DE2513429A1 - Stroemungsleitkoerper fuer fluessigkeiten, insbesondere zur verwendung in fluessigkeits-sterilisatoren - Google Patents

Stroemungsleitkoerper fuer fluessigkeiten, insbesondere zur verwendung in fluessigkeits-sterilisatoren

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DE2513429A1
DE2513429A1 DE19752513429 DE2513429A DE2513429A1 DE 2513429 A1 DE2513429 A1 DE 2513429A1 DE 19752513429 DE19752513429 DE 19752513429 DE 2513429 A DE2513429 A DE 2513429A DE 2513429 A1 DE2513429 A1 DE 2513429A1
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liquid
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    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
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Description

Strömungsleitkörper für Flüssigkeiten, insbesondere zur Verwendung in Flüssigkeits-Sterilisatoren
Bei Sterilisatoren für Flüssigkeiten, insbesondere für Wasser, die UV-Strahlung als bakteriostatische (d. h. Bakterien abtötende) Strahlungsquelle verwenden, erzeugt normalerweise eine UV-Strahlungsröhre bakteriostatische Wellen von UV-Strahlung. Die UV-Strahlungsröhre ist üblicherweise koaxial in einer zylindrischen Kammer angeordnet, durch die eine zu sterilisierende Flüssigkeitsmenge mit bestimmter Strömungsgeschwindigkeit strömt. Dabei wird die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung so geregelt, daß in bezug auf die von der
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Strahlungsröhre erzeugte Plußdichte eine für ein wirksames Abtöten der Bakterien ausreichende Verweilzeit der Flüssigkeit in der Kammer gewährleistet ist.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Sterilisator strömenden Flüssigkeit zu hoch ist, wird die Flüssigkeit nicht lange genug der bakteriostatischen Strahlung ausgesetzt, um ein Abtöten aller Bakterien zu gewährleisten. Es wurde bereits vorgeschlagen, die Zeitdauer, während der die Flüssigkeit der bakteriostatischen Strahlung ausgesetzt ist, durch Herabsetzen der Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Alternativ kann auch durch Erhöhen der Flußdichte der bakteriostatischen Strahlung eine ausreichende Sterilisation erreicht werden. Beide Lösungswege verringern jedoch die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit des Sterilisators: Eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit verringert das während einer gegebenen Zeitdauer behandelte Gesamtflüssigkeitsvolumen; eine Erhöhung der Flußdichte der bakteriostatischen Strahlung erhöht die Investitions- und Betriebskosten eines Sterilisators ganz beträchtlich.
Es wurde festgestellt, daß eine kleinere Strömungsgeschwindigkeit im Sterilisator nicht unbedingt zur Folge hat, daß die gesamte durch die Einrichtung strömende Flüssigkeit der bakteriostatischen Strahlung für eine zum Abtöten der Bakterien erforderliche Mindestzeitdauer gleichmäßig ausgesetzt ist.
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Bei unkontrollierter Wirbelströmung und Strömungsbahnen ist die Verweilzeit in der Kammer für einen Teil der durch den Sterilisator strömenden Flüssigkeit langer bzw. kurzer als für andere Flüssigkeitsteile. Dies ergibt sich daraus, daß normalerweise die Strömung in der Kammer nicht wirbelnd9 sondern laminar ist und Strömungskanäle in der Kammer bestehen, so daß die Verweilzeit von gewissen Flüssigkeitsmengen in der Kammer nicht entsprechend lang ist. Um eine vollständige Bakterienabtötung in der gesamten durch die Kammer strömenden Flüssigkeit zu erreichen, muß die Strömungsgeschwindigkeit so weit verringert werden, daß auch diese Flüssigkeitsmengen mit kürzester Verweilzeit in der Kammer lange genug der bakterxostatischen Strahlung ausgesetzt werden, um eine Bakterienabtötung sicherzustellen.
