DE2922830A1

DE2922830A1 - Vorrichtung zum entkeimen von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2922830A1
Application number: DE19792922830
Authority: DE
Inventors: Pieter Bearda; Dieter Dipl Phys Dr Kuse; Heinz Wiederkehr; Norbert Winkler
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: Degremont Technologies AG
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1979-06-05
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2922830C2; DE7916212U1; FI791768A

Description

Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten mittels ultravioletter Strahlen, wobei als Strahlungsquelle eine Niederdruck-Hochstrom-Quecksilberdampflampe (UV-Lampe) verwendet wird, die mit einem am Entladungsrohr angeordneten blinddarmförmigen Rohrstück (Blinddarm) versehen ist.
Vorrichtung/zur Entkeimungvon Flüssigkeiten, die ultraviolette Strahlungsquellen verwenden, sind beispielsweise aus der DE-OS 26 30 496 und aus der US-PS 3?637?342 bekannt. Sofern das Entladungsrohr der UV-Lampe zur Einstellung des Quecksilber-Dampfdruckes einen Blinddarm besass, wurde bei den bisher verwendeten Vorrichtungen der Raum, in welchem die W-Lampe befestigt war, im wesentlichen in drei thermisch voneinander getrennte Kammern geteilt: In eine unterste Kammer, in welcher der?!BlinddarmI, der W-Lampe sass, in eine mittlere Kammer, in welcher sich der Entladungsraum der Lampe befand, und welche von der zu entkeimenden Flüssigkeit umströmt wurde, und in einen oberen Teil, in welchem die Elektrodenkolben untergebracht waren, und der durch Kühlfinnen gekühlt wurde. Die Drei- Kammer-Teilung erschien deshalb notwendig, damit einerseits die Betriebstemperatur der Entladungsstrecke (i.d.R.
7 3000C) nicht den Blinddarm zu sehr aufheizte, der als kälteste Stelle (i.d.R. 650C) des Systems für den Quecksilber-Dampfdruck - und damit auch für die Strahlungsintensität - verantwortlich ist und andererseits auch der obere Raum durch die Entladungsstrecke nicht zu sehr aufgeheizt wurde, weil dieser von aussen zugängliche Raum aus Sicherheitsgründen nicht übermässig heiss werden durst.
Damit die UV-Lampe überhaupt gezündet werden konnte, musste die ganze Blinddarmpartie vor dem Zünden über einen Heizwiderstand vorgewärmt wrden. Diese Heizung wurde dann beim Einschalten des Anodenstromes wieder ausgeschaltet. Im Betrieb wurde die Temperatur des Blinddarms durch die Rückheizung der Entladungsstrecke und die Temperatur der Umgebungsluft bestimmt. Diese wiederum schwankte mit der Wassertemperatur. Die Temperatur des Blinddarms musste deshalb je nach Jahreszeit durch geeignete Zwischenringe - durch die der Blinddarm mehr oder weniger in die unterste Kammer hineingesenkt wurde - korrigiert werden.
Die bisherigen Vorrichtungen besassen den Nachteil, dass beim Aufheizen des Blinddarms zur Zündung der mittlere Teil - und damit die Entladungsstrecke - kalt blieb. Das Quecksilber konnte daher dort wieder kondensieren, was die Zündung erschwerte. Andererseits wirkte sich die hohe Temperatur der Entladungsstrecke in der mittleren Kammer während des Betriebs ausserordentlich schädlich auf die Lebensdauer der W-Lampe aus.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der die Temperatur des Blinddarms auch während des Betriebs der Lampe definiert geregelt werden kann, die einfach aufgebaut ist und bei der die Lebensdauer der W-Lampe grösser ist, als dieses bei den bisher verwendeten Vorrichtungen der Fall war.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmässige Ausgestaltungen dieser Merkmale enthalten die Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Hierbei zeigt Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung,und Fig. 2 eine modifizierte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1 Fig. 1 zeigt schematisch den Querschnitt einer Entkeimungsvorrichtung nach der Erfindung. Das zu entkeimende Medium 1 durchströmt dabei ein Leitungsrohr 2, in dem beispielsweise ein U-förmiges Entladungsrohr 3 der W-Lampe 4 in einem Quarzschutzrohr 5 angeordnet ist. Die UV-Lampe 4 sitzt dabei in einem durchgehenden, nicht mehr in Kammern unterteilten Raum. Der obere Teil dieses Raumes, in welchem die Elektrodenkolben 6 sitzen, befindet sich oberhalb des Leitungsrohres 2 und ist über einen Kanal 7 mit dem unteren Teil des Raumes verbunden, in welchem sich der Blinddarm 8 und die Heizung 9 befinden. Der Verbindungskanal 7 steht in Wärmekontakt mit dem fliessenden Medium 1. Die Heizung 9 wird von einem Regler gesteuert, der mittels eines Temperaturfühlers 10 die Temperatur am Blinddarm 8 konstant hält. Mit 11 ist eine an dem Blinddarm 8 angeordnete Hochspannungs-Hochfrequenz-Zündelektrode bezeichnet, über die die UV-Lampe 4 gezündet wird.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung beruht auf der Tatsache, dass die durch die Heizung und die Entladung erwärmte Luft 12 nach oben steigt, in den Verbindungskanal 7 gelangt, hier im Kontakt mit dem Leitungsrohr 2 - an dem unter Umständen noch zusätzlichernKühlbleche 14 angeordnet sein können - abgekühlt wird und dann die abgekühlte Luft 13 wieder mit der W-Lampe in Berührung kommt. Dabei wird zunächst der Raum um den Blinddarm 8 gekühlt. Die Zahl der Kühlbleche und ihre Dimensionierung sowie die Abmessungen der Fläche des Leitungsrohres 2, die mit der zu kühlenden Luft 12 in Berührung kommt, sind derart gewählt, dass der LuStstrom 13 eine Temperatur aufweist, die unterhalb der Betriebstemperatur des Blinddarr 8 liegt. Die Einstellung der vorgegebenen Temperatur des Blinddarms--erfolgt dann mit Hilfe der Heizung 9, die ihrerseits über den Fühler 10 geregelt wird.
