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Dokumentenidentifikation DE19740839A1 01.10.1998
Titel Reinigungsverfahren für drehsymmetrisch umströmte Strahlungs-, Heizungs-, und Kühlungsflächen insbesondere für die Reinigung der Oberflächen von Quarzglasröhren, in denen UV-Strahler integriert sind
Anmelder Weckenmann, Jürgen, 68163 Mannheim, DE
Erfinder Weckenmann, Jürgen, 68163 Mannheim, DE
DE-Anmeldedatum 17.09.1997
DE-Aktenzeichen 19740839
Offenlegungstag 01.10.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.10.1998
IPC-Hauptklasse F28G 9/00
IPC-Nebenklasse F04B 49/22   B24C 1/00   
Zusammenfassung Ein Reinigungsverfahren für drehsymmetrisch umströmte Strahlungs-, Heizungs- und Kühlungsflächen weist ein in einem Ringspalt (4) schraubenförmig strömendes Fluid auf, in welchem kleine Feststoffkörper (13) verteilt sind, die eine geringere Dichte aufweisen als das sie umgebende Fluid. Die kleinen Feststoffkörper erfahren dadurch eine Kraft F und führen auf der inneren Ringspaltfläche, der Strahlungs-, Heizungs- oder Kühlungsfläche, eine schraubenförmige und schleifende Bewegung aus, die den Reinigungsvorgang bewirkt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren für drehsymmetrisch umströmte Strahlungs-, Heizungs-, und Kühlungsflächen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, mit einer um die Achse des Gesamtsystems rotierenden Flüssigkeitsströmung, in der kleine Feststoffkörper, die eine kleinere Dichte als die Flüssigkeitsdichte aufweisen, verteilt sind, so daß die kleinen Feststoffkörper auf die Oberfläche der Strahlungs-, Heizungs-, und Kühlungskörper gedrückt werden, wo sie eine schleifende und kreisförmige Bewegung ausführen.

Eine derartige Reinigungseinrichtung wird üblicherweise für die Reinigung von flüssigkeitsberührten Strahlungs-, Heizungs-, und Kühlungsflächen eingesetzt, an denen sich vorzugsweise Feststoffbeläge abscheiden. Ein ganz besonderes Problem stellt diese Art der Verschmutzung bei Strahlungsflächen in UV-Reaktoren dar. Die Verschmutzung bewirkt, daß das UV-Licht bereits im Feststoffbelag auf der Strahlungsfläche, üblicherweise ein zylindrisches Quarzglasrohr, absorbiert wird und damit für das Initiieren chemischer Prozesse oder die Entfaltung einer desinfizierenden Wirkung nicht mehr zur Verfügung steht.

Herkömmliche Reinigungseinrichtungen bestehen aus mechanischen Vorrichtungen, die mit Hilfe von Schabern, Bürsten und dergleichen über die Strahlungsfläche bewegt werden, um die Verschmutzung abzulösen. Der Nachteil solcher Einrichtungen liegt in der Anfälligkeit der mechanischen Komponenten wie Spindeln, Trapezgewinden, Rollen etc., weil diese in der Flüssigkeit liegend, selbst der Verschmutzung ausgesetzt sind und deshalb oft versagen. Darüber hinaus müssen flüssigkeitsdichte, mechanische Durchführungen geschaffen werden, da die Antriebe der herkömmlichen Reinigungseinrichtungen außerhalb des Reaktors angeordnet sind. Die dazu notwendigen dynamischen Dichtungen verteuern diese Einrichtungen weiter und sind selbst störanfällig. Eine weitere Gattung von Reinigungseinrichtungen basieren auf einem hydrodynamischen Prinzip. Dabei werden Flüssigkeitsstrahlen auf die Oberfläche der zu reinigenden Strahlungsfläche gerichtet, um die Verschmutzung durch die abrasive Wirkung der Flüssigkeitsstrahlen abzulösen. Diese abrasive Wirkung ist allerdings zu klein, um hartnäckige Beläge, wie beispielsweise Kalk zu beseitigen. Damit ist kein Verfahren nach dem Stand der Technik geeignet, ein kostengünstige, störunanfällige und wirksame Reinigung von Strahlungsflächen zu verwirklichen.

Diese Probleme werden mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Mit der Erfindung wird erreicht,

  • - daß eine Reinigung von Strahlungsflächen ohne mechanisch bewegte Teile erfolgt, so daß eine ganze Reihe von Störungsursachen wegfällt.
  • - daß keine zusätzliche Durchführung mechanisch bewegter Teile in den Flüssigkeitsraum hinein notwendig ist.
  • - daß durch die Nutzung der im Normalbetrieb verwirklichten Strömung und der ohnehin vorhandenen Pumpe ein kostengünstiges und ohne großen Aufwand auch nachrüstbares Reinigungssystem zur Verfügung steht.

Mit den Merkmalen nach Anspruch 2 wird eine vorteilhafte Erzeugung der Rotationsströmung beschrieben. Der Anspruch 3 gibt eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung wieder, nach der die kleinen Feststoffkörper nach dem Verlassen des UV-Reaktors mittels einer Pumpe zurück zum Eingang gefördert werden, damit der Reinigungsvorgang mit einer begrenzten Menge an Feststoffkörpern und während einer ausreichend langen Zeit durchgeführt werden kann. Mit der Weiterbildung nach Anspruch 4 kann der Reinigungsvorgang mit der erfindungsgemäßen Einrichtung auch während des normalen Reaktorbetriebs erfolgen. Dies wird dadurch möglich, daß die kleinen Feststoffkörper, die den Reaktor verlassen, mit einem Sieb aus dem Flüssigkeitsstrom abgetrennt werden und zusammen mit einem als Rückführung geschalteten Teilstrom zurück zum Flüssigkeitseingang gepumpt werden. Die Ansprüche 5 und 6 geben die zwei unterschiedlichen Betriebsweisen wieder, nach denen die Reinigungseinrichtung betrieben werden kann. Und schließlich weisen die Ansprüche 7 und 8 auf zwei vorteilhafte Ausbildungen der äußeren Gestalt der kleinen Feststoffkörper hin, die den abrasiven Vorgang auf der Strahlungsfläche beeinflussen.

