DE19708148A1

DE19708148A1 - Vorrichtung zur UV-Bestrahlung strömender Flüssigkeiten und Gase mit elektrodenloser Entladungslampe

Info

Publication number: DE19708148A1
Application number: DE1997108148
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr Meyer; Steffen Dipl Ing Johne; Heido Dipl Ing Herrmann; Dietrich Dr Birus
Original assignee: UMEX GES fur UMWELTBERATUNG U
Current assignee: UMEX GES fur UMWELTBERATUNG U
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur UV-Bestrahlung strömender Flüssigkeiten und Gase mit elektrodenloser Entladungslampe und mit einem vom zu bestrahlenden Medium durchströmten Quarzglasgefäß.

Die erfundungsgemäße Vorrichtung kann bevorzugt für den Einsatz beim Abbau von Schadstoffen der Umweltschutztechnik für strömende gasför mige oder flüssige Medien verwendet werden.

Zum Reinigen und Entkeimen von Flüssigkeiten und Gasen durch UV-Be strahlung ist es im Stand der Technik bekannt, elektrodenlose Strahler zu verwenden.

Nach DD 291 200 ist eine Vorrichtung zur UV-Betrahlung strömender Flüssigkeiten und Gase bekannt, bei der parallel zueinander angeordnete vom zu bestrahlenden Medium durchströmte Quarzglasgefäß 1e in einem durch eine Zylindermantelfläche und deren beiden stirnflächengebildeten Entladungsgefäß sich befinden. Die Entladung wird dabei durch ein hochfrequentes elektrisches Feld angeregt, wobei die Ankopplung der HF-Energie kapazitiv über einen aus zwei voneinander isolierten Teilen bestehenden Metallblock, der die Zylindermantelfläche formschlüssig umgibt, erfolgt.

Es ist auch bekannt, ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld induktiv oder durch Mikrowellen einzukoppeln. Beispielsweise ist nach DE 41 20 730 A1 eine elektrodenlose Niederdruck-Entladungslampe bekannt, die einen zylindrischen Lampenkolben aus Quarzglas aufweist, der von einer ebenfalls zylindrischen Anregungsspule umgeben ist. Innerhalb des Lampenkolbens befindet sich ein in radialer Richtung bis zur inneren Mantelfläche des Kolbens reichender zylinderförmiger Blendenkörper aus Bornitrid, der eine durchgehende koaxiale Öffnung zur Einschnürung des im Lampenbetrieb entstehenden Plasmas enthält. Der Blendenkörper weist eine durch seine Öffnung verlaufende optische Achse auf, entlang derer die Strahlung gerichtet austritt.

Die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Anregung elektro denloser Entladungslampen sind dadurch nachteilbehaftet, daß sie aufwen dige Anordnungen erfordern und daß sie nur einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad ermöglichen, da von der austretenden UV-Strah lung nur ein Teil für die Bestrahlung des Mediums verwendet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur UV-Be strahlung von strömenden Flüssigkeiten und Gasen mit elektrodenloser Entladungslampe anzugeben, die es mit einfach herstellbaren Mitteln ermöglicht, HF-Energie induktiv oder kapazitiv in eine Entladungslampe einzukoppeln und bei der die UV-Strahlung mit hohem Wirkungsgrad genutzt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Quarzglasge fäß als doppelwandiger geschlossener Ring ausgebildet ist, in dem sich ein Quecksilber-Edelgas-Gemisch befindet und außerhalb des Ringes funktio nelle Bauteile eines HF-Schwingkreises angeordnet sind, die Teil eines die UV-Strahlung anregenden elektrischen Schwingkreises sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die konzentrische Anordnung des Entladungsrohres und des vom zu bestrahlenden Medium durchströmenden Rohres wird gewährleistet, daß die emittierte UV-Strahlung mit geringsten Verlusten zu dem zu bestrahlen den Medium gelangt. Dies wird noch dadurch unterstützt, daß die für die Aufrechterhaltung der Entladung erforderliche Energie durch auf die Oberfläche des Strahlers aufgedampfte Metallschichten eingespeist wird. Diese aufgedampften Metallschichten, die vorzugsweise aus Aluminium realisiert werden, bilden auf die äußere Rohrwandung aufgebrachte Metall spiegel. Diese Metallspiegel reflektieren die nach außen gerichtete Strah lung, so daß auch dieser Strahlungsanteil zur Bestrahlung des Mediums genutzt werden kann. Die Metallschichten werden selektiv aufgebracht und bilden einen Teil des elektrischen Schwingkreises, wodurch eine sichere und kostengünstige Herstellung der Anordnung gewährleistet wird. Dabei werden im Falle einer kapazitiven Energieeinkopplung zwei voneinander getrennte Flächen in Form von Halbschalen aufgedampft. Diese beiden Halbsehalen werden als Elektroden eines Kondensators in den Schwing kreis einbezogen, der zur Energieeinkopplung verwendet wird.

Im Fall einer induktiven Anregung wird eine das Quarzglasgefäß wendel förmig umgebende Metallschicht aufgedampft, die als Spule in dem zur Energieeinkopplung verwendeten Schwingkreis dient.

