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BEREICH DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft Reinigungssysteme für UV-Desinfektionsmodule/Reaktoren und insbesondere
ein System mit beweglichen Wischern, das für UV-Desinfektionsmodule/Reaktoren
geeignet ist, die mehrere UV-Desinfektionslampen umfassen.
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HINTERGRUND
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Die
Verwendung von UV für
die Desinfektion von Trinkwasser und Abwasser steigt ständig an.
Im Handel sind eine Reihe UV-Desinfektionssysteme erhältlich,
und sie werden für
viele verschiedene Desinfektionsprozesse von Abwasser und Trinkwasser
benutzt.
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Im
Bereich der UV-Desinfektion ist es ein ständiges Problem gewesen, daß im Laufe
der Zeit die die einzelnen UV Lampen umgebenden Quarzhüllen aufgrund
des langsamen Aufbaus oder der Ansammlung von auf den Quarzhüllen abgesetzten Stoffen
zum Faulen neigen. Zu solchen Stoffen gehören Partikel, Fette, Öle, Schmierfette
und ähnliche, die
typisch für
Fremdstoffe sind, die im zu desinfizierenden Wasser enthalten sind.
Es ist eine Reihe von Systemen und Prozessen entwickelt worden,
die solche Ansammlungen/Ablagerungen entfernen sollen. Zu solchen
Systemen gehören
verschiedene sich hin- und herbewegende Wischersysteme, bei denen ein
oder mehrere Probleme darin bestehen können, die Aufgabe der Reinigung
von Quarzhüllen über längere Zeiträume wirksam
und wirtschaftlich durchzuführen.
Zu den dem Antragsteller bekannten Systemen/Prozessen gehören die
US Patent Nummern 3.562.520 ;
3.837.800 ;
3.904.363 ;
4.017.734 ;
4.968.489 ;
5.133.945 ;
5.440.131 ;
5.528.044 .
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft ein Reinigungssystem für ein UV-Desinfektionsmodul mit einem Paar von
Kopfstücken
und mehreren Lampen, die sich zwischen diesen erstrecken, mit einer
Reinigungsplatte mit mehreren Öffnungen
darin, wobei die Öffnungen
Lampenwischer aufweisen und die Öffnungen
und die Wischer so angeordnet sind, daß sie mit Positionen der Lampen übereinstimmen,
um die Bewegung der Platte zwischen den Kopfstücken zu ermöglichen, eine drehbare Schraube,
die sich zwischen den Kopfstücken
und durch die Platte hindurch erstreckt, mit einem Motor, der zum
Drehen der Schraube angeschlossen ist, einem Schraubenadapter, der
an einer Öffnung
in der Platte für
eine drehbare Schraube an der Reinigungsplatte befestigt ist und eine
deutlich zylindrische Röhre
mit gegenüber
liegenden Öffnungen,
wobei eine der Öffnungen
mit der Öffnung
für die
drehbare Schraube übereinstimmt, und
eine Gewindemutter, die mit jeder der gegenüberliegenden Öffnungen
verbunden ist, wobei jede der gegenüberliegenden Öffnungen
eine mit einem Gewinde versehene Mittelbohrung aufweist, deren Größe so gewählt ist,
daß sie über das
Gewinde in das Gewinde an der drehbaren Schraube eingreift, wobei
die Drehung der Schraube die Reinigungsplatte zwischen den Kopfstücken bewegt.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Reinigungsplatte mit mehreren Öffnungen
darin, wobei die Öffnungen
so angeordnet sind, daß sie
deutlich mit Positionen der Lampen übereinstimmen, damit die Platte
zwischen den Kopfstücken
gleiten kann, einen ringförmigen
Wischer, der an der Platte an jeder Öffnung mit einer solchen Größe angeschlossen
ist, daß jeder
Wischer einen geringeren Durchmesser als der Außendurchmesser einer entsprechenden Lampe
hat, wobei jeder Wischer an der Platte angeschlossen ist, was die
laterale Bewegung des Wischers im Verhältnis zur Platte ermöglicht,
und einen Motor, der zur Bewegung der Platte zwischen den Kopfstücken angeschlossen
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die 1 ist
eine frontale Aufrißansicht
eines senkrechten UV-Desinfektionsmoduls, von dem ein Abschnitt
entfernt wurde, damit die Ansicht des Reinigungssystems nach den
Aspekten der Erfindung vereinfacht ist.
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Die 2 ist
eine Seitenansicht des in der 1 gezeigten
Moduls.
