专利名称：包括清洁装置的用于废水和饮用水的紫外线消毒系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括清洁装置的用于废水和饮用水的紫外线消毒系统，该紫外线消毒系统具有根据权利要求1的前序部分所述的特征。
背景技术：
已被人长期得知的是，以微生物的方式装载的诸如废水和饮用水之类的液体可以借助于紫外线辐射进行处理。这里，甚至可将已净化的废水消毒到可将其引入到河流中和洗澡水的程度。可借助于紫外线辐射对饮用水进行消毒，使得其适于人类饮用。为了进行消毒，使用低压水银辐射体或中压水银辐射体，低压水银辐射体或中压水银辐射体受到涂层管的保护，并被浸入到待处理的水中。辐射体和包壳管由紫外线可透过的材料制成。实际上，为此采用了石英玻璃。包壳管的外表面与周围的液体直接接触，并且该外表面是在操作期间随时间推移沉积的任何材料与周围的液体分离的地方。所沉积的材料可以是无机材料，例如石灰。然而，这些沉积的材料也可以是有机材料的沉积物。作为在包壳管的外表面上存在沉积物的结果，将减少散发到液体中的紫外线辐射。与本发明有关，随后将参照表面的积垢进行说明。为了去除这种积垢，原先建议在中断操作之后移除辐射体，并随后清洁该包壳管。 也已建议在中断液体流的情况下，通过利用含有酸的液体充满封闭通道来清洁在该封闭通道中的辐射体。这些方案对于大型设施而言是不可行的。甚至中断操作也是不适宜的。随后，研发出了用于自动地清洁包壳管的多种方法。这些方案中的每个方案都基于环，该环置于圆筒形包壳管的顶部上并且随后由驱动器沿着该包壳管推动。该环与包壳管之间的机械接触随后将实现该清洁。根据应用情况，多种方案已经被证实是可行的。详细地说，从现有技术中已知以下方案US 5 418 370 A示出了用于辐射体包壳管的清洁装置，该清洁装置具有靠在该包壳管上的环。该环包括与该包壳管连通的腔室，并且清洁液体被供给到该腔室中。设置有驱动装置以使该环沿着包壳管移动。在这个过程期间，清洁剂将逐渐地与整个包壳管表面相接触并且将在那里实现积垢的去除。从US 6 013 917 A中获知一种类似的方案。在该方案中，清洁环包括沿包壳管的轴向方向彼此间隔开的两个密封件，这两个密封件使腔室相对于周围的液体密封。在该方案中，建议经由再充填系统将清洁液体供给到该腔室中，使得在清洁环沿轴向方向的移动期间，清洁液体也将与包壳管的整个长度上的表面相接触并且可以分离积垢。这类清洁环的问题在于，这种清洁环在包壳管表面上存在石灰质积垢的情况下的工作状况。在该环内部的腔室依赖于相对于周围液体的尽可能好的密封。该密封被石灰质积垢所破坏，使得清洁液体不能够被保留在该腔室中并产生损耗或增大了消耗量。在饮用水应用的情况中，如果大量的清洁液体溢出涌入到饮用水中，这同样是不合乎要求的。DE 10010127 Al建议一种清洁环，其中，包壳管的表面被开孔的泡沫材料所环绕。 清洁液体被供给到该泡沫材料中。这里，泡沫材料的弹性确保该清洁环将始终很好地置靠在包壳管的表面上。由于存在开孔，清洁液体不会逸入到周围的水中达到不合乎要求的程度。已经证明这个技术方案对于特别是石灰质水体是有用的。然而，在连续的操作中，存在包壳管将被擦伤的风险。还存在有在不提供清洁液体的情况下操作的清洁环。这些清洁环实现了对于包壳管表面的纯机械性清洁。由此，从US 5 942 109 A中获知一种用于鱼塘的水的辐射系统。 所建议的是一种用于紫外线辐射体的包壳管的清洁环，该清洁环在其内部具有刷子。这些刷子置靠在包壳管的表面上并借助于轴向运动来清洁该包壳管表面。对于在饮用水或废水领域的应用而言，目前还尚未提出这种方案。