DE357578C - Vorrichtung zum Behandeln von Fluessigkeiten mit ultravioletten Strahlen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
AM 28. AUGUST 1922

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 357578 KLASSE 85 a GRUPPE

(P 40131 IVISs'<*)

Dr. Joseph Charles Pole in Wien.

Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten mit ultravioletten Strahlen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Juni 1920 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in Österreich vom 29. Januar 1915 beansprucht.

Bei den derzeit üblichen Apparaten zur Behandlung von Flüssigkeiten durch ultraviolette Strahlen wird in der Regel die zu bestrahlende Flüssigkeit entweder in einer dünnen Schicht oder aber durch Leitflächen im Zickzackwege an der Quarzlampe vorbeigeleitet. Auch hat man Behälter mit wechselnden Durchgangsquerschnitten und nach einwärts gezogenen Wandungen vorgeschlagen. Die letztere Anordnung führt, wenn es sich um eine sehr

gründliche Behandlung der Flüssigkeit oder um eine nicht vollkommen klare Flüssigkeit handelt, nicht zu günstigen Resultaten, die erstere Anordnung ist viel zuverlässiger, gibt aber nur Apparate von kleiner Leistung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Flüssigkeit ebenfalls zuerst in einem großen Behälter mit verschiedenen Durchgangsquerschnitten, also in starken und schwächeren

to Schichten, hierauf aber in dünnem Band, in einem von Quarzplatten gebildeten Kanal, der sehr nahe an die gemeinsame Lichtquelle herangerückt ist, durchleuchtet, um so die Durchleuchtung sehr wirksam zu gestalten.

Zum Einführen der gezündeten Lampe in die Betriebsstellung dient ein enger Schlitz, der nur wenig weiter ist als das Leuchtrohr. Es ist bereits eine Vorrichtung zum Sterilisieren mit Hilfe ultravioletter Strahlen bekannt, bei welcher die Lampe von oben in eine Kammer eingehängt ist, deren Wände rechteckige in Fassungen gehaltene Quarzplatten bilden, an die sich nach oben zu schräge Wandflächen der Kammer anschließen. Dabei ist der Lichtverlust infolge der Reflexion und der Metallfassungen an den Ecken der Kammer erheblich und er kommt um so mehr in Betracht, als der Abstand der Quarzwandungen von der Lampe ein größerer ist und die Wirksamkeit der Strahlung im umgekehrten Verhältnis zur Größe des Abstandes steht. Diese Nachteile werden bei der engen konzentrischen Anordnung des Quarzkanals um das Lampenrohr und den engen Einfuhrschlitz vermieden, der das Zünden der Lampen außerhalb des Betriebsraumes ermöglicht, was bei der älteren Vorrichtung gar nicht vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung können auch die Wandungen von miteinander gekuppelten und eine gemeinsame Lampe besitzenden Flüssigkeitsbehältern voneinander entfernbar angeordnet sein, um der Lampe mehr Spielraum zu geben, wobei das Kippen der Lampe selbsttätig beim Verstellen der Lampe oder des Flüssigkeitsbehälters erfolgen kann.

In der Zeichnung sind zwei schematische, beispielsweise Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht, und zwar in den Abb. 1 und 2 bzw. 4 und 5 in je einem senkrecht und parallel zur Lampenachse führenden Vertikalschnitt. Abb. 3 zeigt eine Einzelheit der Lagerung der Quarzkanalplatten bei Abb. r; Abb. 6 und 7 zeigen Einzelheiten der Lampenverstell- und Kippeinrichtungen bei Abb. 4 und 5, und zwar ist Abb. 6 ein Aufriß, Abb. 7 eine Oberansicht. • Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse i, das in zwei Kammern I, II unterteilt ist, die durch einen engen, von Quarzplatten 2, 3 gebildeten Kanal III miteinander in Verbindung stehen. Die Innenwandung 3 des Kanals III bildet gleichzeitig den Abschluß der Bohrung 4 des Gehäuses, in welcher die Quarzlampe 5 untergebracht ist, die als gemeinsame Lichtquelle sowohl für die Durchleuchtung des Kanals III als auch der Kammern I und II dient. Die Bahn der behandelten Flüssigkeit zeigen die Pfeile a, b, c, d, e, f in der Abb. 1 und 4 an.

