液体处理系统的制作方法

本发明涉及一种液体处理系统，其包括至少一个紫外（uv）光处理灯。

背景技术：

紫外光源用于处理液体有许多应用。瑞典walleniuswaterab已经开发并在销售液体处理设备，该设备包括带有入口和出口的细长管状处理腔室。在处理腔室中，布置至少一个大致管状的保护性uv透明套筒(例如由熔融石英制成)，并且在套筒内布置紫外光源，例如能够产生在紫外区域中的波长的灯。

申请人开发的另一种类型的处理反应器还包括具有相对布置的入口和出口的处理腔室，其中紫外光源布置在细长套筒例如熔融石英套筒中。这些套筒垂直于待通过处理腔室处理的液体流布置。

上述处理单元在处理各种液体例如水方面运行良好，其中所描述的后一种处理单元特别适用于船舶压载水的处理。除了被处理单元杀死的生物体，被处理的液体通常包括颗粒和其它固体物质。这些颗粒以及其它来自被杀死的生物体的残余物倾向于粘附在处理单元的内表面上。聚集在表面上的这些颗粒和其它残余物通常被称为污垢。

紫外光处理，更具体地说是紫外光与热的组合，有时会引发化学反应，导致内表面上的沉积。这些造成的沉积通常被称为结垢。

结垢通常比污垢更难从表面移除。

这意味着为了使处理装置具有最佳效率，必须定期清洁内部。根据现有技术中的一种解决方案，清洁是通过将清洁液体喷射到处理腔室来进行的，其中，清洁液体被开发用于移除表面上的污垢或结垢。然而，即使它们对于移除处理腔室表面上的污垢/结垢等沉积物是有效的，它们也需要在一段时间期间关闭处理单元，从而因此可不进行液体处理。

根据其它建议，已经设计了各种形式的擦拭器机构来从表面移除污垢/结垢。所有这些形式的擦拭器机构都起到从套筒的外表面上“擦拭掉”该层的作用。为了容纳擦拭器机构，这种擦拭器机构通常需要在容纳uv灯的套筒的外表面与容纳套筒的周围管道之间有大的环形空间。这种处理系统依赖于液体的透射率，以便允许uv光子通过套筒与壳体之间的环形区域到达液体中的污染物。

现在将在下面简要讨论技术领域中的一些专利和专利申请。

ep1371611涉及一种流体处理仪器。提供了一种包括多个清洁头的清洁组件。清洁头各自包括多个二氧化钛部分，这些二氧化钛部分偏压在相应的uv灯的表面上。

us5227140涉及一种模块化自清洁氧化腔室，该氧化腔室包括往复式刮削器，该往复式刮削器包括环形擦拭器，该环形擦拭器同时清洁围绕的管状模块的内表面以及封闭石英管的外表面。擦拭器由液体驱动，并具有环形盘的形式，并由含氟弹性体组成。

ep1714944涉及一种类似于ep1371611的仪器的流体消毒仪器。清洁材料可以是织物或金属，例如被二氧化钛覆盖的金属网，并且可以被偏压成与紫外光源接触。

us7159264公开了一种用于清洁管状构件的刮削器。刮削器包括适于接触管状构件外表面的多个串联弹性段。弹性构件由弹性线制成。当刮削器相对于管状构件轴向移动时，实现管状构件的清洁效果。

usre39522涉及紫外线辐射设备，该设备具有装配在光传输管上的刮削器环。刮削器环限定了与管的外表面接触的清洁溶液腔室。刮削器可以由非弹性材料例如特氟隆®和不锈钢制成。清洁的频率由结垢的数量决定，并且以每天两到三次为例。

us5937266涉及一种配备有清洁机构的光照射装置。该机构包括适于沿着光传输管的外表面滑动的刮削器。刮削器使用的材料可以是橡胶或特氟隆®、或清洁布。

ep0785907涉及一种往复式刮削器，其包括擦拭器筒，被配置为清洁石英管的外表面。筒可以填充有洗涤器材料，洗涤器材料可以由不锈钢屑或不锈钢绒组成。当往复式刮削器处于停放位置时，擦拭器筒受到保护，免受紫外辐射和uv灯的加热，这也有助于延长擦拭器筒的寿命。

