包括清潔裝置的用於廢水和飲用水的紫外線消毒系統的製作方法

2023-06-03 22:41:36

專利名稱：包括清潔裝置的用於廢水和飲用水的紫外線消毒系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括清潔裝置的用於廢水和飲用水的紫外線消毒系統，該紫外線消毒系統具有根據權利要求1的前序部分所述的特徵。
背景技術：
已被人長期得知的是，以微生物的方式裝載的諸如廢水和飲用水之類的液體可以藉助於紫外線輻射進行處理。這裡，甚至可將已淨化的廢水消毒到可將其引入到河流中和洗澡水的程度。可藉助於紫外線輻射對飲用水進行消毒，使得其適於人類飲用。為了進行消毒，使用低壓水銀輻射體或中壓水銀輻射體，低壓水銀輻射體或中壓水銀輻射體受到塗層管的保護，並被浸入到待處理的水中。輻射體和包殼管由紫外線可透過的材料製成。實際上，為此採用了石英玻璃。包殼管的外表面與周圍的液體直接接觸，並且該外表面是在操作期間隨時間推移沉積的任何材料與周圍的液體分離的地方。所沉積的材料可以是無機材料，例如石灰。然而，這些沉積的材料也可以是有機材料的沉積物。作為在包殼管的外表面上存在沉積物的結果，將減少散發到液體中的紫外線輻射。與本發明有關，隨後將參照表面的積垢進行說明。為了去除這種積垢，原先建議在中斷操作之後移除輻射體，並隨後清潔該包殼管。 也已建議在中斷液體流的情況下，通過利用含有酸的液體充滿封閉通道來清潔在該封閉通道中的輻射體。這些方案對於大型設施而言是不可行的。甚至中斷操作也是不適宜的。隨後，研發出了用於自動地清潔包殼管的多種方法。這些方案中的每個方案都基於環，該環置於圓筒形包殼管的頂部上並且隨後由驅動器沿著該包殼管推動。該環與包殼管之間的機械接觸隨後將實現該清潔。根據應用情況，多種方案已經被證實是可行的。詳細地說，從現有技術中已知以下方案US 5 418 370 A示出了用於輻射體包殼管的清潔裝置，該清潔裝置具有靠在該包殼管上的環。該環包括與該包殼管連通的腔室，並且清潔液體被供給到該腔室中。設置有驅動裝置以使該環沿著包殼管移動。在這個過程期間，清潔劑將逐漸地與整個包殼管表面相接觸並且將在那裡實現積垢的去除。從US 6 013 917 A中獲知一種類似的方案。在該方案中，清潔環包括沿包殼管的軸向方向彼此間隔開的兩個密封件，這兩個密封件使腔室相對於周圍的液體密封。在該方案中，建議經由再充填系統將清潔液體供給到該腔室中，使得在清潔環沿軸向方向的移動期間，清潔液體也將與包殼管的整個長度上的表面相接觸並且可以分離積垢。這類清潔環的問題在於，這種清潔環在包殼管表面上存在石灰質積垢的情況下的工作狀況。在該環內部的腔室依賴於相對於周圍液體的儘可能好的密封。該密封被石灰質積垢所破壞，使得清潔液體不能夠被保留在該腔室中並產生損耗或增大了消耗量。在飲用水應用的情況中，如果大量的清潔液體溢出湧入到飲用水中，這同樣是不合乎要求的。DE 10010127 Al建議一種清潔環，其中，包殼管的表面被開孔的泡沫材料所環繞。 清潔液體被供給到該泡沫材料中。這裡，泡沫材料的彈性確保該清潔環將始終很好地置靠在包殼管的表面上。由於存在開孔，清潔液體不會逸入到周圍的水中達到不合乎要求的程度。已經證明這個技術方案對於特別是石灰質水體是有用的。然而，在連續的操作中，存在包殼管將被擦傷的風險。還存在有在不提供清潔液體的情況下操作的清潔環。這些清潔環實現了對於包殼管表面的純機械性清潔。由此，從US 5 942 109 A中獲知一種用於魚塘的水的輻射系統。 所建議的是一種用於紫外線輻射體的包殼管的清潔環，該清潔環在其內部具有刷子。