DE4210509A1 - Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten und/oder Gasen mittels ultravioletter Strahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Desinfektion von Flüssigkeiten, vorzugsweise von Trink- oder Produktwasser, mittels UV-Licht in einer geschlossenen druckfesten Bestrahlungskammer mit einem Zulauf an dem einen und einem Ablauf an dem anderen Ende, vorzugsweise für den Inline-Einbau. In einer solchen Bestrahlungskammer befinden sich UV-Lichtquellen, die UV-Strahler aller möglicher Bauarten sein können und die man zum Schutze vor Feuchtigkeit und Unterkühlung in UV-durchlässigen Quarzhüllrohren einsetzt. Es ist leicht einzusehen, daß das Desinfektionsergebnis, das heißt die optimale wirtschaftliche Ausnutzung der installierten bakteriziden UV-Energie im UVC-Bereich stark von Anzahl und Art der UV-Strahler sowie deren räumlicher Konfiguration innerhalb der Bestrahlungskammer abhängt.

In der Mehrzahl verwendet man bis heute zylindrische Bestrahlungskammern, in denen die UV-Strahler achsparallel angeordnet sind. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Kammer mit nur einem einzigen zentral, das heißt mittig axial angeordneten UV-Strahler handeln oder um Apparate mit einer Vielzahl achsparalleler Strahler, die so konfiguriert sind, daß sie ein möglichst homogenes räumliches Bestrahlungsintensitätsfeld erzeugen, da es ja darauf ankommt, daß jedes hindurchfließende Flüssigkeitsteilchen weitgehend derselben UV-Dosis ausgesetzt ist.

Bei durchschnittlichen Trink- oder Produktwässern, welche die am häufigsten mit dieser Technik behandelten Medien sind, müssen relativ kurze Strahlendurchdringungsstrecken, beispielsweise zwischen peripher angeordneten UV-Strahlern und der Wand der Bestrahlungskammer, von beispielsweise maximal ca. 50 mm vorgesehen werden. Die UV-Transmission, oder mit anderen Worten die Eindringtiefe von UV-Strahlen bei solchen Wässern ist nämlich je nach Wasserqualität eng begrenzt, weil bei der Durchdringung von solchen Medien der Hauptteil der eingedrungenen UV-Strahlen unter Umständen stark absorbiert wird und damit an den Gefäßwänden nicht mehr viel Strahlung ankommen würde, wenn die Durchdringungstiefe zu groß gewählt ist. Größere Durchdringungsstrecken sind bei Durchschnittswässern daher ohne Sinn.

Es gibt allerdings Wässer, die Transmissionswerte haben, die erheblich größere UV-Eindringtiefen erlauben, bei denen beispielsweise nach einer Eindringtiefe von 50 cm oder mehr noch über 10% der vorne eingeleiteten Strahlenenergie vorhanden ist. Bestrahlt man solche Wässer in Desinfektionskammern durch kurze Abstände zwischen den peripheren UV-Strahlern und den Gefäßwänden hindurch, dann kann man sagen, daß noch ein wirtschaftlich bedeutender Anteil der eingebrachten UV-Strahlen auf die Innenwand auftrifft und dort mehr davon absorbiert als reflektiert wird und damit verloren geht. Will man diese Verluste vermeiden, muß man zu einer anderen Bauart übergehen, die möglichst bei gleichem konstruktiven Aufbau größere Eindringtiefen erlaubt, um die UVC-Strahlenenergie besser auszunutzen, das heißt mit einem besseren Wirkungsgrad zu arbeiten.