然而，在这里，在连续的操作中，同样必须预料到刷子的磨损以及对包壳管表面造成的损坏。DE 600 19 106 T2示出了如下清洁元件，该清洁元件具有弹性体环和形成在这两个环之间的腔室，其中，将要将清洁剂分别地供给到这两个环中。DE 603 12 598 T2示出了包括由金属丝材料制成的清洁元件的清洁装置。该清洁元件弹性地偏压在包壳管表面上，并且该清洁元件在清洁操作期间被沿包壳管的轴向方向驱动并且还被驱动成用于围绕该纵向轴线旋转。最后，DE 10125507 Al示出了一种纯机械作用的清洁环，该纯机械作用的清洁环包括导引腔以及在该导引腔中相对于包壳管表面竖向地定向的叶片。这些叶片构造成环绕该包壳管表面弹性地延伸的螺旋环，并且该螺旋环由于其弹性而置靠在该表面上。该清洁装置调节自身以对任何磨损进行补偿。实现了清洁环抵靠在包壳管表面上的高表面压力。 然而，在具有在包壳管上产生严重积垢的趋势的水体中，这种作用随着时间的推移而减弱。因此，从现有技术中没有获知一种紫外线辐射系统，其中，包壳管表面可以在运行操作期间利用始终如一的作用对其进行清洁，甚至在存在产生积垢的高趋势的情况下亦是如此。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种紫外线辐射系统，该紫外线辐射系统的包壳管表面可以在运行操作期间利用甚至在较长的时间段内仍保持始终如一的作用进行清洁。该目的借助于具有权利要求1所述的特征的系统来实现。由于设置有用于将处于高压下的加压流体从压力源供给到刮擦环的供给装置，并且压力可以从加压流体沿包壳管的方向施加到刮擦环上，因此，可以在包壳管表面上获得始终如一的高接触压力，该始终如一的高接触压力能够经由所施加的压力另外进行控制。在多个清洁环设置有共用的支架和用于加压流体的共用供给装置、例如经由在该支架中延伸的导管的情况下，共用的压力源和共用的驱动器可以用于具有多个辐射体的大型系统。在存在大量积垢的情况下，如果清洁环在刮擦环的附近沿轴向方向具有多个喷嘴，这些喷嘴竖向地或倾斜地朝向包壳管的表面指向，并且这些喷嘴沿清洁环的周向方向以彼此间隔的方式设置并且与包壳管的表面间隔开，则是有利的，这是因为这样，任何粗糙的污垢积聚物可最初以非接触的方式被去除，这意味着它们将不会在刮擦环上施加任何应力。这样，将获得刮擦环的更长的使用寿命并且将减少刮擦运动对包壳管产生的任何刮擦。 这里，如果清洁环的驱动器在沿包壳管的轴向方向上的端部位置中具有静止位置，并且就
4运动而言，喷嘴在刮擦环的前面从该端部位置移动，则是特别有利的。随后，在较长的暂停时段之后的初始致动的情况中，将在刮擦环滑过包壳管表面之前首先去除粗糙的沉积物。如果喷嘴与用于供给处于高压下的加压流体的供给装置连通，则可以使用刮擦环的接触压力和喷嘴的共用的压力源。如果以液压的方式、例如借助于液压缸来实现清洁环沿包壳管的轴向方向的驱动，则可以完全省略掉任何电驱动部件。如果利用心轴驱动作为驱动，则可以以电力或液压的方式来实现该驱动。特别地， 可以向该驱动供给加压流体。如果使用水作为加压流体，则在饮用水的领域中的应用中是特别有利的。
下文中，将借助于附图对本发明的示例性实施方式进行描述，其中图1示出了根据本发明的清洁环的立体图，其中，该清洁环包括刮擦环和螺旋环；图2示出了根据图1的清洁环的纵向截面图，其中示出了包壳管；图3示出了图2中的细节III的放大图示；图4示出了包括用于三个辐射体的相关联的支架和供给导管的擦拭器单元的立体图；以及图5示出了根据图4的擦拭器单元，其中，该擦拭器单元带有电驱动装置和液体供给装置，并且该擦拭器单元在封闭的辐射通道中与三个辐射体成为一体。