這些刷子置靠在包殼管的表面上並藉助於軸向運動來清潔該包殼管表面。對於在飲用水或廢水領域的應用而言，目前還尚未提出這種方案。然而，在這裡，在連續的操作中，同樣必須預料到刷子的磨損以及對包殼管表面造成的損壞。DE 600 19 106 T2示出了如下清潔元件，該清潔元件具有彈性體環和形成在這兩個環之間的腔室，其中，將要將清潔劑分別地供給到這兩個環中。DE 603 12 598 T2示出了包括由金屬絲材料製成的清潔元件的清潔裝置。該清潔元件彈性地偏壓在包殼管表面上，並且該清潔元件在清潔操作期間被沿包殼管的軸向方向驅動並且還被驅動成用於圍繞該縱向軸線旋轉。最後，DE 10125507 Al示出了一種純機械作用的清潔環，該純機械作用的清潔環包括導引腔以及在該導引腔中相對於包殼管表面豎向地定向的葉片。這些葉片構造成環繞該包殼管表面彈性地延伸的螺旋環，並且該螺旋環由於其彈性而置靠在該表面上。該清潔裝置調節自身以對任何磨損進行補償。實現了清潔環抵靠在包殼管表面上的高表面壓力。 然而，在具有在包殼管上產生嚴重積垢的趨勢的水體中，這種作用隨著時間的推移而減弱。因此，從現有技術中沒有獲知一種紫外線輻射系統，其中，包殼管表面可以在運行操作期間利用始終如一的作用對其進行清潔，甚至在存在產生積垢的高趨勢的情況下亦是如此。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種紫外線輻射系統，該紫外線輻射系統的包殼管表面可以在運行操作期間利用甚至在較長的時間段內仍保持始終如一的作用進行清潔。該目的藉助於具有權利要求1所述的特徵的系統來實現。由於設置有用於將處於高壓下的加壓流體從壓力源供給到刮擦環的供給裝置，並且壓力可以從加壓流體沿包殼管的方向施加到刮擦環上，因此，可以在包殼管表面上獲得始終如一的高接觸壓力，該始終如一的高接觸壓力能夠經由所施加的壓力另外進行控制。在多個清潔環設置有共用的支架和用於加壓流體的共用供給裝置、例如經由在該支架中延伸的導管的情況下，共用的壓力源和共用的驅動器可以用於具有多個輻射體的大型系統。在存在大量積垢的情況下，如果清潔環在刮擦環的附近沿軸向方向具有多個噴嘴，這些噴嘴豎向地或傾斜地朝向包殼管的表面指向，並且這些噴嘴沿清潔環的周向方向以彼此間隔的方式設置並且與包殼管的表面間隔開，則是有利的，這是因為這樣，任何粗糙的汙垢積聚物可最初以非接觸的方式被去除，這意味著它們將不會在刮擦環上施加任何應力。這樣，將獲得刮擦環的更長的使用壽命並且將減少刮擦運動對包殼管產生的任何刮擦。 這裡，如果清潔環的驅動器在沿包殼管的軸向方向上的端部位置中具有靜止位置，並且就
4運動而言，噴嘴在刮擦環的前面從該端部位置移動，則是特別有利的。隨後，在較長的暫停時段之後的初始致動的情況中，將在刮擦環滑過包殼管表面之前首先去除粗糙的沉積物。如果噴嘴與用於供給處於高壓下的加壓流體的供給裝置連通，則可以使用刮擦環的接觸壓力和噴嘴的共用的壓力源。如果以液壓的方式、例如藉助於液壓缸來實現清潔環沿包殼管的軸向方向的驅動，則可以完全省略掉任何電驅動部件。如果利用心軸驅動作為驅動，則可以以電力或液壓的方式來實現該驅動。特別地， 可以向該驅動供給加壓流體。如果使用水作為加壓流體，則在飲用水的領域中的應用中是特別有利的。


下文中，將藉助於附圖對本發明的示例性實施方式進行描述，其中圖1示出了根據本發明的清潔環的立體圖，其中，該清潔環包括刮擦環和螺旋環；圖2示出了根據圖1的清潔環的縱向截面圖，其中示出了包殼管；圖3示出了圖2中的細節III的放大圖示；圖4示出了包括用於三個輻射體的相關聯的支架和供給導管的擦拭器單元的立體圖；以及圖5示出了根據圖4的擦拭器單元，其中，該擦拭器單元帶有電驅動裝置和液體供給裝置，並且該擦拭器單元在封閉的輻射通道中與三個輻射體成為一體。