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Die 3 ist
eine Seitenansicht eines Abschnitts des in der 2 gezeigten
Moduls, zum leichteren Verständnis
teilweise entfernt und im Schnitt gezeigt.
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Die 4 ist
eine Explosionsschnittansicht eines Abschnitts des in der 3 gezeigten
Apparats.
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Die 5 ist
eine Explosionsansicht einer Reinigungsplatte nach den Aspekten
der Erfindung wie in der 3 gezeigt.
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Die 6 ist
eine Draufsicht der in der 5 gezeigten
Platte.
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Die 7 ist
eine Explosions-Querschnittsansicht eines Abschnitts der Reinigungsplatte
ab der gedachten Linie VII der 5.
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Die 8 ist
eine Explosions-Querschnittsansicht eines Schraubenadapters ab der
gedachten Linie VIII der 5.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es
wird begrüßt, daß sich die
nachstehende Beschreibung auf spezifische Ausführungen der Erfindung bezieht,
die zur Illustration auf den Zeichnungen gewählt wurden, und daß nicht
beabsichtigt wird, die Erfindung festzulegen oder zu begrenzen,
mit Ausnahme der beigefügten
Patentansprüche.
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Jetzt
werden die Zeichnungen allgemein und die
1 und
2 insbesondere
besprochen, wobei die Nummer
12 ein tauchfähiges und
tragbares Desinfektionsmodul bezeichnet, das typischerweise in einem
(nicht dargestellten) offenen Kanal positioniert ist, um Abwasser
mit Ultraviolett zu bestrahlen und dabei das Wasser zu desinfizieren,
wenn es durch den Kanal fließt.
Module dieses Grundtyps sind in der Technik gut bekannt, wie zum
Beispiel diejenigen, die im
US
Patent 5.332.388 offenbart wurden. Jedes Modul
12 umfaßt eine
Mehrzahl an UV Lampen
14, die von transparenten Quarzhüllen
24 umgeben
sind, die zwischen einem oberen Kopfstück
18 und einem unteren
Kopfstück
20 positioniert
sind, die bei der gezeigten Ausführung
deutlich senkrecht in vorher angeordneten Mustern ausgerichtet sind,
damit sie gleichmäßig und
vollständig
mit einer vorgeschriebenen Dosis von Ultraviolett strahlen und das Wasser
desinfizieren, wenn es durch den Kanal fließt. Typischerweise ruhen die
Module auf dem Boden des Kanals und sind anschließend an
deutlich senkrechten Wänden
positioniert.
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Der
Kanal ist typischerweise so bemessen, daß Abwasser an Lampen 14 in
transparenten Hüllen 24 vorbeifließt und bei einer
vorbestimmten Tiefe erhalten wird, die bevorzugterweise unter dem
oberen Kopfstück 18 bleibt.
Die Qualität,
Flußrate,
Art und Zusammensetzung des Wassers wird von anderen Systemen und
Apparaten bestimmt, die in der Technik bekannt sind und hier nicht
besprochen werden.
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Die
gesamte Struktur des Moduls 12 umfaßt ein oberes Kopfstück 18 und
ein unteres Kopfstück 20.
Das obere und das untere Kopfstück 18 und 20 sind
durch Beine 22 verbunden und halten bevorzugterweise einen
Abstand an den jeweiligen Ecken des Moduls 12 ein. Zwischen
dem oberen und dem unteren Kopfstück 18 und 20 sind
eine Vielzahl von transparenten Hüllen 24 auf eine in
der Technik gut bekannte Art verbunden. Jede Hülle 24 enthält mindestens
eine Lampe 14.
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Das
obere Kopfstück 18 umfaßt Seitenwände 26 und
einen entfernbaren Deckel 28. Der Deckel 28 kann
mit Scharnieren oder auf andere Weise an das obere Kopfstück 18 anschließbar sein
und kann bevorzugterweise abgedichtet werden, um vor Wasserlecks
zu schützen.
Der Griff 27 ist mit dem Deckel 28 verbunden und
stellt sicher, daß der
Deckel während
des Modulbetriebs in Verschlußposition
bleibt. Zum leichteren Positionieren sind Ösen 30 zum Anheben
und Absenken an den Seitenwänden 26 befestigt
und werden dazu benutzt, das Modul 12 in den Kanal und
aus dem Kanal zu bewegen. Das Modul 12 ist mit einem elektrischen
Schalter 32 an einer der Seitenwände 26 ausgerüstet, durch
den Mehrleiterkabel 34 zwischen den Lampen und verschiedenen in
der Technik bekannten Leistungs- und Steuervorrichtungen angeschlossen
werden können.
