用于为穿流的流体消毒的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于为穿流的流体消毒的装置，该装置包括：管状容器，该容器具有出口和用于接收流体的入口，在该出口处能从容器排出流体；多个发光二极管，发光二极管分别配置用于将波长在紫外辐射范围、优选短波紫外辐射范围中的光通过容器的至少部分透明的外壁发射到容器的内部空间中，以便照射穿流的流体。发光二极管分布在容器的环周上并且配置用于从横截平面中的不同的角度位置将光发射到容器的内部空间中。该装置能够提供足够的用于消毒的紫外辐射剂量。

【技术实现步骤摘要】
用于为穿流的流体消毒的装置
本技术涉及一种用于为穿流的流体消毒的装置。特别地，该装置包括：管状容器，该容器具有出口和用于接收流体的入口，在该出口处能从容器排出流体；和多个发光二极管(LED)，发光二极管分别配置用于将波长在紫外(UV)辐射范围、优选短波紫外(UV-C)辐射范围中的光通过容器的外壁或从外壁发射到容器的内部空间中，以便照射穿流的流体。这种装置也被称为UV反应器。
技术介绍
UV反应器能够被多样地应用，例如用于制备饮用水或者用于为洗碗机中的洗涤水等灭菌或消毒。通过这种UV反应器还能够为水以外的其他流体(例如血液或牛奶)消毒。能够想到还将其用于非液态的流体、例如空气或气溶胶等。通过作用在流体上的紫外辐射，能够使其中所包含的微生物、特别是病毒、细菌或真菌失去活性。在此，相应的病菌由紫外辐射直接杀死或者至少在其DNA方面造成伤害，并且因此防止其复制。在此证明特别有效的是波长在200nm至280nm的波长范围中的辐射，其根据标准DIN5031-7也被称为远紫外辐射，还有效的是与其相关的在100nm至200nm的范围，其辐射被相应地称为真空紫外辐射。此外，在249nm至338nm的范围中的紫外辐射针对生物薄膜上的细菌起作用，其中在292nm至306nm之间的波长范围有特别高的有效性，其在296nm的情况下有最大效果。生物薄膜在此包括非液态的流体。具有该波长的辐射在大气层中被吸收，从而大多数微生物对其没有抵抗力。DNA特别地最多在大约260nm至270nm之间吸收辐射。已阐述的波长范围中的辐射被概括为UV-C辐射并且主要用在UV反应器中。对于本技术的目的而言，术语“UV-C辐射”也包括10nm至121nm(极紫外线)的范围。通常，为此目的特别使用具有波长在约253.7nm处的特别射线的低压汞灯。但是这具有缺点，例如在运行的前500个小时内降解加剧，平均运行寿命只有8000小时，由于使用了汞，因此还需要用于运行的交流电源或增加清理成本。此外，低压汞灯的缺点是需要相对大的空间，并且由于使用水银，光源的清理成问题。此外，低压汞灯在需要快速开关过程的应用中有很大的局限性。相反，最近越来越多地使用用于为流体灭菌或消毒的、发射在UV-C波长范围内的辐射的发光二极管。在此，所采用的材料为其带隙(以波长传输)落入UV-C辐射的范围中的材料，例如氮化铝镓(AlGaN；包括AlN：6.1eV和GaN：3.45eV，即从大约210nm起)、或者六方氮化硼(hBN；5.8eV，即大约215nm)等。然而在能超过10000小时的运行持续时间期间，发光二极管在UV-C范围中的效率(每次使用能量所发射的辐射)在此期间仍低于常规的低压汞灯，其中，效率相对于越来越短的波长还戏剧性地降低，然而在此实现了另外的改进。在DE102014015049A1中描述了在用于处理流体的装置中、尤其在用于处理饮用水的反应器中使用发射紫外辐射的发光二极管的实例。为了获得高的辐射效率而提供导体元件，例如由发光二极管发射的辐射被引入导体元件中，并且该导体元件延伸至容纳流体的管状容器中，发光二极管在那里向流体发射辐射。光导能够由柔性纤维制成，例如由石英玻璃制成。然而不利的是，管状容器的横截面变窄，难以保证对穿流流体的均匀的辐射覆盖(非层流中的不可计算的轨迹)，并且由于光路上导体元件中的损耗再次降低了发光二极管本身已经很低的功率效率。