上述现有技术文献公开了各种紫外光处理仪器，其包括机械清洁构件，该机械清洁构件设有用于从紫外灯表面移除污垢/结垢的各种材料。

尽管在上述现有技术中提出了各种解决方案，但是仍然存在一些缺点，特别是关于从封闭uv灯的uv透明套筒的外表面移除更硬的材料，即结垢。此外，当在处理腔室中包括擦拭器机构时，处理腔室的尺寸需要足够大以容纳擦拭器机构。随着套筒与围绕套筒的管道之间的环形区域的尺寸增加，环形区域的外边缘处的紫外光的效果可能降低，这可能影响系统的效率，尤其是在处理不透明液体时。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种改进的液体处理系统，该系统设置有能够有效地从套筒外表面移除较硬材料的器件。

这是在根据权利要求1的液体处理系统中实现的。

在本发明的一个方面，提供了一种液体处理系统，包括:

-至少一个紫外(uv)光处理灯，布置在沿中心纵向轴线a设置的细长保护性uv透明套筒内，所述套筒具有外表面和基本圆形的截面形状；以及，

-细长反应器，其被配置成接纳所述套筒，其中在反应器的内表面与套筒的外表面之间提供用于接纳待处理液体的细长液体处理腔室；其中所述液体处理系统进一步包括

-至少一个细长清洁装置，该清洁装置与套筒并排设置在液体处理腔室内，并且沿着细长套筒的长度的至少一部分设置，其中所述至少一个清洁装置被反应器朝向套筒的外表面压缩，并且其中套筒和反应器中的至少一者被配置成围绕纵向轴线a旋转，使得至少一个清洁装置将在套筒的基本整个圆周上触及并清洁套筒的外表面。

因此，通过沿着套筒的长度提供细长清洁装置，并且在反应器内提供清洁装置，并且旋转反应器或套筒，以便将清洁装置在套筒外表面的圆周上转移，实现了方便和有效的清洁过程。在该装置中，不需要沿着套筒上下转移清洁单元。只需要转动套筒或反应器。

在一个实施例中，反应器具有部分圆形的截面形状，其中至少一个部分具有延伸的半径，在具有延伸的半径的至少一个部分处设置有至少一个清洁装置。

因此，通过在反应器的具有延伸半径的部分中设置清洁装置，可以保持套筒的外表面与反应器其余部分的内表面之间的距离甚至更小。因此，通过保持这个距离较小，紫外光将更好地到达处理腔室内的所有液体，并且甚至不透明液体也可以被有效地处理。此外，可能很难用熔融石英以精确尺寸制造细长套筒。由于该熔融石英的公差问题，套筒外表面与反应器内表面之间的距离在套筒的整个长度上可能不同。因此，清洁装置(也称为擦拭器)设置在反应器的具有延伸半径的部分内的这种解决方案将确保当套筒或反应器之一旋转时，清洁装置不会卡在较小的通道中。同时，该解决方案使得套筒外表面与反应器内壁之间的距离保持尽可能小成为可能，这在如上所述处理不透明液体时尤其有利。

在本发明的一个实施例中，对于每个清洁装置，反应器包括:

-第一部分，其截面形状基本上是圆的一部分，该圆围绕纵向轴线a定中，以及

-第二部分，被配置用于保持清洁装置并连接到第一部分，

其中第一部分的内表面和第二部分的内表面一起环绕套筒的外表面，其中第二部分的内表面设置成在比第一部分的内表面离套筒的外表面更远的距离处。

在本发明的一个实施例中，套筒或细长反应器围绕纵向轴线a沿一个方向或来回旋转，使得至少一个清洁装置将在套筒的整个圆周上触及并清洁套筒的外表面。

在本发明的一个实施例中，液体处理系统还包括表面轴承布置，该表面轴承布置被配置为保持套筒和反应器轴向和径向对准，同时允许套筒和反应器中的至少一者绕纵向轴线a旋转。

在本发明的一个实施例中，提供了两个清洁装置，一个用于细长套筒长度的一部分，并且另一个用于细长套筒长度的其余部分，由此两个清洁装置在反应器内彼此直径相对设置，套筒的每一侧上各一个清洁装置。

在本发明的一个实施例中，设置了两个清洁装置，一个设置在套筒的一侧上，并且另一个设置在套筒的相对侧上。

在本发明的一个实施例中，至少一个清洁装置包括金属编织物。

在本发明的一个实施例中，金属编织物是由金属材料编织、针织或纺织而成的中空圆柱体。

在本发明的一个实施例中，金属编织物是研磨性的，并且金属材料抵抗紫外光和腐蚀。

在本发明的一个实施例中，金属材料是不锈钢、蒙乃尔合金或钛。

在本发明的一个实施例中，金属编织物是中空圆柱体，并且包括弹性内管。

在本发明的一个实施例中，细长清洁装置包括最靠近套筒的外表面设置、由研磨性材料制成的细长清洁部分和最靠近反应器的内表面设置的细长弹性部分。

在本发明的一个实施例中，清洁部分是金属编织物或钢丝绒，并且弹性部件是弹簧、泡沫橡胶、硅橡胶或柔性管。

在本发明的一个实施例中，细长清洁装置包括细长的弹性研磨性材料。

附图说明

图1a示意性示出了根据本发明一个实施例的液体处理系统的横截面。

图1b示意性示出了根据本发明另一实施例的液体处理系统的横截面。

图2示意性地示出了根据本发明另一实施例的液体处理系统的横截面的一些细节。

图3是根据本发明一个实施例的液体处理系统的纵截面。

图4是根据本发明一个实施例的液体处理系统的第一端的截面图。

图5是图4所示的相同液体处理系统的第一端的部分截面侧视图。

图6是如图4和图5所示的相同液体处理系统的部分截面侧视图，但是示出了液体处理系统的相对端，即第二端。

图7是如图4-6所示的相同液体处理系统的第二端的截面图。

图8是如图4-7所示的相同液体处理系统的第一端的截面图。

图9a和9b示出了在根据本发明实施例的系统中使用的清洁装置的两个不同示例。

图10a和10b示出了根据本发明一个实施例的反应器，其包括如图9a和9b所示的两个不同的清洁装置。

具体实施方式

本发明涉及液体处理系统2，2’；102、202，如图1-8所示。不同实施例中相同或相似的特征被赋予相同或相似的附图标记，并且下面的描述参考所有的图1-8。根据本发明的液体处理系统包括布置在沿着中心纵向轴线a设置的细长保护性uv透明套筒8;8’内的至少一个紫外(uv)光处理灯6。所述套筒8；8’具有外表面10；10’和基本圆形的截面形状。液体处理系统2,102,202还包括被配置成接纳所述套筒8；8’的细长反应器12；12’；12”。由此是用于接纳待处理液体的细长液体处理腔室4;4’设置在反应器12;12’;12”的内表面14;14’与套筒8;8’的外表面10;10’之间。

根据本发明，所述液体处理系统2，2’；102、202还包括与套筒8;8’并排设置在液体处理腔室4;4’内并沿着细长套筒8;8’的至少一部分长度设置的至少一个细长清洁装置16；16’。在本发明的一个实施例中，单个细长清洁装置16；16’基本上沿着套筒8;8’的整个长度设置。然而，在本发明的另一个实施例中，设置两个清洁装置16;16’，一个用于细长套筒8、8’的长度的一部分，而另一个用于细长套筒的长度的其余部分，由此两个清洁装置16；16’在反应器12;12’;12”内彼此直径相对设置；在套筒8;8’的每一侧各一个。这在图3中示出，并且是设置两个清洁装置16;16’而不是一个并且彼此直径相对的一个原因是因为这样一来玻璃上的应力将减小。两个清洁装置16;16’中的任一个可以沿着套筒的整个长度设置，但是彼此直径相对，或者替代地如上所描述可以设置一个清洁装置16；16’用于套筒的一部分，而另一个用于套筒的其余部分。