Wird die Vorrichtung in der in Fig. 1 dargestellten Weise betrieben, d.h., sind die Elektrodenkolben 6 der W-Lampe 4 nach oben und der Blinddarm 8 nach unten gerichtet, so erfolgt die Luftzirkulation allen durch Konvektion.
Obwohl der Blinddarm 8 direkt an das Entladungsrohr 3 anschliesst, lassen sich bei Betriebstemperaturen des Ent-0 ladungsrohres 3 von #300 C mit der beschriebenen Vorrichtung noch Blinddarmtemperaturen von > 65°C definiert einstellen. Vorteilhaft bei der neuen Vorrichtung ist ferner, dass das Entladungsrohr 3 beim Zünden vorgewärmt wird, wodurch der Zündvorgang erleichtert wird. Ferner wird die Betriebstemperatur des Entladungsrohres gesenkt, was die Lebensdauer der UV-Lampe erhöht. Ausserdem braucht beim Einsatz der W-Lampe der Blinddarm nicht mehr gezielt in die Oeffnung eingeführt zu werden, die sich bei den bisher verwendeten Vorrichtungen in der zwischen der untersten und der mittleren Kammer eingefügten Wand befand. Und schliesslich bleibt der Blinddarm frei zugänglich für die Zündelektrode, es entsteht keine Kollision mit der Heizung, die ja mit der Zündelektrode nicht in Wechselwirkung treten darf.
Fig. 2 zeigt schematisch den Querschnitt einer modifizierten Entkeimungsvorrichtung gemäss Figur 1. Das zu entkeimende Medium 1 durchströmt hierbei ebenfalls das Leitungsrohr 2, in dem das U-förmige Entladungsrohr 3 der W-Lampe 4 im Quarzschutzrohr 5 angeordnet ist. Der obere Teil dieses Raumes befindet sich oberhalb des Leitungsrohres 2 und ist über den Kanal 7 mit dem unteren Teil des Raumes verbunden, in welchem sich der Blinddarm 8 und ein den Blinddarm axial umgebendes und zum Entladungsrohr 3 hin offenes Rohr befinden. Das Rohr besteht im Bereich seines offenen Endes 15 aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise aus Glas, und weist dort eine Oeffnung 17 zur Durchführung der Hochspannungs-Hochfrequenzzündelektrode 11 auf. Im Bereich des entgegengesetzten Endes 16 weist das Rohr mindestens eine weitere Oeffnung 18 auf. Im Inneren des Rohres zwischen den Oeffnungen 17 und 18 sind die Heizung 9 und der Temperaturfühler 10 angebracht. Die Heizung 9 wird von einem Regler gesteuert, der mittels des Temperaturfühlers 10 die Temperatur am Blinddarm 8 konstant hält. Der Verbindungskanal 7 steht über Kühlbleche 14 in Wärmekontakt mit dem fliessenden Medium 1.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung beruht ebenfalls im wesentlichen auf der Zirkulation von Luft im Inneren der Vorrichtung. Die durch die Entladung erwärmte Luft 12 gelangt an den Elektrodenkolben 6 vorbei in den Verbindungskanal 7 und wird an dem Leitungsrohr 2 sowie den zusätz-Eichen Kühlblechen 14 abgekühlt. Ein erster Teil 13a des abgekühlten Luftstroms 13 wird an der Aussenseite des Rohres unmittelbar zu dem Entladungsrohr 3 der Lampe 4 geleitet. Ein zweiter Teil 13b des gekühlten Luftstromes 13 tritt durch die Oeffnung 18 in das Rohrinnere ein, und wird mit Hilfe der Heizung 9 und des Temperaturfühlers 10 auf die vorgegebene Betriebstemperatur des Blinddarms 8 eingeregelt. Da der zweite Teil 13b des kühlenden Luftstroms 13 vor allem die Aufgabe hat, die Betriebstemperatur des Blinddarms 8 konstant zu halten, braucht nur eine verhältnismässig geringe Luftmenge 13b durch das Innere des Rohres zu strömen.
Wird die Vorrichtung in der in der Fig. 2 dargestellten Weise betrieben, d.h., sind die Elektrodenkolben der UV-Lampe 4 nach oben und der Blinddarm 8 nach unten gerichtet, so erfolgt die Luft zirkulation bereits durch Konvektion Zusätzliche Massnahmen, etwa die Einführung einer Luftumwälz- pumpe oder eines Gebläses, sind an und für sich nicht erforderlich, jedoch ist es manchmal zu empfehlen, einen Ventilator 19 einzubauen, dadurch diese Massnahme die Luft zirkulation beschleunigt und eine bessere Kühlung des Entladungsrohres 3 bewirkt wird.
Vorteilhaft an der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig. 2 ist, dass die Heizung 9 nur noch den zweiten Teil 13b des gekühlten Luft stromes 13 auf die Betriebstemperatur des Blinddarms erwärmen muss, so dass die Heizung 9 entsprechend klein dimensioniert werden kann. Da der Hauptteil 13a des gekühlten Luftstromes 13 ohne Zwischenaufheizung über die Heizung 9 unmittelbar an das Entladungsrohr 3 gelangt, wird die Kühlwirkung des Luftstromes 13 darüber hinaus nun optimal ausgenützt. Hervorzuheben wäre auch noch, dass es aufgrund der geteilten Luftführung möglich ist, selbst bei Verwendung einer schwach dimensionierten Heizung 9 einen eine starke Kühlung. bewirkenden Ventilator 19 in den zirkulierenden Luftstrom 12, 13 einzubauen.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten mittels ultravioletter Strahlen, wobei als Strahlungsquelle eine Niederdruck-Hochstrom-Quecksilberdampflampe ( W-Lampe) verwendet wird, die mit einem am Entladungsrohr angeordneten blinddarmförmigen Rohrstück (Blinddarm) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung der Lampe (4) ein durch die Vorrichtung zirkulierender Luftstrom (12,13) dient, der derart geführt wird, dass die an dem Entladungsrohr erwärmte Luft (12) an den Elektrodenkolben (6) der W-Lampe (#) vorbei zur Aussenwand des Leitungsrohres (2) gelangt, durch das die zu entkeimende Flüssigkeit (1) fliesst, dass die an der Aussenwand des Leitungsrohres (2) abgekühlte Luft (13) wieder der W-Lampe (4) zugeführt wird und eine Temperatur aufweist, die kleiner ist als die Betriebstemperatur des Blinddarms (8), dass die Luft (13) zunächst zum Blinddarm (8) gelangt und dass die vorgegebene Temperatur des Blinddarms durch eine Heizung (9) geregelt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem zwischen den Elektrodenkolben (6) und dem Blinddarm (8) befindlichen Verbindungsrohr (7), in dem die erwärmte Luft (12) abgekühlt wird, zusätzlich Kühlbleche (14) befinden die an dem Leitungsrohr (2) befestigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenkolben (6) sich im oberen Teil und der Blinddarm (8) im unteren Teil der Vorrichtung befinden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um einen ersten Teil (13a) des abgekühlten Luftstroms (13) unmittelbar zu dem Entladungsrohr (3) der UV-Lampe (4) zu leiten.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein den Blinddarm (8) axial umgebendes und zum Entladungsrohr (3) hin offenes Rohr (15, 16) enthalten, an dessen Aussenseite der erste Teil (13a) des Luftstromes (13) entlanggeleitet wird und durch dessen Inneres ein vergleichsweise geringer Teil (13b) des Luftstromes (13) fliesst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rötr (15,16) im Bereich des offenen Endes (15) aus elektrisch isolierendem Material besteht und eine Oeffnung (17) zur Durchführung einer Hochspannungs-Zündelektrode (11) aufweist und im Bereich des entgegengesetzten Endes (16) mindestens eine Oeffnung (18) zum Eintritt des zweiten Teils (13b) des gekühlten Luftstroms (13) enthält, und dass die Heizung (9) im Rohrinneren angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Luftstrom (12, 13) ein Ventilator (19) vorgesehen ist.