-
Die
Erfindung betrifft eine Desinfektionsvorrichtung der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art.
-
Eine
gattungsgemäße Desinfektionsvorrichtung
ist aus dem im Internet veröffentlichten
Pressebericht "Umweltfreundliche
Hygiene mit Barrier A", Siemens,
Vorbericht IFAT 2005 vom 09.03.2005 bekannt. Bei dieser Konstruktion
wird Wasser in einer Kammer mit einer UV-Lichtquelle bestrahlt.
Die UV-Intensität
in der Kammer wird mit einem UV-Sensor kontinuierlich überwacht.
-
Eine
solche Konstruktion eignet sich zur Desinfektion von Flüssigkeiten
durch Abtöten
von Mikroorganismen mittels UV-Strahlung. Mit dem Sensor wird UV-Licht nach Durchstrahlen
einer Durchstrahlungsstrecke aufgefangen und die Lichtstärke bestimmt.
Das gibt zum einen eine Aussage über
die ordnungsgemä ße Funktion
der Lichtquelle und zum anderen eine wesentliche Information darüber, ob das
Licht der Lichtquelle eine bestimmte vorgegebene Eindringtiefe in
das umgebende Wasser erreicht, um in der gesamten Kammer für ausreichende
Desinfektion zu sorgen.
-
Bei
der bekannten gattungsgemäßen Konstruktion
ist die Durchstrahlungsstrecke, über
die der Sensor die Lichtquelle betrachtet, im Inneren der Kammer
angeordnet. Dies hat einen erheblichen Nachteil, wenn die Desinfektionsvorrichtung
zur Desinfektion aus einer unsicheren Wasserrquelle, z.B. einem
Fluß in
einem Entwicklungsgebiet, eingesetzt wird, der unbekannten Verunreinigungen
ausgesetzt ist. Wenn das der Kammer zugeführte Wasser plötzlich durch
Verunreinigungen getrübt
oder gefärbt
ist, so führt
dies zu erhöhter
Absorption und somit zu einer Herabsetzung der Eindringtiefe des
UV-Lichtes. Diese wird zwar von dem Sensor sofort erkannt, aber erst
wenn die Verunreinigung bereits in der Kammer ist. Es verringert
sich dann die Eindringtiefe. Das Wasser in der Kammer wird nicht
mehr restlos desinfiziert und es kann zum Ausfließen nichtdesinfizierten Wassers
aus dem Abfluss der Kammer kommen. Außerdem ist die Kammer verseucht
und muss vor Wiederinbetriebnahme aufwendig gereinigt und desinfiziert
werden.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Desinfektionsvorrichtung
zu schaffen, die auch bei unsicherem Wasserzufluss die Desinfektionssicherheit
gewährleistet und
den Reinigungsbedarf verringert.
-
Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß ist die
Durchstrahlungsstrecke im Zufluss angeordnet und über einen
Lichtleiter an die Lichtquelle angeschlossen. In der Durchstrahlungsstrecke
wird daher mit dem Originallicht der Lichtquelle gearbeitet. Bei
einer Verunreinigung wird also in der vor der Kammer liegenden Durchstrahlungsstrecke
die Verringerung der Wasserdurchdringung gemessen, die in der Kammer
selbst auftreten würde.
Die Messung erfolgt aber im zufließenden Wasser, bevor dieses
die Kammer erreicht. Die Vorrichtung kann sofort abgeschaltet werden,
bevor die Verunreinigung die Kammer erreicht. Diese bleibt somit
stets steril und muss bei Auftreten von Verunreinigungen nicht jedesmal
gereinigt und desinfiziert werden. Die erfindungsgemäße Desinfektionsvorrichtung
ist zum Desinfizieren bzw. Entkeimen von Flüssigkeiten aller Art geeignet,
z.B. für
Wasser zur Aufbereitung zu Trinkwasser oder zu Sterilwasser z.B.
für medizinische
Zwecke oder für
Getränke
zu deren Haltbarmachung, sofern sie für UV-Licht ausreichend transparent
sind.
-
Bei
Auftreten von Verunreinigungen, die zu Absorption in der Durchstrahlungsstrecke
führen, kann
z.B. eine den Wasserdurchfluss bewirkende Pumpe abgeschaltet werden.
Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen.
Ein den Durchfluss durch die Kammer beherrschendes Ventil ermöglicht einen
vollständigen
Stopp des Durchflusses. Vorteilhaft ist nach Anspruch 3 das Ventil
im Zufluss angeordnet und kann somit die Kammer völlig frei
von den zuströmenden
Verunreinigungen halten. Vorteilhaft ist dabei das Ventil nach Anspruch
4 zwischen Durchstrahlungsstrecke und Kammer angeordnet, so dass
die Verunreinigung vor dem Ventil gemessen wird und mit Sicherheit
nicht in die Kammer gelangen kann.