具體實施例方式在圖1中，總體上以附圖標記1表示清潔環。清潔環1包括具有基部3和蓋環4 的兩件式基體2。蓋環4利用螺紋螺釘5緊固到基部3。基體2具有用於加壓流體的第一連接部6。蓋環4支承由塑性材料製成的刮擦環7，所述刮擦環保持在蓋環4中的第一凹槽 15中。與蓋環4相對地設置有節段8，該節段8的直徑與基體2的直徑相比是減小的。節段8具有用於容納固定環9的凹槽並且該節段8用於將清潔環1保持在裝置中。在基體2內部，可以看到噴嘴10，該噴嘴10實現為通孔並且朝向內部敞開。總的來說，清潔環1相對於圖1中豎向延伸的軸線是大致旋轉地對稱的並且圍繞環形淨孔，噴嘴 10被引導到該環形淨孔中。圖2示出了清潔環1沿縱向軸線11的縱向截面。相同的部件由相同的附圖標記表不。蓋環4設置有朝向縱向軸線11敞開的第一凹槽15。第一凹槽15具有矩形橫截面。刮擦環7以如下方式插入到第一凹槽15中刮擦環7可以在該第一凹槽15中徑向地滑動，但相對於凹槽壁密封。清潔環1的基部3還設置有朝向縱向軸線11敞開的連續的第二凹槽16。第二凹槽16在其敞開的內部側上覆蓋有插入部17，該插入部17相對於縱向軸線11同軸地布置在基部3中。插入部17支承已經描述的噴嘴10，該噴嘴10實現為徑向通孔並且一方面與第二凹槽16連通，另一方面與清潔環1所環繞的內部空間連通。插入部 17還支承具有錐形橫截面的節段8，該節段8包括緊固環9。平行於縱向軸線11設置的孔12連接凹槽15和16。在圖2中，未示出圖1中的第一連接部6。該第一連接部與第二凹槽16連通並因此也與第一凹槽15連通。圖2還示出了包殼管18的一部分，該包殼管18相對於縱向軸線11同心地設置並且在操作中環繞同樣相對於縱向軸線11同心地定向的紫外線輻射體。為了提高清晰度，在這裡未示出該紫外線輻射體。刮擦環7利用兩個連續的唇部19置靠在包殼管18的外表面上。在插入部17與包殼管18的表面之間設置有環形間隙。圖3在放大視圖中示出了圖2中的截取部分III。相同的部件再次由相同的附圖標記表示。在該視圖中未示出包殼管18。基部3在孔12的區域中利用0形圈20相對於蓋環4密封。同樣，插入部17利用兩個另外的0型圈21相對於基部3密封。如已述，第二凹槽16與噴嘴10連通並且與第一連接部6連通。第一凹槽15藉助於置靠在凹槽壁上的刮擦環7向內徑向地密封。這樣，獲得了一種由空間構成的系統，這些空間位於清潔環1內並且僅通過第一連接部6和噴嘴10 朝外部開放。結果，壓力到第一連接部6上並由此到第二凹槽16上的施加將導致第二凹槽 16、孔12和第一凹槽15中的壓力增大。流體被迫在該處經過噴嘴10徑向向內引入到位於插入部17與包殼管18之間的間隙中。在第一凹槽15中的對應的壓力增量產生了徑向向內地、即朝向包殼管18推動刮擦環7的力。圖4示出了一種裝置，其中，共計九個清潔環1設置在共用的支架25中。該支架 25包括連接管26、保持元件27和連接元件28。保持元件27具有基本相同的設計並且各保持三個清潔環1，並且這些保持元件以彼此相距如下距離的方式進行設置，使得每個保持元件27中的一個清潔環1關於縱向軸線11分別與第二清潔環1以及第三清潔環1對齊。連接元件28將保持元件27保持彼此間隔開且彼此平行。在連接管26的內部，設置有可以經由第二連接部29被供給加壓流體的通道。連接管26是中空的並且與保持元件27中對應的通道連通，保持元件27又與清潔環1的第一連接部6連通。