專利名稱：用于液體紫外輻射處理的雙壁腔室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一方面涉及一種雙壁腔室，特別是適合用于液體紫外(UV)處理或消毒的這樣一種腔室，所述液體優(yōu)選的是飲用水和/或廢水。
現(xiàn)有技術(shù)描述UV輻射腔室通常是類似于圓形鍋爐的容器，待處理介質(zhì)軸向流動穿過此容器。典型地，常規(guī)UV輻射腔室在其末端側(cè)面裝備有入口和出口連接件，部分還裝備有軸向引導(dǎo)出口。通常，與其他壓力容器相似，入口和出口連接件由圓形管道制作而成，所述管道典型地為標(biāo)準(zhǔn)特種鋼管道。
管道連接件和/或類似圓形鍋爐的腔室或容器可在使用最少材料情況下耐受高的內(nèi)壓。對類似鍋爐的腔室或容器而言，圓形形狀是最佳解決方案。這種圓形容器中配備有發(fā)出輻射光的輻射設(shè)備，優(yōu)選地用于待處理流體介質(zhì)的消毒。這些是UV輻射設(shè)備的構(gòu)造(陣列)，所述UV輻射設(shè)備插入UV-可透過的薄壁石英管，用于低溫和濕氣防護(hù)。除一些例外以外，UV輻射設(shè)備通?？v向安裝于類似于管子的UV輻射室，意圖在于通過這種排列使UV輻射設(shè)備的縱軸與流體流過腔室或容器的方向基本平行。
能產(chǎn)生最均一的UV輻射場，并且在腔室內(nèi)的每一部位都有基本相同的輻射強(qiáng)度，這通常是設(shè)計者的目標(biāo)。因而，其目標(biāo)就是對液體分子或“顆?！边M(jìn)行處理，使其能得到全部消毒，并且每一分子或“顆粒”單獨(dú)都受到相同的輻射“H”(mJ/cm2；J/m2)。
在液壓系統(tǒng)中，如果可能的話，應(yīng)出現(xiàn)輻射腔室的錯流，所述錯流的形式為沿腔室軸的活塞流(平推流)和由許多共流的內(nèi)部橫向流動組件所引起的交疊，所述交疊即徑向側(cè)流運(yùn)動。只有以這種方式，單個液體分子或“顆?！辈拍茉俅螐街边\(yùn)動至內(nèi)部安置有UV輻射器的石英包層管附近，以及該區(qū)域具有很高的輻射強(qiáng)度，幾乎直接就出現(xiàn)細(xì)菌或微生物的毀滅。這種流動行為增強(qiáng)了UV處理設(shè)備的消毒性能。
因而，經(jīng)典的理想層流模式是并不可取的。然而，已經(jīng)注意到，若從技術(shù)觀點(diǎn)而非真實“理想”流動來考慮，則用于有效UV滅菌(degermination)的流動模式可更容易達(dá)到，這主要依賴于腔室的設(shè)計以及腔室的入口和出口條件。在圓柱形輻射腔室內(nèi)，由介質(zhì)側(cè)向進(jìn)入圓柱形腔室而致的死區(qū)的出現(xiàn)常妨礙了理論上有效的輻射空間(輻射持續(xù)時間)的利用，所述死區(qū)的出現(xiàn)由進(jìn)入的液流的太快和不可控的偏向以及缺少內(nèi)部徑向運(yùn)動組件而引起。
另外一個因素是，沿腔室安裝的UV輻射源或燈不能方便地以環(huán)形模式進(jìn)行排列，從而能在橫截面上方并因此在整個腔室體積內(nèi)得到均一輻射場。典型地，只有采用平均矩形網(wǎng)格陣列的輻射源或燈才能達(dá)到均一輻射場，所述平均矩形網(wǎng)格陣列需要有矩形，優(yōu)選為正方形的流動橫截面。然而不幸的是，當(dāng)腔室內(nèi)部存在相當(dāng)壓力時，這種排列則存在問題，所述腔室內(nèi)部存在壓力是飲用水處理中幾乎總存在的情況。