Die Seitenwand 24 umfaßt
auch einen Luftversorgungsanschluß 36 für den Einlaß von Luft,
das speziell bevorzugte Medium für
gewisse Aspekte der Hüllenreinigung,
in das Modul 12. Der Luftversorgungsanschluß 36 in
der Seitenwand 26 führt
zu einem Luftversorgungsrohr, das sich bevorzugterweise im Innern
des oberen Kopfstücks 18 befindet.
In einer besonders bevorzugten Ausführung verbindet das Luftversorgungsrohr
mit einem der Beine 22, das hohl ist und Luft zum unteren
Kopfstück 20 führt. Die
Luft kann dann durch eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Löchern im
unteren Kopfstück 20 aus
dem Kanal herausgeführt
werden.
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Das
obere Kopfstück 18 enthält die zu
den Lampen 14 gehörende
Verkabelung, elektronische Lampensteuergeräte und/oder Ballaste, Lampenmonitore,
Datensammler und eine Reihe hier nicht gezeigter Vorrichtungen,
die zum Betrieb des Systems und des Moduls beitragen. Zu solchen
Vorrichtungen gehören
unter anderem Anschlußdrähte, Kühlvorrichtungen,
wie zum Beispiel Ventilatoren, Gebläse und ähnliche, sowie Alarmvorrichtungen,
Ausdrucke, Mikroprozessoren und ähnliche.
Ob diese Elemente notwendig oder wünschenswert sind, wird von
den besonderen Merkmalen jeder Behandlungseinrichtung beeinflußt. Das
Modul 12 enthält
auch eine Reinigungsplatte 35, die mit einer drehbaren
Schraube 37 verbunden ist, bevorzugterweise einer Acme-Schraube, über einen
Schraubenadapter 39, der an der Reinigungsplatte angeschweißt ist.
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Die 3 zeigt
das Modul 12 bei einem Stand der Zwischenmontage, um das
Verständnis des
Reinigungssystems zu vereinfachen, das die Reinigungsplatte 35,
die drehbare Schraube 37, den Schraubenadapter 39,
den Motor 41, den Motorhalter 43, den oberen Schraubenhalter 45 und
den unteren Schraubenhalter 47 umfaßt. Der Motor 41 ist
mit den Drähten
und Steuermechanismen verbunden, damit der Betrieb des Reinigungssystems
vereinfacht wird. Durch Betätigung
des Motors 41 dreht die Schraube 37 zwischen dem
oberen und dem unteren Schraubenhalter 45 und 47,
um die senkrechte Bewegung der Reinigungsplatte 35 zu vereinfachen.
Die Reinigungsplatte 35 hat deutlich einen freien Bewegungsbereich
zwischen dem oberen Kopfstück 18 und
dem unteren Kopfstück 20,
wobei ein solcher Bereich von einer Umschaltstange 91 bestimmt
wird, die sich zwischen den Kopfstücken 18 und 20 erstreckt.
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Die
Umschaltstange 91 hat ein Stoppgerät 93 anschließend an
das Kopfstück 18 und
ein Stoppgerät 95 anschließend an
das Kopfstück 20.
Die Umschaltstange 91 ist mit einem Umschaltmechanismus 97 verbunden,
der sich im Kopfstück 18 befindet
und an den Motor 41 anschließt. Der Schalter 97 ist
auch elektrisch mit dem Motor 41 verbunden.
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Die
Bewegung der Reinigungsplatte 35 in Richtung zum Stoppgerät 95 führt zum
Kontakt zwischen dem Stoppgerät 95 und
der Platte 35 insofern, als sich die Umschaltstange 91 durch
eine Öffnung
in der Platte 35 erstreckt und das Stoppgerät 95 größer als
die Öffnung
ist. Bei Kontakt zwischen der Platte 35 und dem Stoppgerät 95 führt die
Bewegung der Platte 35 zum Kopfstück 20 dazu, daß sich die
Umschaltstange 91 nach unten bewegt und an einem vorgewählten Punkt
den Schalter 97 auslöst.
Das Auslösen
des Schalters 97 sendet ein Signal an den Motor 41 und
bringt ihn damit zum Umschalten. Dies verursacht, daß sich die
Reinigungsplatte 35 nach oben zum Kopfstück 18 bewegt.