具体实施例方式在图1中，总体上以附图标记1表示清洁环。清洁环1包括具有基部3和盖环4 的两件式基体2。盖环4利用螺纹螺钉5紧固到基部3。基体2具有用于加压流体的第一连接部6。盖环4支承由塑性材料制成的刮擦环7，所述刮擦环保持在盖环4中的第一凹槽 15中。与盖环4相对地设置有节段8，该节段8的直径与基体2的直径相比是减小的。节段8具有用于容纳固定环9的凹槽并且该节段8用于将清洁环1保持在装置中。在基体2内部，可以看到喷嘴10，该喷嘴10实现为通孔并且朝向内部敞开。总的来说，清洁环1相对于图1中竖向延伸的轴线是大致旋转地对称的并且围绕环形净孔，喷嘴 10被引导到该环形净孔中。图2示出了清洁环1沿纵向轴线11的纵向截面。相同的部件由相同的附图标记表不。盖环4设置有朝向纵向轴线11敞开的第一凹槽15。第一凹槽15具有矩形横截面。刮擦环7以如下方式插入到第一凹槽15中刮擦环7可以在该第一凹槽15中径向地滑动，但相对于凹槽壁密封。清洁环1的基部3还设置有朝向纵向轴线11敞开的连续的第二凹槽16。第二凹槽16在其敞开的内部侧上覆盖有插入部17，该插入部17相对于纵向轴线11同轴地布置在基部3中。插入部17支承已经描述的喷嘴10，该喷嘴10实现为径向通孔并且一方面与第二凹槽16连通，另一方面与清洁环1所环绕的内部空间连通。插入部 17还支承具有锥形横截面的节段8，该节段8包括紧固环9。平行于纵向轴线11设置的孔12连接凹槽15和16。在图2中，未示出图1中的第一连接部6。该第一连接部与第二凹槽16连通并因此也与第一凹槽15连通。图2还示出了包壳管18的一部分，该包壳管18相对于纵向轴线11同心地设置并且在操作中环绕同样相对于纵向轴线11同心地定向的紫外线辐射体。为了提高清晰度，在这里未示出该紫外线辐射体。刮擦环7利用两个连续的唇部19置靠在包壳管18的外表面上。在插入部17与包壳管18的表面之间设置有环形间隙。图3在放大视图中示出了图2中的截取部分III。相同的部件再次由相同的附图标记表示。在该视图中未示出包壳管18。基部3在孔12的区域中利用0形圈20相对于盖环4密封。同样，插入部17利用两个另外的0型圈21相对于基部3密封。如已述，第二凹槽16与喷嘴10连通并且与第一连接部6连通。第一凹槽15借助于置靠在凹槽壁上的刮擦环7向内径向地密封。这样，获得了一种由空间构成的系统，这些空间位于清洁环1内并且仅通过第一连接部6和喷嘴10 朝外部开放。结果，压力到第一连接部6上并由此到第二凹槽16上的施加将导致第二凹槽 16、孔12和第一凹槽15中的压力增大。流体被迫在该处经过喷嘴10径向向内引入到位于插入部17与包壳管18之间的间隙中。在第一凹槽15中的对应的压力增量产生了径向向内地、即朝向包壳管18推动刮擦环7的力。图4示出了一种装置，其中，共计九个清洁环1设置在共用的支架25中。该支架 25包括连接管26、保持元件27和连接元件28。保持元件27具有基本相同的设计并且各保持三个清洁环1，并且这些保持元件以彼此相距如下距离的方式进行设置，使得每个保持元件27中的一个清洁环1关于纵向轴线11分别与第二清洁环1以及第三清洁环1对齐。连接元件28将保持元件27保持彼此间隔开且彼此平行。在连接管26的内部，设置有可以经由第二连接部29被供给加压流体的通道。连接管26是中空的并且与保持元件27中对应的通道连通，保持元件27又与清洁环1的第一连接部6连通。结果，压力在第二连接部29上的施加导致上述情况，其中，刮擦环7被径向向内挤压并且加压流体从喷嘴10流出。在此过程中，加压流体流过用作从压力源到清洁环1的供给装置的部件26、27和 29。