Gegenstand der Erfindung sind Bestrahlungskammern, deren Konstruktionsziel darin besteht, es bei den gewohnten Abmessungen fertigzubringen, daß den eingebauten UV-Strahler längere Durchdringungsstrecken durch das Medium hindurch zur Verfügung stehen. Es ist naheliegend und Stand der Technik, hierbei UV-Strahler quer zur Strömungsrichtung anzuordnen, wobei die Längenausdehnung der Bestrahlungskammer lange Durchdringungstiefen vorweist. Der Stand der Technik mit seinen Mängeln lassen sich gut am Beispiel der Patentschrift DE 39 35 941 A1 (G21K5/00) zeigen, die für sich in Anspruch nimmt, daß eine Mehrzahl von gerichteten UV-Strahlern in einer oder mehreren Reihen quer zur Strömungsrichtung in einer Bestrahlungskammer eingesetzt sind, um die Tiefe der Bestrahlungskammer in diesem Sinne zu nutzen. Fig. 1 zeigt eine UV-Bestrahlungskammer nach der Lehre dieser Erfindung. Nach Fig. 1, 2 und 3 der angezogenen Patentschrift bedient man sich zylindrischer Hohlkörper als Bestrahlungskammer. Da der Erfinder für sich beansprucht, daß eine Mehrzahl von UV-Lichtquellen nebeneinander in einer oder mehreren Reihen quer zur Strömungsrichtung eingesetzt sind, muß zwangsläufig der runde Querschnitt auf einen rechteckigen oder quadratischen reduziert oder erweitert werden, da man anders ein Gitter, d. h. eine Gruppe von parallel in einer Ebene "quer zur Strömungsrichtung" angeordneten UV-Strahlern, die alle gleichermaßen im durchströmten Raum wirksam sein sollen, sinn- und wirkungsvoll nicht konfigurieren kann, es sei denn die UV-Strahler hätten verschiedene Längen. Die Fig. 1 zeigt Prinzip der genannten Patentschrift und läßt gleichermaßen dessen Nachteil erkennen. Die Bestrahlungskammmer 1 mit einem Zulauf 2 und einen Ablauf 3, beide mit einem konischen Zwischenstück 8 auf den Durchmesser der Bestrahlungskammer 1 erweitert, wird von dem Durchdringungsrohr 9 rechtwinklig durchdrungen. Wenn die Durchmesser beider Durchdringungskörper gleich sind, bildet sich in einer Ebene 5 ein quadratischer Querschnitt a-b-c-d, in dem sich die Quarzhüllrohre 6 mit den UV-Strahlern 7 darin als Gitter konfigurieren lassen. Verwendet man sogenannte gerichtete Strahler wie Flachstrahler oder U-Strahler und richtet man sie so aus, daß ihr Abstrahlungsmaximum parallel zur Strömungsrichtung 10 der Bestrahlungskammer abstrahlt, dann kann man damit in relativ lange Durchdringungsstrecken sowohl im ankommenden als auch im abfließenden Flüssigkeitsstrom wirkungsvoll hineinstrahlen. Diese Geräte werden in kurzer Bauform als Inline-Geräte für direkten Einbau in Rohrleitungen hergestellt, wobei dann die Erweiterungswinkel entsprechend steil ausfallen müssen. Der Nachteil der Geräte nach Fig. 1 ist, daß diese Bauart zwangsläufig zu schlechten Strömungs- und Bestrahlungsverhältnissen sowie zu verhältnismäßig hohen Herstellungskosten führt:

Es wird nämlich die einkommende Strömung einer Rohrerweiterung nicht folgen können, wenn diese an den konischen Schrägwänden einseitig mehr als 8 Grad ausmacht. Es bilden sich innen an den Schrägen die hinlänglich bekannten Strömungsabrisse und nachfolgende Wirbeltoträume, wobei in Folge das Gitter im Querschnitt 5 von einem zentralen Strahl, umgeben von einem Wirbelsystem, durchströmt wird. Hinzu kommt als eine weitere Verschlechterung der Strömungsverhältnisse eine zweite abrupte Erweiterung des Strömungsquerschnittes vom runden auf den quadratischen oder rechteckigen Querschnitt 5, die speziell an den Innenkanten der Verbindungsnähte 4 der sich rechtwinklig durchdringenden beiden Rohre 1 und 9 ansetzt. Auch durch weitere konische Aufweitungen, beispielsweise in den Eckzonen des Gitterraumes 5 (s. auch 11 in Fig. 5) ändern daran kaum etwas.

