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Einrichtung zur Ultraviolettbestrahlung von Flüssigkeiten Zur Bestrahlung
von- Flüssigkeiten mit ultraviolettem Licht sind schon eine große Reihe von Einrichtungen
bekannt bzw, vorgeschlagen worden. Im allgemeinen sind dabei die Strahlungsquellen
so angeordnet, daß die ausgesandte Strahlungsenergie mittel- oder unmittelbar auf
das Gut einwirkt, d. n. daß dieses mit den Strahlungsquellen in Berührung steht
oder, beispielsweise durch einenLuftzwischenraum, von ihnen getrennt ist. Sofern
eine Berührung des Gutes mit den Strahlenerzeugern eintritt, liegen die Verhältnisse
normalerweise so, daß das Gut über den Quarz- bzw. Glaskörper der UV-Lampe herabläuft.
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Die Erfindung geht in der Behandlung von Flüssigkeiten mit Ultraviolettstrahlen,
bei denen zwischen .dem Strahlungskörper und dem Gut eine Berührung stattfindet,
einen wesentlichen Schritt weiter und erreicht damit sehr erhebliche Vorteile.
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So ist es z. B. bekanntlich nicht möglich, Flüssigkeiten, wie etwa
Süßmost, durch die Einwirkung von UV-Strahlen restlos zu entkeimen. Ebensowenig
gelingt dies durch die Verwendung von Wärme in den für das Gut zulässigen Grenzen.
Erst bei höheren Temperaturen, die aber meist unerwünschte Veränderungen des Gutes
hervorrufen, ist eine Entkeimung in dem notwendigen. Umfang durchführbar.
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Durch .die Erfindung ist es jedoch möglich, eine praktisch restlose
Entkeimung schon bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen herbeizuführen, und
zwar gelingt dies mit einer Einrichtung zur Ultrav iolettbestranlung von Flüssigkeiten,
die sich dadurch
auszeichnet, daß die Strahlungsquellen in dem
zu behandelnden Gut bzw. in dem von diesen erfüllten Behandlungsraum der Einrichtung
ganz oder zum Teil angeordnet sind derart, daß das Gut der Einwirkung der Ultraviolettstrahlen
der Strahlungsquellen und des außerhalb dieser in dem Gut sich vollziehenden Stromflusses
bzw. der dadurch hervorgerufenen Wärme ausgesetzt ist.
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Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung vollzieht sich die vorgenannte
gleichzeitige Einwirkung von Ultraviolettstnahlen und Wärme dadurch, daß z. B@.
beide Elektroden der Strahlungsquelle mit der Flüssigkeit stromleitend in Verbindung
stehen, r1. h. daß die UV-Lampe in ihrem ganzen Umfange, also auch mit ihren Fassungen,
Sockeln, Anschlußstellen u. dgl., in der Flüssigkeit liegt. Ein Teil des für den
Betrieb der Strahlungsquelle vorgesehenen elektrischen Stromes. hat also die Möglichkeit,
außerhalb d'er Lampe, @d. h. -durch die zu behandelnde Flüssigkeit zu fließen und
erwärmt diese dabei. So ist es z. B. gelungen, bei gleichzeitiger Anwendung von
UV-Strahlen und Wärme gemäß der Erfindung eine praktisch restlose Entkeimung von
Süßmost schon bei Temperaturen um etwa co'' zu erreichen, eine Temperatur also.,
bei der der Süßmost noch keinerlei nachteilige Veränderungen erleidet.
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Als Strahlungsquellen eignen sieh besonders Quecksilberdampf-Niederdrucklampen,
die in ein-oder mehrfacher Anzahl in den Behandlungsraum für die Flüssigkeit, beispielsweise
in einer Flüssigkeitsleitung, eingebaut werden und bei denen sämtliche Elektroden
oder ein Teil derselben uriisoliert mit der Flüssigkeit in Berührung stehen. Sofern
die Strahlungsquelle durch die Flüsgigkeit zu stark gekühlt wird, ist es ohne weiteres
möglich, sie mit höherer Stromstärke; als dies beispielsweise in Luft geschehen
würde, zu betreiben. Hat die in diesem Fall notwendige ,größere Betriebsstoffstärke
eine stärkere Erhitzung der Elektroden zur Folge, so ist es vorteilhaft, die Elektroden
in möglichst großem Umfange von der Flüssigkeit umspülen zu lassen und sie mit Kühlrippen
zu versehen.