因此，在DE102013017377A1中提出了一种作为用于为水消毒的穿流反应器的UV反应器，其中，例如使用在270nm和280nm的情况下具有发射最大值的UV发光二极管，其沿反应器的对UV透明的外壁在水的流动方向上延伸，并从上方经由相应的长度通过外壁照射UV光。然而，这里也提供了延伸穿过反应器的光导，但是其在这里用于检测相应容器中的辐射。由此使得单个传感器能够监视辐射并且例如发现在穿流的水中的微生物的荧光。然而，来自一侧的辐射在该结构中导致的是，当反应器中的流动为例如层流时，流体中的灭菌是不均匀的。如果其不是层流或例如螺旋形的，则困难在于检验流体的哪些部分受到哪些辐射剂量。在任何情况下，似乎都会导致发光二极管的低效使用。已阐述的使用发光二极管的UV反应器还仅限于处理饮用水。在更浑浊的水(例如在洗碗机等的洗涤水处理中)的情况下，由于较低的穿透深度和较低的效率，发射紫外辐射的发光二极管受到更大的限制，尤其因为反应器必须具有防止反应器堵塞的最小直径。在洗碗机中，在10mm的洗涤水水柱中，透射率只能为0.5％至4％。此外，樱桃核必须能够不受阻碍地通过反应器，因此在特定应用实例中要求最小直径为7mm。此外，通过反应器的流体(或其同流元素)的所有轨迹都必须确保均匀剂量的紫外辐射。
技术实现思路
因此，本技术的目的是提出一种用于为穿流的流体消毒的装置，其一般克服上述缺点，尤其还考虑了发射紫外辐射的发光二极管的目前还较低的效率，并且提供了足够的用于消毒的紫外辐射剂量。首先提出一种用于为穿流的流体消毒的装置，该装置包括：管状的容器，该容器具有出口和用于接收流体的入口，在该出口处能从容器排出流体；多个发光二极管，发光二极管分别配置用于将波长在紫外辐射范围、优选短波紫外辐射范围中的光通过容器的至少部分透明的外壁发射到容器的内部空间中，以便照射穿流的流体；其中，发光二极管分布在容器的环周上，并且发光二极管配置用于从横截平面中的不同的角度位置将光发射到容器的内部空间中。在流体穿流之后，在该出口处能从容器排出流体。因此，从本质上讲，这是一个穿流反应器。然而，本技术涉及容器中的流体，该流体先前被引入并且随后被排出。容器优选是管，以便实现足够小的直径并且因此实现广泛的辐射，但是容器原则上能够具有任何期望的形状。考虑到期望的、足够均匀地分布在流体上的辐射剂量，应避免不利地影响层流或故意引起湍流的这种突起或凹陷部。也能够使用与容器的圆形横截面有偏差的形状，这也将在下面描述。该容器能够包括实际用于照射(即在功能上实际用于反应器)的部段、以及必要时例如通过密封件与其耦合连接的法兰或者连接管或者连接腔。对于反应器的这种布置，现在提供多个发光二极管，发光二极管分别配置用于将波长在UV-C辐射范围内的光通过容器的至少部分透明的外壁发射到容器的内部空间中，以便照射在其中穿流的流体。多个能够表示至少两个或更多个。短波紫外辐射范围中的光是在10nm至280nm的波长范围内的光。根据本技术的特定的实施方式，紫外辐射范围还能够包括UV-B辐射范围(280nm至315nm，根据标准DIN5031-7的“中等UV”)。为此，管状的容器或实际的反应器的外壁尤其对于UV-C或UV-B辐射是基本上透明的。根据壁的材料和厚度以及光在外壁上倾斜入射时的反射，与波长相关的透射率例如大于50％，例如为80％或更多，优选为90％或更多。在由UV发光二极管发射的光的波长低于300nm时，例如石英或高硼的硅酸硼玻璃、氟石、蓝宝石或者钠钾硅酸盐等是透明的。此外，发光二极管分布在管状容器的环周上并且配置用于从横截平面中垂直于管状容器的沿着流体流动方向延伸的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于为穿流的流体消毒的装置，所述装置包括：/n管状的容器(24)，所述容器具有出口(15)和用于接收流体的入口(13)，在所述出口处能从所述容器(24)排出所述流体；/n多个发光二极管，所述发光二极管分别配置用于将波长在紫外辐射范围中的光通过所述容器的至少部分透明的外壁(260)发射到所述容器(24)的内部空间(50)中，以便照射穿流的所述流体；/n其特征在于，所述发光二极管分布在所述容器(24)的环周上，并且所述发光二极管配置用于从横截平面中的不同的角度位置将光发射到所述容器的所述内部空间(50)中。/n