結果，壓力在第二連接部29上的施加導致上述情況，其中，刮擦環7被徑向向內擠壓並且加壓流體從噴嘴10流出。在此過程中，加壓流體流過用作從壓力源到清潔環1的供給裝置的部件26、27和 29。在圖5中示出了所述裝置在一種用於對處於由不鏽鋼製成的封閉輻射通道34中的水進行輻射處理的系統中的集成。這裡，連接管26設置在保持元件27的下方。如圖4中所示，每個保持元件27分別支承三個清潔環1，在該圖中，只可以看見這三個清潔環1中的兩個清潔環1。在輻射通道34內，設置有安裝在包殼管18內的三個紫外線輻射體30。這樣，紫外線輻射體30受到保護而免於與存在於該輻射通道34中的水直接接觸。然而，包殼管18的外表面則與水直接接觸。具有對應傳動裝置的電動馬達31驅動心軸驅動器32，該心軸驅動器32又被用於以平行於軸線11的方式驅動支架25。實際上，水經過連接配件33供給到輻射通道34中。水在包殼管18的周圍流動， 並經過對應的配件在相對端處再次流出輻射通道34。在操作中，紫外線輻射體30輻射出適於殺死水中的微生物的紫外線輻射。這樣，對水進行消毒。包殼管18的表面被石灰成分和有機物質所汙染。這些汙染物積聚以形成積垢，這些積垢吸收紫外線輻射並因此降低了該裝置的效率。
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為了從包殼管18上去除這些表面積垢，藉助於支架25使清潔環1在三個包殼管 18上沿縱向軸線11的縱向方向來回移動。為此，啟動電動驅動器(電動馬達31、心軸驅動器32)。同時，諸如水之類的加壓流體被供給至第二連接部29。流體流過連接管26的內孔和保持元件27中的通道，並經過第一連接部6進入環形的第二凹槽16。隨後，將壓力徑向向外施加到刮擦環7上，使得唇部19壓靠在包殼管18的表面上。流體隨後從噴嘴10流入到位於插入部17與包殼管18之間的環形間隙中，流體由於高流速差而在該環形間隙中產生湍流，該湍流產生使積垢在相當大的程度上分離的高剪切力。帶有唇部19的刮擦環7隨後將已經鬆動的積垢基本上全部從包殼管18的表面上刮掉。清潔環1優選地以如下方式插入到根據圖5的支架25和整個組件中在靜止位置中，插入部17面向待清潔的包殼管18。當隨後在清潔操作的一開始就使該系統生效時，插入部17隨後與噴嘴10 —起向前移動並實現對積垢的第一處理，而刮擦環7跟隨在後面並可以刮掉剩餘的積垢。這樣，延長了刮擦環7的壽命。此外，從噴嘴10流出的流體將積垢衝出位於清潔環1與包殼管18之間的環形間隙，在圖2中，由於右手側被刮擦環7封閉住， 因此該環形間隙位於左手側上。這樣，積垢已經被加壓流體至少部分地衝出清潔環1的內部空間並且由此將不會在刮擦環7上施加任何載荷。本發明的較簡單的實施方式可以提供如下結構僅將刮擦環7和相關聯的第一凹槽15設置在清潔環1中，同時可省略掉插入部17和噴嘴10。該構型隨後將能夠實現與僅以機械方式刮掉積垢的常規清潔環一樣的功能模式。然而，由於刮擦環7被徑向地壓靠在包殼管18的表面上並且該刮擦環7還被再調節以對所發生的任何磨損進行補償，因此獲得了改良效果。刮擦環7也可以由諸如PTFE之類的任何適當的塑性材料製成，該材料能夠針對在這裡所述的應用而充分變形並且是抗紫外線的。所述裝置的簡化也可以包括如下事實可以省略掉電驅動器(電動馬達31、心軸驅動器32)並且可以設置有經由用於清潔的加壓流體被操作的液壓驅動器。這裡，可以設想到以類似於渦輪機的方式工作的單作用或雙作用活塞/缸組件或心軸驅動器。
權利要求
