CH633976A5

CH633976A5 - Apparatur zur bestrahlung stroemungsfaehiger medien.

Info

Publication number: CH633976A5
Application number: CH763678A
Authority: CH
Inventors: Alfred Graentzel
Original assignee: Alfred Graentzel
Priority date: 1977-07-23
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1983-01-14
Also published as: JPS5441278A; DE2733344B1; FR2397874A2; FR2397874B2; GB2003008B; GB2003008A; JPS5711700B2; DE2733344C2; US4201917A

Description

Die Erfindung betrifft eine Apparatur zur Bestrahlung strömungsfähiger Medien nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Apparatur dieser Bauart ist das Gefäss aus einem für die Strahlung durchlässigen Material gefertigt und von der Strahlungsquelle, z.B. UV-Lampe, umgeben. Die Apparatur kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich oder im Kreislauf betrieben werden.

Für die Qualitätsuntersuchungen von Flüssigkeiten, verdünnt oder unverdünnt, insbesondere von Wasser, ist es erforderlich, die gasförmigen Reaktionsprodukte, insbesondere als C02, möglichst quantitativ genau zu bestimmen. Die fehlerfreie Bestimmung wird dadurch erschwert, dass derartige gasförmige Stoffe, z.B. das erwähnte C02, bereits vor der Bestrahlung in der Flüssigkeit enthalten sein können.

Werden diese gasförmigen Stoffe während oder nach der Bestrahlung zusammen mit gleichartigen gasförmigen Reaktionsprodukten aus der Flüssigkeit ausgetrieben und analysiert, so ergibt die Messung eine höhere Konzentration als diejenige, die durch die chemische Reaktion infolge der Bestrahlung entstanden ist.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Apparatur der eingangs erwähnten Bauart so zu gestalten, dass die bereits vor der Bestrahlung in der Flüssigkeit enthaltenen ausgasbaren und die infolge der Bestrahlung erzeugten ausgasbaren gasförmigen Reaktionsprodukte gleichzeitig und getrennt voneinander, besonders für Messzwecke auch mit sehr unterschiedlichen Messgrössen, genau erfasst werden können.

Mit der erfindungsgemässen Lösung, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben ist, wird erreicht, dass ein Teil des zugeführten Trägergases den gegen die Strahlung abgeschirmten Bereich des Gefässes durchsetzt und dabei die in der Flüssigkeit enthaltenen Gase austreibt, bevor die Flüssigkeit in den für die Strahlung durchlässigen Bereich des Gefässes gelangt. Der andere Teil des Gases unterstützt die Reaktion und treibt die gasförmigen Reaktionsprodukte aus.

Einzelheiten und die Funktionsweise der erfindungsgemässen Apparatur werden im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemässe Apparatur schematisch im Längsschnitt;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Das rotationssymmetrische Gefäss 1 aus Normalglas hat an seiner oberen Stirnseite einen Anschluss 2 zum Einleiten der zu behandelnden Flüssigkeiten, einen Anschluss 3 zur Abfuhr der ausgasbaren Stoffe mit einem Teil von Trägergas, das auch Reaktionsgas sein kann, sowie einen zentralen Stutzen 4 zum Einführen und zur Halterung einer U-rohr-förmigen UV-Lampe 5. Der untere Teil des Gefässes 1 ist flanschartig erweitert. Ein Zwischenstück 6 ist mittels einer ringförmigen Bodenplatte 7, einem Spannring 8, Schrauben 9 und Dichtungen 10,11 gegen die flanschartige Erweiterung 12 verspannt. Ausserdem ist am unteren Teil der Gefäss-wand ein schräg nach oben weisender Gasabfuhrstutzen 13 angebracht. Der mittlere Teil des Gefässes 1 trägt einen Kühlmantel 14 mit Zu- und Abführungen 15,16 für ein Kühlmittel. Unmittelbar oberhalb des Kühlmantels 14 ist an das Gefass 1 ein Gaseinlassstutzen 17 angebracht.