Ferner ist es möglich, die Ausführungsformen für die kapazitive und die induktive Anregung gemeinsam nebeneinander auf dem Quarzglasgefäß anzubringen. Vorteilhaft ist dabei, daß beide Anregungsformen zu einem Schwingkreis zusammengeschaltet werden können, so daß die sonst auftre tenden Energieverluste in Form von Wärmeentwicklungen an dem jeweils für die Anregung nicht benutzten Schwingkreiselement vermieden werden und dadurch die Energieumsetzung mit hohem Wirkungsgrad erfolgt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung mit induktiv angeregtem UV-Strahler,

Fig. 2 eine Vorrichtung mit kapazitiv angeregtem UV-Strahler und

Fig. 3 eine Vorrichtung mit kombinierter UV-Anregung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten induktiv angeregten UV-Strahler ist ein als Doppelmantelrohr ausgebildetes Quarzglasgefäß 1 an seinen beiden Enden mit je einem Flanschanschlußteil 4 versehen. Der ringförmige Hohlraum zwischen den beiden Quarzglasmantelrohren ist nach außen gasdicht abgeschlossen und mit einem Gasgemisch aus Quecksilberdampf und Edelgas gefüllt. Auf das äußere Quarzglasmantelrohr ist eine selektive Metallschicht aufgedampft. Diese Metallschicht ist in Form einer Spule 2 ausgebildet und vereinigt die Funktionen einer HF-Spule und eines optischen Spiegels. Zur Gewährleistung der elektrischen Funktion als Spule wird diese Metallschicht über die Anschlußkontakte 3 in einen hier nicht dargestellten HF-Schwingkreis einbezogen. Gleichzeitig dient die Metall schicht dabei als Reflektor, mit dem die nach außen gerichtete UV-Strah lung nach innen reflektiert wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform für einen kapazitiv angeregten UV-Strahler enthält prinzipiell die gleichen Bauteile wie die in Fig. 1 dargestellte Anordnung mit induktiver Anregung. Bei dieser Anordnung ist jedoch der Metallspiegel in Form von zwei Kondensatorplatten 5 ausgebil det, die über die Anschlußkontakte 3 mit einem hier wiederum nicht darge stellten Schwingkreis verschaltet sind.

In Fig. 3 sind die wesentlichen Baugruppen einer Vorrichtung dargestellt, bei der auf dem zylindrischen Quarzglaskörper 1 die beiden relevanten Funktionselemente eines elektrischen Schwingkreises Kondensator und HF-Spule nebeneinander angeordnet sind. Der ringförmige Raum zwischen den beiden miteinander gasdicht verschmolzenen Quarzrohren ist mit einem Quecksilber-Edelgas-Gemisch gefüllt. Die Enden der Quarzrohre sind in zwei Flanschanschlußteile 4 eingepaßt, die den problemlosen Einbau der Vorrichtung in Rohrleitungssysteme ermöglichen. Auf dem äußeren Quarzrohr sind die durch eine Dielektrikum 6 getrennten Konden satorelektroden 5 und eine HF-Spule 2 angebracht. Die HF-Spule und die Kondensatorelektroden 5 sind untereinander und mit einer hier nicht darge stellten HF-Quelle verbunden.

Bezugszeichenliste

1

Quarzglasgefäß

2

HF-Spule

3

Anschlußkontakte

4

Flanschanschlußteil

5

Kondensatorelektrode

6

Dielektrikum

Claims

1. Vorrichtung zur UV-Bestrahlung strömender Flüssigkeiten und Gase mit elektrodenloser Entladungslampe und mit einem vom zu bestrahlenden Medium durch durchströmenden Quarzglasgefäß (1), dadurch gekenn zeichnet, daß das Quarzglasgefäß (1) als doppelwandiger geschlossener Ring ausgebildet ist, in dem sich ein Quecksilber-Edelgas-Gemisch befin det und daß außerhalb des Ringes funktionelle Bauteile eines HF-Schwing kreises angeordnet sind, die Teil eines die UV-Strahlung anregenden elektrischen HF-Schwingkreises sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der äußeren Wand des Ringes Metallschichten selektiv aufge bracht sind, welche die funktionellen Bauteile des HF-Schwingkreises bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der äußeren Wand des Ringes zwei voneinander getrennte elektrisch gegeneinander isolierte Metallschichten in Form von Halbschalen aufgebracht sind, die als Kondensatorelektroden (5) des die UV-Strahlung anregenden elektrischen HF-Schwingkreises dienen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der äußeren Wand des Ringes eine wendelförmige Metallschicht (2) aufgebracht ist, die als Spule des die UV-Strahlung anregenden elektrischen HF-Schwingkreises dient.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Quarzglasgefäßes mindestens eine Kondensatorelektrode und minde stens eine HF-Spule angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der äußeren Wand des Ringes sowohl zwei voneinander getrennte Metallschichten in Form von halbschalenförmigen Flächen als auch eine wendelförmige Metallschicht (2) aufgebracht sind, wobei die halbschalenförmigen Flächen als Kondensatorelektroden (5) und die wendelförmige Metallschicht (2) als Spule des die UV-Strahlung anregen den elektrischen HF-Schwingkreises geschaltet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die halbschalenförmigen Flächen und die wendelför mige Metallschicht (2) über Anschlußkontakte (3) untereinander und mit einer HF-Quelle verbunden sind.