DE102014009527A1 - Modifiable UV tube reactor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen modifizierbaren UV-Rohrreaktor (M-UV-Rohrreaktor) in dreiteiliger Bauausführung. Hauptanwendung: Oxidation, Sekundäranwendungen: UV-Bestrahlung, Desinfektion Der Reaktorfuß und der Reaktorkopf sind für die Aufnahme von UV-C/UV-B/UV-A Strahlern unterschiedlicher Längen und Leistungen von < 0,5 kW bis > 10 kW konzipiert. Das austauschbare Reaktorrohr ist aus innenverzahnten Ringelementen aufgebaut und in der Baulänge variabel. In der Reaktorkammer werden durch die Zahngeometrie der Ringelemente radiale Wendelströmungen, Dean-Wirbelströmungen, turbulente Strömungen und/oder über die Reaktorlängsachse oszillierende Strömungen erzeugt. Durch diese optimierte Fluiddurchmischung in der gesamten Reaktorkammer werden sowohl der UV-Quelle wie auch der Reaktorinnenwandung sich ständig neu gestaltende Fluid-Oberflächen dargeboten. Die Ausbildung von Strömungskanälen ist durch die Geometrie der Reaktorkammer ausgeschlossen. In der Hauptanwendung Oxidation sowie der Bestrahlung und Desinfektion hauptsächlich von Viren und/oder Mikroorganismen enthaltender Flüssigkeiten, besonders bevorzugt in der kommunalen und industriellen Abwasserbehandlung, der Prozesswasserbehandlung der produzierenden Industrie, wie Lebensmittelindustrie, Pharmaindustrie und zur Elimination von Wirkstoffen aus transgenen Tieren oder Pflanzen oder Medikamentenrückständen sowie der Behandlung von Brauchwasser, Kühlwasser und anderen Applikationen. Die Durchflussleistung kann in Abhängigkeit der Baugröße von < 0,5 m3/h bis > 80 m3/h betragen.The invention relates to a modifiable UV tube reactor (M-UV tube reactor) in three-part construction. Main application: Oxidation, secondary applications: UV irradiation, disinfection The reactor base and the reactor head are designed to accommodate UV-C / UV-B / UV-A lamps of different lengths and outputs from <0.5 kW to> 10 kW. The exchangeable reactor tube is constructed of internally toothed ring elements and variable in length. Radial helical flows, Dean vortex flows, turbulent flows and / or oscillations over the reactor longitudinal axis are generated in the reactor chamber by the tooth geometry of the ring elements. Through this optimized fluid mixing in the entire reactor chamber, both the UV source and the reactor inner wall constantly presented redesigned fluid surfaces. The formation of flow channels is excluded by the geometry of the reactor chamber. In the main application oxidation and irradiation and disinfection mainly of viruses and / or microorganism-containing liquids, particularly preferably in municipal and industrial wastewater treatment, the process water treatment of the manufacturing industry, such as food industry, pharmaceutical industry and for the elimination of drugs from transgenic animals or plants or drug residues as well as the treatment of service water, cooling water and other applications. Depending on the size, the flow rate can be from <0.5 m3 / h to> 80 m3 / h.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen in der Hauptanwendung Titandioxid beschichteten Rohrreaktor, mit mindestens einer UV-Strahlungsquelle zur Erzeugung von ultraviolettem Licht, einem Schutzrohr, bestehend aus UV-durchgängigem Quarzglas oder Borosilikatglas, einem aus Ringelementen aufgebauten Reaktorrohr, wobei zwischen zwei Ringelementen eine radiale Keilnut ausgebildet wird, sowie einer Schräg- oder geraden Verzahnung der Ringelemente zur turbulenten Fluiddurchmischung.The present invention relates to a tubular reactor coated in the main application of titanium dioxide, comprising at least one UV radiation source for generating ultraviolet light, a protective tube consisting of UV-continuous quartz glass or borosilicate glass, a reactor tube constructed from ring elements, wherein a radial keyway is formed between two ring elements is, as well as a diagonal or straight toothing of the ring elements for turbulent fluid mixing.
Die Stärke der Fluidschichten kann durch die Verzahnung und Keilnuten zwischen < 2 mm und > 30 mm frei gewählt werden und ist im Wesentlichen von der Transmission und der erforderlichen Oxidationsleistung abhängig.The thickness of the fluid layers can be freely selected by the toothing and keyways between <2 mm and> 30 mm and is essentially dependent on the transmission and the required oxidation performance.
Das Verfahren der UV-aktivierten Oxidation basiert auf natürlichen Prozessen. Grundsätzlich werden dabei organische Stoffe unter Einwirkung von ultravioletten Strahlen so angeregt, dass bei Anwesenheit eines geeigneten Oxidationsmittels ein oxidativer Abbau, im Idealfall bis zur Mineralisierung der organischen Stoffe, erfolgt.The process of UV-activated oxidation is based on natural processes. In principle, organic substances are excited under the action of ultraviolet rays in such a way that, in the presence of a suitable oxidizing agent, oxidative degradation takes place, ideally up to the mineralization of the organic substances.