Der Rotationskörper" 18 ist als Hohlzylinder ausgebildet mit radialen Bohrungen zur Aufnahme von stabförmigen Wischelementen 19. An seiner oberen Stirnseite weist er eine zentrale Öffnung auf, durch die die UV-Lampe 5 mit Spiel in den Innenraum des Hohlzylinders 18 hineinragt. Damit wird erreicht, dass praktisch die gesamte Strahlung in den Flüssigkeitsfilm der Gefässinnenwand entlang eindringen kann, wodurch eine Einsparung sowohl an Strahlungsleistung als auch an Strahler-Rohrlänge erzielt wird.

Der untere Teil des Hohlzylinders 18 weist einen Schliff 20 auf, in den ein Kegelstumpf 21, zum Beispiel aus Kunststoff, eingepasst ist. In einer zentralen Sackbohrung 22 des Kegelstumpfes ist ein angeschmolzener Zapfen 23 der Lampe 5 gelagert. Ausserdem sind in den Kegelstumpf 21 Stabmagnete 24 sowie ein Lagerzapfen 25 eingelassen, der drehbar in dem Zwischenstück 6 gelagert ist. Das Zwischenstück 6 hat eine ringförmige Aussparung 26, in die Pole eines Antriebsmagneten (nicht dargestellt) eingreifen.

Für die Lagerung der Wischelemente 19 sind an den relativ dünnwandigen Hohlzylinder 18 in den Hohlzylinder-In-nenraum hineinragende und dort einseitig verschlossene Hülsen 27 angeschmolzen, die untereinander durch Distanz-

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stege 28 verbunden sind. Die obere Reihe der Wischelemente 19 weist an ihren Enden Verdickungen 29 auf und dient so gleichzeitig zur Lagerung des Hohlzylinders 18 gegenüber dem Gefass 1.

Der Hohlzylinder 18 ist materialmässig in zwei Abschnit- 5 te unterteilt; der untere Abschnitt, der etwa 75 bis 80% der Gesamtlänge ausmacht und bis auf die Höhe der Gaszufuhr 17 reicht, besteht aus synthetischem, für die UV-Strahlung durchlässigem Quarzglas, der obere Teil besteht aus einem für UV-Strahlung undurchlässigen Glas, so dass der obere 10 Teil des Gefässes und damit die hier entlang strömenden Medien gegen die von der Lampe 5 ausgehende UV-Strah-lung abgeschirmt sind.

Zur Verbesserung der Abschirmung in diesem oberen Teil des Gefässes 1, insbesondere zur Verhinderung von Ref- 15 lexionen, sind auf Höhe des Übergangs zum abgeschirmten Bereich wenig unterhalb des Anschlusses 17 für die Gaszufuhr die Enden der Stäbchen 19 durch ein für die Strahlung undurchlässiges Band 40 mit spiralförmigem Verlauf untereinander verbunden. Die Breite des Bandes 40 entspricht etwa der Weite des Spaltes zwischen dem Rotationskörper 18 und dem Gefäss 1. Durch die spiralförmige Anordnung des Bandes 40, das in Schlitzen an den Enden der Stäbchen 19 eingespannt ist, wird ausserdem der Flüssigkeitsfilm nach unten in den der UV-Strahlung angesetzten Bereich hinein beschleunigt. Zur Abschirmung der UV-Strahlung genügen zwei Spiralengänge des undurchlässigen Bandes.

Zum Abführen der bestrahlten Medien ist an dem Zwischenstück 6 ein Ablassstutzen 30 angebracht, während zum 30 Umpumpen in bekannter Weise entsprechende Rückführleitungen 31, 32 vorgesehen sind.

