ES2272713T3 - Aparato de adaptacion para emisores uv, asi como procedimiento y dispositivo para la desinfeccion de aguas. - Google Patents

Abstract

Aparato de adaptación para el precalentamiento, la ignición y el funcionamiento de al menos un radiador (1) UV de la clase de construcción de las lámparas de descarga en gas con dos filamentos (13) de calefacción situados enfrentados con relación a un tramo de descarga en gas en el que - para cada uno de los radiadores (1) de esta clase se prevén en total al menos cuatro conexiones eléctricas, a saber dos para cada filamento (13) de calefacción, - los cables (2) de conexión entre el aparato (3) de adaptación y el radiador (1) poseen una longitud de al menos ocho metros, en especial superior a 15 metros, - la tensión de funcionamiento de los radiadores (1) UV posee una frecuencia de 10 kHz a 100 kHz, en especial entre 20 kHz y 50 kHz, - se prevén medios (6) de conexión para la conexión en paralelo dependiente del estado de funcionamiento de las dos conexiones de un filamento (13) de calefacción, siendo conectadas en paralelo las dos conexiones de un filamento (13) de calefacción después de la ignición y durante el funcionamiento del al menos un radiador (1) UV.

Description

Aparato de adaptación para emisores UV, así como procedimiento y dispositivo para la desinfección de aguas.

El presente invento se refiere a un aparato de adaptación con las características del preámbulo de la reivindicación 1 así como a un procedimiento y a un dispositivo para la desinfección de aguas.

A través del documento DE 196 37 906 A1 se conoce un aparato de adaptación conforme con el género indicado. En este aparato de adaptación electrónico se alimenta el radiador conectado durante el funcionamiento con una frecuencia de aproximadamente 20 kHz a 50 kHz, mientras que los aparatos de adaptación convencionales trabajan con la frecuencia de la red de 50 Hz. Igual que en los aparatos de adaptación convencionales se llevan dos cables de conexión a cada filamento de calefacción de la lámpara de descarga en gas conectada. A través de estos cables se ataca en primer lugar el filamento de calefacción con una tensión de calefacción, que da lugar a un calentamiento de la filamento. En el momento en el que la temperatura es suficientemente alta para hacer posible la emisión de electrones de la superficie, se enciende la descarga de gas con un impulso de alta tensión. La tensión de calefacción es desconectada y un cable de conexión de cada filamento de calefacción es atacado con la tensión de funcionamiento de la lámpara de descarga en gas. La conmutación entre tensión de calefacción y tensión de funcionamiento se realiza en el aparato de adaptación conforme son el género con semiconductores. Durante el funcionamiento sólo se aplica tensión a un cada de cada filamento, de manera, que el otro cable queda abierto. La potencia del radiador UV conectado es regulada con una modulación del ancho de los impulsos.

Dado que sólo se utiliza un cable del filamento para la calefacción y que durante el funcionamiento representa un cable abierto, es muy grande la reacción sobre el circuito de calefacción debida a las reflexiones en el cable. Si se rebasa una longitud de cable de 8 m entre la lámpara y el aparato de adaptación, las propiedades de oscilación en el circuito de calefacción son, en combinación con la alta frecuencia de la tensión de funcionamiento de aproximadamente 20 kHz a 50 kHz, tan intensas, que pueden dar lugar a la destrucción del circuito. Además, los procesos de oscilación se transforman en el lado primario en la etapa final en contrafase utilizada en el aparato de adaptación conocido. Durante la conexión de los interruptores de semiconductores se producen procesos de oscilación de alta frecuencia en el instante de la conexión, que dan lugar a cargas elevadas de los interruptores semiconductores.

Por esta razón, las distancias entre una unidad de mando, que contiene los aparatos de adaptación y la disposición de radiadores UV gobernada con ellos no pueden rebasar, en una instalación de desinfección de aguas residuales o de agua potable, aproximadamente los 8 m, lo que se considera un inconveniente desde el punto de vista de la construcción, en especial en el caso de instalaciones grandes.

A través del documento WO98/24277 se conoce un circuito de arranque rápido para tubos fluorescentes, que se puede combinar tanto con las reactancias convencionales, como también con los balastos electrónicos usuales en este campo. Ambas técnicas exigen un circuito oscilante en serie con una reactancia en el cable de alimentación de la lámpara, que de lugar al mismo tiempo a una limitación de la corriente. La tensión de alimentación aplicada en los circuitos de esta clase a la lámpara es esencialmente sinusoidal. Estos aparatos balastos y cebadores rápidos se disponen siempre en la inmediata proximidad de los aparatos de luz. Los problemas creados por la longitud de los cables entre el balasto y el aparto de luz no son relevantes en este caso.

