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Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten, besonders Wasser, mittels
ultravioletter Strahlen. Apparate zur Behandlung von Flüssigkeiten mit ultravioletten
Strahlen, bei denen Quarz-Lampen verwendet werden, so z. B. Apparate zum Sterilisieren
von Wasser mittels Quarzlampen, haben in der Regel die Eigentümlichkeit, daß die
volle Sterilisierwirkung der Lampe erst bei einem gewissen Dampfdruck in der Lampe,
d. h. einer gewissen Lampenspannung erreicht wird. Vor dieser Zeit ist die zu belichtende
Flüssigkeit (wenigstens dort, wo die Quarzlampe, wie heute meist üblich, bei hohem
Dampfdruck arbeitet) nicht steril. Die hier beschriebene Erfindung hat zum Gegenstande
eine selbsttätige Absperrvorrichtung, welche der Flüssigkeit den Eintritt in den
Sterilisierungsapparat bzw. die Entnahme der sterilisierten Flüssigkeit aus dem
Apparat erst gestattet, wenn die Lampe eine kräftige Sterilisierfähigkeit erlangt
hat.
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Lampen, welche gegenwärtig zur Erzeugung einer kräftigen ultravioletten
Strahlung verwendet werden, sind Quecksilberlampen aus Quarzglas, welche vorteilhafterweise
bei hohem Quecksilberdampfdruck arbeiten und mittels Kontaktzündung meist durch
Kippen von Hand aus angelassen werden. Dazu wird die Lampe unter Strom so geneigt,
daß das Quecksilber zwischen den Elektroden Kontakt macht, worauf die Lampe in die
ursprüngliche Lage gebracht wird, so daß der Kontakt wieder unterbrochen und so
der Lichtbogen gezündet wird. Von diesem Augenblick an dauert es einige Zeit, bis
die Lampe ihren normalen Strom und die normale Spannung erreicht. Während dieser
Einbrenndauer verlaufen, was für die vorliegende Erfindung wichtig ist, Strom und
Spannung an der Lampe im Prinzip nach den in Abb. i dargestellten Kurven.
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Vor der Zündung der Lampe (T- 0) ist der Lampenstrom i,
- O und die Spannung zwischen den Elektroden gleich der vollen Linienspannung
e, - E. In dem Augenblick der Zündung, d. h. des Kontaktes zwischen den Elektroden
hat der Lampenstrom den Höchstwert i,.= I, während, da dieElektroden kurz
geschlossen sind, e, - O ist. Sofort nach der Trennung der Elektroden sinkt der
Strom ein wenig auf i,. und die Elektrodenspannung steigt auf den verhältnismäßig
kleinen Betrag e,. Von da an fällt der Strom und die Lampenspannung steigt, bis
sie endlich nach Verlauf einiger Minuten die stationären Werte i, und es erreichen.
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Mit der Lampenspannung steigt auch die Sterilisierkraft, so daß bis
zur Erreichung
einer gewissen Spannung, etwa e." die belichtete
Flüssigkeit (im Falle von Sterilisierapparaten) nicht zuverlässig sterilisiert ist.
Es wird daher gemäß vorliegender Erfindung die Entnahme von Flüssigkeit aus dem
Apparat bis zu dieser Zeit gesperrt, indem in der Rohrleitung ein elektromagnetisch
betätigtes Absperrorgan eingebaut ist, welches sich unter dem Einfluß mehrerer elektromagnetisch
betätigter Stellörgane befindet, die erst bei gemeinsamer Wirksamkeit die öffnungsbewegung
des Absperrorgans veranlassen bzw. gestatten und von welchen eines im Hauptstrom
liegt, während das andere im Nebenschluß der Lampe angeordnet ist und von der Lampenspannung
beeinflußt wird. Wenn das Ventil nur von einem Hauptstromsolenoid betätigt wäre,
wie bereits von anderer Seite vorgeschlagen, so ist nach den obigen Darlegungen
der Zweck verfehlt.
