DE3824647C2 - - Google Patents

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 entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist durch die DE-PS 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 Patentschrift 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" bekanntgeworden.

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 Rückreflexion in die Lichtquellen und durch Absorbtion verloren.

Durch die DE 35 30 952 A1 ist ein Bestrahlungsgerät bekannt, welches einen von Leuchtstoffröhren umgebenen Lichtleiter aufweist. Die Leuchtstoffröhren besitzen dabei einen kreisrunden und keinen flachovalen Querschnitt.

Der Lichtleiter besteht aus einem mit Fluoreszenzstoff dotierten strahlungsdurchlässigen Material, wobei der Fluoreszenzstoff von den Leuchtstoffröhren emittierte Strahlung absorbiert und in einem von seiner chemischen Zusammensetzung abhängigen Spektrum fluoresziert. Diese innerhalb des Lichtleiters erzeugte Fluoreszenzstrahlung wird durch Totalreflexion innerhalb des Rohres in Umfangs- und Axialrichtung geführt und kann an einem axialen Ende des Rohrs abgestrahlt werden.

Mit diesem Aufbau des bekannten Bestrahlungsgerätes soll die Strahlung einer Strahlungsröhre möglichst weitgehend ausgenutzt werden, um Strahlung in dem jeweils geeigneten Spektralbereich über eine begrenzte Fläche zur Verfügung zu stellen.

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 DE-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 Schmalseiten 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 Reflexion 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 zeigt

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 (7)

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 Schmalseiten (18) der UV-Lichtquellen je­ weils mit ihrer Mittelachse (22) auf den Mittelpunkt des Rohrkörperquerschnittes gerichtet sind, wobei die von den Breitseiten (20) emittierte Strahlung der UV-Flachstrahler mittels der Reflektoren (24) auf den Rohrkörper gelenkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachstrahler (16) mit ihren dem Rohrkörper (12) zugewandten Schmalseiten (18) am Rohrkörper (12) anliegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 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.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reflektorschenkel (26, 28) mit ihren dem Rohrkörper (12) zugewandten Enden am Rohrkörper (12) anliegen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Re­ flektoren (24) parabolisch ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Re­ flektoren (24) in Form eines Kegelschnittes ausgebil­ det sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Re­ flektoren (24) eben ausgebildet sind.