-
Vorteilhaft
sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Auf diese Weise wird
bei Ermittlung einer Verunreinigung vom Ventil das verunreinigte
Wasser zu einem Ablass gegeben, wo es ins Freie ausströmt. In der
Durchstrahlungsstrecke kann solange gemessen werden, bis die Wasserqualität sich erholt
hat, um dann das Ventil wieder auf Durchlass zur Kammer umzuschalten.
Die Leitungen bis zum Ventil sind dann wieder freigespült.
-
Vorteilhaft
sind die Merkmale des Anspruches 6 vorgesehen. Bei nur leichten
Verunreinigungen kann die Auswerteinheit das Ventil drosseln, so dass
die Kammer mit einem verringerten Wasserdurchsatz betrieben wird,
bei dem auch bei der verringerten Durchdringungstiefe der UV-Strahlung
die ausreichende Desinfektion in der gesamten Kammer gewährleistet
bleibt.
-
Vorteilhaft
sind die Merkmale des Anspruchs 7 vorgesehen. Auf diese alternative
Weise kann das verunreinigte Wasser über einen Filter zur Kammer geführt werden,
der die Verunreinigungen beseitigt.
-
Dabei
sind vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 8 vorgesehen, wonach
die Umschaltung auf ein Filter von einer Zusatzmesseinrichtung im
Zufluss gesteuert wird, die nicht die Verringerung der UV-Durchstrahlung,
sondern andere Wasserparameter misst. Es kann jede geeignete Messeinrichtung verwendet
werden, beispielsweise eine spektrometrische Messeinrichtung, die
z.B. mit einer von breitbandigem Licht durchstrahlten Durchstrahlungsstrecke
arbeitet und z.B. Giftstoffe erkennen kann, auch wenn diese im UV-Licht
nicht absorbieren. Der Filter kann in geeigneter Weise zur Absorption
solcher Giftstoffe ausgebildet sein, z.B. als Kohleaktivfilter.
Es können
beispielsweise auch mehrere spezielle Filter für spezielle Giftstoffe vorgesehen
sein, die je nach Erkennung des Giftstoffes wahlweise eingeschaltet werden.
-
Vorteilhaft
sind die Merkmale des Anspruches 9 vorgesehen. Hierbei wird das
der Durchstrahlungsstrecke im Zufluss über einen Lichtleiter zugeführte Licht
an der Kammer nach Durchstrahlen einer Zusatzdurchstrahlungsstrecke
im Innenraum der Kammer gewonnen. Im Lichtweg von der Lichtquelle sind
also die Zusatzdurchstrahlungsstrecke, der Lichtleiter und die Durchstrahlungsstrecke
im Zufluss hintereinandergeschaltet. Dadurch können Lichtverluste sowohl in
der Kammer als auch im Zufluss gleichzeitig überwacht werden. Hierbei werden
ins besondere auch die Helligkeit verringernde Verschmutzungen der
Lichtquellenoberfläche
erkannt.
-
Vorteilhaft
sind die Merkmale des Anspruches 10 vorgesehen. Wird die Kammer
von mehreren Lichtquellen bestrahlt, die z.B. stabförmig im
Inneren oder als Strahler in der Wand der Kammer angeordnet sein
können,
dann wird vorteilhaft das Licht jeder Lichtquelle gesondert aufgefangen
und über
Lichtleiter der Durchstrahlungsstrecke im Zufluss zugeführt. Dadurch
ist es möglich,
neben den Verunreinigungen im Zufluss auch die ordnungsgemäße Funktion
der einzelnen Lichtquellen zu überwachen.
Das Licht der verschiedenen Lichtquellen kann über Lichtleiter zu einem Lichtleiter
zusammengeführt
und der einen Durchstrahlungsstrecke zugeführt werden. Es ist auch möglich, im
Zufluss mehrere an die einzelnen Lichtleiter angeschlossene Durchstrahlungsstrecken vorzusehen.
-
In
der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.
Es zeigen:
-
1:
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Desinfektionsvorrichtung
und
-
2:
einen Schnitt nach Linie 2 – 2
in 1 durch die Kammer in einer Ausführungsvariante.
-
1 zeigt
eine Desinfektionsvorrichtung 1 für Flüssigkeiten, wie Wasser oder
z.B. Getränke,
mit einer topfförmigen
Kammer 2, in der eine zentrale stabförmige Lichtquelle 3 angeordnet
ist, die zur Rundumabstrahlung von UV-Licht ausgebildet ist. Der
Kammer 2 wird über
einen Zufluss 4 Wasser in Pfeilrichtung zugeführt. Aus
der Kammer 2 strömt Wasser
durch einen Abfluss 5 wieder ab.
-
Die
Desinfektionsvorrichtung 1 ist beispielsweise zur Trinkwasserversorgung
einer Gemeinde in einem Entwicklungsland bestimmt und erhält das zufließende Wasser
zum Beispiel aus einem Fluss unbekannter, stark schwankender Wasserqualität. Das zufließende Wasser
kann also von Zeit zu Zeit durch Trübung oder Färbung im Wellenlängenbereich
der Lichtquelle 3 stark absorbierend sein. Dann sinkt die Durchdringungstiefe
der von der Lichtquelle 3 abgestrahlten UV-Strahlung und die
restlose Desinfektion im Inneren der Kammer 2 ist nicht
mehr gewährleistet.
-
Im
Zufluss 4 ist eine Durchstrahlungsstrecke 6 angeordnet,
der Licht von der Endkupplung 7 eines Lichtleiters 8 zugeführt wird.
Am anderen Ende der Durchstrahlungsstrecke 6 wird das Licht
mit einem Sensor 9 aufgefangen und einer Auswerteinrichtung 10 z.B.
als elektrisches Signal zugeführt.
An der Stelle des Sensors 9 kann in nicht dargestellter
alternativer Ausführung
auch ein Lichtempfänger
sitzen, der das empfangene Licht einem in die Auswerteinrichtung 10 integrierten
Sensor über
einen Lichtleiter zuführt.
-
Die
Lichtleitung 8 kann in geeigneter Weise, z.B. als Glasstab
oder vorzugsweise als Lichtfaser oder Lichtfaserbündel ausgebildet
sein und ist mit einer Eingangskupplung 11 an die Lichtquelle 3 gekuppelt,
um unmittelbar das von dieser abgestrahlte Licht aufzufangen. In 1 ist
dargestellt, dass die Eingangskupplung 11 zu diesem Zweck
an einen außerhalb
der Kammer 1 liegenden Teil der Lichtquelle 3 angeschlossen
ist. Liegt die Lichtquelle 3 vollständig innerhalb der Kammer 2,
so kann die Eingangskupplung 11 auch innerhalb der Kammer 2 an
der Lichtquelle 3 angeordnet sein.
-
Im
Zufluss 4 zwischen Durchstrahlungsstrecke 6 und
Kammer 2 ist ein Ventil 12 angeordnet, das in
nicht dargestellter Weise auch aus einer Anordnung mehrere Ventile
bestehen kann und das über eine
Leitung 13 von der Auswerteinrichtung 10 gesteuert
wird.
-
Die
Auswerteinrichtung 10 kann derart programmiert sein, dass
sie bei Feststellen einer Verringerung der empfangenen Lichtleistung
am Sensor 9, die so groß ist, dass eine ausreichende
UV-Durchdringung in der Kammer 2 nicht mehr gewährleistet ist,
ein Abschaltsignal über
die Leitung 13 abgibt, so dass das Ventil 12 den
Zufluss 4 sperrt. Es wird dann mit Sicherheit das Eindringen
der Verunreinigungen in die Kammer 2 vermieden. Diese bleibt
sauber und vollständig
steril. Eine Gefährdung
des Trinkwassers am Abfluss 5 ist ausgeschlossen. Verbessert
sich die Wasserqualität
wieder, so wird das Ventil 12 wieder geöffnet.
-
Das
Ventil 12 kann auch derart ausgebildet sein, dass es bei
verringerter Wasserqualität
das Wasser zu einem gestrichelt dargestellten Abfluss 14 schaltet.
Diese Schaltung kann solange aufrechterhalten bleiben, bis die Wasserqualität wieder
steigt. Der Vorteil hieran ist, dass durch nachfließendes sauberes
Wasser die Leitungen bis zum Ventil wieder von selbst gesäubert werden.
-
Das
Ventil 12 kann auch drosselbar ausgebildet sein und je
nach gemessener Absorption an der Durchstrahlungsstrecke 6 soweit
gedrosselt werden, dass der Durchfluss in der Kammer 2 soweit
verringert wird, dass durch die erhöhte Aufenthaltsdauer des Wassers
in der Kammer 2 die verringerte Lichtdurchstrahlung ausgeglichen
wird. Damit kann die Abgabe sterilen Wassers bei verringertem Durchfluss aufrechterhalten
bleiben.