在图5中示出了所述装置在一种用于对处于由不锈钢制成的封闭辐射通道34中的水进行辐射处理的系统中的集成。这里，连接管26设置在保持元件27的下方。如图4中所示，每个保持元件27分别支承三个清洁环1，在该图中，只可以看见这三个清洁环1中的两个清洁环1。在辐射通道34内，设置有安装在包壳管18内的三个紫外线辐射体30。这样，紫外线辐射体30受到保护而免于与存在于该辐射通道34中的水直接接触。然而，包壳管18的外表面则与水直接接触。具有对应传动装置的电动马达31驱动心轴驱动器32，该心轴驱动器32又被用于以平行于轴线11的方式驱动支架25。实际上，水经过连接配件33供给到辐射通道34中。水在包壳管18的周围流动， 并经过对应的配件在相对端处再次流出辐射通道34。在操作中，紫外线辐射体30辐射出适于杀死水中的微生物的紫外线辐射。这样，对水进行消毒。包壳管18的表面被石灰成分和有机物质所污染。这些污染物积聚以形成积垢，这些积垢吸收紫外线辐射并因此降低了该装置的效率。
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为了从包壳管18上去除这些表面积垢，借助于支架25使清洁环1在三个包壳管 18上沿纵向轴线11的纵向方向来回移动。为此，启动电动驱动器(电动马达31、心轴驱动器32)。同时，诸如水之类的加压流体被供给至第二连接部29。流体流过连接管26的内孔和保持元件27中的通道，并经过第一连接部6进入环形的第二凹槽16。随后，将压力径向向外施加到刮擦环7上，使得唇部19压靠在包壳管18的表面上。流体随后从喷嘴10流入到位于插入部17与包壳管18之间的环形间隙中，流体由于高流速差而在该环形间隙中产生湍流，该湍流产生使积垢在相当大的程度上分离的高剪切力。带有唇部19的刮擦环7随后将已经松动的积垢基本上全部从包壳管18的表面上刮掉。清洁环1优选地以如下方式插入到根据图5的支架25和整个组件中在静止位置中，插入部17面向待清洁的包壳管18。当随后在清洁操作的一开始就使该系统生效时，插入部17随后与喷嘴10 —起向前移动并实现对积垢的第一处理，而刮擦环7跟随在后面并可以刮掉剩余的积垢。这样，延长了刮擦环7的寿命。此外，从喷嘴10流出的流体将积垢冲出位于清洁环1与包壳管18之间的环形间隙，在图2中，由于右手侧被刮擦环7封闭住， 因此该环形间隙位于左手侧上。这样，积垢已经被加压流体至少部分地冲出清洁环1的内部空间并且由此将不会在刮擦环7上施加任何载荷。本发明的较简单的实施方式可以提供如下结构仅将刮擦环7和相关联的第一凹槽15设置在清洁环1中，同时可省略掉插入部17和喷嘴10。该构型随后将能够实现与仅以机械方式刮掉积垢的常规清洁环一样的功能模式。然而，由于刮擦环7被径向地压靠在包壳管18的表面上并且该刮擦环7还被再调节以对所发生的任何磨损进行补偿，因此获得了改良效果。刮擦环7也可以由诸如PTFE之类的任何适当的塑性材料制成，该材料能够针对在这里所述的应用而充分变形并且是抗紫外线的。所述装置的简化也可以包括如下事实可以省略掉电驱动器(电动马达31、心轴驱动器32)并且可以设置有经由用于清洁的加压流体被操作的液压驱动器。这里，可以设想到以类似于涡轮机的方式工作的单作用或双作用活塞/缸组件或心轴驱动器。
权利要求
