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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Austritts
von UV-Strahlung aus einem Zulauf bzw. einem Ablauf eines UV-Reaktors nach
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Zum
Zwecke einer Aufbereitung von Wasser wird mittels eines UV-Reaktors
eine UV-Behandlung mit einer kurzwelligen UV-Strahlung, d. h. Strahlung mit
einer Wellenlänge kleiner als 300 nm, für eine Desinfektion
und einen photochemischen Abbau von Schadstoffen eingesetzt. Der
hierfür verwendete UV-Reaktor ist in der Regel als druckfester,
vom Wasser durchströmbarer Durchflussreaktor ausgeführt,
in welchem ein oder mehrere Tauchrohre aus einem UV-durchlässigen
Quarz angeordnet sind. In diesen Tauchrohren sind UV-Strahler angeordnet. Bei
einem Durchfließen des Durchflussreaktors ist das Wasser
einer vorher exakt ermittelten Bestrahlungsdosis aussetzbar. Verschiedene
Ausführungsformen und Detaillösungen derartiger
UV-Reaktoren sind beispielsweise in den Schutzrechtsanmeldungen
DE 695 07 708 T2 ,
DE 10 2004 058 405
B4 ,
DE 40
05 488 A1 sowie
DE
297 07 052 U1 beschrieben.
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Derartige
UV-Reaktoren werden zunehmend auch in Hochtechnologiebereichen verwendet.
Beispielsweise wird ein Reinstwasser, welches als Prozesswasser
bei einer Produktion von mikroelektronischen Bauelementen bzw. bei
einer Synthese von Wirkstoffen in einer pharmazeutischen Produktion verwendet
wird, mittels der UV-Behandlung desinfiziert und von kleinsten Resten
organischer Verunreinigungen befreit. Des Weiteren wird mittels
UV-Reaktoren Ozon, welches zum Zwecke der Desinfektion von Lagerbehältern
oder Ringleitungen in Wasser gelöst ist, vor einer Verwendung
dieses Wassers in der pharmazeutischen Produktion entfernt.
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Derartige
UV-Reaktoren sind in der Regel Teile eines sehr komplexen Wasseraufbereitungs-, -lagerungs-
und Transportsystems, welches insbesondere in einem Reinstwasserbereich
derart ausgeführt ist, dass eine leichte Demontage aller
Bauteile für Wartungs- und Reinigungsarbeiten ermöglicht
ist. Dazu sind zum Beispiel so genannte Clamp-Verbindungen verwendbar,
d. h. Rohrverbindungen mittels leicht lösbarer Klammern,
welche über Flansche der Rohre geführt werden.
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Aus
dieser Anordnung des UV-Reaktors bzw. dessen Einbindung in ein Rohrsystem
ergeben sich jedoch Nachteile, die in Anlagen nach dem Stand der
Technik noch nicht gelöst wurden. So erfolgt während
eines Ausbaus des UV-Reaktors nach Lösen der Rohrverbindungen
an einem Zulauf bzw. Ablauf des UV-Reaktors ein unkontrollierter
Strahlungsaustritt der kurzwelligen, gesundheitsschädlichen
UV-Strahlung.
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Während
des Betriebs des UV-Reaktors schädigt die UV-Strahlung
am Zulauf bzw. Ablauf angeschlossene Schläuche, welche
aus einem Polymermaterial gefertigt sind, das unter UV-Strahlung schnell
versprödet, wodurch die Gefahr einer Zerstörung
der Schläuche und einer daraus resultierenden Havarie besteht.