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In der Zeichnung sind einzelne Ausführungsformen des Gegenstandes
der Erfindung schematisch in den Abb. a bis 7 dargestellt.
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l bedeutet die Ouarzlampe mit den Elektroden p, n. Diese Lampe sei
in irgendeiner geeigneten Art in einem Apparat so eingebaut, daß die zu behandelnde,
z. B. zu sterilisierende Flüssigkeit an ihr vorbeigeführt und von den ultravioletten
Strahlen durchleuchtet wird. Die Lampe ist an die Klemmen hl, Iz. einer Elektrizitätsquelle
angeschlossen und in Reihe mit einem Vorschaltwiderstand r.
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Gemäß Abb. a ist im Hauptstrom ein Solenoid S, und ein anderes Solenoid
s liegt im Nebenschluß an den Elektroden p" n der Lampe. S, s wirken auf ein Absperrorgan,
z. B. ein Ventil, Schieber oder Hahn, welches der Flüssigkeit den Zufluß zum Apparat
oder den Abfluß vom Apparat öffnet oder sperrt, und zwar sind die Spulen so bemessen,
daß eine allein zu schwach ist, um das Ventil zu heben, und daß erst beide Stellorgane
zusammenwirken, und zwar unter einem bestimmten Strom i" und einer bestimmten Mindestspannung
e2, bei welcher die Lampe genügende Sterilisierkraft hat, das Ventil heben zu können.
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Das Absperrorgan selbst ist in einer Ausführungsform als Ventil schematisch
in Abb. 3 dargestellt. Das Rohr b, welches die zu behandelnde Rohflüssigkeit führt,
mündet in ein Ventilgehäuse mit zwei Ausflußwegen c und d. c führt die rohe Flüssigkeit
zum Sterilisator oder die behandelte in ein Aufnahmegefäß, und d ist ein überlaufrohr
für die rohe Flüssigkeit. Der Ventilkörper f, welcher sich, je -nachdem er
unter der Einwirkung des Elektromagneten steht oder nicht, gegen die Sitzflachen
h oder g anlegt, ist durch eine in w
und der Stopfbüchse m geführte
Stange j mit dem Weicheisenkern o verbunden. Da der Ventilkörper stets entweder
den Austritt c oder d sperrt, so wird verhindert, daß sich die rohe Flüssigkeit
bei geschlossenem Austritt c staut. o kann sich auf und ab in dem Rohr aus nicht
magnetischem Material, welches von den Solenoiden S, s umgeben ist, bewegen. Zur
Schließung des magnetischen Kreises dient das Eisenjoch u und der Stöpsel q.
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Wenn -wir zunächst yon der Anordnung von Stromunterbrechern absehen,
ist die Wirkung der Vorrichtung die folgende: Solange die Lampe nicht brennt, d.
h. höchstens die Spule s Strom hat, sitzt der Ventilkörper infolge seines Eigengewichts
oder einer (hier nicht gezeichneten) Druckfeder auf der Sitzfläche g und sperrt
den Zufluß c. Erst nachdem die Lampe gezündet und erst wenn der Magnetismus beider
Spulen S, s im Augenblick TZ (Abb. r) eine gewisse Größe erreicht hat, wird der
Ventilkörper gegen lt angedrückt, das Überlaufrohr d gesperrt und der Zufluß zum
Apparat (oder wenn das Absperrorgan hinter dem Apparat angeordnet ist, der Austritt
c aus dem Apparat) geöffnet. Wenn die Lampe erlischt, sperrt das Ventil wieder.
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Das Verhältnis I : IS ist oft bedeutend größer als E : es. Um dann
ein Anheben des Ventils durch s allein unter dem Einfluß des großen Anfangsstromes
I zu verhindern, müßte man der Nebenschlüßspule eine bedeutend größere Amperewindungszahl
als der Hauptstromspule geben (bzw. s den größeren Teil der magnetischen Kraft zuweisen).