Dann tritt die Reinigungsplatte 35 mit dem an das Kopfstück 18 anschließenden Stoppgerät 93 in
Kontakt und verursacht damit, daß sich die Umschaltstange 91 nach oben
zum Kopfstück 18 bewegt
und an einem vorgewählten
Punkt den Schalter 97 auslöst. Der Schalter 97 schickt
ein Signal an den Motor 41 und verursacht damit, daß der Motor 41 die
Drehbewegung einstellt. Die ursprüngliche Bewegung der Platte 35 und
die umgekehrte Bewegung der Platte 35 bilden einen vollständigen Reinigungszyklus.
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Die 4 zeigt
eine Explosionsansicht der Struktur, an der die drehbare Schraube 37 montiert ist.
Wie vorher schon festgehalten wurde, ist ein oberer Abschnitt der
drehbaren Schraube 37 am oberen Schraubenhalter 45 befestigt,
und das untere Ende der drehbaren Schraube 37 ist am unteren
Schraubenhalter 47 befestigt. Die besondere Struktur der Halter 45 und 47 ist
nicht besonders wichtig, solange sie die drehbare Schraube 37 in
einer deutlich vorgewählten
senkrechten Position halten und sowohl die Drehung der drehbaren
Schraube 37 im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn
zulassen. Auch sollte der untere Schraubenhalter 47 so
gebaut sein, daß er über längere Zeitperioden
unter Wasser zuverlässig
funktionieren kann. Gleichermaßen
muß der
Bau des oberen Schraubenhalters 45 dergestalt sein, daß die drehbare
Schraube 37 entweder direkt oder über eine Koppelung 15 mit
dem Motor verbunden werden kann.
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Die 5, 6 und 7 zeigen
weitere Details der Reinigungsplatte 35. Die Reinigungsplatte 35 umfaßt eine
Vielfalt von Öffnungen 17,
deren Positionen deutlich mit der Anordnung von Lampen 14 und
Hüllen 24 im
Modul 14 übereinstimmen.
Es ist jedoch wichtig, festzuhalten, daß oft signifikante Toleranzschwankungen
zwischen der Position von Hüllen 24 und
der Position der Öffnungen 17 vorliegen.
Zu jeder Öffnung 17 paßt ein Ring 19,
der bevorzugterweise aus hartem Kunststoff besteht und eine Lippendichtung 49 hat,
die bevorzugterweise aus elastischem Material wie zum Beispiel Gummi
besteht. Jeder Ring 19 wird von einem Paar Klammerplatten 51 in
einer bestimmten Position gehalten. Die Platten 51 werden
von einer Vielzahl Mutter-/Bolzen Kombinationen 53 vor
Ort festgehalten.
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Jede
Platte 51 hat einen „Z"-förmigen Abschnitt 55,
der zusammen mit den Kantenabschnitten der Platte 35 an
den Öffnungen 17 „Sandwich"-Ringe 19 vor
Ort festhält.
Die „Z"-Abschnitte lassen eine geringe laterale
Bewegung der Ringe 19 zu, um für die Toleranzschwankungen
hinsichtlich der Positionierung der Hüllen 24 zu sorgen.
Von den „Z"-förmigen Abschnitten
wird keine deutliche senkrechte Bewegung der Ringe 19 zugelassen.
Die Lippendichtungen 49 haben die Größe und Form für den Kontakt mit
den Hüllen 24,
so daß während des
Gleitens der Platte 35 in Bezug auf die Hüllen 24 die
Reinigungsaktion der Hüllen 24 durch
einen solchen physischen Kontakt eintritt.
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Die 8 zeigt
den Schraubenadapter 39, der eine deutlich zylindrische
Röhre 71 umfaßt, die an
einer Öffnung 73 in
der Platte 35 an der Reinigungsplatte 35 festgeschweißt ist.
Die Röhre 71 hat an
jedem ihrer Enden Öffnungen,
wobei jedes Ende eine Gewindemutter 75 enthält. Jede
Gewindemutter 75 hat eine Mittelbohrung, die sich durch
sie erstreckt, wobei die Mittelbohrung eine Gewindefläche 77 hat,
die in die Gewinde 79 der Schraube 37 eingreift.
Die Gewindemuttern 75 sind an einer inneren Fläche 81 der
Röhre 71 durch
Gewinde 83 über
Gewinde 85 an den Gewindemuttern 75 befestigt.