Durch die Rotation des Hohlzylinders 18 legen sich die Stäbchen 19 an die Innenwand des Gefässes 1 an und lösen etwaige Ablagerungen von der Gefässwand ab. Gleichzeitig wird dadurch aber auch eine starke Verwirbelung der durch den Stutzen 2 eingeführten, an der Gefässwand entlang strömenden Flüssigkeit bewirkt, was die Reaktion in der Flüssigkeit infolge der von der Lampe 5 ausgesandten UV-Strah-lung erheblich beschleunigt. Im oberen, gegen die Strahlung abgeschirmten Teil des Gefässes 1 findet keine Reaktion statt, vielmehr werden in diesem Abschnitt die in der Flüssigkeit enthaltenen Gase, z.B. die in Wässern am meisten vorhandene Kohlensäure (C02), mit ausgetrieben. Hierfür wird durch den Stutzen 17 des Trägergas, z.B. entsprechende Luft, Sauerstoff oder Stickstoff oder andere Gase oder Gasgemische, eingeführt, von dem ein Teil zusammen mit diesen Gasen am Stutzen 3 wieder ausströmt. Der andere Teil des Gases strömt vom Stutzen 17 aus nach unten zum Entnahmestutzen 13.

Die eigentliche Reaktion, durch die vor allem in der Flüssigkeit enthaltene Kohlenwasserstoffe umgesetzt werden, beginnt somit erst unterhalb des Stutzens 17. Die dabei entstehenden, gasförmigen Reaktionsprodukte werden über den Stutzen 13 entnommen. Durch diese Aufteilung des Hohlzylinders und die mittige Gaszufuhr lassen sich in gewissen Fällen organische und anorganische Komponenten in der Flüssigkeit separat erfassen und messtechnisch voneinander trennen.

Beim Arbeiten im Kreisverlauf wird für die Zirkulation der Flüssigkeit innerhalb des Gefässes 1 die Drehzahl des Hohlzylinders 18 so weit erhöht, bis die Flüssigkeit in der Leitung 32 aus deren oberen Mündung 33 austritt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

633 976 PATENTANSPRÜCHE

1. Apparatur zur Bestrahlung strömungsfähiger Medien, die mindestens zum Teil aus einer Flüssigkeit bestehen, zum Erzielen chemischer Reaktionen oder Erzeugen von Reaktionsprodukten, welche Apparatur ein rotationssymmetrisches Gefäss, durch das die Medien hindurchgeleitet werden, eine Strahlungsquelle sowie einen mit Wischelementen ausgestatteten Rotationskörper aufweist, der infolge seiner Drehbewegung die Medien in Rotation um die Gefässlängs-achse versetzt, wobei die die Gefassinnenwand von Ablagerungen befreienden Wischelemente die Form von steifen, zylindrischen Stäbchen haben, die in radial verlaufenden Bohrungen des Rotationskörpers ihrer Längsachse entlang verschieblich geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Gefässes (1) entlang der Zuströmseite der Medien gegen die Strahlung abgeschirmt ist, und dass das Gefäss (1) auf Höhe des Übergangs zum abgeschirmten Bereich einen Anschluss (17) zur Zufuhr eines Träger- bzw. Reaktionsgases und an seinen Enden Anschlüsse (3,13) zur Abfuhr des Träger- bzw. Reaktionsgases sowie der ausgetriebenen Gase aufweist.

2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf Höhe des Übergangs zum abgeschirmten Bereich die Enden der Stäbchen (19) durch ein für die Strahlung undurchlässiges Band (40) mit wendeiförmigem Verlauf untereinander verbunden sind.

3. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (18) als Hohlzylinder ausgebildet ist und zumindest dem zu bestrahlenden Bereich des Gefasses (1) entlang aus einem für die Strahlung durchlässigen Material besteht, und dass die Strahlungsquelle (5) in den Hohlzylinder hineinragt.

4. Apparatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Innenwand des Hohlzylinders (18) in den Hohl-zylinder-Innenraum ragende und dort einseitig verschlossene Hülsen (27) angeschmolzen sind, die untereinander durch Distanzstege (28) verbunden sind und zusammen mit entsprechenden Löchern in dem Hohlzylinder (18) die radialen Aufnahmebohrungen für die Stäbchen (19) bilden.

5. Apparatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbchen (19) an wenigstens einem Ende des Hohlzylinders (18) verdickte Endteile (29) aufweisen, die zur Lagerung des Hohlzylinders gegenüber dem Gefass dienen.

6. Apparatur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (18) im abschirmenden Bereich aus einem für die Strahlung undurchlässigen Material besteht.