Dann könnte es aber vorkommen, daß wieder die Nebenschlußspule unter dem Einfluß
der vollen Linienspannung E allein stark genug wäre, um das Ventil anzuheben, so
daß das Ventil von s gleich nach Anlegen der Linienspannung vor Zündung der Lampe
geöffnet oder beim Erlöschen der Lampe und bleibender Linien-Spannung offen gehalten
werden könnte. Um das zu verhindern, wird nach Abb. 4. ein Hauptstromreläis, bestehend
aus der Spule s" und einem von dieser betätigten Anker mit den Kontakten ax, a,
vorgesehen. Das Relais hält die Verbindung zwischen rr@, a., offen, solange
kein Strom durch die Lampe fließt und schließt den Kontakt, `nenn die Lampe brennt,
so daß die Nebenschlußspule erst eingeschaltet wird, wenn die Lampe unter Strom
ist.
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Wenn es sich um größere Durchflußquerschnitte, d. h. größere elektromagnetische
Kräfte handelt, so wird man oft billiger zum Ziele komznen, wenn man das Anheben
des Ventils einer Hauptstromspüle S allein überläßt, um so mehr als die Quarzlampe
ohnehin eine Vorschaltinduktanz braucht und diese dann gleich von der Hauptstromspule
des Ventils geliefert wird. Für diesen Fall ist die Anordnung nach Abb. 5 getroffen,
wobei der Weicheisenkern o" welcher .das Absperrorgan
hebt, nur
von der Hauptstromspule S betätigt wird. Um aber das Offnen des Ventils vor Erreichung
der richtigen Elektrodenspannung -zu verhindern, ist eine unter dem Einfluß einer
Nebenschlußspule s,. stehende Verriegelungsvorrichtung vorhanden. Diese kann z.
B. aus einem querbeweglichen Riegel x bestehen, der einerseits von einer bei t befestigten
Feder y gegen die Einkerbung an der Ventilspindel j gepreßt wird; andererseits ist
er durch den Kniehebel z von dem in der Nebenschlußspule auf und ab beweglichen
Weicheisenkern o2 verschiebbar. Solange s,. stromlos ist, greift x in die
Einkerbung von j
und verriegelt das Ventil. Sobald aber die bestimmte Lampenspannung
erreicht ist, zieht das Solenoid s,. den Kern o, an und entriegelt das Absperrorgan.
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Das Relais sa funktioniert ebenso wie in Abb. q..
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Auch eine andere Ausführungsform desselben Erfindungsgedankens, der
in der Anwendung zweier elektromagnetischer Organe besteht, welche das Absperrorgan
beherrschen und von denen das eine vom Lampenstrom, das andere von der Lampenspannung
beeinflußt wird, ist möglich. Man kann nämlich, was manchmal einfacher ist, nach
Abb. 6 die Hauptstromspule S ganz weglassen und die Steuerung des Ventils durch
die Nebenschlußspule s allein bewirken lassen, macht aber, um unbeabsichtigte Öffnung
bei stromloser Lampe zu verhindern, den Nebenschlußstromkreis abhängig von dem Hauptstromrelais
s", welches den Kontakt zwischen a1, a@ nur geschlossen hält, wenn es vom Strom
durchflossen ist, die Lampe also bereits gezündet ist.
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Derselbe Grundgedanke ist endlich auf die in Abb. 5 dargestellte Schaltung
angewendet, indem nach Abb. 7 eine N ebenschlußspule s das Absperrorgan bedient,
aber die Ventilspindel durch ein Hauptstromrelais S,. entriegelt wird.
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Die Vorrichtung kann nicht bloß zum Sterilisieren von Wasser, sondern
auch zum Sterilisieren von anderen Flüssigkeiten,. z. B. von Milch, Opiumlösung,
sowie zum Bleichen von Öl dienen. .