Es sind aber nicht nur die wie vor beschriebenen zweifachen Strömungsstörungen in der Bestrahlungskammer, die sich bei diesem Konstruktionsprinzip nachteilig auswirken, sondern auch eine eingeschränkte Ausnutzung der UV-Strahler. Einerseits wird diese Bauart der großen Eindringtiefen in das Medium wegen gerühmt aber auf der anderen Seite wird einerseits unökonomisch UV-Strahlung abgeschattet und andererseits ein beträchtlicher Teil der installierten Strahlung unkontrolliert auf die Wandung gestrahlt und damit absorbiert:
In Fig. 1a ist der eingeschlossene Kreis das Rohr 1 der Fig. 1 und das umschließende Quadrat 9 das Durchdringungsrohr 9 der Fig. 1. Insoweit UV-Strahler in den vier Abschattungsbereichen 11 liegen, sind sie nur bedingt wirksam, d. h. für eine längere Durchdringung des runden Teiles der Bestrahlungskammmer insoweit verloren. Diese Zwickel schatten immerhin etwas mehr als 20% des Gitters ab. Auf Fig. 1b ist erkennbar, daß ein Teil der strömungsparallel gerichteten UV-Strahlung 12 auf die schrägen Innenwände der Übergangskonen 8 fällt. Da man wegen der erwünschten kurzen Einbaulängen für das Inline-Gerät große Erweiterungswinkel vorsieht, ist auch der an diesen Innenwänden absorbierte Strahlungsanteil nicht gering. Handelt es sich beispielsweise um sehr klares Wasser, dann ist die Vorrichtung nach Fig. 1 keine gute Lösung. Es ist auch zu bedenken, daß dieser Absorptionsverlust vom nicht abgeschatteten Teil der Strahlung nach Fig. 1a zusätzlich noch in Abzug gebracht werden muß. Was eventuell von den schrägen Innenwänden an Strahlen reflektiert wird, strahlt auch nicht mehr in axialer Richtung zurück, also nicht, wie erwünscht, in die Tiefe der Bestrahlungskammer oder in die angeschlossene Rohrleitung hinein. Neben den genannten Nachteilen, die sich zweifellos auf die Wirtschaftlichkeit solcher Geräte auswirken, besteht noch ein Nachteil bei der Herstellung:

Im Normalfall werden die Bestrahlungskammern aus Edelstahl geschweißt. Beim Durchdringen zweier Zylinder nach Fig. 1 durchdringen sich die beiden Rohrkörper 1 und 9 entlang von Durchdringungslinien 4 auf denen auch die Schweißnähte liegen. Entlang dieser Kurven müssen die beiden Rohrkörper 1 und 9 exakt zugeschnitten werden. Dies erfordert einen geometrisch sehr genauen Zuschnitt und lange Schweißnähte, die zum Teil an Materialschwachstellen liegen, was äußerst ungünstig ist, sowohl für die Bearbeitung als auch für die Festigkeit. Beides zusammen führt zu verhältnismäßig hohen Herstellkosten.

Die Nachteile einer Konstruktion entsprechend dem Stand der Technik nach Fig. 1, Fig. 1a und Fig. 1b, die beispielsweise der Lehre der Patentschrift 39 35 941 A1 weitgehend folgt, sind daher erheblich und vielfältig:
Ungünstige hydraulische Verhältnisse bedingt durch große Erweiterungswinkel im Einlaufbereich sowie ferner durch den abrupten Übergang der Strömung vom runden Bestrahlungsquerschnitt in den eckigen UV-Strahler-Konfigurationsquerschnitt, Abschattung des quadratischen UV-Strahlenbündels aus dem UV-Strahlergitter durch Verengung desselben nach Übergang in den runden Querschnitt der Bestrahlungskammer (Fig. 1a), Absorption von peripheren Teilen des verbleibenden Reststrahlenbündels durch zwangsläufiges Auftreffen auf der Innenwand des konischen Überganges (Fig. 1b), was jeweils für beide Seiten zutrifft und schließlich die hohen Kosten bei der Verschweißung zweier kurvig genau zugeschnittener Durchdringungshohlkörper zu einem ganzen Gehäuse.

Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung werden die genannten Nachteile insgesamt beseitigt.

Nach dieser werden U-Strahler oder Flachstrahler nicht in einer Reihe, also nicht nebeneinander in einer Ebene quer zur Strömungsrichtung angeordnet, sondern in Strömungsrichtung gesehen, radial hintereinander, wobei sie gegeneinander verdreht und in Strömungsrichtung versetzt sind; sie sind statt in einer Reihe spiralförmig angeordnet. Sie strahlen auch nicht mit ihrem Maximum in Strömungsrichtung, sondern von der achsparallelen Strömungsrichtung abweichend auf einen vorher aus dem Transmissionswert der zu desinfizierenden Flüssigkeit errechneten Punkt auf der Innenwand der Bestrahlungskammer oder im Raum innerhalb derselben.

Nach Fig. 2 benötigt eine UV-Bestrahlungskammer nach der Lehre der Erfindung keine quadratische oder rechteckige Konfigurationsebene mehr für die UV-Strahler und damit auch keine nur unter Hinnahme hydraulische Nachteile erzwingbare schroffe Übergangsmmaßnahmen, um den runden Gehäusequerschnitt in eine rechteckige oder quadratische UV-Brenner-Konfigurationsebene zu verwandeln.

Viele Wässer absorbieren den Hauptabteil der Strahlung schon nach einer Durchdringung von wenigen Zentimetern. Bei solchen Wässern hat es keinen Sinn, eine lange Durchstrahlungsstrecke vorzusehen. In einem solchen Falle ist eine zylindrische Bestrahlungskammmer mit vielen achsparallelen UV-Strahlern mit geringem Achsenabstand voneinander besser. Aber auch im Falle von Medien, die tiefer von den UV-Strahlen durchdrungen werden, wie vollentsalzte Wässer oder mittels Aktivkohle geschönte Wässer oder Wässer, die von Natur aus in dieser Hinsicht hervorragend sind, sollte man den Transmissionswert bei der Dimensionierung im Auge behalten. Nur Durchdringungsstrecken, nach deren Durchstrahlung noch ein nennenswerter Rest von UV-Energie vorliegt, sind sinnvoll. An einem unter diesem Gesichtspunkt ermittelten Anstrahlungsrichtpunkt beispielsweise auf der zylindrischen Wandung der Bestrahlungskammer, kann dann ein Übergangskonus ansetzen, der so keine nennenswerten UVC-Anteile mehr absorbieren wird. Im Falle eines überdurchschnittlich klaren Wassers wird man den Zylindrischen Teil länger bauen, um so die UV-Strahlenenergie besser zu nutzen. Bei einem Wasser mit einem schlechteren UV-Transmissionswert hat die axiale Verlängerung einer solchen Bestrahlungskammer keinen wirklichen Sinn.

Der erfinderische Gedanke soll, soweit es um die Vermeidung von einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt geht, anhand von Fig. 2 beschrieben werden. Dies ist ein Teilaspekt des erfinderischen Gedankens. Es ist 1 die Bestrahlungskammer, welche wiederum in Richtung 17 axial durchflossen werden soll; sie hat einen Zulauf 2, einen Ablauf 3 sowie zwei konische Übergangszonen 8. Es sollen darin beispielhaft zunächst drei nicht gerichtete UV-Strahler 14, 15 und 16 in den Quarzhüllrohren 6 derart installiert werden, daß sie erstens in Strömungsrichtung 17 hintereinander angeordnet sind, also UV-Strahler 15 hinter UV-Strahler 14, in Fig. 2 unter UV-Strahler 14 und UV-Strahler 16 hinter UV-Strahler 15, in Fig. 2 unter UV-Strahler 15. Ferner sollen die UV-Strahler, wie in Fig. 2a ersichtlich, einer Draufsicht aus Richtung 17 in Fig. 2, gegeneinander so verdreht sein, daß alle radialen Halblängen durch ihre nunmehr spiralige Anordnung einen Stern und nicht ein oder mehrere Gitter bilden. Die sich einander nachfolgenden radialen Halblängen der Quarzhülle 6 bilden daher eine in Strömungsrichtung fortlaufende wendeltreppenförmige Konfiguration, die einem Gewinde ähnelt. In einer längeren Bestrahlungskammer größerer Leistung können die wendeltreppenförmige radialen Halblängen auch über einen Umlaufwinkel über 360 Grad hinaus oder mehrmals umlaufen. In Fig. 2a ist für die beispielhafte Anordnung von drei UV-Strahlern 14, 15 und 16 der UV-Strahler 15 um den Winkel 18 von 120 Grad gegen den UV-Strahler 14 und den UV-Strahler 16 um den Winkel 19 von gleicher Größe gegenüber UV-Strahler 15 verdreht.

