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Verfahren zur Ultraviolett-Bestrahlung von Flüssigkeiten mittels einer
unmittelbar in die Flüssigkeit eingetauchten Entladungsröhre Bei der Ultraviolett-Bestrahlung
von Flüssigkeiten ist es bereits bekannt, die als Strahlenquelle dienende Lampe
unmittelbar in die Flüssigkeit einzutauchen. Hierbei erzeugen jedoch diejenigen
Ultraviolettstrahlen, welche von dem über den Flüssigkeitsspiegel herausragenden
und mit den Stromzuführungen versehenen Lampenteil ausgehen, in der umgebenden Luft
Ozon. Dieses Ozon ist in den meisten Fällen unerwünscht und häufig -z. B. bei der
Ultravialettbestrahlung von Milch (zwecks Vitaminisierung) - infolge seiner chemischen
Einwirkung auf das Bestrahlungsgut sogar schädlich.
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Die Erfindung betrifft ein Bestrahlungsverfahren, welches diesen Nachteil
vermeidet. Sie macht von der bekannten Tatsache Gebrauch, daß man Entladungsröhren
teilweise aus ultraviolettundurchlässigem Material herstellen oder auf anderem Wege
teilweise ultraviolettundurchlässig machen kann. :Nach der Erfindung werden für
den vorliegenden Zweck derartige teilweise ultraviolettundurchlässige Entladungsröhren
verwendet und in die zu bestrahlende Flüssigkeit so weit eingetaucht, daß nur die
genannten ultraviolettundurchlässigen Teile aus ihr herausragen. Auf diese Weise
wird bei einfachster Handhabung eine Ozonbildung oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
mit Sicherheit vermieden.
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Die Erfindung besitzt besondere Bedeutung für Kleinbestrahlungsgeräte,
welche im Haushalt Verwendung finden sollen, da gerade hier in erster Linie mit
Unachtsamkeiten bei der Benutzung und der Ausschließung jeder Möglichkeit einer
Gefahr (Augenverbrennungen) gerechnet werden muß. Die Erfindung schaltet jede Möglichkeit
einer Augenverbrennung oder Ozoneinwirkung mit Sicherheit aus und rückt auf diese
Weise die Ultraviolett-Bestrahlung (Vitaminisierung von Genußmitteln im Haushalt
- d. h. unmittelbar vor dem Gebrauch -) erstmalig in den Bereich des praktisch.
Möglichen.
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Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Grenze des ultraviolettdurchlässigen
Teiles der Entladungsröhre - etwa durch Färbung der undurchlässigen Teile - deutlich
zu bezeichnen. Auf diese Weise wird die Sicherheit dafür gegeben, daß die Entladungsröhre
stets zu genügend tiefem Eintauchen kommt und auch Nichtgeübte sofort erfindungsgemäß
zu handeln vermögen.
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Für die Herstellung der verwendeten Entladungsröhren kommt in erster
Linie Quarz in Frage. Zu ihrer Füllung empfiehlt sich Edelgas (insbesondere Argon)
unter Zusatz von Quecksilberdampf. Damit die Wandungen der Röhre nicht zu heiß werden,
ist vorzugsweise mit sogenannter kalter Strahlung (positiver Säule bzw. kathodischem
Glimmlicht) zu arbeiten. Zur Erzeugung einer solchen Entladung werden entweder einfache
kalte Elektroden oder auch beheizte, insbesondere mit Oxyd überzogene Kathoden verwendet.
Für Kleingeräte hat sich
jedoch wegen seiner Ungefährlichkeit besonders
der Betrieb mit Hochfrequenz be-
währt, bei dem überdies gegebenenfalls mit
nur einer einzigen eingeschmolzenen Elektrode oder sogar mit lediglich kapazitiven
Stromzuführungen gearbeitet «-erden kann. Der Stromweg verläuft dann von der Kondensator-
bz %v. Einschmelzeleltrode nach denjenigen Wandungsteilen des Gefäßes, die mit der
zu behandelnden Flüssigkeit in Berührung stehen. Bei Kondensatorelektroden empfiehlt
es sich, die Metallbelegung (Kappe) abnehmbar auszubilden, um die Reinigung der
Leuchtröhre in Wasser und die Entfernung von Benetzungen mit Milch u. dgl. zu erleichtern.
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Die Abbildungen geben Erfindungsbeispiele wieder, bei denen die Lichtquelle
im Hinblick auf die besondere Bedeutung der Erfindung für Kleingeräte durchweg als
sogenannte Hochfrequenzelektrode ausgebildet ist, welche mit den üblichen sogenannten
Hochfrequenzapparaten betrieben werden kann. In Abb. z besitzt die Leuchtröhre eine
Außenelektrode i, welche zum' Anschluß an einen Hochfrequenzapparat bestimmt ist.
Ihre Wandungen bestehen im unteren Teil 2 aus Quarz, während sie im oberen Teil
3, welcher nicht mit in die Flüssigkeit _1 eingetaucht wird, erfindungsgemäß aus
einem Material gefertigt sind, das für kurzwellige ultraviolette Strahlen undurchlässig
ist. Im vorliegenden Falle käme hierfür Quarz, welches irgendwelche Verunreinigungen,
wie glasige Substanzen, Farbstoffe oder Luftblasen (Rohquarz),- enthält, in Frage.
