has a particularly high efficiency in killing the organisms. The blue light is preferably provided in a narrow wavelength band by a laser of the light source.
Insbesondere stellt die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Licht mit einer solchen Lichtleistung bereit und der Lichtverteiler der erfindungsgemäßen Vorrichtung verteilt das Licht von der Lichtquelle über den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt so, dass in allen Bereichen des ringförmigen freien Leitungsquerschnitts eine Flächenleistungsdichte oder Intensität des Lichts quer zu seiner Ausbreitungsrichtung von mindestens 1 W/mm2 erreicht wird. Dadurch wird jeder Anteil des durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt fließenden Wassers dem Licht mit mindestens dieser Intensität ausgesetzt. Vorzugsweise beträgt die überall erreichte Flächenleistungsdichte, das heißt die Intensität, mit der jeder Anteil des durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt fließenden Wassers dem Licht mindestens ausgesetzt wird, 2 W/mm2 oder noch mehr. Die Flächenleistungsdichte oder Intensität des Lichts wird durch die Fokussierung bzw. räumlichen Konzentration des Lichts von der Lichtquelle innerhalb des freien Strömungsquerschnitts erhöht. Mit einer hohen Intensität des Lichts ist eine Schädigung der Organismen sehr viel sicherer zu erreichen als bei Verteilung derselben Leistung des Lichts über eine größere Fläche quer zu seiner Ausbreitungsrichtung.In particular, the light source of the device according to the invention provides the light with such a light output and the light distributor of the device according to the invention distributes the light from the light source over the ring-shaped free line cross-section in such a way that in all areas of the ring-shaped free line cross-section a surface power density or intensity of the light transverse to its Direction of propagation of at least 1 W/mm 2 is achieved. As a result, every part of the water flowing through the ring-shaped free line cross-section is exposed to the light with at least this intensity. Preferably, the surface power density achieved everywhere, ie the intensity with which each part of the water flowing through the ring-shaped free line cross-section is exposed to the light, is at least 2 W/mm 2 or even more. The areal power density or intensity of the light is increased by the focusing or spatial concentration of the light from the light source within the free flow cross-section. With a high intensity of the light, damage to the organisms can be achieved much more reliably than with the distribution of the same power of light over a larger area perpendicular to its direction of propagation.
Zugleich kann eine spezifische Lichtleistung des Lichts pro 1 mm Umfangslänge der dem Lichtaustrittsfenster gegenüberliegenden Innenumfangsfläche der Leitung mindestens 10W, vorzugsweise mindestens 20 W betragen. Das heißt, das Licht wird mit einer solchen Lichtleistung bereitgestellt und so über den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt verteilt, dass überall auf der dem Lichtaustrittsfenster gegenüberliegenden Innenumfangsfläche der Leitung mindestens 5W, vorzugsweise mindestens 10W, Lichtleistung pro 1 mm Umfangslänge ankommen. Damit ist dafür gesorgt, dass jeder Anteil des durch den freien Leitungsquerschnitt fließenden Wassers einer Mindestlichtdosis ausgesetzt wird, die zwar von einer Fließgeschwindigkeit abhängt, mit der das Wasser durch den freien Leitungsquerschnitt fließt, die aber leicht so abzustimmen ist, dass sie für eine erhebliche Schädigung der enthaltenen Organismen ausreicht.At the same time, a specific light output of the light per 1 mm circumferential length of the inner circumferential surface of the line opposite the light exit window can be at least 10 W, preferably at least 20 W. This means that the light is provided with such a light output and is distributed over the ring-shaped free line cross-section in such a way that at least 5W, preferably at least 10W, light output per 1 mm of peripheral length arrives everywhere on the inner peripheral surface of the line opposite the light exit window. This ensures that every part of the water flowing through the free cross-section of the pipe is exposed to a minimum light dose, which depends on a flow rate at which the water flows through the free cross-section of the pipe, but which can easily be adjusted in such a way that it causes significant damage of the contained organisms is sufficient.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die dem Lichtaustrittsfenster gegenüberliegende Innenumfangsfläche der Leitung verspiegelt ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das durch das Lichtaustrittsfenster auf die Innenumfangsfläche der Leitung einfallende Licht von der verspiegelten Innenumfangsfläche in entgegengesetzter Richtung zurück reflektiert wird, so dass es die Intensität des Lichts erhöht, die auf das durch den freien Strömungsquerschnitt strömende Wasser einwirkt. Dies wird erreicht, indem das Licht radial auf die zylindermantelabschnittförmige Innenumfangsfläche auftrifft oder die Innenumfangsfläche nach Art eines Hohlspiegels ausgeformt ist, der das einfallende Licht zurück auf seine ringförmige Brennlinie fokussiert.In the device according to the invention, it is advantageous if the inner peripheral surface of the line opposite the light exit window is mirrored. It is particularly advantageous if the light incident through the light exit window onto the inner peripheral surface of the line from the mirrored inner peripheral surface in entge is reflected back in the opposite direction, so that it increases the intensity of the light acting on the water flowing through the free flow cross-section. This is achieved in that the light impinges radially on the inner peripheral surface in the form of a section of the cylinder casing or the inner peripheral surface is shaped in the manner of a concave mirror, which focuses the incident light back onto its annular focal line.