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Der
Einsatz einfacher Blenden, um die UV-Strahlung abzuschirmen, ist
nicht möglich, da nach geltenden technischen Vorschriften
ein vorgegebener freier Strömungsquerschnitt nicht unterschritten
werden darf, um eine hydromechanisch einwandfreie Funktion ohne
einen nennenswerten Druckverlust sicherzustellen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung anzugeben,
die einen Austritt einer UV-Strahlung an einem Reaktorzulauf und
einem Reaktorablauf sicher verhindert, ohne einen Querschnitt einer
Rohrleitungsverbindung zu verringern.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In
einer Vorrichtung zur Vermeidung eines Austritts von UV-Strahlung
aus einem Zulauf bzw. einem Ablauf eines UV-Reaktors sind erfindungsgemäß im
Zulauf in Flussrichtung nach einem Eingang und im Ablauf in Flussrichtung
vor einem Ausgang des UV-Reaktors jeweils abwechselnd Ringe und Scheiben
parallel und fluchtend zueinander angeordnet.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Lösung ist ein
Strahlungsaustritt von gesundheitsschädlicher UV-Strahlung
aus dem UV-Reaktor mit einem relativ geringen und kostengünstigen
technischen Aufwand vermeidbar. Bei einem UV-Reaktor, welcher mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet
ist, sind Rohrverbindungen am Zulauf bzw. am Ablauf des UV-Reaktors
zu Wartungsarbeiten gefahrlos demontierbar, da ein Austritt von
UV-Strahlung und eine damit verbundene Gesundheitsgefährdung
an der Wartung beteiligter Personen verhinderbar ist.
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Des
Weiteren sind am Zulauf bzw. Ablauf des UV-Reaktors angeschlossene
Schläuche mittels der erfindungsgemäßen
Lösung von der UV-Strahlung des UV-Reaktors abgeschirmt.
Auf diese Weise ist eine Beschädigung von Polymermaterialien
dieser Schläuche aufgrund der UV-Strahlung vermeidbar, wodurch
die Zerstörung der Schläuche und eine damit verbundene
Havarie verhinderbar sind. Daraus resultieren Kosteneinsparungen
bei Wartung, Reparatur und Materialeinsatz sowie eine Verringerung
eines Ausfallrisikos und eines Risikos längerer Ausfallzeiten
einer solchen Anlage.
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Diese
Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung
sind realisierbar, ohne das dadurch die Funktionsfähigkeit
des UV-Reaktors eingeschränkt ist, da ein vorgegebener
freier Strömungsquerschnitt auch bei Einsatz der erfindungsgemäßen
Vorrichtung einhaltbar ist, wodurch eine hydromechanisch einwandfreie
Funktion ohne einen Druckverlust sichergestellt ist.
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Vorzugsweise
korrespondiert eine lichte Weite des Zulaufs und des Ablaufs des
UV-Reaktors im Bereich der angeordneten Ringe und Scheiben mit einem
Außendurchmesser der Ringe. Auf diese Weise ist sichergestellt,
dass keine UV-Strahlung zwischen den Ringen und einer Innenwandung
des Zulaufs bzw. des Ablaufs des UV-Reaktors hindurch treten kann.
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Zweckmäßigerweise
ist ein lichter Querschnitt der Ringe mindestens so groß wie
ein vorgegebener freier Strömungsquerschnitt. Dadurch ist
sichergestellt, dass der vorgegebene freie Strömungsquerschnitt
nicht unterschritten wird.
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Vorzugsweise
ist ein Durchmesser der Scheiben mindestens so groß wie
ein Innendurchmesser der Ringe. Auf diese Weise ist ein Austritt
von UV-Strahlung durch den lichten Querschnitt der Ringe verhindert,
da dieser von den Scheiben in einer Art Blendenfunktion abdeckbar
ist.
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Der
Durchmesser der Scheiben ist zweckmäßigerweise
maximal so groß, dass eine Differenz aus einem Flächeninhalt
eines lichten Querschnitts des Zulaufs bzw. des Ablaufs des UV-Reaktors
und einem Flächeninhalt einer Scheibe mindestens so groß ist
wie ein Flächeninhalt des vorgegebenen freien Strömungsquerschnitts.
Dadurch ist sichergestellt, dass auch zwischen den Scheiben und
der Innenwandung des Zulaufs bzw. des Ablaufs des UV-Reaktors der
vorgegebene freie Strömungsquerschnitt jeweils vorhanden
ist, da ein Durchfluss einer im UV-Reaktor zu bestrahlende Flüssigkeit
in diesem Bereich zwischen einem Rand der Scheiben und der Innenwandung
des Zulaufs bzw. des Ablaufs des UV-Reaktors sichergestellt ist.