此外，根据本发明，所述至少一个清洁装置由反应器12;12’;12”朝向套筒8;8’的外表面10;10’被压缩。这在图1a、1b和图2中最佳地示出。此外，套筒和反应器中的至少一者被配置成绕纵向轴线a旋转。套筒8；8’或细长反应器12;12’;12”旋转，并且它们可以绕纵向轴线a沿一个方向或者来回旋转，使得至少一个清洁装置16;16’将在套筒8;8’的整个圆周上触及并清洁套筒8;8’的外表面10;10’。与使用沿套筒上下移动的环形清洁单元的许多现有技术方法相比，在旋转套筒或反应器的同时，保持清洁装置并由反应器本身将其向套筒压缩提供了一种方便且节省空间的清洁套筒的方法。

在一些实施例中，清洁装置16；16’需要以某种合适的方式（未图示）紧固到反应器12;12’;12”上。例如清洁装置16；16’可以在液体处理系统的一端或两端夹到反应器12;12’;12”壁上。用于将清洁装置紧固到反应器的其它方法可以是在沿着清洁装置16;16’的长度的一个或多个位置处胶合或拧入。

图1a示出了根据本发明一个实施例的液体处理系统2’，其中反应器12”是圆柱形的，并围绕以轴线a定中。清洁装置16被反应器12”向套筒外表面10压缩。在该实施例中，清洁装置16需要以如上所描述的合适方式固定到反应器12”上。因此，当套筒8或反应器12”旋转时，清洁装置16将在套筒外表面10上转移，并且套筒外表面将由清洁装置16清洁。

当处理非不透明流体时，反应器内壁14与套筒外表面10之间的距离不是关键的，不需要保持较小。在图1a所示的实施例中，该距离可以更大。如果反应器内壁与套筒外壁之间的距离大于未压缩的清洁装置16的直径，则可以提供连接到反应器12”的内壁14的清洁装置保持器，该清洁装置保持器被配置为沿着套筒8并朝向套筒外表面10保持细长清洁装置16。因此，当反应器12”或套筒8绕纵向轴线a旋转时，清洁装置16将在套筒外表面上转移。

保持套筒10;10’的外表面与反应器14;14’的内表面之间的距离较小在处理不透明液体时是有益的，并且如上所述，当使用由熔融石英制成的长套筒时可能会出现问题。为了保持这个距离较小并且仍然为清洁装置提供足够的空间，反应器12；12’在图1b所示的实施例和图2所示的实施例中都具有部分圆形的截面形状，其中至少一个部分具有延伸的内半径和外半径，在那里设置至少一个清洁装置16;16’。

在图1b和图2的实施例中描述反应器的设计和位置，当忽略具有延伸半径的至少一个部分时，反应器12;12’可以说与套筒10;10’同心，即反应器的不具有延伸半径的一个或多个部分的截面形状是圆的一部分，该圆围绕中心纵向轴线a定中。