1.一種用於廢水和飲用水的紫外線消毒系統，所述紫外線消毒系統包括多個紫外線輻射體(30)，所述多個紫外線輻射體(30)設置在包殼管(18)中，所述包殼管(18)構造成關於縱向軸線(11)基本上對稱；以及用於所述包殼管(18)的清潔裝置，所述清潔裝置包括如下方面-用於每個包殼管(18)的至少一個清潔環(1)，所述至少一個清潔環(1)環繞所述包殼管(18)，所述至少一個清潔環(1)具有置靠在所述包殼管(18)上的刮擦環(7)，-至少一個驅動裝置(31、32)，所述至少一個驅動裝置(31、32)用於沿所述縱向軸線 (11)的方向驅動所述清潔環(1)，其特徵在於，-設置有用於將處於高壓下的加壓流體從壓力源供給至所述刮擦環(7)的供給裝置，以及-壓力能夠沿所述包殼管(18)的方向從所述壓力源施加到所述刮擦環(7)上。
2.根據權利要求1所述的紫外線消毒系統，其特徵在於，多個清潔環(1)設置有共用的支架(25、27)和用於所述加壓流體的共用供給裝置。
3.根據前述權利要求中的任一項所述的紫外線消毒系統，其特徵在於，所述清潔環 ⑴具有在所述刮擦環⑵的附近的多個噴嘴(10)，所述噴嘴豎向地或傾斜地指向所述包殼管(18)的表面，所述噴嘴沿所述清潔環(1)的周向方向彼此間隔開地設置，並且所述噴嘴與所述包殼管(18)的所述表面間隔開。
4.根據權利要求3所述的紫外線消毒系統，其特徵在於，所述噴嘴(10)與用於供給所述處於高壓下的加壓流體的所述供給裝置連通。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的紫外線消毒系統，其特徵在於，所述清潔環 (1)在所述包殼管(18)的所述縱向軸線(11)的方向上的驅動以液壓的方式實現。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的紫外線消毒系統，其特徵在於，所述驅動藉助於液壓缸來實現。
7.根據前述權利要求1-4中的任一項所述的紫外線消毒系統，其特徵在於，提供心軸驅動作為所述驅動。
8.根據權利前述要求5或6中的任一項所述的紫外線消毒系統，其特徵在於，向所述驅動供給所述加壓流體。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的紫外線消毒系統，其特徵在於，水被用作所述加壓流體。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的紫外線消毒系統，其特徵在於，所述清潔環 (1)的所述驅動在沿所述包殼管(18)的所述縱向軸線(11)的方向上的端部位置中具有靜止位置，並且所述噴嘴(10)在所述刮擦環(7)的前面從所述端部位置移動。
全文摘要
本發明涉及一種用於廢水和飲用水的紫外線消毒系統，包括設置在包殼管(18)中的多個紫外線輻射體(30)，所述輻射管(18)構造成關於縱向軸線(11)基本上對稱；以及用於包殼管(18)的清潔裝置，該清潔裝置包括如下方面-用於每個包殼管(18)的至少一個清潔環(1)，該清潔環(1)環繞包殼管(18)，所述至少一個清潔環(1)具有置靠在所述包殼管(18)上的刮擦環(7)，-用於沿縱向軸線(11)的方向驅動清潔環(1)的至少一個驅動裝置(31、32)，其中，-設置有用於將處於高壓下的加壓流體從壓力源供給至刮擦環(7)的供給裝置，並且-壓力可以沿包殼管(18)的方向從壓力源施加到刮擦環(7)上。
文檔編號C02F1/32GK102487605SQ201080038055
公開日2012年6月6日 申請日期2010年9月2日 優先權日2009年9月2日
發明者厄恩斯特·馬丁·比林, 弗裡德黑爾姆·克呂格爾, 拉爾夫·菲肯斯, 漢斯-約阿希姆·安東 申請人:Itt製造企業公司