Durch die Verwendung gerichteter UV-Strahler, wie Flach- oder U-Strahler, die so eingestellt sind, daß deren Hauptabstrahlrichtung von der achsparallelen Strömungsrichtung abweicht, bietet sich zusätzlich noch die Möglichkeit der Konzentration gerichteter Abstrahlung in einem in Strömungsrichtung gesehen relativ kurzem UV-Intensitätsfeld bei optimaler Ausnutzung der installierten Bestrahlungsenergie in Verbindung mit noch sinnvollen Durchdringungstiefen, die ja bei den Wässern spezifisch sind. Hierbei werden, wie weiter unten genau beschrieben, die Maxima der Abstrahlung der gerichteten UV-Strahler auf definierte Richtpunkte eingestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß dies ebenso Bestandteil der Strahlerkonfiguration nach der Lehre dieser Erfindung ist. Sie beansprucht demnach für sich nicht nur die beschriebene spiralige Konfiguration der UV-Strahler, sondern gleichermaßen auch die Verwendung von gerichteten UV-Strahlern mit einem "eingestellten" Drehwinkel um ihre Mittelachse relativ zur Mittelachse der Bestrahlungskammer außer jenem Winkel, der zu einer Hauptabstrahlrichtung parallel zur Strömungsrichtung, also parallel zur Mittelachse der Bestrahlungskammer führt. Durch die Verdrehung der gerichteten UV-Strahler um ihre Längsachse soll mit dem Abstrahlungsmaximum ein definierter Richtpunkt angestrahlt werden. Einen solchen Punkt, beispielsweise auf der Innenwand der Bestrahlungskammer, wird man zum Beispiel in einiger Entfernung vom gerichteten UV-Strahler rechnerisch so bestimmen, daß auf ihn nur noch ein unwesentlicher Rest nicht absorbierter UV-Strahlung auftrifft. Daraus ergibt sich dann auch die kürzeste vernüftige axiale Erstreckung für den zylindrischen Teil einer solchen Bestrahlungskammer unter optimaler Ausnutzung der installierten UV-Energie, also für den Konstrukteur der Ansatzpunkt für einen Erweiterungskonus oder strömungsverbessernde Einbauten wie beispielsweise Lochbleche.

Da der Querschnitt der Bestrahlungskammer nach der Lehre der Erfindung, wie auf Fig. 2 erkennbar ist, unverändert rund bleibt, sind die vorgenannten hydraulischen Hauptmängel nach dem Stand der Technik beseitigt. Die axiale Überschneidungsabschattung 20 Fig. 2a der UV-Strahler ist erheblich geringer als die Abschattungsflächen 11 nach Fig. 1a. Weiter unten wird gezeigt, wie man sie ganz vermeiden kann. Eine quadratische beziehungsweise rechteckige Konfigurations-Querschnittsebene ist nicht mehr nötig. Da es hier um die Konfiguration und die Strömungstechnischen Eigenschaften der Bestrahlungskammer geht, sind zur besseren Verdeutlichung Einzelheiten wie beispielsweise die Quarzmantelabdichtungen oder -Führungen in den Zeichnungen weggelassen.

Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 zeigen nunmehr die ganzheitliche Anwendung des erfinderischen Gedankens auf sogenannte gerichtete UV-Strahler wie Flach- oder U-Strahler. Beide haben eine fast gleichartige Abstrahlungscharakteristik. Von der Breitseite dieser UV-Strahler ausgehend, strahlen ja diametral entgegengesetzt, je ein mittiges Abstrahlungsmaximum in den Raum. An den Schmalseiten hat die Geometrie der Abstrahlung eine deutliche Einbuchtung. Das haben beide UV-Strahlertypen gemeinsam. Die Abschwächung an den Schmalseiten ist sehr deutlich, speziell beim U-Strahler, wo genau von der Seite her gesehen das eine Rohr das danebenliegende abschattet. In Fig. 5 ist 21 ein U-Strahler und 31 eines seiner beiden diametral gegenüberliegenden Abstrahlmaxima. Beim U-Strahler liegen die Verhältnisse insofern günstiger als beim Flachstrahler, weil die spezifische Abstrahlungsleistung über 0,75 Watt/cm betragen kann, gegenüber dem Flachstrahler der zum Zeitpunkt 0,40 Watt/cm wohl kaum überschreitet. Das hängt mit der Querschnittsform der Leuchtrohre zusammen. Rohre mit rundem Querschnitt und einem Durchmesser von nicht über 20 mm enthalten ein das ganze Rohr gleichmäßig ausfüllendes und über die Längsachse homogenes Leuchtplasma mit weniger innerer Eigenabsorption. Das flache quaderförmige Volumen des Flachstrahlers wird nur in Brennermitte, bezogen auf die Längenausdehnung des Leuchtrohres, voll vom Leuchtplasma ausgefüllt wie auch dort die innere Eigenabsorption naturgemäß größer ist, was den spezifischen Leistungsabfall gegenüber dem U-Strahler, bestehend aus zwei nebeneinanderliegenden runden Leuchtrohren von nicht zu großem Durchmesser, erklärt.

Fig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2 und Fig. 2a dadurch, daß anstelle von runden UV-Strahlern U-Strahler vorgesehen sind. Wie in Fig. 3a gezeigt, sind die U-Strahler 21 ebenfalls in runden Quarzhüllrohren 6 untergebracht. Sie sind gleichermaßen konfiguriert, das heißt jeder UV-Strahler ist um 120 Grad gegen den nachfolgenden verdreht, U-Strahler 21 liegt über U-Strahler 22 und dieser über dem U-Strahler 23. Sie sind wiederum in Strömungsrichtung versetzt. Es können auch mehr U-Strahler als die gezeigten drei in analoger Weise konfiguriert sein.

Fig. 4 zeigt zwei hintereinanderliegende wendeltreppenförmige U-Strahler- Konfigurationen, die eine, dem Betrachter zugewendete Konfiguration 24 und die darunter liegende, gestrichelt dargestellte Konfiguration 25. Letztere ist gegenüber der ersteren "auf Lücke" versetzt.

Die Konfiguration nach Fig. 4 unterscheidet sich gegenüber denjenigen der Fig. 2a und Fig. 3 noch dadurch, daß die Quarzhüllrohre einseitig zugeschmolzen, radiale Halbrohre sind, 34 in Fig. 4a. Weil so die Quarzhüllrohre 34 nicht übereinanderliegen müssen, kann man sie in erheblich niedrigeren "Treppenabsätzen" wendeltreppenförmig in Strömungsrichtung hintereinander anordnen. So kann man beispielsweise in geringer axialer Ausdehnung zwei so konfigurierte U-Strahlersysteme axial hintereinander installieren. Man kann so, bezogen auf den Querschnitt der Bestrahlungskammer, eine sehr dichte UV-Strahlerbelegung vornehmen.

Hinzukommt vorteilhaft, daß es in der zentralen Zone 26, Fig. 4, keine Überschneidung und Abschattung in axialer Richtung mehr gibt. Bei dieser Konfiguration beansprucht die vorliegende Erfindung beliebige axiale Versetzungsabstände zwischen den einzelnen Halbrohren 34 nach Fig. 4a von Null an aufwärts, Null eingeschlossen.