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Weist !die zu behandelnde Flüssigkeit eine verhältnismäßig große elektrische
Leitfähigkeit auf, so können eine oder auch beide Elektroden in entsprechendem Umfange
isoliert wenden. Zu diesem Zweck kann ein Teil der Oberfläche der Lampensockel mit
einem Isolierlack überzogen werden oder eine der beiden Elektroden jeder Strahlungsquelle
wird aus dem Behandlungsraum herausgeführt, liegt also nicht mehr in dem zu behandelnden
Gut, sondern beispielsweise in Luft. In dem zuletzt genannten Fall empfiehlt es
sich, die herausgeführte Elektrode zwecks besserer Luftkühlung größer als die andere
zu dimensionieren und sie mit Kühlrippen zu versehen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und
in schematischerForm dargestellt.
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So zeigt die Fig. i die neue Erfindung als Durchflußgerät, und zwar
im Aufriß. In dem rohrförmigen, aus Isolierstoff bestehenden Behälter i ist die
Strahlungsquelle 2, die in bekannter Weise Stab-bzw. rohrförmig ausgebildet ist,untergebracht.
Gemäß der Erfindung liegt die UV-Lampe 2 in ihrem ganzen Ausmaß, d. h. also sowohl
in dem Quarz-bzw. Glaskörper 3 als auch mit ihren Elektroden zweckmäßig in der Längsachse-
des Behandlungsraumes 5 des Behälters i. Die Elektroden 4 ihrerseits stecken in
Fassungen 6, in denen sie durch Federdruck gehalten werden. Zu diesem Zweck ist
eine wendelförmige Feder 7 vorgesehen, über die auch die Stromzuführung für den
Betrieb der Lampe durch die Leitung 8 erfolgt. Die Fassung 6 ihrerseits ist in ihrer
Form an das Innere des Durchflußgerätes i angepaßt und von ,außen leicht ausbaubar.
Zu ihrer Befestigung im Behandlungsraum 5 dient eine gut dichtende Verschraubung
9. Das Gerät selbst, das' zur Halterung,der vorgenannten Teile an seinen Enden je
eine verstärkte Wandung aufweist, ist. an diesen Stellen zum Zweck des leichten
Anschlusses an die Zuführungtsleitungen in geeigneter Weise ausgebilidet, z. B.
mit Flanschen io oder auch mit Verschraubungen usw. versehen. Die Flüssigkeit strömt
auf der einen Seite in Pfeilrichtung in den Behandlungsraum 5 des Gerätes i ein,
und zwar weisen zu diesem Zweck die Fassungen 6 mehrere Bohrungen i i auf, die einen
leichten Durchtritt des Gutes gestatten. Die Flüssigkeit berührt auf diesem Wege
nicht nur den Glaskörper 3 der UV-Lampe und wird dadurch einer 'intensiven Einwirkung
ultravioletter Strahlen ausgesetzt, sondern auch die Elektroden bzw. Sockel q. der
Strahlüagsquellen. Dadurch ist es möglich, daß zwischen den Elektroden, und zwar
außerhalb der eigentlichen Strahlungsquelle, d. h. in dem mit Flüssigkeit gefüllten
Behandlungsraum 5, ein Teil des zugeführten: elektrischen Stxomes 4gewissermaßen
im Nebenischluß fließt, wodurch die Flüssigkeit, die die Ralle des Leiters für diesen
elektrischen Strom ausübt, dessen Einwirkung, die sich insbesondere in Form von
Wärme bemerkbar macht, ausgesetzt ist. Auf diese Weise erfolgt also eine aus Wärme
bzw. unmittelbarer elektrischer Stromwirkung und UV-Strahlen kombinierte Behandlung
des Gutes.