Eine Stellschraube 87 fixiert jede Gewindemutter 75 in
einer gewünschten
Position relativ zum Zylinder 71.
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Die
Drehung der Schraube 37 in eine bestimmte Richtung sorgt
dafür,
daß sich
die Reinigungsplatte 35 zwischen den Kopfstücken 18 und 20 in
einer gewählten
Richtung bewegt. Die Umkehr der Drehrichtung der Schraube 37 verursacht
die Umkehr der Bewegungsrichtung der Reinigungsplatte 35 zwischen
den Kopfstücken 18 und 20.
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Gemäß der oben
beschriebenen Struktur kann der Bediener Lampenhüllen 24 in besonderen Intervallen
speziell für
die Merkmale des Systems reinigen, in dem das Reinigungsgerät installiert
ist. Das Reinigungssystem kann auf Wunsch auf einem automatischen
System benutzt oder von Hand betrieben werden, und eine solche Automatisierung
kann je nach Wasserqualität,
Wasserfluß und
jede Anzahl von anderen Variablen angepaßt werden.
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Zum
Nutzen durch die oben beschriebene Struktur gehören: Kopfverluste sind begrenzt,
da die Platte 35 während
des Betriebs des Moduls untergetaucht bleibt. Im Normalbetrieb befindet
sich das Reinigungssystem oberhalb der Elektroden der Lampen 14,
wobei ihre gesamte Bogenlänge
wirksam bleibt. Die Lippendichtungen 49 sind nicht ständig den UV-Strahlen
ausgesetzt, da das Reinigungssystem im Normalbetrieb oberhalb der
Lampenelektroden aufbewahrt wird. Von der Platte 35 werden
keine Algen und/oder Fasern eingefangen, da das Reinigungssystem
im Normalbetrieb oberhalb des Wasserstands aufbewahrt wird. Fasern
und Algen, die auf der Schraube 37 eingefangen werden könnten, werden
bei jedem Zyklus der Reinigungsplatte 35 entfernt. Und
die geringe Wartung des Schraubenadapters 39 erklärt sich
mit der Auslegung der Doppelgewindemutter. Dementsprechend kann
das Reinigungssystem nicht nur für
die Desinfektion von Abwasser benutzt werden, sondern auch für die Desinfektion
von Trinkwasser.
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Obwohl
diese Erfindung im Zusammenhang mit spezifischen Formen davon beschrieben
wurde, wird es begrüßt, wenn
viele verschiedene Äquivalente
die hier beschriebenen spezifischen Elemente ersetzen, ohne den
Geist und den Umfang dieser in den anhängenden Ansprüchen beschriebenen
Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel müssen das obere und das untere
Kopfstück 18 und 20 nicht
vollkommen senkrecht übereinstimmen,
so daß die
Lampen senkrecht zu den Kopfstücken
stehen. Das obere und das untere Kopfstück können so angeordnet werden,
daß die
Lampen aus der Senkrechten heraus übereinstimmen. Zum Beispiel
können
sich die Lampen zwischen den Kopfstücken in verschiedenen Winkeln
zur Senkrechten wie zum Beispiel der Horizontalen erstrecken.
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Die
Module 12 können
an verschiedene Arten von Leistungs- und Steuervorrichtungen angeschlossen
werden. Die Stromversorgung wird typischerweise am Standort vorgefunden
und ist bevorzugterweise von standardmäßiger kaufmännischer Bauweise, obwohl die
Module 12 an andere Versorgungen angeschlossen werden können, wie
zum Beispiel Generatoren und ähnliche.
Die Module 12 werden bevorzugterweise an Funktionssteuervorrichtungen
angeschlossen, die den Betrieb des gesamten Desinfektionssystems
einschließlich
der Reinigungsfunktion koordinieren. Eine besondere Steuerfunktion
läßt zu, daß Module 12 automatisch
entweder kontinuierlich oder periodisch das Reinigen auslösen oder
beenden, indem sie einen Zeitgeber für Wasserflußraten, Mengen und dergleichen
und zum Beispiel ein Alarmsystem betreiben.
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Die
Module 12 werden am besten aus Edelstahl gebaut und zusammengeschweißt, obwohl
andere Werkstoffe und Montagemethoden an ihrer Stelle eingesetzt
oder hinzugefügt
werden können.
Die Module können
auch nicht nur im senkrechten oder horizontalen Format installiert
werden, sondern auch in Konfigurationen mit offenem Kanal und in
geschlossener Form.