专利名称：带有非接触式清洁作用的紫外线消毒系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种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I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。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周围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积垢是有用的。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。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。 因此，清洁作用是连续良好的。然而，在这里，也存在包壳管表面将随时间的推移而受损的风险。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以非接触的方式进行清洁，使得消除了对包壳管表面造成的任何损坏。
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以非接触的方式被清洁。该目的借助于具有权利要求I所述的特征的系统来实现。由于至少一个清洁环设置在与包壳管的表面相距一定距离的位置处，在清洁环中设置有朝向包壳管指向的开口，并且设置有用于将加压液体供给到开口中的供给装置，使得加压液体作为清洁射流被引导到包壳管的表面上，由于在清洁环与包壳管之间不存在任何机械接触，因此将可靠地防止对包壳管表面的任何刮削，同时，在清洁环与包壳管表面之间的空间中的处于高压下的液体的供给将使形成在包壳管表面上的任何积垢松动。在多个清洁环设置有共用的支架和用于加压液体的共用供给装置的情况下，可以为辐射装置的多个辐射体设置提供共用的驱动器和共同的压力供给装置。在进一步以液压的方式实现清洁环在包壳管的轴向方向上的驱动的情况下，可以将清洁液体的压力用作驱动器。在这种情况下，只需要一个外部压力源，以为清洁和对该清洁进行的驱动提供供给装置。这里，该驱动可以有利地借助于双作用液压缸来实现。然而，也可以想到经由由加压液体驱动的涡轮机来提供心轴驱动。
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I示出了具有多个喷嘴的清洁环的纵向截面图；图2示出了图I的清洁环的立体图；图3示出了具有共12个清洁环的托架的立体图；图4示出了用于多个清洁环的带有液压驱动装置的支架；以及
图5示出了带有根据图3的清洁组件的一组共计六个紫外线辐射体。
具体实施例方式图I示出了具有基体2的清洁环I的纵向截面图。该清洁环基本上关于纵向轴线 3旋转地对称，该纵向轴线3在操作中也构成紫外线消毒系统的轴向方向。清洁环I在面向轴线3的内侧上具有连续的通道4，该通道一方面经由连接孔5供给，而另一方面与从通道4延伸至清洁环I的内周表面的喷嘴6连通。基体2通过环形外周表面7以及面朝轴线3的方向的两个表面8和9限定。喷嘴 6分布在清洁环I的内周表面10上。该内周表面10插在基体2中作为分离的环形部件11 的一部分。相邻于环形内周表面10，部件11具有朝向轴线3延伸的斜面2以及具有较窄截面的环区域13。该环区域13在其外周表面14上又具有环状行进的凹槽15，该凹槽朝向外部敞开。凹槽14用于将清洁环I保持在驱动和导向装置中。在图I中示出了具有圆筒形截面的管状包壳管42。包壳管42与轴线3同轴地设置，并且具有小于清洁环I的内径的直径，使得在环区域13与包壳管42之间形成环形间隙 d。包壳管表面与承载有喷嘴6的周向表面10之间的距离大于该环形间隙d。图2示出了清洁环I的立体图。相同的部件用相同的附图标记指出。为了制造清洁环I的两件式结构，最先制造该基体2，该基体2具有环形通道4，该环形通道4的一部分为朝向轴线3敞开的内部循环凹槽。内部环11加工有斜面、内周表面
13、外周表面14、和凹槽15，并且该内部环11还加工有大量喷嘴6，随后将该内部环11插入到基体2中，使得喷嘴6与另外朝向外部封闭的通道4连通。在操作期间，通道4经由连接部5而被供给处于高压下的液体，该液体随后通过喷嘴6离开进入到该清洁环的内部空间中。在这里，压力为5bar到200bar，优选地为20bar 到lOObar，并且特别地为约50bar。优选地，设置有作为加压液体源的往复式泵，如例如从高压清洁装置中所获知的那样。优选地，使用水作为加压流体，该加压流体也可以取自将要被处理的水流或已经处理过的水流。可以但非必要的是添加化学清洁剂或液或酸。图3示出了支架20中的共计12个清洁环I的布置。该支架20承载有各具有六个清洁环I的顶排21和底排22。清洁环I以如下方式定向顶排21的一个清洁环相应地与排22的另一个清洁环关于轴线3同轴地对准。支架20设置有供给管线23。为每个清洁环I分别设置一个供给管线23。该供给管线连接至相应的清洁环I的连接孔5。共用的歧管管线24大致以H形构型从压力连接部 25通向供给管线23。导向装置26设置成相对于轴向方向3横向地靠近清洁环I的排21 和排22，该导向装置26使得能够在平行于轴线3定向的导向杆上引导该支架21。此外，清洁环I保持在凹槽15(这里未示出)中，使得清洁环I沿轴线3的方向稳固地座置在支架20中。图4示出了清洁环I在支架30中的另一布置。支架30在这里实现为连接有供给管线32的歧管31。每个供给管线32分别通向清洁环I的连接孔5 (未示出)。加压液体可以经由中央连接部33供给到歧管31中，随后经由供给管线32、清洁环I内的环通道(未示出)以及清洁环I的喷嘴6朝向内部排出。