在本发明的一些实施例中(如图1b和图2所示)，对于每个清洁装置16；16’，反应器12；12’包括第一部分18；18’和第二部分20;20’，第一部分18；18’的截面形状基本上是圆的一部分，该圆围绕纵向轴线a定中；第二部分20;20连接到第一部分18；18’并被配置用于保持清洁装置16;16’。第一部分18;18’的内表面14a;14a’和第二部分20;20’的内表面14b;14b’一起环绕套筒8;8’的外表面10;10’。第二部分20;20’的内表面14b;14b’设置在比第一部分18;18’的内表面14a;14a’离套筒8;8’的外表面10;10’更远的位置。第二部分20；20’因此是如上面所提及的具有延伸半径的反应器12;12’的一部分。第二部分20；20’与清洁装置16;16’相组合也可以称为清洁布置17;17’。如果设置两个清洁装置16；16’，一个用于套筒长度的一部分，而另一个用于套筒长度的另一部分，如图3所示，一个第一部分18；18’和一个第二部分20；20’将单独设置用于每个清洁装置16;16’。另一方面，如果设置两个清洁装置16；16’各用于套筒的整个长度，但是彼此相对，则反应器12;12’;12”必须设计得与图1b和图2所示的略有不同。可设置两个第二部分20；20’用于容纳两个清洁装置。

套筒8;8’的外表面10;10’与反应器12;12’;12”的内表面14;14’之间的距离有时需要保持较小，特别是在处理不透明液体时，以便允许紫外光尽可能多地到达通过液体处理系统的液体体积。在没有延伸半径的反应器12;12’的那些部分（即在套筒外表面10;10’与反应器12;12’的第一部分18;18’之间），该距离的平均值可以例如在1至10毫米之间。由于如上所描述用熔融石英(也称为熔融硅石)生产套筒时的公差，该距离通常会变化。由于设置清洁装置16;16’的反应器12;12’的延伸的半径，套筒外表面的清洁可以在仍然保持薄处理腔室4的同时进行，即套筒外表面与反应器内表面之间的小距离，如上文所描述。

图9a示出了根据本发明一个实施例的清洁装置16”。在该实施例中，清洁装置16”是金属编织物。金属编织物是由金属材料编织、针织或纺织而成的管状中空圆柱体。此外，金属编织物是研磨性的，并且金属材料适当地抵抗紫外光和腐蚀。可用于金属编织物的金属材料的一个示例是不锈钢。其它示例是蒙乃尔合金和钛。在本发明的一个实施例中，金属编织物本身是弹性的。

在根据本发明的系统中使用的清洁装置16的另一个示例在图9b中示出。在该实施例中，弹性管设置在金属编织物内部。弹性内管为清洁装置16提供弹性，这对清洁效率很重要。此外，通过提供内管可以避免液体流通过清洁装置16。液体流通过金属编织物会降低反应器的性能。图1a和1b中所示的两个系统都示出具有清洁装置16，该清洁装置16包括金属编织物，内部具有弹性管，如图9b所示的清洁装置。然而，在图1a和1b所示的实施例中可以使用本文所描述的其它清洁装置。

图10a和10b示出了根据本发明一个实施例的反应器12，其包括如图9a和9b所示的两个不同的清洁装置16、16”。

图1b示意性示出了根据本发明一个实施例的液体处理系统2的横截面。上面已经描述了大多数部分。在该实施例中，包括内管的中空圆柱形金属编织物用作清洁装置16。反应器12包括第一部分18，第一部分18的截面是围绕同一纵向轴线a定中的圆的一部分，套筒8也围绕同一纵向轴线a定中。反应器12还包括连接到第一部分18的第二部分20，使得第一部分18的内壁14a和第二部分20的内壁14b一起环绕套筒8。第二部分20的内壁14b设置在比第一部分18的内壁14a离套筒8更远的距离处。此外，清洁装置16设置在第二部分20与套筒8之间。清洁装置16被第二部分20的内壁朝向套筒8压缩。与反应器12的其余部分相比，第二部分20也可以说具有延伸的半径。在该实施例中，可以看出，第二部分20通过两个紧固件31(例如螺钉)连接到第一部分18。在另一个实施例中，第二部分20可以通过其它手段连接到第一部分18，例如夹、焊接或胶合，或者第二部分20和第一部分18可以替代地模制在一起或者作为一个部分挤压。