Im Punkte 5 besitzt das Vakuumgefäß eine Krümmung, die das Eintauchen in die Flüssigkeit
erleichtert. Wenn der obere Teil 3 außerdem gefärbt ist, kann man die Grenze 6,
bis zu der das Vakuumgefäß gemäß der Erfindung mindestens in die Flüssigkeit .4
eingetaucht werden muß, deutlich wahrnehmen.
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Im Beispiel Abb. 2 dient eine Glasschicht dazu, die Abschirmung der
kurzwelligen ultravioletten Strahlen innerhalb eines Teiles des Leuchtrohres herbeizuführen.
Das Quarzrohr 7 mit der Stromzuführung .8 trägt in seinem Innern das Glasrohr 9.
Das Glasrohr kann im oberen Teil des Vakuumgefäßes durch Einstiche io oder durch
Erweiterung des oberen Teiles des Quarzrohres bzw. durch Knickung des Quarzrohres
7 oder andere entsprechende Maßnahmen festgehalten werden. Das Vakuumgefäß der @
beschriebenen Art zeichnet sich besonders durch seine Einfachheit und seine leichte
Herstellbarkeit aus.
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Ein Beispiel, bei dein durchweg klares Quarzmaterial zur Verwendung
gelangen .bann, die ozonerzeugenden Strahlen aber trotzdem an ihrem Austritt gehindert
werden, zeigt Abb. 3. Die Quarzröhre 7 trägt eine Doppelwandung i i, welche in der
Umgebung des Vakuumrohres 7 den Raum i2 einschließt. Wird dieser Raum 12 mit Luft
oder reinem Sauerstoff gefüllt, so werden die ozonbildenden Strahlen durch die chemischen
Umsetzungen, welche in diescm Raum stattfinden, verbraucht und können nicht nach
außen gelangen, während anderes kurzwelliges Licht, insbesondere der vitaminisierend
wirkende Strahlungsanteil, ungehindert austreten kann. Es ist infolgedessen möglich,
die Doppelwand i i bei diesem Entladungsgefäß fast bis zur Spitze 14 vorzuführen.
Bei einer Leuchtröhre mit zwei Stromzuführungen kann der Gasmantel sogar diegesanite
Leuchtröhre umschließen.
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Im Beispiel Abb. 4 ist dargelegt, wie bei der erfindungsgemäßen Vakuumröhre,
insbesondere im Hochfrequenzbetrieb, der Sch-werpunkt der Strahlenerzeugung -im
Innern der Röhre an diejenigen Stellenverlegt werden kann, welche innerhalb der
Flüssigkeit liegen. Die Röhre 7 trägt zu diesem Zwecke an dem einzutauchenden Ende
eine Verengerung 13,
die fast bis zur Spitze 14 reicht. Hierdurch wird diie
Entladung genötigt, durch diese Einengung hindurchzugehen und hier intensivste Leuchterscheinungen
zu erzeugen, bevor sie sich auf die mit der Flüssigkeit in Verbindung stehenden
-Wandungen verteilt.
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Schließlich kann man noch eine weitere Steigerung der beabsichtigten
Wirkung erhalten, wenn man der Röhre am hinteren Ende eine Einstülpung
15 gibt, welche die galvanische bzw. kapazitiv e Stromzuführung 16 bereits
bis nahe an den Anfang der Einengung 13 heranführt. Es findet dann in der oberen
Strecke 17, welche erfindungsgemäß auf einem der oben beschriebenen Wege für kurzwellige
ultraviolette Strahlen undurchlässig gemacht- ist, nur.:noch- eine sehr unwesentliche
Lichterzeugung statt, während sich fast die ganze Lichterzeugung auf das innerhalb
der Flüssigkeit befindliche Gebiet 13 vereinigt.
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Selbstverständlich kann `die Einstülpung 15
auch ohne die Verengerung
13 zur Verwendung gelangen, da sie allein schon eine wunschgemäße Verschiebung
-des Gebietes herbeiführt, in dem die Leuchterscheinung hauptsächlich auftritt.
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Die einpolige, für Hochfrequenzbetrieb bestimmte Ausführungsform der
Leuchtröhre, wie sie in den Abbildungen vornehmlich wiedergegeben worden ist, hat
den erheblichen Vorteil, daß sie mit bereits auf dem Markte vorhandenen Anschlußvorrichtungen,
den sogenannten Hochfrequenzgeräten, betrieben
«-erden kann. Des
weiteren besitzt sie den großen Vorzug, daß bei Betrieb mit Hochfrequenz keinerlei
Gefahr für die handhabenden Personen entstehen kann. Dies erscheint deshalb besonders
wichtig, weil bei der Behandlung von Flüssigkeiten leicht ein Erdschluß irgendwelcher
Art vorliegen kann. Andererseits bleibt jedoch trotzdem stets die Möglichkeit, statt
des einpoligen Hochfrequenzbetriebes einen mehrpoligen Hoch-und -Niederfrequenz-
oder Gleichstrombetrieb vorzusehen und dem Leuchtrohr z. B. eine schlaufenförmige
Gestalt zu geben, wobei aber nach der Erfindung nur derjenige Teil, der in die Flüssigkeit
eingetaucht wird, ungeschirtnte Wandungen besitzen darf.