概括的講，可以說通常帶有側(cè)邊入口和軸向平行UV輻射器排列的圓柱形UV輻射腔室具有三個特別的缺陷，即(i)會產(chǎn)生死區(qū)，(ii)輻射源或燈束不能方便地以圓形或環(huán)形橫截面均勻排列，以及(iii)通過的主流沒有為足夠量的徑向側(cè)流所交疊。
由此，在用于避免或減輕至少一種上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的腔室、容器或處理設(shè)備的技術(shù)中還存在需求，尤其是用于流體UV輻射的腔室、容器或處理設(shè)備，所述流體例如廢水、飲用水等等。
發(fā)明簡述本發(fā)明的目的是提供一種新穎的、避免或減輕了至少一種上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的腔室、容器或處理設(shè)備。
一方面，本發(fā)明提供了一種用于液體UV消毒的雙壁腔室，含有(i)入口連接件；(ii)出口連接件；(iii)圍繞內(nèi)管道的外管道，所述內(nèi)管道內(nèi)安置有至少一個UV輻射源，內(nèi)管道末端有一個密封蓋，密封蓋內(nèi)也可有出口和/或入口，其特征在于，流體通過外管道和內(nèi)管道之間的中間空間進(jìn)入帶有輻射設(shè)備的內(nèi)管道。
附圖簡述本發(fā)明實施方案將參考附圖進(jìn)行描述，其中同一標(biāo)號表示同一部件，其中

圖1所示為本發(fā)明第一優(yōu)選實施方案；圖1b是圖1 a中沿AB線的截面圖；圖2，2a，2b，2c和2d所示為本發(fā)明的第二優(yōu)選實施方案。
優(yōu)選實施方案詳述由此，本發(fā)明優(yōu)選實施方案如圖1a和圖1b所示，其中，為了圖解清晰，UV輻射設(shè)備，即UV輻射源或燈及包層管和輻射源或燈開口沒有示出。作為替代，僅示出了雙腔室和介質(zhì)通過的制導(dǎo)。
參照圖1a和1b，標(biāo)號1表示任意隨機(jī)橫截面的薄壁內(nèi)管道，所述任意隨機(jī)橫截面例如正方形橫截面，管道內(nèi)安裝有UV輻射源或燈構(gòu)造。標(biāo)號2所指為帶有入口噴嘴4和出口噴嘴5的外部氣密(pressure-tight)圓形管道。標(biāo)號3所指為兩個管道1和2之間的中間空間。
內(nèi)管道1與圓形底面6緊密連接，例如，通過在腔室出口末端的端面表面上進(jìn)行焊接，以及依靠末端側(cè)面的可調(diào)整分離壁7進(jìn)行定心。帶有輻射設(shè)備(為圖解清晰未示出)的真正輻射腔室的內(nèi)部管道1，其入口末端裝配有圓形環(huán)的圓形進(jìn)口孔8，并在出口末端裝配有擋板9。
根據(jù)本發(fā)明的這個優(yōu)選實施方案，到達(dá)的液體介質(zhì)首先從入口噴嘴4進(jìn)入中間空間3，并從那兒通過環(huán)形排列的入口孔進(jìn)入真正輻射腔室的內(nèi)管道1。由于事實上中間空間3和內(nèi)管道1內(nèi)存在相同的壓力，因而內(nèi)管道1不論何種形狀均可由薄壁金屬片制成，所述薄壁金屬片相當(dāng)程度上便利了生產(chǎn)。
出口管道2是圓形管道，可從內(nèi)部增壓，并可由相對薄壁材料生產(chǎn)得到。如圖1b特別所示，介質(zhì)在正方形橫截面的內(nèi)管道周圍旋轉(zhuǎn)，在實際相同壓力條件下到達(dá)一致性的進(jìn)口孔8，并按單獨(dú)部分流以幾乎相同的注入速度穿過進(jìn)口孔8從外圍進(jìn)入內(nèi)管道1。部分流彼此相遇并互相混合。很容易看出，以這種方式，當(dāng)部分流相遇時可達(dá)到流體的湍流和橫向運(yùn)動，并且入口處不會存在死區(qū)。