Para el tratamiento cuidadoso de los electrodos se cortocircuitan estos en los dispositivos de arranque rápido inmediatamente antes de la ignición y durante el funcionamiento y los cables de alimentación se conectan en paralelo. Esta conexión en paralelo tiene lugar entre el dispositivo de arranque rápido y los electrodos. Los dos cables de alimentación de la lámpara, que parten del aparato de adaptación, no son conectados en paralelo entre al aparto de adaptación y el dispositivo de arranque rápido. Sólo un cable del filamento se utiliza para la calefacción y durante el funcionamiento representa un cable abierto, que, en el caso de cables largos, podría producir, debido a las reflexiones en el cable, reacciones grandes en el circuito de calefacción. Por ello, este circuito no soluciona el problema de las longitudes grandes de los cables en los aparatos de adaptación electrónicos según el documento DE 19 637 906, que trabajan con tensiones de alimentación de alta frecuencia con una pendiente grande de los flancos. Estos aparatos de adaptación no poseen una reactancia en el cable de alimentación y pueden generar por ello, por ejemplo, una curva rectangular de la corriente.

El objetivo del presente invento es por ello crear un aparato de adaptación así como un dispositivo y un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de desinfección de aguas residuales o de agua potable, que, a pesar de la tensión de funcionamiento de alta frecuencia, permita una mayor distancia entre el aparto de adaptación y el radiador.

Este problema se soluciona con un aparato de adaptación con las características de la reivindicación 1 así como con un dispositivo con las características de la reivindicación 5 y con un procedimiento con las características de la reivindicación 8 para el funcionamiento de una instalación de desinfección de aguas residuales y de agua potable.

Dado que se prevén medios de conexión para la conexión en paralelo dependiente del estado de funcionamiento de las dos conexiones de un filamento de calefacción y que las dos conexiones de un filamento de calefacción son conectadas, después de la ignición y durante el funcionamiento del radiador UV, en paralelo, se eliminan los efectos perjudiciales de un cable de conexión abierto debidos a la tensión de funcionamiento de HF durante el funcionamiento del radiador. Además, se puede prever un aumento de la vida útil del radiador, ya que la emisión de electrones del correspondiente filamento se reparte sobre la superficie de ella, no produciéndose por ello la emisión puntual de electrones en el punto de incandescencia.

Si, además, se prevé como medio de conexión un relé, los cables de conexión se pueden hallar a un potencial casi cualquiera. Además, los relés no son críticos desde el punto de vista de su comportamiento transiente.

La utilización de relés cerrados en el estado de reposo (normally closed - NC) de tal modo, que el al menos un relé de lugar en el estado de reposo a la conexión en paralelo, permite, que el relé y la excitación durante el funcionamiento estén sin carga.

Se minimiza el coste en componentes si para cada dos radiadores se prevé un relé de conmutación cuádruple.

Dado que en el dispositivo según el invento para la desinfección por medio de una radiación UV de agua potable o de aguas residuales, en el que la radiación UV es generada con al menos un radiador de la clase de construcción de una lámpara de descarga en gas con dos filamentos de calefacción situados enfrentados con relación a un tramo de descarga en gas, previendo para cada uno de estos radiadores en total cuatro conexiones eléctricas, que conducen de un aparato de adaptación al radiador, a saber dos para cada filamento de calefacción del radiador, se prevé, que antes de la ignición del radiador los dos cables de conexión, que conducen a cada filamento de calefacción sean alimentados con una tensión de calefacción y que, después de la ignición y durante el funcionamiento los dos cables de conexión, que conducen a cada filamento de calefacción sean conectados eléctricamente en paralelo, puede ser casi arbitraria la distancia entre el correspondiente aparato de adaptación y los radiadores UV. En especial, es posible, que los cables de conexión entre el aparato de adaptación y el radiador posean una longitud de al menos ocho metros, en especial más de 15 metros.

Se reduce la carga del aparato de adaptación en el dispositivo cuando se conecta un condensador en paralelo con cada filamento de calefacción.