Der Behälter 1 hat stellenweise nach einwärts gezogene Wandungen 20, welche die Durchtrittsquerschnitte für die Flüssigkeit verengen, und ist an einer Stelle mit einem durchlaufenden Querschlitz 6 versehen, der von außen bis zur Bohrung 4 reicht und zum Einführen sowie Herausnehmen der Quarzlampen 5 bestimmt ist. Das Leuchtrohr der Quarzlampe ist nämlich in verhältnismäßig kleinem Abstande umgeben von den gebogenen Quarzplatten 2, damit die Bestrahlung der durch Kanal III strömenden Flüssigkeit recht stark wird, und da gestattet es die Enge der Bohrung 4 nicht, die Quarzlampe zwecks Zündens zu kippen. Die Lampe muß daher durch den Schlitz 6 aus dem Betriebsraum entfernt werden, damit man sie außerhalb der Bohrung kippen kann. Die Breite des Schlitzes 6 ist zweckmäßig wenig größer als der Durchmesser des Leuchtrohrs, so daß nahezu der ganze Umfang des letzteren bis auf den kleinen Winkel α von der zu behandelnden Flüssigkeit umströmt, und mit dem gegebenen Durchmesser des Kanals III ein möglichst großer belichteter Umfang erhalten wird. Um auch die durch den Schlitz 6 austretenden Strahlen in die Flüssigkeit zu lenken, kann im Schutz ein Reflektor am Träger 7 der Lampe angeordnet werden.

Die Lampe ist an einer Schubstange 8 bei 9 angelenkt und läuft in Führungen 10 (Abb. 1). Eine Feder 11 hält die Lampe in ihrer normalen Arbeitsstellung, in welcher der Träger 7 in geeigneter Weise gehalten wird, z. B. auf den Stützen η^α (Abb. 2) ruht. Beim Herausziehen stößt der Träger 7 an einen beispielsweise an der Führung befestigten Anschlag 12 (Abb. 2), wodurch die Lampe gekippt und gezündet wird. Die Feder 11 bringt hernach die Lampe in die Normalstellung zurück. Die Verbindung zwischen der Lampe und dem Träger besorgen Klammern 13, welche die außerhalb des engen Schlitzes 6 befindlichen Polgefäße $^a und 5^b umgreifen und entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung von Federn 14 an den Trägern angeschlossen sind. Die Federn werden bei fahrbaren Apparaten, die bei der Fortbewegung Stößen ausgesetzt sind, oder bei Apparaten, bei denen ein nahe angebrachter Antriebsmotor stärkere Erschütterungen hervorruft, eingebaut, um die empfindliche Lampe zu schützen. Bei fahrbaren Apparaten wird aus demselben Grunde

die Lampe während der Fahrt aus dem Leuchtraum 4 herausgezogen, so daß sie in der Ruhestellung oberhalb des Schlitzes 6 -verbleibt, wo die Gefahr eines durch Erschütterungen herbeigeführten Anstoßens am Gehäuse ι nicht vorliegt.

Die den Kanal III bildenden segmentförmig gebogenen Quarzplatten 2 und 3 sind in gemeinsame Stirnscheiben 15 (Abb. 3) unter Benutzung von entsprechendem Dichtungsmaterial -gelagert. Jede Kanalwandung besteht aus einer, zwei oder mehreren Platten, die unabhängig voneinander ausgewechselt werden können. Die Stirnscheiben 15 sind durch Stehbolzen 16 miteinander verbunden und sitzen in einer Metallbüchse 15*, die mit den konischen Schlifflächen 15* in der Bohrung 4 des Gehäuses 1 liegt. Der ganze aus Quarzplatten, Stirnwänden und Büchse zusammen-

gebaute Körper wird von der Überwurfmutter 17 in Stellung gehalten. Die Quarzplatten 2 und 3 brauchen aber nicht konzentrisch zu liegen, sie können auch derart exzentrisch zueinander gelagert sein, daß sich der Kanal III gegen das Auslaufende hin immer mehr verengert.