Konkret kann ein Abstand zwischen dem Lichtaustrittsfenster und der gegenüberliegenden Oberfläche der Leitung zwischen 20 mm und 150 mm betragen. Typischerweise beträgt dieser Abstand bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen 50 mm und 100 mm.Specifically, a distance between the light exit window and the opposite surface of the line can be between 20 mm and 150 mm. Typically, this distance is between 50 mm and 100 mm in the device according to the invention.
Wenn das Wasser nicht von einer anderen, externen Pumpe durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung gepumpt wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine eigene Pumpe aufweisen, die das Wasser durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt pumpt.If the water is not pumped by another, external pump through the ring-shaped free line cross-section of the device according to the invention, the device according to the invention can have its own pump that pumps the water through the ring-shaped free line cross-section.
In einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in einer Durchströmungsrichtung des ringförmigen freien Leitungsquerschnitts vor dem Lichtaustrittsfenster ein Trübungssensor und/oder hinter dem Lichtaustrittsfenster ein Fluoreszenzsensor angeordnet, und eine Steuerung der Vorrichtung steuert die Lichtquelle in Abhängigkeit von Signalen des Trübungssensors und/oder des Fluoreszenzsensors an. Die mit dem Trübungssensor festgestellte Trübung des Wassers beeinflusst die Reichweite des Lichts in dem Wasser. So muss bei einer größeren Trübung eine größere Lichtleistung bereitgestellt werden, damit jeder Anteil des durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt fließenden Wassers dem Licht mit einer bestimmten Mindestintensität oder Mindestdosis ausgesetzt wird, wobei zum Sicherstellen einer bestimmten Mindestdosis auch die Fließgeschwindigkeit des Wassers herabgesetzt werden kann. Der Fluoreszenzsensor kann dazu ausgebildet sein, Autofluoreszenz lebender Organismen zu erfassen. Mit dem stromab des Lichtaustrittsfensters angeordneten Fluoreszenzlichtsensor kann somit kontrolliert werden, ob die in dem Wasser enthaltenen Organismen mit dem Licht tatsächlich abgetötet oder zumindest so stark geschädigt wurden, dass sie absterben werden. Mit zusätzlichen Sensoren können weitere Parameter wie die Durchflussgeschwindigkeit des Wassers durch den freien Leitungsquerschnitt, die Temperatur des Wassers, die Salinität des Wassers und der Druck des Wassers erfasst werden, die einen Einfluss auf die notwendige Lichtleistung der Lichtquelle haben können, um eine registrierte Belastung des Wassers mit Organismen durch den Einwirkenlassen des Lichts zu beseitigen.In a further development of the device according to the invention, a turbidity sensor is arranged in front of the light exit window and/or a fluorescence sensor behind the light exit window in a flow direction of the ring-shaped free line cross section, and a controller of the device controls the light source depending on signals from the turbidity sensor and/or the fluorescence sensor. The turbidity of the water detected by the turbidity sensor affects the range of the light in the water. In the event of greater turbidity, a greater light output must be provided so that every portion of the water flowing through the ring-shaped free cross-section of the pipe is exposed to the light with a certain minimum intensity or minimum dose, whereby the flow rate of the water can also be reduced to ensure a certain minimum dose. The fluorescence sensor can be designed to detect autofluorescence of living organisms. With the fluorescent light sensor arranged downstream of the light exit window, it can thus be checked whether the organisms contained in the water have actually been killed by the light or have at least been damaged to such an extent that they will die. With additional sensors, other parameters such as the flow rate of the water through the free pipe cross-section, the temperature of the water, the salinity of the water and the pressure of the water can be recorded, which can have an influence on the necessary light output of the light source to detect a registered load on the Eliminate water with organisms by exposure to light.