Dado que en el procedimiento según el invento para el funcionamiento de un dispositivo de desinfección para agua potable o para aguas residuales tratadas con una radiación UV, en el que la radiación UV es generada con al menos un radiador de la clase de construcción de una lámpara de descarga en gas con dos filamentos de calefacción situados enfrentados con relación a un tramo de descarga en gas, previendo para cada radiador de esta clase en total al menos cuatro cables eléctricos de conexión, a saber dos cables para cada filamento del radiador, y en el que la tensión de funcionamiento del radiador UV posee una frecuencia de 10 kHz a 100 kHz, en especial entre 20 kHz y 50 kHz, se prevén los siguientes pasos:

- aplicación de una tensión de calefacción a los al menos dos cables de conexión, que conducen a cada filamento de calefacción antes de la ignición del radiador,

- ignición del radiador por aplicación de una tensión de ignición a los filamentos de calefacción,

- conexión en paralelo de los al menos dos cables de conexión, que conducen aun filamento de calefacción, después de la ignición y durante el funcionamiento,

que dan lugar a las ventajas desde el punto de vista de la longitud de los cables y de la vida útil del radiador ya mencionadas.

Los relés utilizados se pueden dimensionar relativamente pequeños, si siempre se conectan sin carga, en especial si la tensión de calefacción, la tensión de ignición y la tensión de funcionamiento no están aplicadas a los cables de conexión durante un proceso de conexión del relé.

Lo mismo es válido, cuando, antes de la conexión en paralelo de los cables de conexión, se eleva progresivamente la potencia eléctrica de calefacción aportada a los filamentos de calefacción, limitando así la corriente de conexión normalmente alta con los filamentos de calefacción frías. La elevación de la potencia se realiza con preferencia por medio de una modulación del ancho de los impulsos o de una limitación de la potencia.

Finalmente, después de la conexión en paralelo de los cables de conexión se puede reducir inicialmente la potencia eléctrica aportada a los radiadores para su funcionamiento y elevarla después, de manera, que se alcancen los parámetros de funcionamiento de la instalación poco a poco y sin picos de carga de los diferentes componentes.

En lo que sigue se describe por medio del dibujo un ejemplo de ejecución del presente invento. En el dibujo muestran:

La figura 1, un conexionado esquemático de un radiador UV en el nuevo dispositivo con el aparato de adaptación nuevo.

En la figura 1 se representa un esquema de conexión simplificado para la exposición del presente invento.

Un radiador 1 UV está conectado a través de un cable 2 de cuatro hilos con un aparato 3 de adaptación. El aparato 3 de adaptación contiene una fuente 4 de tensión de calefacción, una fuente 5 de tensión de funcionamiento y de ignición, un relé 6 de conmutación doble representado en su posición de reposo (NC) así como dos condensadores 7.

Un mando 10 gobierna durante el funcionamiento los parámetros de las tensiones y de las intensidades suministradas por las fuentes 4 y 5 de alimentación así como el relé 6. Las tensiones y las intensidades suministradas se aplican a través de cables 11 de la fuente 4 de tensión de calefacción así como a través de los cables 12 de la fuente 5 de tensión de funcionamiento y de ignición al relé 6 y de aquí se aplican, según el estado de conexión del relé 6, a los filamentos 13.

Para arrancar el radiador UV se aplica en primer lugar una corriente al relé 6, de manera, que se active y conecte a través de los cables 11 los filamentos 13 con la fuente 4 de tensión de calefacción. Una vez realizado el proceso de conexión, el mando 10 eleva lentamente la corriente de salida de la fuente 4 de tensión de calefacción hasta el valor nominal y los filamentos 13 son calentados. Después, el mando 10 excita igualmente la fuente 5 de tensión de funcionamiento y de ignición para que transmita un impulso de ignición a través de los cables 12 a los filamentos 13, de manera, que se encienda la descarga en gas. Al mismo tiempo, la tensión de funcionamiento ya está aplicada a través de los cables 12 y es mantenida inicialmente en una potencia reducida a modo de regulador de tensión ("dimmer").

Finalmente, cuando por medio de la evaluación de los parámetros de la fuente de tensión de alimentación se pueda verificar, que la descarga en gas se inició con éxito, se desprende el relé 6 y conecta en paralelo los cables 2, que conducen cada uno a un filamento 13. Los condensadores 7 filtran los picos de tensión, que aparezcan eventualmente. La tensión de alimentación de alta frecuencia es aplicada después a los lados de los filamentos 13. El ramal de los cables, unido inicialmente con la fuente 4 de tensión de calefacción, no está abierto entonces. Finalmente, después de la conexión en paralelo, se eleva la potencia del radiador 1 hasta el valor nominal. Con ello finaliza la puesta en servicio del radiador 1.