Die zu behandelnde Flüssigkeit, z. B. zu sterilisierendes Wasser, gelangt bei 18 in die Kammer I₁ läuft als breites dünnes Band durch den Kanal III, kommt dann in die Kammer II und verläßt bei 19 in sterilisiertem Zustand den Apparat. Während des Durchgangs steht die Flüssigkeit auf dem ganzen Weg unter dem Einfluß der ultravioletten Strahlen, und zwar ist der Vorgang der folgende: In den Abteilungen der Kammer I wird schon ein großer Teil der Bakterien durch das ultraviolette Licht abgetötet, wobei infolge einer Pulsation durch die Querschnittsverengung bei 20 das Wasser durchgemischt wird. So vorbereitet tritt die Flüssigkeit in dünnem, breitem Band in den Kanal III, wo sie vollkommen steril wird. Die Nachbehandlung in der Kammer II mit kleiner Wassergeschwindigkeit und nochmaliger Pulsation dient dazu, um allenfalls zurückgebliebene vereinzelte Keime zu töten.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 bis 7

sind zwei Apparate miteinander gekuppelt, und zwar in der Weise, daß sie eine gemeinsame Lichtquelle besitzen. Dabei können die Apparate entweder hintereinander geschaltet arbeiten, wobei die zu behandelnde Flüssigkeit, z. B. trübes oder sonst schwer sterilisierbares Wasser, ähnlich wie vorstehend beschrieben, beide Apparate nacheinander durchströmt, oder sie arbeiten parallel geschaltet, wobei in jedem Apparat eine gesonderte Flüssigkeitsmenge behandelt wird. Zu diesem Zweck sind die Gehäuse der beiden Kammern I und II durch eine biegsame, ein Umschaltorgan enthaltende Leitung 21 verbunden, und die Flüssigkeit tritt z. B. bei Hintereinanderschaltung bei 18 ein, läuft durch Kammer I, ! Quarzkanal IIP, dann durch die das eine oder beide Enden der Kanäle IIP und III* verj bindende Leitung 21 in den Quarzkanal IIP, j von dort in die Kammer II und verläßt bei 19 die Vorrichtung. Bei Parallelschaltung, welche bei leicht sterilisierbaren Flüssigkeiten anwendbar ist, tritt eine Flüssigkeitsmenge bei 18 in den Behälter 1, strömt durch den Kanal IIP und verläßt den Apparat durch einen Auslaß 22, der an die Leitung 2r angeschlossen ist. Eine andere Flüssigkeitsmenge fließt bei 19 in den Behälter II, strömt durch den Kanal III* und verläßt den Apparat ebenfalls durch 22; diese Flüssigkeitsmenge bewegt sich entgegengesetzt den Pfeilen f, e, d und c. Natürlich kann man jede der in den Behältern I und II behandelten Flüssigkeiten aus der Leitung 21 ihrer Kammer auch durch je einen gesonderten Auslaß austreten lassen. Mit diesem Apparat kann man daher die doppelte Flüssigkeitsmenge behandeln.

Um bei dieser Anordnung die Bedienung der Lampe zu ermöglichen und um bei transportablen Apparaten auch die Beschädigung der Quarzlampe durch Erschütterungen zu verhüten, sind die beiden Gehäuse i^a und x^b, zwischen deren gegenüber- oder aneinanderliegenden Wandungen die Lampe sich befindet, voneinander entfernbar (Abb. 4 bis 7). Hierdurch wird der freie Raum zwischen Lampe und Behälter vergrößert, und die Lampe kann dann auch gekippt werden. Die Vergrößerung des Zwischenraumes zwischen beiden Behältern kann entweder dadurch erfolgen, daß beide Teile τ^α und i* in entgegengesetzter Richtung voneinander bewegt werden, oder dadurch, daß, wie gezeichnet, ein Teil i^a feststeht, während der zweite Behälter i* verschoben wird. Beispielsweise kann die Bewegung durch einen Schraubentrieb 23 mit Kegelräderübertragung 24 von einer Handkurbel 25 aus erfolgen oder durch Kniehebel u. dgl.

Bei der Entfernung beider Teile voneinander wird die Quarzlampe auch selbsttätig gekippt und dann beim Zusammenbringen der Teile i^a und i* wieder in ihre Arbeitsstellung zurückgebracht. Bei der dargestellten Anordnung sitzt die Lampe auf dem Träger 7 (Abb. 6), der vom Arm 26 in der Vertikalebene schwingbar gehalten wird. Der Arm 26 sitzt auf einer Querleiste 27 (Abb. 5), die mit den zwei Gleitstäben 28 verbunden ist, welch letztere in Führungen 29 des feststehenden Gehäuses i^a laufen. Am verschiebbaren Gehäuse i^b ist eine Mitnehmergabel 30 (Abb. 6) befestigt, deren Zinken über einen Bolzen 31 des Gleitstabes greifen und letzteren verschieben. Die Anordnung ist dabei derart getroffen, daß die Mitnahme des Bolzens 31 bzw. der Stäbe 28