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Zur Regelung des Stromdurchgangs durch die Flüssigkeit können verschiedene
Wege beschritten werden; so ist es z. B,. möglich, die Elektrodenflädhen je nach
der gewünschten Stromstärke mit einem isolierenden Lack zu überziehen oder den Querschnitt
des freien Flüssigkeitsdurchgangs in dem Behandlungsraum 5 stellenweise zu verengen.
Die behandelte Flüssigkeit verläßt das Gerät entweder auf der der, Eintrittsseite
unmittelbar gegenüberliegenden Seite, die in bezug auf die Anordnung und Formgebung
-der Teile in der gleichen Weise wie die Eintrittsseite ausgebildet ist; es steht
aber auch nichts im Wege, diese Austrittsseite in Richtung der Längssachse dicht
abzuschließen und den Flüssigkeitsaustritt seitlich anzusetzen.
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Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Behandlungs@ gerätes im Schnitt
A-A', und zwar in Anisicht auf die Beschicku.ng@siseite. In .dem Behälter i ist
die Fassung 6 gut passend eingesetzt, die ihrerseits die
Bohrungen
i i zum Durchtritt des Gutes in den Behandlungisraum aufweist. Die Stromzuführung
zu der nicht eingezeichneten Feder bzw. zu der ebenfalls nicht sichtbaren Strahlungsquelle
ist wie in Fig. i mit dem Bezugszeichen 8 versehen. Die Fassung ,6 kann aus einem
den elektrischen Strom leitenden bzw. auch nicht leitenden Werkstoff bestehen. Die
eingebrachten Bohrungen i i werden zweckmäßig so ausgebildet, daß die Fassung als
Drallkörper für die einströmende Flüssigkeit wirkt. Es steht nichts im Wege, .die
Fassungen an beiden Enden des Gerätes als Drallkörper auszubilden, wodurch dann
die Möglichkeit gegeben ist, die Einrichtung entweder auf der einen oder auf der
anderen Seite an dieZuführungsleitung anzuschließen. In dem Fall, in dem ein seitlicher
Austritt des Gutes aus dem 13ehandlung,sraum vorgesehen ist, d. h. das eine Ende
des Gerätes abgeschlossen ist, ist es natürlich nicht erforderlich, die Fassungen
mit Kanälen zu versehen bzw. als Drallkörper auszubilden.
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In der Fig. 3 ist die Eintrittsseite des Gerätes in ähnlicher Weise
wie in der Fig. i dargestellt. Die einander entsprechenden Teile in den Fig. i bis
3 weisen die gleichen Bezugszeichen auf. Die Stromzuführung zu der Strahlungsquelle
erfolgt jedoch hei :der Einrichtung gemäß Fig. 3 in anderer Weise, und zwar steht
die Zuführungsleitung 8 mit einem zweckmäßig federnden Kontaktstück 12 in Verbindung,
über das die Stromzuführung, und zwar über die Fassung 6 und die Feder 7, zu dem
Sockel q: der Strahlungsquelle 2 erfolgt. Sofern :die Fassung 6 aus einem elektrisch
nicht leitenden Werkstoff besteht, ist es erforderlich, daß zwischen dem Teil 12
und der Feder 7 eine metalliische Verbindung, z. B. in Form eines Drahtes, besteht.
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Bei größerer Belastung der Strahlungsquellen, die, wie im vorstehenden
bereits erwähnt wurde, dann möglich ist, wenn eine stärkere Kühlwirkung der zu behandelnden
Flüssigkeit auf die Lampe erfolgt, kann eine starke Erhitzung der Elektroden bzw.
Sockel 4. eintreten. In diesem Fall ist es zweckmäßig, -die Elektroden mit Kühlelementen
zu versehen.