Die Leitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann an einen Ballastwassertank, insbesondere an Bord eines Schiffes, an ein Kühlwassersystem, beispielsweise ein offenes Kühlwassersystem an Bord eines Schiffes, aber auch an ein geschlossenes Kühlwassersystem, an einen Trinkwassertank oder an einen Abwassertank angeschlossen sein, um zumindest die Vermehrung und/oder das Aufwachsen von Organismen in dem jeweiligen Tank oder System zu verhindern oder um das Wasser in dem jeweiligen Tank komplett zu entkeimen, so dass es zum Beispiel zur Bewässerung von der Ernährung dienenden Pflanzen oder sogar als Trinkwasser geeignet ist.The line of the device according to the invention can be connected to a ballast water tank, in particular on board a ship, to a cooling water system, for example an open cooling water system on board a ship, but also to a closed cooling water system, to a drinking water tank or to a waste water tank, in order to at least increase and/or to prevent the growth of organisms in the respective tank or system, or to completely sterilize the water in the respective tank, so that it is suitable, for example, for irrigation of food plants or even as drinking water.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Advantageous developments of the invention result from the patent claims, the description and the drawings.
Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.The advantages of features and combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can have an effect alternatively or cumulatively without the advantages necessarily having to be achieved by embodiments according to the invention.
Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.The following applies to the disclosure content - not the scope of protection - of the original application documents and the patent: Further features can be found in the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to one another as well as their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different patent claims is also possible, deviating from the selected dependencies of the patent claims and is hereby suggested. This also applies to those features that are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different patent claims. Likewise, features listed in the patent claims can be omitted for further embodiments of the invention, but this does not apply to the independent patent claims of the granted patent.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Sensor die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Sensor, zwei Sensoren oder mehr Sensoren vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der Gegenstand des jeweiligen Patentanspruchs aufweist.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood with regard to their number in such a way that exactly this number or a larger number than the number mentioned is present without the need for an explicit use of the adverb “at least”. If, for example, a sensor is mentioned, this is to be understood in such a way that exactly one sensor, two sensors or more sensors are present. The features listed in the claims may be supplemented by other features or may be the only features that the Subject matter of the respective patent claim.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.The reference signs contained in the claims do not limit the scope of the subject-matter protected by the claims. They only serve the purpose of making the claims easier to understand.
Figurenlistecharacter list
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt und -
2 zeigt ein schematisches Lichtabsorptionsspektrum von Wasser.
-
1 shows a device according to the invention in longitudinal section and -
2 shows a schematic light absorption spectrum of water.
FIGURENBESCHREIBUNGFIGURE DESCRIPTION
Die in
Gemäß
Die Leitung 3 der Vorrichtung 1 kann beispielsweise an einen Ballastwassertank an Bord eines Schiffes, einen Kühlwassersystem an Bord eines Schiffes, einen Trinkwassertank oder einen Abwassertank angeschlossen sein. Dabei kann das Wasser 2 mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Pumpe durch die Vorrichtung 1 zirkuliert werden oder auch nur beim Einströmen in den jeweiligen Tank oder beim Ausströmen aus dem jeweiligen Tank mit dem Licht 5 beaufschlagt werden.The
Das Licht 5 von der Lichtquelle 4 ist vorzugsweise blaue Laserstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen 400 und 550 nm. Wie das in
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- WasserWater
- 33
- LeitungManagement
- 44
- Lichtquellelight source
- 55
- LichtLight
- 66
- Lichtverteilerlight diffuser
- 77
- Lichtaustrittsfensterlight emission window
- 88th
- abgerundete Spitzerounded tip
- 99
-
Strömungsrichtung des Wassers 2Direction of
water flow 2 - 1010
- Querrohrcross tube
- 1111
- T-Stücktee
- 1212
- Rohrflanschpipe flange
- 1313
- Flanschflange
- 1414
- ringförmiger freier Leitungsquerschnittring-shaped free line cross-section
- 1515
- Außenumfangsflächeouter peripheral surface
- 1616
- Innenumfangsflächeinner peripheral surface
- 1717
- Leitblechbaffle
- 1818
- Rohrabschnittpipe section
- 1919
- Rohrflanschpipe flange
- 2020
- Linsenoptiklens optics
- 2121
- Lichtleiterlight guide
- 2222
- Kegelspiegelconical mirror
- 2323
- Brennliniefocal line
- 2424
- Kegelachsecone axis
- 2525
- Fluoreszenzsensorfluorescence sensor
- 2626
- Detektordetector
- 2727
- LEDLEDs
- 2828
- LichtLight
- 2929
- Fluoreszenzsensorfluorescence sensor
- 3030
- Detektordetector
- 3131
- LEDLEDs
- 3232
- LichtLight
- 3333
- Steuerungsteering
- 3434
- Sensorsensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- EP 2829519 B1 [0011]EP 2829519 B1 [0011]
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