erst erfolgt, nachdem der Behälter r⁶ eine hinreichende Weglänge bei seiner Seitwärtsbewegung zurückgelegt hat, um den Abstand der Lampe auch gegenüber diesem Behälter zu vergrößern. Durch die Gleitstäbe werden auch die Teile 27 und 7 sowie die Lampe mitverschoben, bis eine Nase 32 am Träger 7 (Abb. 7) an einen feststehenden Anschlag 33 kommt, wodurch ein Niederdrücken der einen Seite des Hebels 7 und mithin das Kippen und Zünden der Lampe herbeigeführt wird. Sobald das Kippen erfolgt ist, stößt auch das Gehäuse i* gegen einen Begrenzer 34 (Abb. 4) und die hierdurch beendete Seitwärtsbewegung kann dann von einer rückläufigen Bewegung abgelöst werden, die den Behälter i^b und die Lampe in die Betriebslage zurückbringt. Die richtige Stellung der Lampe wird auch hier durch eine Feder, ein Übergewicht o. dgl. gesichert.

Zum Schütze der außerhalb des Sterilisierbehälters liegenden Polgefäße 5^a, 5⁶ der Lampe sind Verschalungen 35 vorgesehen, die kleine Beobachtungsfenster 36 (Abb. 5) besitzen.

Claims (8)

1. Patent- Ansprüche:

   i. Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten mit ultravioletten Strahlen in einem großen Behälter mit verschiedenen Durchgangsquerschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit nach dem Durchströmen des großen Behälters (I) bei einer im allgemeinen großen Schichtendicke in einem durch doppelte Quarzwände gebildeten Kanal (III) in kleiner Schichtendicke behandelt wird, wobei die von der gemeinsamen Lampe ausgesandten ultravioletten Strahlen zuerst den engen Quarzkanal passieren und von diesem austretend die anderen Durchgangsquerschnitte belichten.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem von Quarzplatten gebildeten Durchströmkanal (III) sich ein zweiter gesonderter Behälter (II) mit verschiedenen Durchgangsquerschnitten anschließt, wobei die Quarzplatten des Durchströmkanals Wandungsteile beider Behälter bilden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Quarzmantel des engen Kanals (III) kreisförmigen Querschnitt besitzt und das Leuchtrohr der Lampe eng und zentrisch umgibt, wobei ein enger Schlitz (6), der nur wenig breiter ist als das Leuchtrohr, zum Einführen der gezündeten Lampe in die Betriebsstellung dient.
4. 4. Ausführungsform derVorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konisch eingeschliffene Metallfassung der eingekitteten Quarzplatten (2,3) durch anpreßbare Endscheiben (15) im Sitz gehalten wird, welche neben sicherer Abdichtung gleichzeitig eine leichte Reinigung der Kanalwandungen gestatten.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe mit Organen (7, 12, Abb. 2 bzw. 32, 33, Abb. 6) ausgerüstet ist, welche die Lampe auf ihrem Wege aus dem oder in den engen Betriebsraum (4) kippen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, mit zwei nebeneinander angeordneten, zur Behandlung von gleichen oder gesonderten Flüssigkeitsmengen dienenden Apparaten (I, II, Abb. 4) mit einer gemeinsamen zentral gelegenen Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparate zwecks möglichster Ausnutzung der Lampe im Betriebe eng aneinanderliegen und zwecks Anlassens bzw. Bedienung der Lampe durch eingebaute Bewegungsmittel (23) voneinander entfernbar angeordnet sind, um bequem den für das Kippen der Lampe nötigen Raum zu gewinnen.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Apparaten befindliche Quarzlampe (5) quer go zur Längsachse verschiebbar und kippbar gelagert ist, wobei sie durch an dem verschiebbaren Apparatengehäuse vorgesehene Mitnehmerorgane (30) verstellt wird, bis sie bei ihrer Querbewegung durch geeignete Kipporgane (32, 33) gezündet wird.
8. 8. Ausführungsform derVorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der als Hebel ausgebildete Lampenträger (7, Abb. 7) auf einer Schiene (27) gelagert ist, welche von Gleitstäben (28) getragen wird, die in Führungen (29) laufen und von dem verstellbaren Behälter (II) bei seiner Auswärtsbewegung mitgenommen werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.