Lo mismo es válido, cuando con un aparato 3 de adaptación se alimentan varios radiadores 1. En especial en la alimentación de dos radiadores con un aparato de adaptación se puede construir el relé 6 como relé de conmutación cuádruple, de manera, que el conexionado sigue siendo sencillo.

La conexión en paralelo de los cables 2, que conducen a un filamento 13, se puede realizar fundamentalmente con medios de conexión cualesquiera. Sin embargo, el nuevo aparato de adaptación posee con preferencia relés para la conexión en paralelo de los cables de conexión durante el funcionamiento, lo que posee varias ventajas frente al conexionado actual. La nueva lógica de conexionado acopla por medio del relé los filamentos con el circuito de calefacción y durante el funcionamiento se cortocircuitan los dos cables de alimentación del radiador en el aparato de adaptación en los dos lados del filamento. Con ello tiene lugar el funcionamiento en dos cables de conexión paralelos y la potencia se reparte simétricamente en ellos. Con ello ya no existe un cable abierto y las reacciones de la tensión de funcionamiento de alta frecuencia en los diferentes elementos de la conexión se minimizan. En la práctica son posibles cables con longitudes superiores a 50 m.

El procedimiento de calefacción se caracteriza por el hecho de que la corriente de calefacción sólo puede aumentar lentamente debido al aumento lento del ancho de los impulsos por medio del mando digital del lado primario del transformador principal. Cuando los filamentos están fríos, su resistencia interna es la más baja. Dado que la resistencia de fuente del circuito de calefacción es muy pequeña, fluiría, sin este mando, una corriente inicial muy alta.

La lógica se presta muy bien para el funcionamiento con relé, ya que la lógica de mando digital hace posible la conexión independiente de los relés. Esto significa, que, poco antes de que la etapa final conecte la corriente de calefacción, se conecta el relé. Se tiene en cuenta el tiempo de activación del relé. Con ello se evita el flujo de una corriente en los contactos en el instante de la conexión, lo que contribuye de manera manifiesta a la vida útil de los relés. Cuando se hayan encendido los radiadores se limita la potencia hasta que, a pesar del estado de baja impedancia del radiador, la corriente del radiador es mantenida por debajo de la corriente nominal. Al abrir el relé se reparte esta corriente del radiador sobre los dos lados del filamento y sólo carga el relé en una medida pequeña. Un condensador sobre los filamentos de calefacción se encarga de una transición cuidadosa.

El mando digital de la totalidad del aparato de adaptación reúne en sí la ignición, la calefacción previa y el funcionamiento normal. Todos los parámetros, tales como tiempo de precalentamiento, corriente de precalentamiento e ignición se adaptan en el software de mando al radiador.

La lógica de calefacción está optimada para la aplicación a radiadores UV de amalgama con una potencia alta en los que la tensión de funcionamiento para los radiadores UV posee una frecuencia de 10 kHz a 100 kHz, en especial entre 20 kHz y 50 kHz. Estos radiadores de baja presión de mercurio poseen filamentos con una impedancia muy baja y, por lo tanto, no se pueden comparar con los filamentos, como los que son conocidos a través de la técnica de iluminación. La corriente de calefacción es de aproximadamente 3 A.

Durante la entrada de la corriente en al columna de plasma se forma de manera convencional un punto de incandescencia, que da lugar puntualmente a una carga muy elevada del filamento. Esta conduce a desprendimientos de material del filamento, que contribuyen al ennegrecimiento del radiador y con ello a su envejecimiento. El nuevo funcionamiento del radiador minimiza estos efectos descritos más arriba. La entrada de los electrones en la columna de plasma se reparte sobre el filamento.

En lugar de un cable de conexión con cuatro hilos también se pueden utilizar cables de conexión con más de cuatro hilos, en especial también con ocho hilos. De acuerdo con las características técnicas expuestas más arriba, se conectan entonces en paralelo cuatro cables durante el funcionamiento de cada filamento. La impedancia característica de los cables de conexión es adaptada así mejor a los requerimientos existentes con cables de conexión largos.

Claims (11)

1. Aparato de adaptación para el precalentamiento, la ignición y el funcionamiento de al menos un radiador (1) UV de la clase de construcción de las lámparas de descarga en gas con dos filamentos (13) de calefacción situados enfrentados con relación a un tramo de descarga en gas en el que

- para cada uno de los radiadores (1) de esta clase se prevén en total al menos cuatro conexiones eléctricas, a saber dos para cada filamento (13) de calefacción,

- los cables (2) de conexión entre el aparato (3) de adaptación y el radiador (1) poseen una longitud de al menos ocho metros, en especial superior a 15 metros,

- la tensión de funcionamiento de los radiadores (1) UV posee una frecuencia de 10 kHz a 100 kHz, en especial entre 20 kHz y 50 kHz,

- se prevén medios (6) de conexión para la conexión en paralelo dependiente del estado de funcionamiento de las dos conexiones de un filamento (13) de calefacción, siendo conectadas en paralelo las dos conexiones de un filamento (13) de calefacción después de la ignición y durante el funcionamiento del al menos un radiador (1) UV.

2. Aparato de adaptación según la reivindicación 1, caracterizado porque como medios de conexión se prevé al menos un relé (6).

3. Aparato de adaptación según la reivindicación 2, caracterizado porque el al menos un relé (6) da lugar a la conexión en paralelo en el estado de reposo.

4. Aparato de adaptación según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para cada dos radiadores (1) se prevé un relé de conmutación cuádruple.

5. Dispositivo para la desinfección de agua potable o de aguas residuales tratadas por medio de una radiación UV en el que la radiación UV es generada con al menos un radiador (1) de la clase de construcción de una lámpara de descarga en gas con dos filamentos (13) de calefacción dispuestos enfrentados con relación a un tramo de descarga en gas, previendo para cada uno de los radiadores (1) de esta clase en total al menos cuatro conexiones eléctricas, que conducen de un aparato (3) de adaptación al radiador (1), a saber dos para cada filamento (13) de calefacción del radiador (1) y poseyendo la tensión de funcionamiento de los radiadores UV una frecuencia de 10 kHz a 100 kHz, en especial entre 20 kHz y 50 kHz, caracterizado porque los cables (2) de conexión entre el aparato (3) de adaptación y el radiador (1) poseen una longitud de al menos ocho metros, en especial superior a 15 metros, porque, antes de la ignición del radiador (1) se aplica a los al menos dos cables (2), que conducen a cada filamento (13) de calefacción una tensión de calefacción y porque después de la ignición y durante el funcionamiento los al menos dos cables (2) de conexión, que conducen a cada filamento (13) de calefacción, se conectan eléctricamente en paralelo.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque con cada filamento (13) se conecta en paralelo un condensador (7).

7. Procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo para la desinfección en el que la radiación UV es generada con al menos un radiador (1) de la clase de construcción de una lámpara de descarga en gas con dos filamentos (13) de calefacción dispuestos enfrentados con relación a un tramo de descarga en gas, en el que para cada uno de los radiadores (1) de esta clase se prevén al menos cuatro cables (2) eléctricos de conexión entre el aparato (3) de adaptación y el radiador (1) con una longitud de al menos ocho metros y en especial superior a 15 metros, a saber dos cables para cada filamento (13) de calefacción y en el que la tensión de funcionamiento para los radiadores (1) posee una frecuencia de 10 kHz a 100 kHz, en especial entre 20 kHz y 50 kHz, caracterizado porque se prevén los siguientes pasos.

- aplicación de una tensión de calefacción a los al menos dos cables (2) de conexión, que conducen a cada filamento (13) de calefacción antes de la ignición del radiador (1),

- ignición del radiador (1) por aplicación de una tensión de ignición a los filamentos (13) de calefacción;

- conexión en paralelo de los al menos dos cables (2) de conexión, que conducen a un filamento (13) de calefacción, después de la ignición y durante el funcionamiento.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el al menos un relé (6) se conecta siempre sin carga y porque, en especial, la tensión de calefacción, la tensión de ignición y la tensión de funcionamiento no están aplicadas durante un proceso de conexión del relé (6) a los cables (2) de conexión.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque antes de la conexión en paralelo de los cables (2) de conexión se eleva progresivamente la potencia eléctrica de calefacción aplicada a los filamentos (13) de calefacción.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la elevación de la potencia se realiza con una modulación del ancho de los impulsos o por limitación de la potencia.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque después de la conexión en paralelo de los cables (2) de conexión se reduce en primer lugar y se eleva después con relación al funcionamiento normal la potencia eléctrica aplicada a los radiadores (1) para el funcionamiento.