中央连接部33同时也是用于双作用活塞-缸组件35的接触点，该双作用活塞-缸组件35可沿轴线3的方向以推进的方式移动带有清洁环I的支架30。活塞杆36被设置成用于将力传递到保持装置30上。活塞杆36直到达到中央连接部33并且设计成在内部上是中空的。在活塞杆36的背离支架30的端部上，活塞杆36设置有连接部37，该连接部37用于以所述方式传输至喷嘴6的加压液体。最终，图5示出了如本质上已知用于废水或饮用水应用的紫外线消毒系统40。该消毒系统40包括由设计型水银低压辐射体构成的共计六个辐射体41。这些辐射体的轴向长度为约I. 5米。这些辐射体设置在包壳管42中，以保护辐射体免受会不利地影响该辐射体41的操作的低温或机械损坏的影响。共用的支架43将这些管和辐射体相对于彼此固定。来自图3中的支架21在这里以如下方式放置在填充管42上，S卩，关于轴线3同轴地定位的两个清洁环I分别放置在包壳管上。平行于包壳管42延伸的两个导向杆44在导向装置26的平行于包壳管的区域中引导该支架21。中央连接部25连接至双作用活塞-缸组件46的活塞杆45。活塞杆45如在图4中所述的那样在内部上是中空的并且装配有用于供给加压液体的端侧连接部47。在操作中，活塞-缸组件46设计成借助于活塞杆45使支架41在包壳管42的纵向方向上移位并由此使清洁环I基本上完全在包壳管42中的外部圆柱表面的整个延伸部上移动。在此过程中，由于存在距离d，清洁环I将不与包壳管42的表面相接触。在喷嘴6朝向包壳管6成角度地定向的情况下，加压液体自身还可以用作驱动装置。在这种情况下，将沿轴线3的方向产生反作用分力，该反作用分力沿一个方向形成驱动力。随后，可以借助于较简单的驱动装置、例如借助于单作用液压缸来实现复位运动。在操作期间，根据图5的组件将安装在具有流动的预净化的废水或饮用水的通道中。在操作期间，随着时间的推移将不可避免地产生有机物积垢和无机物积垢。为了去除这些积垢，在活塞-缸组件35、46上施加压力，使得清洁环的组件通过活塞杆36、45沿包壳管42的纵向方向移动。同时，诸如水之类的液体在高压下被供给到连接部37、47中。随后， 经由中空活塞杆36、45以及支架、特别是连接管线23、32以及连接孔5，该液体在高压下被供给到每个清洁环I的环形通道4中。由于高压和喷嘴6的小直径，该液体将随后从清洁环的环形内表面10朝向内部基本上径向地从喷嘴6高速离开，在这种情况下，该液体将以另外不接触的方式撞击到包壳管42的外表面上，并且将以机械的方式去除包壳管42的外表面上的任何积垢。清洁环I与包壳管2之间的距离在斜面12的区域中逐渐减小至最小距离d。由于存在此锥形，清洁液体在与该锥形相对的一侧上从清洁环与包壳管42之间的间隙离开。因此，任何积垢都将不会进入到内部环形表面13与包壳管42之间的具有最小距离的区域中，而是将被沿相反的方向冲掉。因此，这种积垢不会渗入到该环形间隙中。这样一来，确保环I不与包壳管表面32机械接触。因此，将仔细地避免由于清洁环I的轴向运动而导致的与包壳管42的表面的任何刮削接触。该包壳管表面将因此不会在清洁操作期间受损。
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，所述多个紫外线辐射体设置在包壳管(42)中，所述包壳管构造成关于纵向轴线(3)基本上对称；以及用于所述包壳管(42)的清洁装置，所述清洁装置包括如下方面-用于每个包壳管的至少一个清洁环(I)，所述至少一个清洁环(I)环绕所述包壳管(42)，-至少一个驱动装置(35、46)，所述至少一个驱动装置用于沿所述轴线(3)的方向驱动所述清洁环(I)，其特征在于，-所述至少一个清洁环(I)设置在与所述包壳管(42)的表面相距距离(d)的位置处，-朝向所述包壳管(42)指向的开口(6)设置在所述清洁环(I)中，和-设置有用于将处于高压下的加压液体供给到所述开口(6)中的供给装置，使得所述加压液体被作为清洁射流引导到所述包壳管的表面上。
2.根据权利要求I所述的紫外线消毒系统，其特征在于，多个清洁环(I)设置有共用的支架(25、27)和用于所述加压液体的共用供给装置。
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(I)在所述包壳管(42)的轴向方向上的驱动以液压的方式实现。
4.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。
5.根据前述权利要求1-3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。
6.根据前述权利要求4-5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液体。
7.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，水被用作所述加压液体。
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(42)中的多个紫外线辐射体，所述包壳管构造成关于纵向轴线(3)基本上对称；以及用于包壳管(42)的清洁装置，该清洁装置包括如下方面用于每个包壳管的至少一个清洁环(1)，该清洁环(1)环绕包壳管(42)，用于沿轴线(3)的方向驱动清洁环(1)的至少一个驱动装置(35、46)，其中，至少一个清洁环(1)设置在与包壳管(42)的表面相距距离(d)的位置处，朝向包壳管(42)指向的开口设置在清洁环(1)中，并且设置有用于将处于高压下的加压液体供给到开口(6)中的供给装置，使得加压液体被作为清洁射流引导到包壳管的表面上。
文档编号C02F1/32GK102612497SQ201080038068
公开日2012年7月25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:木质部知识产权控股有限责任公司