Die Konfiguration nach Fig. 4 bietet aber noch einen weiteren Vorteil:
Legt man die beiden UV-Strahler 24 und 37 in eine Ebene, sodaß sie sich gegenüberstehen, dann läßt sich, ausgehend von jedem der beiden genannten UV-Strahler 24 und 37 in Strömungsrichtung jeweils eine gleichartige spiralige Konfiguration wie vor beschrieben, entsprechend Anspruch 2 und speziell nach Anspruch 10 und 11 formieren, ähnlich einem doppelgängigen Gewinde; das UV-Strahlenintensitätsfeld wird so eine höhere Durschnittsintensität erhalten, besonders dann, wenn man eine der beiden Spiralkonfigurationen dahingehend etwas versetzt, daß die UV-Strahler der einen Spiralformation gegenüber der anderen "auf Lücke" zu liegen kommt. Da man hierbei die Abstände zwischen den Quarzhüllrohren klein halten kann, weil die glatten Quarzhüllrohre keinen großen Durchflußwiderstand verursachen, lassen sich bisher nicht erreichbare Strahlenstärken mit relativ kleiner axialer Ausdehnung im Durchflußquerschnitt realisieren. Es sind auch drei- und mehrgängige Konfigurationen, allerdings wieder mit etwas größeren axialen Versetzungen denkbar. Schließlich braucht man auch einen Mindestabstand zwischen den einzelnen UV-Strahlern, um genügend Einbauplatz für die Durchführung und Abdichtungen der Quarzhüllrohre zu erhalten.

Nach dem erfinderischen Gedanken werden zusätzlich, das heißt neben der vor beschriebenen wendeltreppenartigen oder auch spiraligen Anordnung in einer zylindrischen Bestrahlungskammer, die gerichteten UV-Strahler entsprechend Fig. 5 durch Verdrehen um ihre Längsachse 36, Fig. 4a, in den Quarzhüllrohren derart "eingestellt", daß ihr Abstrahlungsmaximum 31 nicht in der Strömungsrichtung 33 abstrahlt, sondern beispielsweise auf einen Richtpunkt 28 an der Innenwand 29 der runden Bestrahlungskammer 1. Es ist dann 32 der Wiinkel, um den die Hauptstrahlungsrichtung 31 von der Strömungsrichtung 33 abweicht. Der Richtpunkt 28 ist auch in Fig. 4 eingetragen. Er kann auch im Raum statt auf der Wandung 29 zu liegen. Fig. 5 ist die Seitenansicht in Richtung 30 der Draufsicht nach Fig. 4. Ist das zu behandelnde Medium, zum Beispiel Trinkwasser, sehr klar und kann das UV-Licht damit das Wasser tief durchdringen, dann kann man den Richtpunkt 28 in relativ großer Entfernung 31 vom Strahlungsschwerpunkt 35 festlegen. Es ist allerdings in der Praxis niemals ein Wasser so klar, daß nach der oben beschriebenen Berechnungsart der Strecke 31 in Fig. 5 der Winkel 32 Null oder fast Null wird und praktisch mit der Mittelachse und damit mit der Strömungsrichtung 33 zusammenfällt.

Bei der Einstellung der gerichteten Strahler auf die mit Hilfe des Transmissionswertes ermittelte Richtpunkte, mag zwar das räumliche UV-Strahlenfeld gegenüber demjenigen mit strömungsparalleler Durchstrahlung kürzer sein; es ist aber hinsichtlich der durchschnittlichen örtlichen Bestrahlungsstärke kompakter und auch stärker. Darüberhinaus braucht man so wie so nicht in eine größere Tiefe als die so ermittelte Strecke 31 nach Fig. 5 hineinstrahlen, da dort die wirksame UV-Strahlung schon fast vollständig durch Absorption aufgebraucht ist.