图2示意性地示出了根据本发明另一实施例的液体处理系统的横截面的一些细节。uv灯6在此未示出。反应器12’围绕套筒8’设置。反应器12’包括第一部分18’和第二部分20’。第二部分20’的内壁14b’设置在比反应器12’的第一部分18’的内壁14a’离套筒外表面10’更远的距离处。此外，容纳在第二部分20’内的细长清洁装置16’在该实施例中不是中空圆柱体，而是包括最靠近套筒8’的外表面10’设置、由研磨性材料制成的细长清洁部分16a’和最靠近反应器12’的内表面14’设置的细长弹性部分16b’。清洁部分16a’可以是金属编织物或钢丝绒，并且弹性部分16b’可以是弹簧、泡沫橡胶、硅橡胶或柔性管。

在本发明的另一个实施例中，细长清洁装置16；16’包括既有弹性又有研磨性的细长弹性部分，例如上文所描述的弹性金属编织物。

图4-8以根据本发明一个实施例的液体处理系统202的部分截面图示出了第一端41和第二端43。可以看到反应器12围封套筒8。在该实施例中，提供了围封反应器12的外腔室45。液体可以通过设置在外腔室45中的液体入口47被提供到系统中。反应器12包括开口49，使得从液体入口47进入系统的液体可以转移到处理腔室4中，处理腔室4设置在反应器12与套筒8之间。在该实施例中，可以看出反应器12连接到用于旋转反应器的驱动机构51。然而，在另一个实施例中，套筒可以替代地被旋转。图6显示了系统的第二端43。出口53设置在这一端。

在本发明的一些实施例中，液体处理系统202还包括表面轴承布置55，该表面轴承布置55被配置为保持套筒8和反应器12轴向和径向对准，同时允许套筒8和反应器12中的至少一者围绕纵向轴线a旋转。这种表面轴承布置可以以不同的方式设计。轴承可以设置在系统中的不同位置，用于将套筒和反应器保持在正确的位置。此外，如果外腔室设置系统中以封闭反应器，则轴承也可以将反应器和套筒保持在外腔室内的适当位置。在本发明的一些实施例中，反应器和套筒可以从外腔室移除以进行维护，例如更换清洁装置。在这种情况下，轴承需要被设计成允许移除反应器。这在图4-8所示的实施例中提供。

在图4-8所示的实施例中，表面轴承布置55包括四个单独的轴承55a、55b、55c、55d。这在图7-8中最佳地示出。第一轴承55a设置在系统的第一端41。第一轴承55a是围绕反应器12设置并连接到反应器的环形轴承。第一轴承被布置成与设置在外腔室45内部的内壁61配合并密封抵靠内壁61。反应器与外腔室之间的液体流动因此受到第一轴承55a的限制。反应器12在外腔室45内的中心位置由该内壁61确保。然而，反应器12仍然可以被移除并插入到外腔室45中，并因此第一轴承55a被设置用于密封和正确定位。第二轴承55b设置在系统的第二端43，并且是围绕反应器设置并连接到反应器的环形轴承。在该实施例中，第二轴承55b设置在反应器的上端(参考附图中的方向)，并被设计成突出到反应器外部，并保持套筒在反应器内居中，套筒突出到反应器外部。第二轴承55b还可以包括突出到外腔室的壁的部分，以便保持反应器在外腔室内居中。此外，第三轴承55c和第四轴承55d设置在系统的第一端。设置第四轴承55d用于将反应器12的最下端(参考附图中的方向)和套筒8的最下端保持在彼此相对的位置，并且用于将旋转从驱动机构51转移到反应器12。设置第三轴承55c用于保持反应器12在外腔室45内居中。套筒8还通过套筒保持器57保持在系统第二端43处的居中位置。

通过这种表面支承布置55，反应器12和套筒8也可以在旋转过程中保持在外腔室45内的适当位置，以便通过清洁装置16清洁套筒表面。此外，反应器和套筒可以被移除以进行维护，而不需要从整个系统排干液体。