DE2515604B1

DE2515604B1 - Apparatur zur bestrahlung stroemungsfaehiger medien zum erzielen chemischer reaktionen bzw. reaktionsprodukte

Info

Publication number: DE2515604B1
Application number: DE19752515604
Authority: DE
Inventors: Alfred Graentzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1976-10-21
Also published as: FR2306734B1; DE2515604C2; FR2306734A1; GB1491640A; US4002918A

Description

Die Erfindung betrifft eine Apparatur zur Bestrahlung strömungsfähiger Medien, die mindestens zum Teil aus einer Flüssigkeit bestehen, zum Erzielen chemischer Reaktionen bzw. Erzeugen von Reaktionsprodukten, bestehend aus einem für die Strahlung durchlässigen, rotationssymmetrischen Gefäß, durch das die Medien hindurchgeleitet werden, einem mit Wischelementen ausgestatteten Rotationskörper, der infolge seiner Drehbewegung die Medien in Rotation um die Gefäßlängsachse versetzt, wobei die Wischelemente die Gefäßinnenwand von Ablagerungen befreien, sowie einer oder mehreren Strahlungsquellen.

Bei photochemischen Reaktionen entstehen u.a. häufig Produkte, die dazu neigen, sich an der Innenwand des Reaktionsgefäßes abzusetzen. Dadurch kann die die Gefäßwand durchdringende Strahlung bereits von den Ablagerungen so stark absorbiert werden, daß die Reaktion in der Flüssigkeit bzw. einem Flüssigkeits-Gasgemisch beeinträchtigt wird oder gar zum Erliegen kommt. LJm dies zu verhindern, kann man eine rotierende Bürste einsetzen, deren Wischelemente die Gefäßinnenwand laufend reinigen. Durch die Drehbewegung der Bürste wird die sich mitdrehende Flüssigkeit Zentrifugalkräften ausgesetzt, die an der Gefäßinnenwand einen Flüssigkeitsfilm entstehen lassen, dessen Schichtdicke u. a. von der Drehgeschwindigkeit abhängt. Es hat sich nun gezeigt, daß die Wischelemente, z. B. Borsten, mit zunehmender Drehgeschwindigkeit in ihrer Reinigungsfunktion nachlassen.

Dies ist u. a. darauf zurückzuführen, daß sich die Wischelemente infolge des Flüssigkeitswiderstandes und ihrer natürlichen Elastizität nach hinten, d.h. entgegen der Drehrichtung des Bürstenkörpers, umbiegen und dadurch nicht mehr mit dem für eine intensive Reinigung erforderlichen Druck an der Gefäßinnenwand entlangstreichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Apparatur der eingangs beschriebenen ίο Art so zu verbessern, daß das Absetzen von Feststoffen, insbesondere von Reaktionsprodukten, an der Gefäßinnenwand unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Rotationskörpers und der Schichtdicke des Flüssigkeitsfilms wirksam verhindert wird. Darüber hinaus sollen die Wischelemente und der Rotationskörper unter Beachtung der vorstehenden Bedingungen so gestaltet werden, daß eine Anpassung an unterschiedliche Durchmesser bzw. Formen der Gefäße ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 enthaltenen konstruktiven Merkmale gelöst. Die hierauf bezogenen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und und Ausgestaltungen der Erfindung.

Durch die Drehbewegung des Rotationskörpers werden die Stäbchen infolge von Zentrifugalkräften radial nach außen geführt und drücken mit ihren Stirnseiten gegen die Gefäßinnenwand. Dabei entstehen im Vergleich zum Stande der Technik wesentlich höhere, die Reiningung fördernde Anpreßdrücke, die mit zunehmender Drehgeschwindigkeit noch weiter verstärkt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die

F i g. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Apparatur mit zylindrischem Gefäß und Rotationskörper; die

Fi g. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie H-II von F i g. 1; die

F i g. 3 zeigt schematisch im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Apparatur mit konisch sich nach oben erweiterndem Gefäß und Rotationskörper.

Die Apparatur gemäß F i g. 1 besteht im wesentlichen

aus einem zylindrischen Gefäß 1 aus Glas oder Quarz, einem im wesentlichen massiven Rotationskörper 2 aus sowohl gegenüber den flüssigen bzw. gasförmigen Medien als auch gegenüber der Strahlung resistentem Kunststoff, der mit steifen, ebenfalls aus Kunststoff hergestellten zylindrischen Stäbchen 4 als Wischelemente ausgestattet ist, sowie mehreren das Gefäß 1 umgebenden Strahlungsquellen 5, z. B. UV-Lampen.

Das Gefäß 1 ist an seinem oberen Ende mit einem

Deckel 6 verschlossen, der einen Anschluß 7 für das Einleiten einer Flüssigkeit und einen Anschluß 8 für die Entnahme von Gasen aufweist. Ferner ist der Deckel 6 mit einer zentralen Durchführung ausgestattet, durch die eine Drehwelle 9 hindurchgeführt ist. Das untere Ende des Gefäßes 1 besitzt einen Anschlußstutzen 10 zum Einleiten eines Gases und einen zentralen Entnahmestutzen 11 zum Ableiten der Flüssigkeit.

Die Drehwelle 9, z. B. eine Hohlwelle, ist durch eine zentrale Bohrung entlang der Längsachse 12 durch den Rotationskörper 2 hindurchgeführt und an ihrem unteren Ende mittels einer Hutmutter 13 abgeschlossen. Welle 9 und Rotationskörper 2 sind über einen Querstift 14, der in einen entsprechenden Schlitz im Rotationskörper greift, drehfest miteinander verbunden. Das obere Ende der Welle 9 ist mit einer Antriebsvorrich-

GRlSHNAL INSPECTED

tung (nicht dargestellt) verbunden.

Der Rotationskörper weist eine Vielzahl radial verlaufender Bohrungen 15 auf zur Aufnahme der Stäbchen 4. Die Stäbchen 4 sind so bemessen, daß sie sich in den Bohrungen 15 entlang ihrer Längsachse mit Spiel verschieben lassen, beim Anstoßen an der Gefäßinnenwand jedoch noch mit dem größten Teil ihrer Länge in den Bohrungen 15 stecken. Die Stäbchen sind über den Rotationskörper gleichmäßig verteilt und beschreiben mit ihren Längsachsen 16 eine schraubenförmige Wendel um die Rotationsachse 12.

Wird die Welle 9 und damit auch der Rotationskörper 2 gedreht, so werden die Stäbchen 4 infolge der auf sie wirkenden Zentrifugalkräfte radial nach außen geschoben, bis sie mit ihrer äußeren Stirnseite 17 an der Innenwand des Gefäßes 1 anliegen. Dabei kann die Anzahl und Verteilung der Stäbchen so getroffen werden, daß jeder Punkt der Gefäßinnenwand von wenigstens einem Stäbchen bestrichen wird. Wird nun durch den Stutzen 7 eine Flüssigkeit in das Gefäß 1 geleitet, so gelangt diese zunächst in den Ringraum 18 zwischen Gefäß und Rotationskörper, um sodann einen dünnen, rotierenden Film 19 an der Gefäßinnenwand zu bilden, der langsam zum Ablauf stutzen 11 wandert. Von unten kann durch den Stutzen 10 im Gegenstrom ein Gas, z. B. Luft oder Sauerstoff, in das Gefäß eingeführt und durch den Stutzen 8 zusammen mit etwaigen Reaktionsgasen wieder abgezogen werden.

Die von den Lampen 5 ausgesandte, das Gefäß durchdringende Strahlung, z. B. Licht der Wellenlängen 620 nm bis 185 nm, hat bezüglich der jeweiligen zu untersuchenden Flüssigkeit eine spezifische, die gewünschte chemische Reaktion bewirkende Eindringtiefe. Die Schichtdicke des Films sollte daher möglichst dieser Eindringtiefe entsprechen, um einen hohen Bestrahlungseffekt zu erzielen. Durch die wendeiförmige Anordnung der Stäbchen kann diese Schichtdicke beeinflußt, insbesondere vergrößert werden. Eine weitere Möglichkeit, die Schichtdicke zu vergrößern besteht darin, z. B. unterhalb des unteren Endes des Rotationskörpers 2 eine den freien Querschnitt des Gefäßes 1 verengende Einschnürung 20 vorzusehen. Die so erzielbaren Vergrößerungen der Schichtdicke beeinträchtigen die Reinigung der Gefäßinnenwand nicht, da der Anpreßdruck der Stäbchen trotz des vergrößerten Flüssigkeitsstaus hiervon praktisch unabhängig ist.

Diese Eigenschaft sowie der Umstand, daß sich die Stäbchen selbsttätig an unterschiedliche Gefäßdurchmesser anpassen, gestattet es, einen in seiner Breite variablen Ringraum vorzusehen. Hierzu sind, wie aus F i g. 3 ersichtlich, Gefäß 25 und Rotationskörper 26 konisch ausgebildet und axial gegeneinander verschieb-Iich. Zur Verschiebung, und damit zur Einstellung der gewünschten Spaltweite des Ringraums 27, dient eine durch die Hohlwelle 28 geführte Bewegungsschraube 29, die durch eine Mutter 30 greift. Die Mutter ist über Querstifte 31, die in entsprechenden Längsschlitzen in der Welle 28 geführt sind, drehfest mit dem Rotationskörper 26 verbunden. In diesem Falle kann die zu untersuchende Flüssigkeit und gegebenenfalls auch ein Gas von unten eingeführt und durch den Gefäßdeckel abgeleitet werden. Dabei kann der gesamte Ringraum 27 mit der Flüssigkeit bzw. dem Flüssigkeits-Gasgemisch gefüllt sein. Im übrigen entspricht die Konstruktion der von F i g. 1.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Apparatur zur Bestrahlung strömungsfähiger Medien, die mindestens zum Teil aus einer Flüssigkeit bestehen, zum Erzielen chemischer Reaktionen bzw. Erzeugen von Reaktionsprodukten, bestehend aus einem für die Strahlung durchlässigen, rotationssymmetrischen Gefäß, durch das die Medien hindurchgeleitet werden, einem mit Wischelementen ausgestatteten Rotationskörper, der infolge seiner Drehbewegung die Medien in Rotation um die Gefäßlängsachse versetzt, wobei die Wischelemente die Gefäßinnenwand von Ablagerungen befreien, sowie einer oder mehreren Strahlungsquellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wischelemente die Form von steifen zylindrischen Stäbchen (4) haben, die in Bohrungen

(15) des Rotationskörpers (2) entlang ihrer Längsachse (16) verschieblich geführt sind, wobei die Bohrungen (15) radial verlaufen.

2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbchen (4) mit ihren Längsachsen

(16) auf einer schraubenförmigen Wendel um die Rotationsachse (12) liegen.

3. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gefäß (25) und Rotationskörper (26) unter Einhalten eines Ringraumes (27) für die Medien konisch ausgebildet und axial gegeneinander verschieblich sind.

4. Apparatur nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) wenigstens an einer der beiden sich an den Rotationskörper (2) anschließenden Zonen eine den freien Querschnitt verengende Einschnürung (20) aufweist.