Die Figuren erläutern beispielhaft die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung. Fig. 1 zeigt einen UV-Reaktor mit Strahlungsfläche und Ringspalt, in dem die rotierende Flüssigkeitsströmung verwirklicht ist. In Fig. 2 ist der Ringspalt aus Fig. 1 noch einmal, dieses Mal aber schematisch gezeigt. Zusätzlich sind die Pumpe und die Siebeinrichtung dargestellt.

Fig. 1 Schnittzeichnung des UV-Reaktors.

Fig. 2 Fließschema der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den UV-Reaktor, in dem die rotierende Flüssigkeitsströmung verwirklicht ist. Zu sehen ist der röhrenförmige Körper (1), die Strahlungsfläche (2) der Quarzglasröhre (3), der dadurch gebildete Ringspalt (4) und der UV-Strahler (5). Die Flüssigkeit tritt tangential durch die Eintrittsöffnung (6) ein und fließt rotierend und in einer schraubenförmigen Bewegung zum Ausgang (7).

Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt quer zur Darstellung in Fig. 1. Dabei ist zu beachten, daß die dargestellte Eintrittsleitung vor der Betrachterebene und die Austrittsleitung hinter der Betrachtungsebene liegt. Die Flüssigkeit tritt bei (12) in die Gesamtanordnung ein, vereinigt sich mit der Flüssigkeit und den kleinen Feststoffkörpern aus der Rückführleitung (8) und strömt über die Pumpe (9) in den Ringspalt (4) tangential ein, um in Rotation versetzt zu werden. Die in ihr verteilten Feststoffkörper rotieren ebenfalls und werden wegen ihrer kleineren Dichte als die Flüssigkeitsdichte nach innen auf die Strahlungsfläche (2) gedrückt. Die dabei wirkende Kraft ist von der mittleren Drehzahl der Strömung und der Dichtedifferenz Flüssigkeit/Feststoffkörper abhängig und in Fig. 2 durch den Kraftvektor F sichtbar gemacht. Nachdem das Gemisch aus Flüssigkeit und Feststoffkörpern den Reaktor verlassen hat, strömt es zur Siebeinrichtung (10). Dort wird ein Flüssigkeitsteilstrom mit allen abgesiebten Feststoffkörpern in die Rückführleitung (8) gegeben, während der andere Flüssigkeitsteil zum Ausgang (11) strömt.


Anspruch[de]
  1. 1. Reinigungsverfahren für drehsymmetrisch umströmte Strahlungs-, Heizungs-, und Kühlungsflächen insbesondere für die Reinigung der Oberflächen von Quarzglasröhren, in denen UV-Strahler integriert sind dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ringspalt, welcher durch einen röhrenförmiger Körper mit darin koaxial angeordnetem röhrenförmigen Strahlungs-, Heizungs-, oder Kühlungskörper gebildet wird, eine um die Längsachse dieser Vorrichtung rotierende Flüssigkeitsströmung verwirklicht ist, in der kleine Feststoffkörper, die in der Flüssigkeit verteilt sind und die eine Dichte aufweisen, die kleiner ist, als die Dichte der Flüssigkeit, auf die innere Ringspaltoberfläche, also der Oberfläche des Strahlungs-, Heizungs-, oder Kühlungskörpers, gedrückt werden, so daß die kleinen Feststoffkörper auf dieser eine schleifende und kreisförmige Bewegung beschreiben.
  2. 2. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die im Ringspalt um die Längsachse der Vorrichtung rotierende Flüssigkeitsströmung durch ein oder mehrere tangential angeordneten Flüssigkeitsein- und austritte, erzeugt wird, so daß die in der Flüssigkeit verteilten kleinen Feststoffkörper eine schleifende und schraubenförmige Bewegung hin zum Flüssigkeitsaustritt beschreiben.
  3. 3. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Feststoffkörper, die in der Flüssigkeit verteilt sind, außerhalb des ringspaltförmigen Raums stromabwärts über Rohrleitungen und mittels einer Feststoff-verträglichen Pumpe zurück zum Flüssigkeitseintritt in den ringspaltförmigen Raum gepumpt werden.
  4. 4. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Feststoffkörper, die in der Flüssigkeit verteilt sind, außerhalb des ringspaltförmigen Raums und stromabwärts zusammen mit der Flüssigkeit über Rohrleitungen in eine siebähnliche Abscheidevorrichtung geleitet werden, wo sie vom Hauptstrom der Flüssigkeit getrennt werden und mit einem als Bypass geschalteten Flüssigkeitsnebenstrom mittels einer Festsstoff-verträgliche Pumpe zurück zum Flüssigkeitseintritt in den ringspaltförmigen Raum gepumpt werden.
  5. 5. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsvorgang durch entsprechende Ansteuerung von Ventilen und/oder der Festsstoff-verträglichen Pumpe intermittierend betrieben wird.
  6. 6. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungsvorgang durch stetigen Betrieb der Festsstoff-verträglichen Pumpe kontinuierlich betrieben wird.
  7. 7. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Feststoffkörper eine kugelige Form haben.
  8. 8. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die kleinen Feststoffkörper eine eckige, kantige Form haben.






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