需要進(jìn)一步注意到，在狹窄部位9處，將生成軸向的液體流動，并且由此擴(kuò)大“通道橫截面”。入口噴嘴精確位于外管道哪個位置沒多大關(guān)系。如虛線所示，它也可以從下面連接于標(biāo)號10處。當(dāng)改進(jìn)設(shè)備時這就有關(guān)聯(lián)了，因為當(dāng)入口噴嘴和出口噴嘴相互接近時，這樣只需打開一個短片用于改進(jìn)設(shè)備。入口噴嘴配置于標(biāo)號10處的一個優(yōu)點(diǎn)還是，中間空間3也可被連續(xù)沖洗。
由此，本發(fā)明的這個優(yōu)選實施方案的一些優(yōu)點(diǎn)包括1.非圓形，例如正方形橫截面的真正UV輻射腔室，用于最優(yōu)化的輻射器構(gòu)造；帶有薄壁外殼的腔室。
2.防止流入?yún)^(qū)域中的死區(qū)。
3.介質(zhì)進(jìn)入UV輻射腔室后具有出色的旋渦流，所述旋渦流由主流所夾帶。
參考圖2，圖解了本發(fā)明的另一實施方案。
由此，圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的雙壁腔室，是以略微簡化方式表示的示范性技術(shù)配置。優(yōu)選地，所有部件的選擇材料均為不銹鋼。
標(biāo)號1所指為帶有正方形橫截面的內(nèi)部薄壁管道，即實際UV輻射腔室，標(biāo)號2所指為外部氣密圓形管道，而標(biāo)號3所指為兩個管道之間的中間空間。壁的厚度優(yōu)選為內(nèi)管道約1.5mm，外部圓形管道約3mm。外管道的直徑接近320mm。橫截面和包層管19的配置如虛線所示。
標(biāo)號4所指為入口噴嘴，所述噴嘴布置為寬松的旋轉(zhuǎn)法蘭。標(biāo)號6所指為引入包層管14的前底面，UV輻射源或燈15插入包層管14內(nèi)。標(biāo)號16所指為帶有輻射器索式螺旋連接件17的壓環(huán)，所述輻射器索式螺旋連接件17帶有O環(huán)，所述O環(huán)平置于底面上，并以加壓的基本水密方式將包層管14與外面封閉開來。
經(jīng)由中央法蘭連接件28和腔室后底面29內(nèi)的焊接螺木椿30可排放輻射后的水。代表真正UV輻射腔室的內(nèi)管道1，在入口末端處配備有以類似圓環(huán)方式排列的進(jìn)口孔8，并且內(nèi)管道1在底面周圍內(nèi)側(cè)以密封方式焊接至底面。入口噴嘴4稍微偏移背面，從而進(jìn)入的液體不能更猛烈地流入上面的進(jìn)口孔。
在雙壁腔室的出口末端處，內(nèi)部正方形管道裝入分離壁7并焊接至分離壁7上，所述分離壁7是帶有1.5mm板厚度的激光切割壁。分離壁7的形狀如圖2a所示。內(nèi)管道自身由兩半1.5mm厚的具有確定半徑的傾斜激光切割板組成，并于指定的狹窄邊界18處焊接在一起。
圖2中所示的9個裝備UV低壓輻射源或燈的截面圖構(gòu)造19，以一致和對準(zhǔn)方式應(yīng)用于該構(gòu)造中從底面6開始，在圖2c的收集罩20內(nèi)以及圖2d的流動屏21內(nèi)。包層管14插入并固定于流動屏21內(nèi)，擋板27也用激光焊接入流動屏21內(nèi)。中間的輻射器架20的任務(wù)是在安裝過程中接收包層管，并防止包層管跌落和破碎。
