DE3824647A1 - Vorrichtung zur bestrahlung von medien mittels uv-licht - Google Patents
Vorrichtung zur bestrahlung von medien mittels uv-lichtInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestrah
lung von Medien mittels UV-Licht, beispielsweise für
die Entkeimung von Flüssigkeiten und/oder Gasen durch
UV-Licht, in der die UV-Lichtquellen nach dem Prinzip
der sogenannten positiven Bestrahlungsgeometrie kranz
förmig achsparallel um den mediumdurchströmten Rohrkör
per angeordnet sind.
Eine Vorrichtung dieses Prinzips ist durch das Patent
DE 21 19 961 bekannt.
Die Erzielung einer möglichst hohen Wirksamkeit mit
geringstem Kostenaufwand erfordert eine Maximierung
der Bestrahlungsstärken in der Bestrahlungskammer.
Um hohe Bestrahlungsstärken an jedem Ort der durch
den Rohrkörper gebildeten Bestrahlungskammer zu erzie
len, ist es durch die genannte DE-PS 21 19 961 bekannt,
das zu entkeimende Medium durch den für UV-Licht durch
lässigen Rohrkörper aus Quarz zu führen und außen um
den Rohrkörper herum eine Mehrzahl von achsparallel
angeordneten UV-Lichtquellen vorzusehen. Jeder Licht
quelle ist dabei ein Reflektor zugeordnet, um eine
möglichst große Strahlungsenergie für die Bestrahlung
des in dem Rohrkörper fließenden Mediums zur Verfü
gung zu stellen.
Diese Art der Anordnung der Lichtquellen zum Rohrkör
per zeichnet sich dadurch aus, daß durch Fokussierung
die Strahlungsintensität mit zunehmendem Abstand zur
Strahlenquelle zunimmt. In der Fachwelt ist diese Art
der Bestrahlung unter dem Begriff "Positive Bestrah
lungsgeometrie" bekannt geworden.
Diese bekannte Vorrichtung hat sich in der Praxis
bewährt, nachteilig ist allerdings der niedrige Ener
gietransfer in den Rohrkörper von nur etwa 55%. Ein
Großteil der von den UV-Lichtquellen emittierten
Strahlung geht hier durch Rückreflektion in die
Lichtquellen und durch Absorbtion verloren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch
optimierten Energietransfer und Leistungssteigerung
der UV-Lichtquellen eine wesentliche Erhöhung der
Bestrahlungsstärke, d. h., der Strahlendichte im zu
behandelnden Fluid zu erzielen.
Dies erreicht die Erfindung bei der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Vorrichtung
durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merk
male.
Mit der Erfindung ist es in vorteilhafter Weise mög
lich, Flachstrahler bei einer Vorrichtung gemäß PS
21 19 961 zur Bestrahlung von Flüssigkeiten und/oder
Gasen einzusetzen.
Der Flachstrahler besitzt aufgrund seines flachova
len Querschnitts mit jeweils zwei Schmalseiten und
zwei Breitseiten eine ausgeprägte Strahlungscharak
teristik:
Das Maximum der Strahlung wird über die Breitseiten,
lediglich ca. 30% über die Schmalseiten des Strahlers
emittiert.
Erfindungsgemäß wird ein Satz Flachstrahler in der
Weise achsparallel um den Rohrkörper angeordnet,
daß die Hauptachse des Flachstrahlers jeweils in
Richtung der Mittelachse des Rohrkörpers orientiert
ist. Hierdurch erfolgt die Maximalemission der Breit
seiten des Flachstrahlers tangential zum Rohrkörper.
Mittels Spezialreflektoren werden sowohl dieser tan
gentiale als auch der dem Rohrkörper abgewandte Strah
lungsfluß in den Rohrkörper umgelenkt.
Durch diese Anordnung der Flachstrahler wird der
Wirkungsgrad des Energietransfers in den Rohrkörper
gegenüber der bekannten Verwendung von Rundstrahlern
gemäß der DE-PS 21 19 961 wesentlich erhöht.
Mit speziell geformten Reflektoren, z. B. parabolisch
oder elliptisch, kann der Anteil der in den Strahler
zurückreflektierten ultravioletten Strahlung auf prak
tisch 0% reduziert werden. Unter Berücksichtigung der
gerichteten Strahlungsverteilung und der Winkelab
hängigkeit von Emission und Reflektion wird in der
erfindungsgemäßen Anordnung von Flachstrahlern und
Reflektoren eine Einbringung von 80%-90% der
Gesamtemission in das zu behandelnde Fluid erzielt.
Die erfindungsgemäße Anordnung von Flachstrahlern
und Reflektoren beinhaltet auch die Kontaktkühlung
der UV-Strahler sowohl direkt über den fluidführen
den Rohrkörper als auch indirekt über die Reflektor
schenkel. Hierfür liegen die UV-Strahler mit ihren
Schmalseiten einerseits am Rohrkörper und anderer
seits an den Reflektorschenkeln an. Die Reflektoren
führen ihrerseits die Wärme durch Kontakt zum Rohr
körper ab.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Wei
terbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh
rungsbeispiele wird die Erfindung zum besseren Ver
ständnis näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung mit drei
um einen Rohrkörper angeord
neten Flachstrahlern mit je
weils einem Reflektor,
Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1,
jedoch mit einem anderen Re
flektor, und
Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 1,
mit einem Reflektor mit gerade
verlaufenden Reflektorschen
keln.
Die in Fig. 1 zu erkennende und als Ganzes mit der Be
zugsziffer 10 bezeichnete Vorrichtung umfaßt einen
Rohrkörper 12, der sich senkrecht zur Zeichenebene er
streckt und von einer zu entkeimenden Flüssigkeit 14
durchströmt ist. Der Mantel des Rohrkörpers 12 besteht
aus Quarz und ist somit für UV-Strahlung durchlässig.
Außen um den Rohrkörper 12 herum sind im gleichen
Abstand voneinander drei Flachstrahler 16 angeordnet.
Jeder Flachstrahler 16 besitzt zwei Schmalseiten 18
und zwei Breitseiten 20. Ferner ist jedem Flachstrah
ler 16 ein Reflektor 24 mit jeweils zwei Reflektor
schenkeln 26 und 28 zugeordnet.
Die achsparallel angeordneten Flachstrahler 16 sind
so ausgerichtet, daß sich die Hauptachse 22 radial
zum Rohrkörper 12 erstreckt.
Die Schmalseiten 18 liegen an dem Rohrkörper 12 an,
und durch den so geschaffenen Kontakt zwischen Flach
strahler 16 und Rohrkörper 12 ergibt sich eine Kon
taktkühlung.
Die Reflektorschenkel 26, 28 befinden sich mit ihren
ersten Enden ebenfalls in Berührung mit dem Rohr
körper 12, und die zweiten Enden liegen an den äuße
ren Schmalseiten 18 der Flachstrahler 16 an. Auch
durch die Reflektorschenkel 26 und 28 ergibt sich so
mit eine Kontaktkühlung.
Die Hauptstrahlungsrichtung der Flachstrahler 16 ver
läuft senkrecht zur Hauptachse 22, d. h., der weitaus
größte Teil tritt aus den Breitseiten 20 tangential
zum Rohrkörper 12 aus. Mit Hilfe der Reflektorschenkel
26 und 28 wird sowohl der tangentiale als auch der
dem Rohrkörper 12 abgewandte Strahlungsfluß der äuße
ren Schmalseite in den Rohrkörper 12 umgelenkt.
Während die Reflektorschenkel 26, 28 in Fig. 1 einen
etwa elliptischen Verlauf aufweisen, zeigt Fig. 2
eine Ausführungsform, bei der die Reflektoren 24
parabolisch verlaufen (zur besseren Übersicht der
Zeichnung ist in Fig. 2 der Einfachheit halber ledig
lich ein Flachstrahler 16 mit einem Reflektor 24 dar
gestellt). Die äußere Schmalseite des Flachstrahlers
16 wird hier nicht vom Reflektor 24 umfaßt.
Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind
die Reflektorschenkel 26 und 28 eben. Wie in Fig. 2
ist eine Kontaktkühlung für den Flachstrahler 16 und
durch die Reflektorschenkel 26, 28 vorgesehen.
Versuche haben ergeben, daß mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung eine Verbesserung des Wirkungsgrades auf
über 80% gegenüber dem Wirkungsgrad von maximal 55%
der bekannten Vorrichtung gemäß der DE-PS 21 19 961
erreicht wird.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Bestrahlung von Medien mittels
UV-Licht, bestehend aus einem vom Medium durchströmten
Rohrkörper (12) aus UV-durchlässigem Werkstoff, und
mindestens zwei Stück außen achsparallel angeordneten
UV-Lichtquellen mit Reflektoren, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtquellen durch UV-Flachstrahler (16) ge
bildet sind, die einen länglich, flachovalen Quer
schnitt mit Breit- und Schmalseiten (18, 20) aufweisen,
und daß die Hauptachsen (22) der UV-Lichtquellen je
weils auf den Mittelpunkt des Rohrkörperquerschnittes
gerichtet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Hauptachsen (22) der UV-Lichtquellen
jeweils auf den Mittelpunkt des Rohrkörperquerschnit
tes gerichtet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Flachstrahler (16) mit ihren
dem Rohrkörper (12) zugewandten Schmalseiten (18) am
Rohrkörper (12) anliegen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Re
flektoren (24) durch jeweils zwei Reflektorschenkel
(26, 28) gebildet sind, und daß die Reflektorschenkel
(26, 28) an ihren dem Rohrkörper (12) abgewandten En
den in Berührung mit dem Flachstrahler (16) sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Reflektorschenkel (26, 28) mit ih
ren dem Rohrkörper (12) zugewandten Enden am Rohrkörper
(12) anliegen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Re
flektoren (24) parabolisch ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Re
flektoren (24) in Form eines Kegelschnittes ausgebil
det sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Re
flektoren (24) eben ausgebildet sind.
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