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Vorzugsweise
sind Abstände zwischen den Ringen und den Scheiben jeweils
mindestens so groß, dass ein Flächeninhalt einer
Mantelfläche eines Zylinders, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser
eines Ringes entspricht und dessen Höhe dem Abstand zwischen
diesem Ring und einer benachbarten Scheibe entspricht, mindestens
so groß ist wie der Flächeninhalt des vorgegebenen
freien Strömungsquerschnitts. Dadurch ist auch in diesem
Bereich, zwischen einem Ring und einer Scheibe, die Einhaltung des
vorgegebenen freien Strömungsquerschnitts sichergestellt.
Dieser freie Strömungsquerschnitt ist somit im gesamten
Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorhanden,
wodurch eine hydromechanisch einwandfreie Funktion ohne Druckverlust
sichergestellt ist.
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In
einer besonders günstigen Ausführungsform sind
die Ringe und Scheiben sowie deren Befestigungen und Halterungen
aus einem Material gefertigt, welches gegen UV-Strahlung unempfindlich ist,
beispielsweise Edelstahl. Dadurch sind Wartungs-, Reparatur- und
Materialkosten und ein Wartunsgsaufwand reduzierbar, da die erfindungsgemäße
Vorrichtung nicht bzw. nur sehr selten ausgetauscht werden muss.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die
Ringe an einer Innenwandung des Zulaufs bzw. des Ablaufs des UV-Reaktors
befestigt und jede Scheibe ist an einem Abstandshalter befestigt,
welcher jeweils an zwei Ringen befestigt ist. Die Abstandshalter
dienen zur Befestigung der Scheiben sowie zur Einhaltung der Positionen
und Abstände der Scheiben und Ringe zueinander. Die Ringe
sind beispielsweise mittels Verschweißung an der Innenwandung
des Zulaufs bzw. des Ablaufs des UV-Reaktors befestigbar. Dies ist
eine einfach zu realisierende und kostengünstige Lösung.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Ringe
und die Scheiben an einem ersten Haltestab beispielsweise mittels
Verschweißung befestigt, welcher in einer Mittelachse des
Zulaufs bzw. des Ablaufs des UV-Reaktors angeordnet ist und dessen
eines Ende in der Mitte eines senkrecht zu diesem am Eingang des
Zulaufs bzw. am Ausgang des Ablaufs angeordneten zweiten Haltestabes
angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der erste Haltestab
sowohl zur Befestigung aller Scheiben und Ringe als auch zur Sicherung
von deren Position und Abstand zueinander nutzbar. Eine solche Ausführungsform
ist beispielsweise in einem Flansch anordbar und während
normaler Wartungsarbeiten auf den Zulauf bzw. den Ablauf eines UV-Reaktors
bzw. auf ein an diesen angebrachtes Reduzierstück aufsetzbar.
Dadurch ist eine Installation der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erleichtert und zusätzlicher Aufwand und damit verbundene
Kosten sind vermeidbar.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
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Darin
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines UV-Reaktors nach dem Stand der Technik,
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2 einen
Querschnitt einer exzentrisch gehalterten Vorrichtung und
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3 einen
Querschnitt einer zentrisch gehalterten Vorrichtung, Einander entsprechende
Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines UV-Reaktors 1 nach
dem Stand der Technik. Ein UV-Strahler 2 ist in der Mitte
eines Reaktorbehälters 3 angeordnet und von einer
zu bestrahlenden Flüssigkeit 4 umflossen. Die
Strahlendosis ist mittels eines UV-Sensors 5 messbar. Seitlich
am UV-Reaktor 1 sind ein Zulauf 6 und ein Ablauf 7 für
die Flüssigkeitszufuhr zum bzw. den Flüssigkeitsabfluss
vom UV-Reaktor angeordnet. An diesem Zulauf 6 und Ablauf 7 sind
hier nicht dargestellte Rohrleitungen zum weiteren Transport der
Flüssigkeit 4 angeordnet.
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Da
der hier dargestellte UV-Reaktor 1 nach dem Stand der Technik
nicht mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 8 ausgerüstet
ist, erreicht die UV-Strahlung auch diese am UV-Reaktor 1 angeordneten
Rohrleitungen und schädigt deren Material, was zu einer
Havarie einer solchen Anlage führen kann. Während
Wartungsarbeiten sind diese Rohrleitungen abmontierbar, so dass
an dem Zulauf 6 und Ablauf 7 des UV-Reaktors 1 unkontrolliert
UV-Strahlung austritt, womit eine Gesundheitsgefährdung
an der Wartung beteiligter Personen verbunden ist.
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2 zeigt
einen Querschnitt einer exzentrisch gehalterten Vorrichtung 8.
Diese ist im hier dargestellten Beispiel im Zulauf 6 des
UV-Reaktors 1 angeordnet. Die Durchflussrichtung durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung 8 ist
allerdings beliebig, weshalb die hier dargestellte Vorrichtung 8 analog auch
am Ablauf 7 des UV-Reaktors 1 anordbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 8 ist in
einem am Zulauf 6 des UV-Reaktors 1 befestigten
Rohr 9 angeordnet, wobei die lichte Weite des Rohres 9 mit
dem Durchmesser von Ringen 10 der Vorrichtung 8 korrespondiert,
so dass diese am Rohr 9, beispielsweise mittels Verschweißung
oder anderer Befestigungsmittel befestigbar sind. Ein lichter Querschnitt dieses
Rohres 9 ist etwas größer als die hier
nicht dargestellte Rohrleitung zum Transport der zu bestrahlenden
Flüssigkeit 4 zum UV-Reaktor 1, weshalb
zwischen dem Rohr 9 und der weiterführenden Rohrleitung
ein Reduzierstück 11 und ein Flansch 12 angeordnet
ist. An diesem Flansch 12 ist die Rohrleitung vom UV-Reaktor 1 während
Wartungsarbeiten trennbar, so dass, wenn die erfindungsgemäße
Vorrichtung 8 nicht installiert wäre, hier unkontrolliert UV-Strahlung
austreten würde und die an der Wartung beteiligten Personen
schädigen könnte.
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Die
hier dargestellte erfindungemäße Vorrichtung 8 umfasst
zwei parallel zueinander angeordnete Ringe 10, eine zwischen
den Ringen 10 parallel zu diesen angeordnete Scheibe 13 sowie
einen Abstandshalter 14, an welchem die Ringe 10 und
die Scheibe 13 befestigt sind, beispielsweise mittels Verschweißung.
Mittels dieses Abstandshalters 14 ist sowohl der Abstand
der Scheibe 13 zu den Ringen 10 bzw. der Ringe 10 zueinander
als auch die Position der Scheibe 13 in Relation zu einer
Innenwandung des Rohres 9 vorgegeben, wodurch sichergestellt
ist, dass ein vorgegebener freier Strömungsquerschnitt an
jeder Stelle eingehalten ist. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung 8 ist von der zu bestrahlenden Flüssigkeit 4 durchströmbar,
da sowohl ein lichte Querschnitt der Ringe 10 als auch
eine zwischen einem Rand der Scheibe 13 und der Innenwandung
des Rohres 9 gebildete Öffnung durchströmbar
ist.
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Der
lichte Querschnitt der Ringe 10 ist mindestens so groß ist
wie ein vorgegebener freier Strömungsquerschnitt. Ein Durchmesser
der Scheiben 13 ist mindestens so groß bzw. im
dargestellten Ausführungsbeispiel größer
als ein Innendurchmesser der Ringe 10. Dadurch ist ein
Strahlungsaustritt durch den Ring 10 verhinderbar, da die
Scheibe 13 wie eine Art Blende wirkt. Mittels des zweiten
Ringes 10 ist ein Strahlungsaustritt am Rand der Scheibe 13 vorbei
verhindert.
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Der
Durchmesser der Scheibe 13 ist maximal so groß,
dass eine Differenz aus einem Flächeninhalt eines lichten
Querschnitts des Rohres 9 und einem Flächeninhalt
einer Scheibe 13 mindestens so groß ist wie ein
Flächeninhalt des vorgegebenen freien Strömungsquerschnitts.
D. h. dass eine Durchströmöffnung, welche zwischen
dem Rand der Scheibe 13 und der Innenwandung des Rohres 9 gebildet ist,
mindestens so groß ist wie der vorgegebene freie Strömungsquerschnitt.
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Abstände
zwischen den Ringen 10 und der Scheibe 13 sind
jeweils mindestens so groß, dass ein Flächeninhalt
einer Mantelfläche eines Zylinders, dessen Durchmesser
dem Innendurchmesser des Ringes 10 entspricht und dessen
Höhe dem Abstand zwischen dem Ring 10 und einer
benachbarten Scheibe 13 entspricht, mindestens so groß ist
wie der Flächeninhalt des vorgegebenen freien Strömungsquerschnitts.
D. h. dass eine Durchströmöffnung, welche zwischen
der Scheibe 13 und dem Ring 10 gebildet ist, mindestens
so groß ist wie der vorgegebene freie Strömungsquerschnitt.
Damit ist in der gesamten Vorrichtung 8 die Einhaltung
des vorgegebenen freien Strömungsquerschnitts gesichert.
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Die
Ringe 10 und Scheiben 13 sowie deren Befestigungen
und Halterungen sind aus einem Material gefertigt, beispielsweise
Edelstahl, welches gegen UV-Strahlung unempfindlich ist. Auf diese
Weise ist die Vorrichtung 8 wartungsarm bzw. wartungsfrei, wodurch
Aufwand und Kosten sehr gering sind.
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3 zeigt
einen Querschnitt einer zentrisch gehalterten Vorrichtung 8.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße
Vorrichtung 8 in dem Reduzierstück 11 angeordnet.
Weder Ringe 10 noch Scheibe 13 sind an dem Reduzierstück 11 befestigt,
sondern an einem ersten Haltestab 15, beispielsweise mittels
Verschweißung. Die Ringe 10 sind dabei mittels
eines Steges 16 zwischen Ring 10 und erstem Haltestab 15 an
diesem befestigt, zum Beispiel verschweißt. Die Durchströmung
der Vorrichtung 8 ist analog der bereits in 2 beschriebenen
Vorrichtung 8, dies gilt analog für die Abstände und
die jeweils gebildeten Durchströmöffnungen, so dass
auch in der in 3 dargestellten Vorrichtung 8 die
Einhaltung des vorgegebenen freien Strömungsquerschnitts
gesichert ist.
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Der
erste Haltestab 15, an welchem die Scheibe 13 und
die Ringe 10 befestigt sind, ist senkrecht an einem zweiten
Haltestab 17 befestigt, welcher quer zur Flussrichtung
in dem Flansch 12 befestigt ist, beispielsweise mittels
Verschweißung. Mittels dieser Ausführungsform
ist beispielsweise eine schnelle Montage der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 8, beispielsweise während normaler
Wartungsarbeiten ermöglicht, da die Vorrichtung 8 teilweise vormontierbar
ist.
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- 1
- UV-Reaktor
- 2
- UV-Strahler
- 3
- Reaktorbehälter
- 4
- Flüssigkeit
- 5
- UV-Sensor
- 6
- Zulauf
- 7
- Ablauf
- 8
- Vorrichtung
- 9
- Rohr
- 10
- Ring
- 11
- Reduzierstück
- 12
- Flansch
- 13
- Scheibe
- 14
- Abstandshalter
- 15
- erster
Haltestab
- 16
- Steg
- 17
- zweiter
Haltestab
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 69507708
T2 [0002]
- - DE 102004058405 B4 [0002]
- - DE 4005488 A1 [0002]
- - DE 29707052 U1 [0002]