一旦包層管插入中間的輻射器架20，進(jìn)一步推進(jìn)時總會在流動屏21中發(fā)現(xiàn)固定設(shè)備。組件20和21也是激光切割體。它們可被簡便、精確和便宜地生產(chǎn)出來。需要特別提及的一個重要方面是，包層管在流動屏內(nèi)的安裝應(yīng)不帶有游隙，從而使其不能振動，所述震動可導(dǎo)致該部位的破壞。
根據(jù)圖2d，流動屏21內(nèi)的開孔22含有彎曲夾23，所述彎曲夾23可彎曲一定程度，從而使包層管在插入過程中可與圓形末端24幾乎鎖合而不帶有游隙，從而緊密就位。流動屏21的焊接方法為，通過將焊接的夾25翻轉(zhuǎn)90°，從而可用焊槍在管內(nèi)兩側(cè)進(jìn)行焊接，由此可防止裂縫腐蝕。在中間輻射器架20的情況下，則將夾26彎曲90°，并在夾上焊接各個螺栓，所述螺栓若位置適當(dāng)即鎖定入預(yù)留孔內(nèi)，并從外面用HV焊持續(xù)性進(jìn)行焊接，從而以這種方式防止裂縫腐蝕。開孔31用于清空。
根據(jù)EU指令，采用帶有230W輸出和253.7nm輻射通量為80W的9個低壓輻射器，仍可以約60m3/h進(jìn)行清潔和預(yù)過濾廢水的消毒以用于洗浴水，所述廢水1cm的透射比僅為0.55％。
雖然本發(fā)明參考圖解實施方案和實施例進(jìn)行描述，但不應(yīng)以限制性觀點(diǎn)來解釋本描述內(nèi)容。由此，對圖解實施方案的各種修改以及本發(fā)明的其他實施方案對于本領(lǐng)域人員來說在參考本描述內(nèi)容后是很明顯的。因而期望所附權(quán)利要求能覆蓋任何這種修改或?qū)嵤┓桨浮?br> 此處提及的所有出版物、專利和專利申請書均在此全部引入作為參考，即如同每一單個出版物、專利和專利申請都特別和單獨(dú)指示全部引入作為參考一樣。
權(quán)利要求
1.一種用于液體UV消毒的雙壁腔室，含有(i)入口連接件；(ii)出口連接件；(iii)圍繞內(nèi)管道的外管道，所述內(nèi)管道內(nèi)安置有至少一個UV輻射源，內(nèi)管道末端有密封蓋，密封蓋中也可有出口和/或入口孔，其特征在于，流體通過外管道和內(nèi)管道之間的中間空間進(jìn)入帶有輻射設(shè)備的內(nèi)管道。
2.權(quán)利要求1中所述的雙壁腔室，其中外管道是圓形管道。
3.權(quán)利要求1-2中任一項所述的雙壁腔室，其中內(nèi)管道具有矩形橫截面。
4.權(quán)利要求1-2中任一項所述的雙壁腔室，其中內(nèi)管道具有圓形橫截面。
5.權(quán)利要求1中所述的雙壁腔室，其中外管道處是非圓形的。
6.權(quán)利要求1或5任一項所述的雙壁腔室，其中內(nèi)管道處是非圓形的。
7.權(quán)利要求1、5或6任一項所述的雙壁腔室，其中內(nèi)管道處是非矩形的。
全文摘要
本發(fā)明對象是一種用于液體UV消毒的雙壁腔室，所述液體優(yōu)選為飲用水和/或廢水。它甚至在高壓下實現(xiàn)了UV輻射腔室的矩形和/或正方形橫截面形狀，由此輻射腔室可另外裝備有薄壁構(gòu)造，并且對比于圓形腔室可進(jìn)行UV輻射器的最優(yōu)和緊密配置。通過應(yīng)用這種發(fā)明思想，腔室內(nèi)原有入口處的死區(qū)被完全消除，并且入口處產(chǎn)生與活塞流同時流淌的湍流。
文檔編號B01J19/12GK1653002SQ03810493
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月10日
發(fā)明者彼得·尤貝拉爾 申請人:特洛伊人技術(shù)公司