【技术特征摘要】
20181219 DE 102018222307.61.一种用于为穿流的流体消毒的装置，所述装置包括：
管状的容器(24)，所述容器具有出口(15)和用于接收流体的入口(13)，在所述出口处能从所述容器(24)排出所述流体；
多个发光二极管，所述发光二极管分别配置用于将波长在紫外辐射范围中的光通过所述容器的至少部分透明的外壁(260)发射到所述容器(24)的内部空间(50)中，以便照射穿流的所述流体；
其特征在于，所述发光二极管分布在所述容器(24)的环周上，并且所述发光二极管配置用于从横截平面中的不同的角度位置将光发射到所述容器的所述内部空间(50)中。


2.根据权利要求1所述的用于为穿流的流体消毒的装置，其特征在于，所述发光二极管分别配置用于将波长在短波紫外辐射范围中的光通过所述容器的至少部分透明的外壁(260)发射到所述容器(24)的内部空间(50)中。


3.根据权利要求1或2所述的用于为穿流的流体消毒的装置，其特征在于，所述发光二极管既分布在所述容器的所述环周上又沿所述容器的纵轴线分布在多个位置处。


4.根据权利要求3所述的用于为穿流的流体消毒的装置，其特征在于，多个所述发光二极管被分为至少两组，所述至少两组分别被分配给一个第一紫外辐射模块和至少一个第二紫外辐射模块，并且所述第一紫外辐射模块的发光二极管和至少一个所述第二紫外辐射模块的发光二极管分别共同布置在垂直于管状的所述容器的所述纵轴线的横截平面内。


5.根据权利要求4所述的用于为穿流的流体消毒的装置，其特征在于，所述第一紫外辐射模块的发光二极管的第一数量和/或至少一个所述第二紫外辐射模块的发光二极管的第二数量各自为奇数，并且在相关的所述横截平面内的所述发光二极管围绕所述纵轴线以彼此间的相等的角度间隔分布在管状的所述容器的环周上。


6.根据权利要求5所述的用于为穿流的流体消毒的装置，其特征在于，所述第一紫外辐射模块和/或至少一个所述第二紫外辐射模块分别具有3、5或7个发光二极管。


7.根据权利要求5所述的用于为穿流的流体消毒的装置，其特征在于，至少一个所述第二紫外辐射模块的发光二极管在相应的所述横截平面内相对于所述纵轴线的角度位置不同于所述第一紫外辐射模块的发光二极管在相应的所述横截平面内相对于所述纵轴线的角度位置，其中，所述第一紫外辐射模块和所述第二紫外辐射模块在相应的所述横截平面内相对彼此偏转的偏转角θ为：
θ＝360°/(Z·M)，
或360°/(Z·M)的多倍，其中，Z是所述第一紫外辐射模块和所述第二紫外辐射模块中的发光二极管的彼此对应一致的数量，并且M是所述第一紫外辐射模块和所述第二紫外辐射模块的总数。


8.根据权利要求4所述的用于为穿流的流体消毒的装置，其特征在于，所述第一紫外辐射模块的发光二极管和所述第二紫外辐射模块的发光二极管发射不同波长的紫外辐射。


9.根据权利要求7所述的用于为穿流的流体消毒的装置，其特征在于，所述发光二极管分别布置在具有导电布线的平坦的基底上，所述基底在所述第一紫外辐射模块和所述第二紫外辐射模块中的每一个中以装配好的状态沿环周方向在外部围绕所述容器延伸，其中，所述发光二极管朝向所述容器的所述内部空间。


10.根据权利要求9所述的用于为穿流的流体消毒的装置，其特征在于，所述装置还包括在所述第一紫外辐射模块和所述第二紫外辐射模块中的每一个中的多个对紫外辐射敏感的传感器，所述传感器分别单独与在所述容器的相应另一侧上的相应的发光二极管相对地布置。


11.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：索斯藤·克莱巴，马蒂亚斯·布吕默，托拜厄斯·格莱茨曼，克里斯蒂安·斯瓦利克，乌尔里希·哈特维格，赖纳·塞德尔，
申请(专利权)人：欧司朗有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE