DE3441535A1

DE3441535A1 - Geraet zur wasserentkeimung mit ultravioletter strahlung

Info

Publication number: DE3441535A1
Application number: DE19843441535
Authority: DE
Inventors: Otto Prof. Wien Joklik; Erich 7632 Friesenheim Rasche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1986-06-26

Description

Gerät zur Wasserentkeimung mit ultravioletter Strahlung
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Wasserentkeimung mit einem Gehäuse, dessen Innenraum mit einem Wassereinlaß und einem Wasserauslaß verbunden und mit ultravioletter Strahlung bestrahlbar ist.
Bei einem bekannten Gerät dieser Art (US-PS 3 551 091) sind in dem Gehäuse von innen und außen in dieser Reihenfolge eine langgestreckte UV-Strahlungsquelle, ein Quarzglasschutzrohr und ein Filterelement angeordnet. Wasserein- und -auslaß befinden sich an denselben Enden der UV-Strahlungsquelle auf unterschiedlichen Seiten des Filterelements. Das zu filternde Wasser nimmt den Weg des geringsten Strömungswiderstandes durch das Filterelement hindurch in der Nähe von Wasserein- und -auslaß. Dadurch wird das Filterelement ungleichmäßig beaufschlagt. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil ist der, daß das gefilterte Wasser nur entlang eines Teils der UV-Strahlungsquelle strömt und dadurch der Wirkungsgrad der Entkeimung nur gering ist.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, das Wasser in möglichst langen und intensiven Strahlungsaustausch mit der UV-Strahlungsquelle zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Entkeimung zu bringen.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Innenraum wenigstens eine Leitvorrichtung für das Wasser angeordnet ist. Dadurch wird das Wasser im Inneren des Gehäuses so geführt, daß die in dem Gehäuse zur Behandlung des Wassers vorgesehenen Einrichtungen, insbesondere die UV-Strahlungsquelle, optimal in Wirkbeziehung zu dem Wasser treten können.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist bei Verwendung nur einer von einem Quarzglasrohr umgebenen, sich in den Innenraum erstreckenden UV-Strahlungsquelle die Leitvorrichtung als die UV-Strahlungsquelle im Abstand umgebendes Leitrohr ausgebildet, dessen eines Ende mit dem Wassereinlaß und dessen anderes Ende mit dem Wasserauslaß verbunden ist. Hier wird mit einfachen Mitteln ein günstiger Strömungsweg für das zu entkeimende Wasser erzwungen.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist an dem einen Ende des Leitrohres eine Richtöffnung für das einströmende Wasser aufweisende Endwand angeordnet. Die Richtöffnungen verlaufen zweckmäßigerweise unter einem Winkel zur Längsachse des Quarzglasrohres, so daß schraubenförmige und auch turbulente Umströmung des Quarzglasrohres durch das Wasser erzwungen werden können.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht das Leitrohr aus Quarzglas. Dann kann eine Vorentkeimung des einströmenden Wassers auch schon dann erfolgen, wenn sich das Wasser noch nicht im Inneren des Leitrohres befindet, weil Quarzglas für die zur Entkeimung verwendete UV-Strahlung durchlässig ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Leitrohr von einem Filterelement im Abstand umgeben, wobei in einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Filterelement der Wassereinlaß mündet.
Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln und ohne einen zusätzlichen äußeren Filter eine wirksame Feinfilterung des Wassers vor seiner Entkeimung gewährleistet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich in den Innenraum des Gehäuses wenigstens zwei jeweils eine UV-Strahlungsquelle umgebende Quarzglasrohre im Abstand von einander, wobei die Leitvorrichtung wenigstens eine quer zur Längsachse der Quarzglasrohre angeordnete und von den Quarzglasrohren durchdrungene Umlenkwand aufweist, und wobei der Wassereinlaß im Bereich eines Endes der Quarzglasrohre und der Wasserauslaß im Bereich des anderen Endes der Quarzglasrohre angeordnet sind.
Bei bekannten Wasserentkeimungsanlagen erhöhter Leistung werden grundsätzlich einzelne Entkeimungszellen verwendet, die in Reihen-oder Parallel anordnungen zu Anlagen mit einer größeren Leistung zusammengebaut werden. Dies bedingt einen großen Materialaufwand und erhöhten Platzbedarf. Demgegenüber bietet die erfindungsgemäße Anordnung mehrerer UV-Strahlungsquellen in einem gemeinsamen Gehäuse ein kompaktes Großgerät, das auf kleinstem Raum und in kostensparender Ausführung die UV-Entkeimung auch großer Mengen von mehreren Hundert Kubikmetern Wasser pro Stunde ermöglicht. Die wenigstens eine Umlenkwand zwingt das zu entkeimende Wasser in einen wiederholten Querstrom bezüglich der Längsachsen der Quarzglasrohre und gewährleistet dadurch eine intensive Uv-Bestrahlung des Wassers.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Innenraum jedes Quarzglasrohres einen Einlaß für Luft und einen Auslaß für ozonisierte Luft auf, die am Boden eines Ozonisierbehälters des Gerätes für das mit UV-Strahlung bestrahlte Wasser einleitbar ist.
Durch diese Ozonisierung des UV-bestrahlten Wassers kann der Entkeimungseffekt beträchtlich verstärkt werden. Vorteilhafterweise wird die ozonisierte Luft unten in den Ozonisierbehälter eingedüst, so daß sie während des Aufsteigens in dem Wasser in möglichst großflächige Berührung mit dem Wasser tritt. Durch diese zusätzliche Ozonentkeimung ergibt sich auch eine Geschmacksverbesserung des Wassers. Der Ozonisierbehälter kann auch als Wasserlagerbehälter dienen, wodurch das Wasser auch bei späterer Entnahme auf Grund eines Langzeit-Entkeimungseffekts von hoher Qualität ist. Diese zusätzliche Ozonentkeimung des Wassers ist gleichermaßen für kleine wie für umfangreiche Entkeimungsgeräte geeignet.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung befindet sich der Einlaß für die Luft an einem Ende jedes Quarzglasrohres und der Auslaß für die ozonisierte Luft an dem anderen Ende jedes Quarzglasrohres. So sind ein verhältnismäßig langer Bestrahlungsweg und entsprechend hoher Ozongehalt der ozonisierten Luft gewährleistet.
Bei Großgeräten ist es besonders wirtschaftlich und vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß die Einlaßenden aller Quarzglasrohre in eine Luftkammer des Gehäuses und die Auslaßenden aller Quarzglasrohre in eine Sammelkammer des Gehäuses für die ozonisierte Luft münden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gerät eine Einrichtung zur Temperierung (Kühlung oder Erwärmung) des mit der UV-Strahlung bestrahlten und gegebenenfalls zusätzlich ozonentkeimten Wassers auf. Dies erspart im Bedarfsfall den Einsatz einer zusätzlichen Temperiervorrichtung. Die Temperiereinrichtung kann zur Kühlung z.B. mit einem thermoelektrischen Element und zur Erwärmung des Wassers z.B. mit einem Durchlauferhitzer versehen sein.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das Gerät eine Handpumpe zur Förderung des Wassers durch das Gerät hindurch auf. Dies ist z.B. bei tragbaren Geräten in Gegenden von Vorteil, in denen ein elektrisches Netz zur Energieversorgung nicht zur Verfügung steht.
Als Energieversorgung für die erfindungsgemäßen Geräte kommen das elektrische Netz oder Batterien mit nachgeschaltetem Wechselrichter oder Stromgeneratoren in Betracht, die mit Muskelkraft (Schwungrad, Tretantrieb), Wind- oder Wasserkraft oder Sonnenenergie betrieben werden. Letztere sind insbesondere für Entwicklungsländer mit hohem Anteil von Sonnentagen gedacht. Außer der Verwendung von terrestrischen Solargeneratoren aus polykristallinen Silizium-Solarzellen kommen auch Sonnenenergiekollektoren aus porösem Metall in Betracht, die aufgrund ihrer überaus großen Oberfläche einen wesentlich höheren Wirkungsgrad aufweisen, als die bisher üblichen Flachkollektoren.
Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Gerät mit Leitrohr, Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Gerät mit Feinfilter und Leitrohr, Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Geräts mit Handpumpe, Leitrohr, Ozonisierbehälter und Temperiereinrichtung, Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Gerät mit mehreren UV-Strahlungsquellen und Ozonisierbehälter, Fig. 5 die Schnittansicht nach Linie V-V in Fig. 4 und Fig. 6 einen Fig. 5 entsprechenden Querschnitt durch ein Gerät mit annähernd ovaler ~ Querschnittsfläche und mehreren UV-Strahlungsquellen.
In Fig. 1 weist ein Gerät 1 zur Wasserentkeimung ein Gehäuse 2 auf, dessen Innenraum 3 mit einem Wassereinlaß 4 und einem Wasserauslaß 5 verbunden ist. In eine konische Öffnung 6 des Gehäuses 2 ist ein Gummi stopfen 7 mit einer mittigen Bohrung 8 eingesetzt. In der Bohrung 8 ist ein Quarzglasrohr 9 gehalten, das sich in den Innenraum 3 erstreckt und eine langgestreckte UV-Strahlungsquelle 10 aufnimmt.
In den Innenraum 3 erstreckt sich ferner ein in das Gehäuse 2 eingeschraubtes Leitrohr 11, dessen Endwand 12 Richtöffnungen 13 für in das Leitrohr 11 einströmendes Wasser aufweist. Zwischen dem Leitrohr 11 und dem Quarzglasrohr 9 befindet sich ein Zwischenraum 14 und zwischen dem Leitrohr 11 und dem Gehäuse 2 ein Zwischenraum 15.
Die UV-Strahlungsquelle 10 wird durch elektrische Leitungen 16 mit Energie versorgt.
Das Gehäuse 2 ist an seinem untersten Punkt mit einem der Reinigung des Gerätes 1 dienenden Ablaß 17 versehen.
In den folgenden Figuren sind gleiche Teile wie in vorangegangenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 2 zeigt ein abgewandeltes Gerät 18 zur Wasserentkeimung. Während in Fig. 1 das Leitrohr 11 aus Blech besteht, ist das Leitrohr 19 in Fig. 2 konisch ausgebildet und besteht aus Quarzglas. In dem Zwischenraum 15 ist mit Abstand von dem Leitrohr 19 und dem Gehäuse 2 ein das Leitrohr 19 umgebendes Filterelement 20 angeordnet und oben in das Gehäuse 2 eingeschraubt. Das Filterelement 20 weist einen Stützkorb 21 auf, der in seinem Mantelbereich wasserdurchlässig ist und einen Hohlzylinder 22 aus Filtermedium trägt. Das Gerät 18 wird in Richtung der in Fig. 2 eingetragenen Pfeile von dem Wasser durchströmt.
Fig. 3 zeigt ein tragbares Gerät 23 zur Wasserentkeimung. In ein Außengehäuse 24 des Gerätes 23 führt eine Leitung 25 für Rohwasser mit einem Handventil 26 und einem Magnetventil 27 mit daran angeschlossenem Manometer 28 zu dem Wassereinlaß 4 des Gehäuses 2. Die Leitung 25 kann aus jeder beliebigen Rohwasserquelle 29 gespeist werden. In die Leitung 25 ist eine an dem Außengehäuse 24 befestigte Handpumpe 30 eingeschaltet, die eine Förderung des Wassers durch das Gerät 23 hindurch auch dann ermöglicht, wenn ein elektrisches Netz als Energiespender nicht zur Verfügung steht.
Das UV-bestrahlte Wasser tritt aus dem Wasserauslaß 5 des Gehäuses 2 über eine Leitung 31 in einen in dem Außengehäuse 24 angeordneten Ozonisierbehälter 32 ein, der an seinem unteren Ende mit einem Düsenkopf 33 und an seinem oberen Ende mit einer Entlüftung 34 versehen ist.
Das entkeimte Wasser verläßt den Ozonisierbehälter 32 durch eine Leitung 35, in die ein Hapdventil 36 eingeschaltet ist.
In dem Außengehäuse 24 ist ferner ein Verdichter 37 angeordnet, der Luft von außen ansaugt und durch ein Rohr 38 in den unteren Bereich eines Innenraums des Quarzglasrohres 9 drückt. Von dort strömt die Luft der UV-Strahlungsquelle 10 nach oben und wird dabei ozonisiert. Die ozonisierte Luft verläßt das Quarzglasrohr 9 durch ein Rohr 39, das über eine Leitung 40 mit dem Düsenkopf 33 des Ozonisierbehälters 32 verbunden ist. Die ozonisierte Luft verläßt den Düsenkopf 33 und perlt in Richtung von Pfeilen 41 durch das in dem Ozonisierbehälter 32 anstehende UV-bestrahlte Wasser. Die Rohre 38 und 39 sind durch den Gummi stopfen 7 abgedichtet hindurchgeführt.
Der Ozonisierbehälter 32 ist mit einer Temperiereinrichtung 42 versehen, die eine Kühlung oder Erwärmung des in dem Ozonisierbehälter 32 befindlichen entkeimten Wassers gestattet.
Das Magnetventil 27 kann so geschaltet sein, daß es bei Ausfall der elektrischen Energie für die UV-Strahlungsquelle 10 schließt und damit das gesamte Gerät 23 selbsttätig stillsetzt. Dadurch ist die Gefahr einer unbemerkten unzureichenden Entkeimung des Rohwassers gebannt.
In Fig. 4 ist ein Gerät 43 erhöhter Leistung schematisch dargestellt.
Das Gehäuse 2 weist einen Boden 44 und eine obere Wand 45 auf, die jeweils von Quarzglasrohren 46 abgedichtet durchdrungen sind. Die Quarzglasrohre 46 sind an beiden Enden offen und stützen über Stege 47 jeweils eine langgestreckte UV-Strahlungsquelle 48 ab. Zwischen den Quarzglasrohren 46 bestehen jeweils Zwischenräume, durch die das Wasser hindurchströmt.
In dem Gehäuse 2 sind eine Anzahl Umlenkwände 49 vorgesehen, die jeweils mit einem kreisförmigen Umfangsteil 50 (Fig. 5) dicht mit einer Innenwand 51 des Gehäuses 2 verbunden sind. Jede Umlenkwand 49 weist einen kreissektorförmigen Ausschnitt 52 auf.
Die Ausschnitte 52 liegen bei aufeinanderfolgenden Umlenkwänden an diametral gegenüberliegenden Stellen des Gehäuses 2, um einen möglichst großen, durch Pfeile 53 gekennzeichneten Strömungsweg für das Wasser zu erzwingen.
Einlaßenden 54 aller Quarzglasrohre 46 münden in eine Luftkammer 55 des Gehäuses 2, der von dem Verdichter 37 Luft über eine Leitung 56 zugeführt wird. Diese Luft strömt in den einzelnen Quarzglasrohren 46 durch den Zwischenraum zwischen dem Quarzglasrohr 46 und der UV-Strahlungsquelle 48 und wird dabei ozonisiert. Auslaßenden 57 der Quarzglasrohre 46 münden in eine Sammelkammer 58 des Gehäuses 2 für die ozonisierte Luft.
Fig. 5 zeigt die Form der Ausschnitte 52 und deutet die Verteilung der Quarzglasrohre 46 über die Querschnittfläche des Gehäuses 2 an.
In Fig. 6 weist das Gehäuse 2 nicht eine kreisringförmige sondern eine im wesentlichen ovale Querschnittsfläche auf. In dem Innenraum 3 des Gehäuses 2 sind dabei 4 Quarzglasrohre 46 mit darin befindlichen UV-Strahlungsquellen 48 durch eine Anzahl Umlenkwände 59 entsprechend Fig. 4 hindurchgeführt. Jede Umlenkwand 59 weist wiederum einen Ausschnitt 60 auf, die entsprechend Fig. 4 alternierend angeordnet sind, um Schikanen für die Wasserströmung innerhalb des Gehäuses 2 zu bilden.
- L e e r s e i t e -

Claims

Schutzansprüche 1. Gerät zur Wasserentkeimung mit einem Gehäuse, dessen Innenraum mit einem Wassereinlaß und mit einem Wasserauslaß verbunden und mit ultravioletter Bestrahlung bestrahlbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenraum (3) wenigstens eine Leitvorrichtung (11; 19; 49; 59) für das Wasser angeordnet ist.
2. Gerät nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung nur einer von einem Quarzglasrohr (9) umgebenen, sich in den Innenraum (3) erstreckenden UV-Strahlungsquelle (10) die Leitvorrichtung als die UV-Strahlungsquelle (10) im Abstand umgebendes Leitrohr (11; 19) ausgebildet ist, dessen eines Ende mit dem Wassereinlaß (4) und dessen anderes Ende mit dem Wasserauslaß (5) verbunden ist.
3. Gerät nach Schutzanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Ende des Leitrohres (11; 19) eine Richtöffnung (13) für das einströmende Wasser aufweisende Endwand (12) angeordnet ist.
4. Gerät nach Schutzanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (19) aus Quarzglas besteht.
5. Gerät nach einem der Schutzansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (19) von einem Filterelement (20) im Abstand umgeben ist, und daß in einem Zwischenraum zwischen dem Gehäuse (2) und dem Filterelement (20) der Wassereinlaß (4) mündet.
6. Gerät nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Innenraum (3) des Gehäuses (2) wenigstens zwei jeweils eine UV-Strahlungsquelle (48) umgebende Quarzglasrohre (46) im Abstand voneinander erstrecken, daß die Leitvorrichtung wenigstens eine quer zur Längsachse der Quarzglasrohre (46) angeordnete und von den Quarzglasrohren (46) durchdrungene Umlenkwand (49; 59) aufweist, und daß der Wassereinlaß (4) im Bereich eines Endes (54) der Quarzglasrohre (46) und der Wasserauslaß (5) im Bereich des anderen Endes (57) der Quarzglasrohre (46) angeordnet sind.
7. Gerät nach einem der Schutzansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum jedes Quarzglasrohres (9; 46) einen Einlaß (38; 54) für Luft und einen Auslaß (39; 57) für ozonisierte Luft aufweist, die an dem Boden (vgl. 33) eines Ozonisierbehälters (32) des Gerätes (23; 43) für das mit der UV-Strahlung bestrahlte Wasser einleitbar ist.
8. Gerät nach Schutzanspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einlaß für die Luft an einem Ende (54) jedes Quarzglasrohres (46) und der Auslaß für die ozonisierte Luft an dem anderen Ende (57) jedes Quarzglasrohres (46) befinden.
9. Gerät nach Schutzanspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßenden (54) aller Quarzglasrohre (46) in eine Luftkammer (55) des Gehäuses (2) und die Auslaßenden (57) aller Quarzglasrohre (46) in eine Sammelkammer (58) des Gehäuses (2) für die ozonisierte Luft münden.
10. Gerät nach einem der Schutzansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung (42) zur Temperierung (Kühlung oder Erwärmung) des mit der UV-Strahlung bestrahlten und gegebenenfalls zusätzlich ozonentkeimten Wassers aufweist.
11. Gerät nach einem der Schutzansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß es eine Handpumpe (30) zur Förderung des Wassers durch das Gerät (23) hindurch aufweist.