Somit ist die mittlere Verweilzeit der Flüssigkeit in der Kammer nicht das echte Kriterium für eine vollständige Bakterienabtötung der behandelten Flüssigkeit. Die bisher angewandte Lösung, die mittlere Verweilzeit der Flüssigkeit in der Kammer dadurch zu erhöhen, daß die Strömungsgeschwindigkeit verringert wird, wodurch jedoch nicht unbedingt die kanalisierte Flüssigkeit (zusätzliche Flüssigkeit) beeinflußt wird, kann also nicht befriedigen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung in z. B. einer Sterilisatorkammer, durch die die Flüssigkeit während des Durchströmens der Kammer einen genau bestimmten Strömungsverlauf annimmt und die Verweilzeit der gesamten Flüssigkeit in der Kammer unter allen Bedingungen zum Abtöten
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von Bakterien ausreicht,
Insbesondere soll durch die Erfindung die Bildung von Strömungskanälen vermieden und eine Turbulenzströmung erzielt xverden, wodurch die Verweilzeit der gesamten bestrahlten Flüssigkeit im wesentlichen konstant und bestimmbar ist. Wenn die bakteriostatische Strahlung von einer koaxialen Strahlungsquelle ausgeht, sollte der Strömungsweg der Flüssigkeit durch den Strahlungsfluß spiralförmig sein. Gemäß der Erfindung ist die genannte Vorrichtung ein in der Kammer angeordneter Flüssigkeits-Strömungsleitkörper.
Der erfindungsgemäße Flüssigkeitssterilisator mit einem zylindrischen Gehäuse, einem Einströmanschluß an einem Ende, einem Abströmanschluß am anderen Ende und einer koaxial im Zylindergehäuse angeordneten Strahlungsquelle ist gekennzeichnet durch einen in der Kammer nahe dem Einströmende zwischen der Strahlungsquelle und dem zylindrischen Gehäuse angeordneten Strömungsleitkorper, der Leitschaufeln zum Erzeugen einer turbulenten Spiralströmung der Flüssigkeit in der Kammer aufweist.
Der erfindungsgemäße Strömungsleitkorper weist vorteilhaft einen im Gehäuse in der Nähe der Leitschaufeln über eine öffnung in die Kammer mündenden Einströmkanal auf.
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Eine größere Leistungsfähigkeit eines mit UV-Strahlung arbeitenden Wassersterilisators kann noch dadurch erreicht werden, daß ein aus Leitschaufeln bestehender Strömungsleitkörper an einem Ende des Sterilisators so angeordnet ist, daß die Flüssigkeit an den Leitschaufeln vorbeiströmt, wodurch sie verwirbelt wird und einen nichtkanalförmigen Rotationsverlauf durch eine Sterilisationsstrahlung annimmt, so daß die Strömung der gesamten Flüssigkeit durch den Sterilisator im wesentlichen gleichbleibend und bestimmbar wird. Dadurch ist die Bestrahlungszeit genau steuerbar und eine Bakterienabtötung sicherzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht
eines die Erfindung verwendenden Sterilisators;
Fig. 2 eine Explosionsansicht des Strömungsleitkörpers gemäß der Erfindung;
Fig. 3 einen Schnitt III-III nach Fig. 1; und
Fig. 4 eine Seitenansicht in den Einströmkanal des Sterilisators, wobei das Außengehäuse entfernt ist.
Gemäß Fig. 1 hat ein Sterilisator 10, insbesondere ein Wasser-
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sterilisator, ein zylindrisches Außengehäuse 11 mit einem mit einer Innenkammer 13 in Verbindung stehenden Einströmkanal 12 an einem Gehäuseende und einem Ausströmkanal 14 am anderen Gehäuseende. Im Gehäuse ist als bakteriostati- ~sche TJV-Strahlungsquelle koaxial eine UV-Strahlungsröhre 16 angeordnet. Die Röhre 16 ist von einem sie von der Kammer trennenden Schutzmantel 18 aus Silikatglas umgeben, durch den UV-Strahlung in die Kammer 13 durchgelassen wird, in der eine Flüssigkeit (z, B. Wasser) dadurch zu sterilisieren ist, daß sie den bakterios-tatischen Wellen der UV-Strahlung ausgesetzt wird; gleichzeitig isoliert der Schutzmantel 18 die Röhre 16 in bezug auf Temperaturauswirkungen der Flüssigkeit in der Kammer 13.