Die nach dem erfinderischen Gedanken konzipierte Konfiguration von radial angeordneten U-Strahlern oder Flachstrahlern verbessert daher bei UV-Bestrahlungskammern den Stand der Technik sowohl im Hinblick auf bessere hydraulische Eigenschaften sowie auch hinsichtlich besserer Ausnutzung der installierten UV-Energie. Darüberhinaus vereinfacht die Erfindung die Herstellung wesentlich.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Flüssigkeiten und/oder Gasen, vorzugsweise mittels ultravioletter Strahlen, bestehend aus einer vorzugsweise zylindrischen Bestrahlungskammer, die eine Zu- und eine Ablauföffnung hat und in der UV-Strahler in einem UV-durchlässigen Quarzhüllrohr quer zur Strömungsrichtung eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Strahler gerichtete UV-Strahler sind und mit mindestens einem ihrer Abstrahlungsmaxima auf einen bestimmten Richtpunkt eingestellt sind, derart, daß die Verbindungslinie zwischen dem optischen Schwerpunkt des gerichteten UV-Strahlers und dem genannten Richtpunkt nicht zur Richtung des zu- und abströmenden Mediums parallel verläuft also nicht mit der Strömungsrichtung zusammenfällt, sondern von dieser abweicht.

2. Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von UV-Strahlern nicht nebeneinander in einer oder mehreren Reihen quer zur Strömungsrichtung in der Bestrahlungskammer eingesetzt ist, sondern in spiralförmiger Anordnung oder einer dieser räumlich geometrisch ähnlichen Konfiguration, das heißt in Strömungsrichtung in Abständen hintereinander, wobei der in Strömungsrichtung jeweils einem UV-Strahler nachfolgende UV-Strahler diesem gegenüber verdreht ist.

3. Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Strahler gerichtete UV-Strahler und zwar sogenannte U-Strahler sind, bestehend aus zwei nebeneinanderliegenden, U-förmig an einem Ende parallel zueinander gebogenen Leuchtrohren.

4. Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Strahler sogenannte Flachstrahler sind, die einen flach ovalen Querschnitt aufweisen.

5. Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Strahler gerichtete UV-Strahler sind, das heißt, daß sie mindestens ein Abstrahlungsmaximum aufweisen und nicht sogenannte U-Strahler nach Anspruch 3 oder Flachstrahler nach Anspruch 4 sind.

6. Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß darin gerichtete Strahler angeordnet sind, die jeweils mit mindestens einem Abstrahlungsmaximum auf einen bestimmten Richtpunkt eingestellt sind.

7. Vorrichtung zum Bestrahlen von strömenden Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 bis 6, speziell nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Richtpunkte in der Weise bestimmt werden, daß an diesen noch eine definierte Bestrahlungsintensität anzutreffen ist.

8. Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Quarzhüllrohren nicht nur ein UV-Strahler, sondern mehr als einer angeordnet sind.

9. Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 bis 8, speziell nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Quarzhüllrohren jeweils zwei UV-Strahler angeordnet sind, vorzugsweise derart, daß von jeder Seite ein U-Strahler mit dem U-förmig umgebogenen Ende zuerst eingeschoben wird.

10. Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise in einer zylindrischen Bestrahlungskammer der Quarzhüllrohre, in denen die UV-Strahler eingesetzt sind, nicht diametral durchgängig sind, das heißt an jedem Ende in der Gehäusewand durchgeführt und abgedichtet sind, sondern fliegend angeordnet sein sollen, das heißt, daß sie kürzer als der Bestrahlungskammerdurchmesser sind und nur einmal in der Gehäusewand abgedichtet durch- und richtungsgeführt werden.

11. Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 bis 10, speziell nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Quarzhüllrohre, in denen die UV-Strahler eingesetzt sind, in der Bestrahlungskammer fliegend angeordnet werden und ihre Länge innerhalb der Bestrahlungskammer so aufeinander abgestimmt ist, daß die in den Quarzhüllrohren eingesetzten UV-Strahler sich nicht oder nur wenig gegenseitig überschneiden und abschatten.

12. Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten und/oder Gasen nach Anspruch 1 bis 11, speziell nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralige oder spiralenähnliche Konfiguration der Quarzhülle, in denen UV-Strahler eingesetzt sind, eine mehrgängige Anordnung ist, das heißt, daß von mehreren UV-Strahlern, die in einer gemeinsamen Querschnittsebene liegen, jeweils eine eigenständige spiralige oder spiralenähnliche Konfiguration in Strömungsrichtung ausgeht.