-
In
einer weiteren Alternative ist das Ventil 12 so ausgebildet,
dass es nach Umschalten das Wasser über eine Umwegleitung 15 zur
Kammer 2 führt, und
zwar durch einen Filter 16, der die Verunreinigungen zurückhält. Es können, wie
ge strichelt dargestellt, zwei parallele Umwegleitungen 15 und 15' vorgesehen
sein mit Filtern 16 und 16'. Diese können wahlweise vom Ventil 12 ansteuerbar
sein.
-
Dabei
ist vorteilhaft im Zufluss 4 eine gestrichelt dargestellte
Zusatzmesseinrichtung 17 vorgesehen, die über eine
Leitung 18 an die Auswerteinrichtung 10 angeschlossen
ist. Die Zusatzmesseinrichtung 17 kann beispielsweise in
einer weiteren Durchstrahlungsstrecke das Wasser im Zufluss 4 durchstrahlen,
und zwar mit breitbandigem Licht, das spektroskopisch ausgewertet
wird, um zum Beispiel auch komplexe Giftstoffe zu ermitteln, die
dann mit speziellen Filtern 16, 16' beseitigt werden. Damit können Giftstoffe
entfernt werden, die UV-beständig sind
und in der Kammer 2 nicht beseitigt werden können und
auch solche, die in der Durchstrahlungsstrecke 6 nicht
erkannt werden.
-
Die
Eingangskupplung 11 des Lichtleiters 8 kann auch
an anderer Stelle angeordnet sein, wie dies in 1 gestrichelt
dargestellt ist. Dabei sitzt die Eingangskupplung 11' in der Wand
der Kammer 2 und betrachtet direkt oder zur Lichtverstäkung über eine
nicht dargestellte Linse die Lichtquelle 3 über eine
Durchstrahlungsstrecke 6' im
Inneren der Kammer 2. Diese Durchstrahlungsstrecke 6' ist also mit der
Durchstrahlungsstrecke 6 im Zufluss 4 in Reihe geschaltet.
Absorptionen in beiden Durchstrahlungsstrecken können dadurch erkannt werden.
Außerdem
wird natürlich
auch bei dieser Anordnung immer noch die Lichtquelle 3 selbst
auf ordnungsgemäße Funktion überwacht.
Sinkt ihre Lichtleistung, z.B. durch Alterung, so wird auch dies
bei der Messung der ordnungsgemäßen Lichtdurchstrahlung
in der Kammer berücksichtigt.
Bei dieser Anordnung wird auch Lichtverlust durch Verschmutzung
der Lichtquellenoberfläche
erkannt.
-
In 1 ist
gestrichelt eine Lichtquelle 3' dargestellt, die in der Wand der
Kammer 2 angeordnet ist, um an Stelle der zentralen Lichtquelle 3 die Kammer 2 zu
durchstrahlen. Beispielsweise können, wie 2 im
Querschnitt zeigt, mehrere solcher Lichtquellen 3' in 120°-Abstand
um den Umfang der Kammer 2 angeordnet sein. Dabei sind,
wie 2 zeigt, Eingangskupplungen 11' von Lichtleitern 8' jeweils gegenüberliegend
angeordnet, um somit hauptsächlich
das Licht der gegenüberliegenden
Lichtquelle 3' zu
betrachten.
-
Wie 2 ferner
gestrichelt zeigt, können auch
zum Beispiel drei Lichtquellen 3'' in ähnlicher Ausbildung
wie die Lichtquelle 3 gemäß 1 im Inneren
der Kammer 2 angeordnet sein. Diesen sind dann jeweils
die in 2 dargestellten Eingangskupplungen 11' benachbart
zugeordnet und überwachen
somit bevorzugt das Licht der zugehörigen Lichtquelle 3''.
-
Bei
der Ausführungsvariante
der 2 sind mehrere Eingangskupplungen 11' für mehrere
Lichtleiter 8' vorgesehen.
Die Lichtleiter 8' können endseitig,
also zur Endkupplung 7 hin, zu einem Lichtleiter zusammengeführt werden,
der die eine Durchstrahlungsstrecke 6 im Zufluss 4 bestrahlt.
Es können
aber auch jeder Lichtleiter 8' zu einer eigenen Durchstrahlungsstrecke
im Zufluss 4 geführt
werden, die jeweils über
einen eigenen Sensor verfügen.
Dies kann zum Beispiel bauliche Vorzüge haben oder zu einer Erhöhung der Überwachungsgenauigkeit
genutzt werden.
-
In
nicht dargestellter Weise kann das Innere der Kammer 2 zusätzlich mit
Ultraschall bestrahlt werden, um in Kombination mit der UV-Bestrahlung die
Sterilisationswirkung zu erhöhen.