1.一种用于废水和饮用水的紫外线消毒系统，所述紫外线消毒系统包括多个紫外线辐射体(30)，所述多个紫外线辐射体(30)设置在包壳管(18)中，所述包壳管(18)构造成关于纵向轴线(11)基本上对称；以及用于所述包壳管(18)的清洁装置，所述清洁装置包括如下方面-用于每个包壳管(18)的至少一个清洁环(1)，所述至少一个清洁环(1)环绕所述包壳管(18)，所述至少一个清洁环(1)具有置靠在所述包壳管(18)上的刮擦环(7)，-至少一个驱动装置(31、32)，所述至少一个驱动装置(31、32)用于沿所述纵向轴线 (11)的方向驱动所述清洁环(1)，其特征在于，-设置有用于将处于高压下的加压流体从压力源供给至所述刮擦环(7)的供给装置，以及-压力能够沿所述包壳管(18)的方向从所述压力源施加到所述刮擦环(7)上。
2.根据权利要求1所述的紫外线消毒系统，其特征在于，多个清洁环(1)设置有共用的支架(25、27)和用于所述加压流体的共用供给装置。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的紫外线消毒系统，其特征在于，所述清洁环 ⑴具有在所述刮擦环⑵的附近的多个喷嘴(10)，所述喷嘴竖向地或倾斜地指向所述包壳管(18)的表面，所述喷嘴沿所述清洁环(1)的周向方向彼此间隔开地设置，并且所述喷嘴与所述包壳管(18)的所述表面间隔开。
4.根据权利要求3所述的紫外线消毒系统，其特征在于，所述喷嘴(10)与用于供给所述处于高压下的加压流体的所述供给装置连通。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的紫外线消毒系统，其特征在于，所述清洁环 (1)在所述包壳管(18)的所述纵向轴线(11)的方向上的驱动以液压的方式实现。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的紫外线消毒系统，其特征在于，所述驱动借助于液压缸来实现。
7.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的紫外线消毒系统，其特征在于，提供心轴驱动作为所述驱动。
8.根据权利前述要求5或6中的任一项所述的紫外线消毒系统，其特征在于，向所述驱动供给所述加压流体。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的紫外线消毒系统，其特征在于，水被用作所述加压流体。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的紫外线消毒系统，其特征在于，所述清洁环 (1)的所述驱动在沿所述包壳管(18)的所述纵向轴线(11)的方向上的端部位置中具有静止位置，并且所述喷嘴(10)在所述刮擦环(7)的前面从所述端部位置移动。
全文摘要
本发明涉及一种用于废水和饮用水的紫外线消毒系统，包括设置在包壳管(18)中的多个紫外线辐射体(30)，所述辐射管(18)构造成关于纵向轴线(11)基本上对称；以及用于包壳管(18)的清洁装置，该清洁装置包括如下方面-用于每个包壳管(18)的至少一个清洁环(1)，该清洁环(1)环绕包壳管(18)，所述至少一个清洁环(1)具有置靠在所述包壳管(18)上的刮擦环(7)，-用于沿纵向轴线(11)的方向驱动清洁环(1)的至少一个驱动装置(31、32)，其中，-设置有用于将处于高压下的加压流体从压力源供给至刮擦环(7)的供给装置，并且-压力可以沿包壳管(18)的方向从压力源施加到刮擦环(7)上。
文档编号C02F1/32GK102487605SQ201080038055
公开日2012年6月6日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者厄恩斯特·马丁·比林, 弗里德黑尔姆·克吕格尔, 拉尔夫·菲肯斯, 汉斯-约阿希姆·安东 申请人:Itt制造企业公司