Die bakterizide und viruzide Wirkung der photokatalytischen Aktivität von TiO2 beruht auf der Bildung von Reaktiven-Sauerstoff-Spezies (ROS) darunter Hydroxylradikale (OH-Radikal) die vom Synergysystem des Titandioxids mit UV-Licht generiert werden.The bactericidal and virucidal activity of the photocatalytic activity of TiO 2 is based on the formation of reactive oxygen species (ROS) including hydroxyl radicals (OH radical) generated by the synergy system of the titanium dioxide with UV light.
Die meisten Studien haben zu dem gleichen Ergebnis geführt, nämlich dass das Hydroxylradikal (OH-Radikal) die wichtigste Art der Desinfektion ist, die an der bakteriziden und viruziden Wirksamkeit der Photokatalyse beteiligt ist.Most studies have led to the same result, namely that the hydroxyl radical (OH radical) is the most important type of disinfection involved in the bactericidal and virucidal activity of photocatalysis.
Aufgrund seiner starken oxidativen Kapazität, kann die photokatalytische Oxidation effektiv desinfizieren und Luft, Wasser sowie andere flüssige Fluide reinigen.Due to its strong oxidative capacity, photocatalytic oxidation can effectively disinfect and purify air, water and other liquid fluids.
Titandioxid in Form von Anatas, ist der häufigste Photokatalysator und hat folgende Vorteile
- • niedrige Kosten
- • hohe photokatalytische Wirksamkeit
- • ungiftig
- • low costs
- • high photocatalytic effectiveness
- • non-toxic
Nach der Exposition gegenüber Licht, produziert Titandioxid Reaktive-Sauerstoff-Spezies (ROS) die mit organischen Stoffen reagieren und ungiftige anorganische Stoffen produzieren.After exposure to light, titanium dioxide produces reactive oxygen species (ROS) that react with organic matter and produce non-toxic inorganic matter.
Im Allgemeinen ist die Desinfektion mittels Titandioxid wirksamer als Chlor oder Ozon.In general, titanium dioxide disinfection is more effective than chlorine or ozone.
Hydroxylradikale (OH-Radikal) weisen eine der höchsten Oxidationspotenziale auf, die im Wasserbereich einsetzbar sind.Hydroxyl radicals (OH radical) have one of the highest oxidation potentials that can be used in the water sector.
In einer bevorzugten Bauform ist der aus variablen Ringelementen gestaltete Rohrreaktor so ausgelegt, dass eine kontinuierliche axiale sowie radiale Durchmischung gewährleistet ist.In a preferred embodiment, the tube reactor designed from variable ring elements is designed so that a continuous axial and radial mixing is ensured.
Reaktoraufbau:Reactor design:
Der erfindungsgemäße M-UV-Rohrreaktor ist als dreiteiliges Element ausgelegt.
- 1. Fußteil mit Fluidzulauf und Reaktorbodenplatte
- 2. Das aus innen verzahnten Ringelementen mit radialen Keilnuten aufgebaute Reaktorrohr
- 3. Das Reaktorkopfteil mit Fluidauslauf, einer Kopfplatte mit Halterung für UV-Strahler und Schutzrohr, einer fluiddichten Strahlereinhausung, einer Kabelführung und radialen Durchgangsbohrungen zur Fluidführung vom Bestrahlungsraum zum Fluidablauf.
- 1. Foot with fluid inlet and bottom plate reactor
- 2. The internally toothed ring elements with radial splines constructed reactor tube
- 3. The reactor head part with fluid outlet, a head plate with support for UV lamps and protective tube, a fluid-tight Strahlereinhausung, a cable guide and radial through holes for fluid guidance from the irradiation chamber for fluid drainage.
Die besonders bevorzugten radial angebrachten Durchgangsbohrungen in der Kopfplatte gewährleisten einen optimalen Fluidfluss im Reaktorraum und verhindern die Ausbildung von Strömungskanälen.The particularly preferred radially mounted through holes in the top plate ensure optimum fluid flow in the reactor chamber and prevent the formation of flow channels.
Das Fußteil
Zwischen Fuß- und Kopfteil können eine Vielzahl unterschiedlicher Zahntiefen und Zahngeometrien eingebracht werden.Between the foot and head part a variety of different tooth depths and tooth geometries can be introduced.
Dieser bevorzugte Aufbau senkt die Herstellungskosten erheblich.This preferred construction significantly reduces manufacturing costs.
Das aus Ringelementen bestehende beschichtete Reaktorrohr ist als Austauschelement konzipiert und kann bei Erschöpfung bzw. Abnutzung der Beschichtung auf einfache Weise ausgetauscht werden.The coated reactor tube consisting of ring elements is designed as a replacement element and can be exchanged in the event of exhaustion or wear of the coating in a simple manner.
Die Ringelemente können demontiert, aufgearbeitet und wiederverwendet werden.The ring elements can be disassembled, refurbished and reused.