Gemäß Fig. 2 ist das Außengehäuse 11 durchsichtig, dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Zwischen dem Schutzmantel 18 und dem zylindrischen Außengehäuse 11 ist ein Strömungsleitkörper 21 angeordnet, der über einem einstückig ausgebildeten unteren Einström-Endstück 22 vorgesehen ist. Das Endstück 22 begrenzt auch den Einströmkanal 12.
Das Endstück 22 hat eine Ringnut 23 und einen durch einen Ringbund 25 definierten Hohlraum 24. In die Ringnut 23 paßt das zylindrische Außengehäuse 11; es ist darin durch ein Klebmittel 26 befestigt. In den mittigen Hohlraum 2k paßt ein Ende des Schutzmantels 18; es ist darin durch Klebmittel 26 flüssigkeitsdicht befestigt. Die Röhre 13 ragt in den raittigen Hohlraum 24, so daß ihr einen elektrischen Kontakt
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27 aufweisendes freies Ende sich unter die Unterseite des Endstücks 22 erstreckt. Auf diese Weise ist eine einfache elektrische Verbindung (nicht gezeigt) mit dem Kontakt 27 herstellbar; ein zweiter Kontakt 28 erstreckt sich über das Oberende eines Teils 29 hinaus, und der Röhre 16 wird zum Erzeugen bakterxostatxscher Strahlung elektrische Energie zugeführt.
Der Strömungsleitkörper 21 weist einen Kreisring 31 aus mehreren einander nicht überlappenden Leitschaufeln 32 auf. Diese sind vorzugsweise so ausgebildet, daß ein Oberabschnitt eine ebene Fläche J>k und ein Unterabschnitt ebenfalls eine ebene Fläche 35 ist; diese Flächen liegen in parallelen Ebenen, die im wesentlichen senkrecht zur Mittenachse des Kreisrings 31 verlaufen. Zwischen diesen parallelen Flächen und über der unteren ebenen Fläche 35 verläuft die obere ebene Fläche 3^ über eine Übergangsstelle in eine abgestuft gewölbte Strömungsleitfläche 33 und endet an einer Vorderkante 38. Die abgestuft gewölbte Fläche 33 folgt der kontinuierlichen Kurve entlang dem geometrischen Ort aller Punkte zwischen den Begrenzungen einer zwischen einer Vorderkante der Unterseite Und der Übergangsstelle liegenden Ebene einerseits und einer zwischen der Vorderkante 38 (d. h. der über der Vorderkante der Unterseite liegenden Vorderkante) und der Übergangsstelle liegenden zweiten Ebene andererseits. Unmittelbar unter einem beträchtlichen Abschnitt der Oberseite, jedoch nicht bis zur Übergangsstelle verlaufend, ist ein Ausschnitt 36 mit einer ebenen oberen Endfläche 37 ausge-
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bildet. Somit erstreckt sich die untere ebene Fläche gegenüber ihrer Vorderkante in diesen Ausschnitt 36.
Der Kreisring 31 ist mit zwei Stützen 39 und 40 an einem unteren ebenen Kreisring 4l befestigt, der durch Klebmittel oder anderweitig auf der Oberfläche des Ringbunds 25 befestigt ist. Vorzugsweise hat die Stütze 40 einen unteren hohlen Abschnitt, der in seiner radial nach innen weisenden Fläche eine öffnung 12' und einen mit der öffnung 12' verbundenen Innenkanal 42 bildet.
Der Ringbund 25 im Endstück 22 bildet auch einen aufwärts verlaufenden Kanal 43, der eine Verlängerung des mit ihm verbundenen Einströmkanals 12 ist. Die Kanäle 12, 43 und 42 sind miteinander ausgerichtet, wenn der untere ebene Kreisring 4l z. B. durch Klebmittel am Ringbund 25 befestigt ist. Wenn die Teile 21 und 22 aus Akrylnitril-Butadien-Styrol bestehen, genügt ein geeignetes üblicherweise verwendetes Klebmittel.