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.Die Fig. q: und 5 zeigen eine UV-Lampe 2 in Seitenansicht (Fig. ,4)
und im Querschnitt durch die Elektrodeo (Fig. 5). Wie aus den beiden Darstellungen
hervorgeht, tragen die Elektroden rippenförmige Erhöhungen 13, die entweder als
Kühlflächen aufgesetzt oder in das Material :des Sockels eingedrückt sind.
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In der Fing. 6 ist eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung,
und zwar ein Gerät, dargestellt, bei dem die eine Seite des Durchflußraumes abgeschlossen
ist. Der Flüssigkeitseintritt oder auch -austritt erfolgt dabei seitlich des Gerätes.
Die Eintrittsseite der Vorrichtung ist in der gleichen Weise wie in der Fig. i ausgebildet
und die eingezeichneten Teile weisen die gleichen Bezugszeichen wie in der zuletzt
genannten Figur auf. Die Austrittsseite des Durdhflußgerätes in Richtung der Längsachse
ist geschlossen und der Abfluß des behandelnden Gutes erfolgt seitlich, und zwar
etwa in senkrechter Richtung zu der vorgenannten Achse. Die Strahlungsquelle ist
dabei so angeordnet, daß nur der eine Sockel, und zwar der auf der Peschickungsseite
liegende, in den Behandlungsraum eingebaut ist, während er andere Sockel, der in
der Fig. 6 mit dem Bezugszeichen 1.4 versehen ist, außerhalb des Gerätes liegt.
Zu diesem Zweck weist die abgeschlossene Seite des Durchflußrohres i eine Durchbreahung
15 auf, durch die die Strahlungsquelle hindurchgeführt ist und. die durch, eine
geeignete Stoftbuchsenverschraubung 16 flüssigkeitsdicht unter gleichzeitiger Halterung
der UV-Lampe abgeschlossen wird. Innerhalb des Behandlungsraumes 5 der Vorrichtung
wird zweckmäßig, und zwar in ein- oder mehrfacher Anzahl, noch ein Drallkörper 17
bzw. Wirbelgang angeordnet, der sowohl der Flüssigkeit eine entsprechende Führung
gibt, als auch zur Halterung :des in. manchen Fällen verhältnismäßig lang ausgedehnten
Glaskörpers der Stra'h.lungsquelle dient.
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Die Anordnung von alsDrallkörper ausgebildeten Fassungen für die Strahlungsquelle
oder von zusätzlichen Drallkörpern und Wirbelgängen innerhalb des Behandlungsraumes
kann in Wegfall kommen, wenn der Ein- und Austritt ,des Gutes in das Gerät seitlich,
etwa in senkrechter Richtung zur Längsachse oder t.anigential zur Wandung des Bestrahlungsraumes
der Vorrichtung erfolgt, so daß das Gut innerhalb des Raumes einen spiralen- bzw.
wendelförmigen Weg zurücklegt.
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Die Fig. 7 zeigt in schematischer Weise ein Gerät .dieser Art, bei
dem das Gut durch die Leitungen i8 und i9 in den Behandlungsraum 5 des Gerätes i
einströmt und auf Grund seiner tangentialen Zu-und Abführung innerhalb des Behandlungsraumes
wendelförmig weiterbewegt wird, wie in .der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist.
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Der Gegenstand der Erfindung eignet sich insbesondere zur Behandlung
von Flüssigkeiten, wie Wasser, Milch, Fruchtsäften usw., und zwar zu deren Sterilisierung
und gegebenenfalls Vitaminisierung. Es steht nichts im Wege, der neuen Einrichtung
auch eine andere Form als die in der Zeichnung dargestellte zu geben, sie z. B.
behälterförmig, d. h. etwa als ein im Querschnitt eckiges oder rundes Gefäß auszubilden.
und ein oder mehrere Strahlungsquellen zu verwenden. Die Ausbildung der Elektroden.
der UV-Lampen als Drallkörper oder mit Kühlflächen bzw. mit einem Lacküberzug und
die Formgebung der Lampenfassungen als Drall- oder Wirbelkörper können auch bei
anderen Einrichtungen. mit gleichen Vorteilen zur Anwendung gebracht werden und
haben allgemeine Bedeutung: