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Dokumentenidentifikation DE10065995A1 08.05.2002
Titel UV-Modul mit eingebautem Ersatzstrahler
Anmelder a.c.k. aqua concept GmbH Karlsruhe, 76189 Karlsruhe, DE
Erfinder Weckenmann, Jürgen, 68163 Mannheim, DE
DE-Anmeldedatum 02.11.2000
DE-Aktenzeichen 10065995
Offenlegungstag 08.05.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.05.2002
IPC-Hauptklasse G21K 5/00
IPC-Nebenklasse H05B 41/16   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur UV-Bestrahlung von Fluiden. Derartige Einrichtungen werden üblicherweise zur Oxidation ganz bestimmter Stoffe in Flüssigkeiten oder zur Desinfektion von Wasser eingesetzt. Solche Einrichtungen bestehen im allgemeinen aus einer oder mehreren UV-durchlässigen Quarzglasröhren, die von einem Gehäuse so umgeben sind, daß das Fluid zwischen Gehäuse und Quarzglasröhrenaußenteile hindurch fließt. Dabei ist in den Quarzglasröhren jeweils ein UV-Strahler angeordnet, der die Flüssigkeit mit UV-Licht bestrahlt. Demgegenüber besteht das erfindungsgemäße UV-Modell aus einer Quarzglasröhre (4) mit mindestens einem Einsatzstrahler (5) und mindestens einem Ersatzstrahler (6). Beide Strahler sind mit der Schalteinheit (7) verbunden, die wiederum mit dem Vorschaltgerät (8) und dem Ausfallüberwachungsgerät (9) verbunden ist. Nicht dargestellt ist der Netzanschluß des Vorschaltgeräts. Die Schalteinheit (7) kann über einen elektrischen Arbeitsmagneten (10) umgeschaltet werden, wobei das Signal über die gestrichelt gezeichnete Signalleitung (1) vom Ausfallüberwachungsgerät (9) kommt. Fällt der Strahler (5) aus, detektiert das Ausfallüberwachungsgerät (9) diesen Ausfall und gibt ein entsprechendes Signal an den elektrischen Arbeitsmagneten (10), der die Schalteinheit (7) umschaltet. Der Schalter zum Strahler (5) wird geöffnet und gleichzeitig der Schalter zum Strahler (6) geschlossen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur UV-Bestrahlung von Fluiden. Derartige Einrichtungen werden üblicherweise zur Oxidation ganz bestimmter Stoffe in Flüssigkeiten oder zur Desinfektion von Wasser eingesetzt.

Solche Einrichtungen bestehen im allgemeinen aus einer oder mehreren UVdurchlässigen Quarzglasröhren, die von einem Gehäuse so umgeben sind, daß das Fluid zwischen Gehäuse und Quarzglasröhrenaußenseite hindurch fließt. Dabei ist in den Quarzglasröhren jeweils ein UV-Strahler angeordnet, der die Flüssigkeit mit UV- Licht bestrahlt. Die Anzahl und Leistung aller Strahler berechnet sich nach der erforderlichen Dosis, die für die Erfüllung der gestellten Aufgabe notwendig ist. Alle diese Strahler sind im störungsfreien Betrieb eingeschaltet.

Solche Einrichtungen sind nicht geeignet, um auf betrieblich bedingte Änderungen flexibel reagieren zu können. Diese betrieblichen Änderungen können beispielsweise darin bestehen, daß einer derjenigen Strahler, der gerade eingeschaltet ist, Einsatzstrahler genannt, ausfällt, weil er zum Beispiel am Ende seiner Lebensdauer angelangt ist oder aber vorzeitig kaputt gegangen ist. Weiterhin können Fälle auftreten, wie eine Zunahme der UV-Absorption der Flüssigkeit, was zu einer Verringerung der UV-Dosis führt oder eine Verschmutzung der Quarzglasrohroberfläche, was den gleichen Effekt hervorruft. In keinem der dargestellten Fälle können herkömmliche Systeme flexibel reagieren und den Verlust an UV-Dosis durch Zuschaltung von in Reserve befindlichen UV-Strahlern kompensieren.

Diese Nachteile werden mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen vermieden. Durch die Vergrößerung der Anzahl der Strahler in den Quarzglasröhren auf ein Maß, das über die Anzahl der erforderlichen Strahler zur Erzeugung der für eine Aufgabenstellung notwendigen Dosis hinausgeht, verbunden mit einer entsprechenden Verschaltung mit den zugehörigen Vorschaltgeräten werden die genannten Nachteile vermieden. Die Zahl der eingeschalteten Strahler, Einsatzstrahler genannt, dienen der Bestrahlung der Flüssigkeit mit der notwendigen Dosis, die restlichen Strahler dienen als Ersatzstrahler, die dann eingeschaltet werden, wenn einer der Einsatzstrahler ausfällt oder am Ende seiner Lebensdauer angelangt ist, die aktuelle UV-Absorption des Fluids zunimmt oder beispielsweise die Quarzglasröhre so verschmutzt ist, daß die Zahl der eingeschalteten Einsatzstrahler zur Bereitstellung der erforderlichen Dosis nicht mehr ausreicht. Zu diesem Zweck sind die Einsatzstrahler auf Vorschaltgeräte aufgeschaltet, während die Ersatzstrahler auf den ihnen zugeordneten Vorschaltgeräten nicht aufgeschaltet sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung gibt Anspruch 2 und 3 wieder. Danach werden die leuchtenden Einsatzstrahler durch elektronische Ausfallüberwachungen überwacht, die einer übergeordneten Elektronik oder Relais- Steuerung den Ausfall beispielsweise eines Einsatzstrahlers meldet, worauf die Übergeordnete Steuerung den ausgefallenen Einsatzstrahler vom Vorschaltgerät trennt und einen Ersatzstrahler entweder auf das gleiche oder auf ein anderes Vorschaltgerät aufschaltet und damit zum Leuchten bringt. Mit den Merkmalen nach Anspruch 4 wird ein weiterer Vorteil beschrieben, nach dem ein, im Gehäuse eingebrachter Sensor die Intensität des UV-Lichts nach Durchgang durch die Quarglasschutzröhre und das Fluid mißt und bei einem, durch den Anstieg der flüssigkeitseigenen UV- Absorption oder durch die Verschmutzung der Quarglasschutzröhre verursachten Intensitätsverlust so viele UV-Strahler zuschaltet, bis der Intensitätsverlust ausgeglichen ist. Mit dem Merkmal nach Anspruch 5 wird eine weitere vorteilhafte Ausbildungsform der Erfindung dargestellt. Danach akkumulieren den Einsatzstrahlern sowie den Ersatzstrahlern zugeordnete Betriebsstundenzähler die Zeit, die die einzelnen Strahler eingeschaltet sind und melden diese Zeit einer übergeordneten Umschaltsteuerung. Diese wählt dann in Abhängigkeit der einzelnen Betriebsstundenzahlen die Strahler aus, die Einsatzstrahler sein sollen und diejenigen die als Ersatzstrahlern in Reserve gehalten werden. Beispielsweise können von der Umschaltsteuerung die Strahler als Einsatzstrahler ausgewählt werden, die die höchste Betriebstundenzahl aufweisen. Selbstverständlich kann die hardwaremäßige oder softwaremäßige Programmierung der Umschaltsteuerung auch andere Kriterien als die maximale Betriebstundenzahl vorgeben wie z. B. die minimale Betriebstundenzahl oder eine bestimmte Betriebsstundenzahl. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ergibt sich mit Anspruch 6, wenn statt der Betriebstunden die Anzahl der Einschaltungen pro Strahler gezählt werden und von der übergeordneten Umschaltsteuerung als Kriterium für den Einsatz oder die Reserve der Strahler dienen. Mit den Merkmalen nach Anspruch 7 wird eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen UV-Moduls mit eingebautem Ersatzstrahler beschrieben. Danach wird ein Umschaltvorgang von einem ausgefallenen Strahler auf einen anderen Strahler per Signal an eine zentrale Warte oder dezentrale Unterwarte gemeldet. Das kann beispielsweise notwendig sein, wenn das Wartungspersonal über den aktuellen Zustand des UV-Reaktors informiert sein muß. Und schließlich werden mit Anspruch 8 beispielhaft UV-Strahler genannt, die oft für die UV-Oxidation und UV-Desinfektion verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Fig. 1 und 2 erläutert. Die Fig. 1 zeigt schematisch einen UV-Reaktor mit erfindungsgemäßem UV-Modul mit eingebautem Ersatzstrahler im Längs- und Querschnitt, wobei nur ein zentrales Quarzglasschutzrohr zum Einsatz kommt. Fig. 2 zeigt schematisch einen UV-Reaktor mit erfindungsgemäßem UV-Modul mit eingebautem Ersatzstrahler im Längs- und Querschnitt. Dabei werden mehrere Quarzglasschutzröhren innerhalb des UV-Reaktors eingesetzt.

Fig. 1 zeigt einen UV-Reaktor mit zylindrischem Mantel (1) und dem Flüssigkeitseintritt (2) und dem Flüssigkeitsaustritt (3). Die Quarzglasschutzröhre ist mit (4) bezeichnet. In ihr sind der Einsatzstrahler (5) und der Ersatzstrahler (6) untergebracht. Beide Strahler sind mit der Schalteinheit (7) verbunden, die wiederum mit dem Vorschaltgerät (8) und dem Ausfallüberwachungsgerät (9) verbunden ist. Nicht dargestellt ist der Netzanschluß des Vorschaltgeräts. Die Schalteinheit (7) kann über einen elektrischen Arbeitsmagneten (10) umgeschaltet werden, wobei das Signal über die gestrichelt gezeichnete Signalleitung (11) vom Ausfallüberwachungsgerät (9) kommt. Fällt der Strahler (5) aus, so detektiert das Ausfallüberwachungsgerät (9) diesen Ausfall und gibt ein entsprechendes Signal an den elektrischen Arbeitsmagneten (10), der die Schalteinheit (7) umschaltet. Der Schalter zum Strahler (5) wird geöffnet und gleichzeitig der Schalter zum Strahler (6) geschlossen.

Fig. 2 zeigt einen UV-Reaktor mit zylindrischem Mantel (1) und dem Flüssigkeitseintritt (2) und dem Flüssigkeitsaustritt (3). In den UV-Reaktor sind beispielhaft drei Quarzglasschutzröhren (4) eingesetzt. In ihnen sind jeweils ein Einsatzstrahler (5) und Ersatzstrahler (6) untergebracht. Beide Strahler sind, wie in Fig. 1 mit der Schalteinheit (7) verbunden, die wiederum mit dem Vorschaltgerät (8) und dem Ausfallüberwachungsgerät (9) verbunden ist. In Fig. 2 ist die elektrische Versorgung sowie die Ansteuerung von nur in einem der drei UV-Module dargestellt. Nicht dargestellt ist der Netzanschluß des Vorschaltgeräts. Fällt der Strahler (5) aus, so detektiert das Ausfallüberwachungsgerät (9) diesen Ausfall und gibt ein entsprechendes Signal an die Schalteinheit (7). Der elektrische Arbeitsmagnet (10) schaltet die Schalteinheit (7) um. Der Schalter zum Strahler (5) wird geöffnet und gleichzeitig der Schalter zum Strahler (6) geschlossen.


Anspruch[de]
  1. 1. UV-Modul mit eingebautem Ersatzstrahler dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere UV-Strahler in einer oder mehreren UV-durchlässigen Quarzglasröhren fixiert sind, die von einem Gehäuse so umgeben sind, daß zwischen Quarzglasröhren und Gehäuse ein Raum entsteht, durch den ein Medium hindurchgeleitet wird, das bestrahlt wird, wobei einer oder mehrere der UV-Strahler auf ein oder mehrere Vorschaltgeräte aufgeschaltet sind und als Einsatzstrahler leuchten, während mindestens einer oder auch mehrere, aber nicht alle der UV- Strahler als Ersatzstrahler fungieren und nicht auf die zugeordneten Vorschaltgeräte aufgeschaltet sind und deshalb nicht leuchten.
  2. 2. UV-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die leuchtenden Einsatzstrahler von einer oder mehreren Strahlerausfallüberwachungen überwacht werden, die mit einer oder mehreren Umschaltsteuerungen so verbunden sind, daß bei Ausfall eines leuchtenden Einsatzstrahlers ein Ersatzstrahler auf das zugeordnete Vorschaltgerät aufgeschaltet wird und leuchtet.
  3. 3. UV-Modul nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgefallenen Einsatzstrahler durch die Umschaltsteuerung von seinem elektrischen Vorschaltgerät getrennt wird und einer der Ersatzstrahler von der Umschaltsteuerung auf dieses Vorschaltgerät aufgeschaltet wird.
  4. 4. UV-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein UV-Sensor, der beispielsweise in das Gehäuse eingebaut ist, das von den UV-Strahlern ausgehende und durch das Medium hindurchgehende Strahlungsfeld überwacht und bei Absinken der UV-Intensität einen Ersatzstrahler zuschaltet bzw. bei Ansteigen der UV-Intensität diesen wieder abschaltet.
  5. 5. UV-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Strahler, die Einsatzstrahler wie die Ersatzstrahler mit Betriebsstundenzählern verbunden sind, die mit den Umschaltsteuerungen so verknüpft sind, daß die Umschaltsteuerungen den Strahlern die Eigenschaft Einsatzstrahler oder Ersatzstrahler zu sein, entsprechen der Zahl der Betriebstunden zuweisen.
  6. 6. UV-Modul nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebstundenzähler durch einen Einschaltimpulszähler ersetzt wird.
  7. 7. UV-Modul nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfall eines Einsatzstrahlers und die folgende Umschaltung auf einen Ersatzstrahler durch eine Leuchtanzeige am Schaltkasten oder ein Signal an eine zentrale Warte oder dezentrale Unterwarte gemeldet wird.
  8. 8. UV-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten UV- Strahler Quecksilbermitteldruck- oder Niederdruckstrahler sind.






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