Wenn die Einrichtung zusammengebaut ist (vgl. Fig. 1 und 3), strömt einlaufende Flüssigkeit 50 in den Einströmkanal 12, von dort im Kanal 43 aufwärts in den Kanal 42 und aus der öffnung 12'. Beim Austritt aus der öffnung 12' trifft die Flüssigkeit auf den Schutzmantel 18 und wird um diesen herum abgelenkt, wodurch ihr in eine Richtung gerichtetes Strahlmoment zerstört wird. Von dort strömt sie durch die mehreren Ausschnitte 36 der Schaufeln 32 und dann von unterhalb der
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Schaufeln über die gewölbte Leitfläche 33 einer benachbarten Schaufel, die die Strömung spiralförmig wirbelnd umlenkt, so daß die Flüssigkeit den Sterilisator wirbelnd durchströmt, gleichmäßig von der Kammerwand zum Glasschutzmantel bewegt und somit während eines genau festgelegten Zeitintervalls der Strahlung der Röhre 16 ausgesetzt wird, bevor sie aus dem oberen Ausströmkanal 14 austritt.
Es wurden Versuche durchgeführt, wobei eine UV-Strahlungsröhre 16 mit 24 W der General Electric Company bei unterschiedlichen Durchflußraten des Wassers mit und ohne den Strömungsleitkörper 21 verwendet wurde. Die Ergebnisse der Versuche 1 und 2 sind nachstehend aufgeführt. Die Spalte "wahrscheinlichste Anzahl" bezieht sich auf die wahrscheinlichste Anzahl von Organismen (Bakterien) pro 100 ml Probenflüssigkeit nach Bestrahlung mit UV-Strahlung. Die zweite Spalte betrifft die Bakterienzahl vor der UV-Bestrahlung. Die mittlere Wassertemperatur betrug 6 0C (43 0P), und sämtliche Versuche wurden unter Anwendung normaler Einheitstestverfahren durchgeführt. Der für die Versuche verwendete Organismus war eine 20 h alte Kultur von Escherichia coli in Milchzuckerbrühe, wobei pro ml schätzungsweise 25-40 Bakterien enthalten waren. Proben wurden entnommen, nachdem die Einheit durch den Milchzuckergärungstest geprüft worden war (5 Röhrchen zu je 50 ml). Die Ergebnisse waren wie folgt:
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JO
Versuch
Durchsatz
(3,78 l/min)		 Bakterienzahl vor
UV-Bestrahlung
(pro 100 ml)		 wahrschein
lichste Anzahl
nach Bestrahlung
(pro 100 ml)		 Milchzucker-
röhrchen nach
Bestrahlung
■(positiv/5
Röhrchen)
3 3550 <2.2 0/5
3 3400 <2.2 0/5
3.5 3100 < 2.2 0/5
3.5 3400 < 2.2 0/5
4 3450 <2.2 0/5
4 3450 < 2.2 0/5
4 3050 <2.2 0/5
4 2750 <2.2 • 0/5
4 4250 < 2.2 0/5
4 3450 <2.2 0/5
4.5 3100 <2.2 0/5
4.5 3100 <2.2 0/5
4.5 . 3750 <2.2 0/5
4.5 4250 <2.2 0/5
5 3200 <2.2 0/5
5 3100 2.2 1/5
5 3350 <2.2 0/5
5 3100 2.2 1/5
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-ietr-4λ
Versuch
Durchsatz
(3,78 l/min)
Bakterienzahl vor UV-Bestrahlung (pro 100 ml) doppelt
wahrscheinlichste Anzahl
nach Bestrahlung
(pro 100 ml)
Milchzuckerröhrchen naci Bestrahlung (positiv/5 Röhrchen)
3 4700 2600 < 2.2 0/5
3 2800 2800 <2.2 0/5
3.5 3400 3700 <2.2 0/5
3.5 3800 3700 <2.2 0/5
3-5 3800 3500 <2.2 0/5
3.5 3400 3500 <2.2 0/5
3-5 4700 3800 <2.2 0/5
4 3200 2600 <2.2 0/5
4 3300 3300 <2.2 0/5
4 3500 4200 <2.2 0/5
4 3600 5200 <2.2 0/5
4 4700 47ΟΟ 2.2 1/5
4.5 3900 3100 5/5
4.5 4300 3700 5.1 2/5
4.5 3300 3900 5.1 2/5
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25Ί3429
Versuch 3 Dieser Versuch wurde ohne Strömungsleitkörper durchgeführt.
Durchsatz Bakterienzahl vor (3,78 l/min) UV-Bestrahlung (pro 100 ml)
1 3700
1 2500
1 1900
1 1775
1 1050
1 1000
1 775
1 650
1.5 45ΟΟ
1.5 4400
1.5 4350
1.5 3900
1.5 3300
2 38ΟΟ
2 23ΟΟ
2 19ΟΟ
2 1575
2 1450
2 ■ II50
2 700
2 65Ο
3 5Ο5Ο 3 2000 3 2000 3 ' 850 3 750
wahrschein
lichste Anzahl
nach Bestrahlung
(pro 100 ml)		 Milchzucker-
röhrchen nach
Bestrahlung
(positiv/5
Röhrchen)
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
<2.2 0/5
5.1 2/5
>23 5/5
>23 5/5
20 4/5
4.0 2/5 '
<2.2 0/5
20 4/5
5.1 2/5
>23 5/5
>23 5/5
>23 5/5
16 4/5
16 4/5
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Typischerweise sind die Abmessungen des Kreisrings 31 wie folgt:
Außendurchmesser Kreisring 31 7>5 cm
Innendurchmesser Kreisring 31 ^»0 cm
Tiefe Einschnitt 36 0,6 cm Erstreckung Einschnitt (Länge
der oberen Endfläche 37) 0,6 cm Erstreckung obere ebene Fläche 34 1,5 cm Erstreckung untere ebene Fläche 35 2,5 cm Überlappung zwischen Flächen 31* und 35 0,3 cm Abstand zwischen Vorderkante der Unterfläche und Vorderkante 38 0,2 cm freier Raum zwischen Vorderkante 38 und
oberer Endfläche 37 der vorderen Schaufel 0,3 cm.
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Claims (8)

  1. nsprüche
    (j). Plüssigkeitssterilisator mit einem zylindrischen Gehäuse, einem Einströmanschluß an einem Ende, einem Abströmanschluß am anderen Ende und einer koaxial im Zylindergehäuse angeordneten Strahlungsquelle,
    gekennzeichnet durch einen in der Kammer (13) nahe dem Einströmende (42) zwischen der Strahlungsquelle (16, 18) und dem zylindrischen Gehäuse (11) angeordneten Strömungsleitkörper (21), der Leitschaufeln (32) zum Erzeugen einer turbulenten Spiralströmung der Flüssigkeit in der Kammer aufweist.
  2. 2. Strömungsleitkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (11, 22) ein in der Nähe der Leitschaufeln (32) über eine öffnung (121) in die Kammer (13) mündender Einströmkanal (H2) vorgesehen ist.
  3. 3. Strömungsleitkörper für insbesondere einen Plüssigkeitssterilisator nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch mehrere einander nicht überlappende und in Form eines Kreisrings (3D montierte Leitschaufeln (32), wobei der Durchmesser der Kreisringöffnung wenigstens dem halben Außendurchmesser entspricht.
  4. 4. Strömungsleitkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (12*) unterhalb der Leitschaufeln (32)
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    - air -
    -tr
    und außermittig angeordnet ist.
  5. 5. Strömungsleitkörper nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Querschnitt die Ober- und
    die Unterflächen (3*t bzw. 35) der Leitschaufel (32) in annähernd parallelen Ebenen liegen und zwischen beiden Flächen 35) eine Stromungs leitfläche (33) vorgesehen ist.
  6. 6. Strömungsleitkörper nach einem der Ansprüche 3~5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitfläche (33) gewölbt ist und sich von der oberen ebenen Fläche (34) bis zur unteren
    ebenen Fläche (35) erstreckt.
  7. 7. Strömungsleitkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitfläche (33) an einer koaxialen
    Vorderkante (38) endet.
  8. 8. Strömungsleitkörper nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß im rückwärtigen Teil jeder Leitschaufel (32) eine Ausnehmung (36) mit ebener oberer Fläche (37) vorgesehen ist, die mit der Stromungsleitfläche (33) der benachbarten Leitschaufel (32) einen Strömungskanal begrenzt.
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DE19752513429 1974-10-03 1975-03-26 Stroemungsleitkoerper fuer fluessigkeiten, insbesondere zur verwendung in fluessigkeits-sterilisatoren Pending DE2513429A1 (de)

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