Die Lebensmittel geeigneten Verbindungen zwischen Reaktorfuß, Reaktorrohr und Kopfteil entsprechen dem Stand der Technik z. B. Flansch, Klampverbindungen und anderen geeigneten Schnellverschlüssen.The food suitable connections between the reactor base, reactor tube and head part correspond to the prior art z. As flange, Klampverbindungen and other suitable quick fasteners.
Ringelemente-Reaktorrohr:Ring members reactor tube:
Die Ringelemente bestehen aus einer Scheibe mit zentrischer Durchgangsbohrung ca. 1–10 mm größer als das Strahler-Schutzrohr, einer Planfläche, einer eingearbeiteten Ringnut für O-Ringdichtungen, zwei angearbeiteten Schrägen, einer Innenverzahnung sowie radial angeordneten Gewindebohrungen und Langlochbohrungen für Senkkopfschrauben.The ring elements consist of a disc with a central through hole approx. 1-10 mm larger than the radiator protection tube, a flat surface, a machined annular groove for O-ring seals, two worked bevels, an internal toothing and radially arranged threaded holes and slot holes for countersunk screws.
Die bevorzugten Langlochbohrungen ermöglichen eine variable Zahnversetzung durch Drehen der einzelnen Ringelemente untereinander zur Fluidführung.The preferred elongated holes allow a variable tooth offset by rotating the individual ring elements with each other for fluid guidance.
Durch die angearbeiteten Schrägen an den Ringelementen bildet sich zwischen zwei übereinanderliegenden Ringelementen eine sich zur Strahlenquelle öffnende Keilnut.Due to the worked bevels on the ring elements is formed between two superimposed ring elements a to the radiation source opening keyway.
Der Öffnungswinkel kann zwischen < 10° bis > 120° frei gewählt werden. Die Tiefe der Keilnut entspricht der Zahntiefe. Die Zahntiefe ist weitestgehend von der Aufgabenstellung und der Transmission der zu bearbeiteten Fluide abhängig und kann Tiefen von < 2 mm bis > 30 mm aufweisen.The opening angle can be freely selected between <10 ° and> 120 °. The depth of the keyway corresponds to the tooth depth. The tooth depth is largely dependent on the task and the transmission of the fluids to be processed and may have depths of <2 mm to> 30 mm.
Verzahnung:gearing:
Die Innenverzahnung der Ringelemente kann achsparallel, als gerade Verzahnung oder als Schrägverzahnung variabel von 0 bis > 60° ausgelegt werden.The internal teeth of the ring elements can be designed paraxial, as straight teeth or helical teeth variable from 0 to> 60 °.
In einer bevorzugten Bauform sind die Zahnflanken so ausgelegt, dass der Strahlenquelle eine optimale Fläche dargeboten wird und eine Beschattung ausgeschlossen ist. Durch die Zahnform, die Zahntiefe und der ausgebildeten radialen Keilnut können die Ringelemente eine um den Faktor 3 größere Oberfläche aufweisen als eine glatte unstrukturierte Rohrinnenwandung.In a preferred design, the tooth flanks are designed so that the radiation source is presented an optimal surface and shading is excluded. Due to the tooth shape, the tooth depth and the formed radial keyway, the ring elements can have a larger surface by a factor of 3 than a smooth unstructured tube inner wall.
Es hat sich gezeigt, dass die bevorzugte Oberflächenvergrößerung in Verbindung mit der optimierten Axial- und Radialdurchmischung eine signifikante Steigerung der Oxidationsergebnisse ergeben.It has been found that the preferred surface enlargement in conjunction with the optimized axial and radial mixing result in a significant increase in the oxidation results.
In einer besonders bevorzugten Bauform weisen die Ringelemente eine Schrägverzahnung auf. Das Fluid wird in dieser Bauform wendelförmig durch den Reaktor geführt. Die Wegstrecke kann gegenüber einer axialen Strömung um mehr als 50% gesteigert werden.In a particularly preferred design, the ring elements have a helical toothing. The fluid is guided in this design helically through the reactor. The distance can be increased by more than 50% compared to an axial flow.
Es hat sich gezeigt, dass ein stetiger und schneller Austausch der zu behandelnden Fluide mit der Beschichtung der Kontaktfläche im Rohrreaktor das Oxidationsverhalten positiv beeinflusst.It has been found that a continuous and rapid exchange of the fluids to be treated with the coating of the contact surface in the tubular reactor positively influences the oxidation behavior.
Ganz besonders bevorzugt ist ein Wechsel von Rechtsverzahnung und Linksverzahnung. Auf diese bevorzugte Weise kann das Fluid nach z. B. 90°, 180° oder 360° umgeleitet werden.Very particular preference is a change of right-hand and left-hand teeth. In this preferred manner, the fluid after z. B. 90 °, 180 ° or 360 ° be redirected.
Eine weitere bevorzugte Bauform ist die Zahnversetzung. In dieser Auslegungsvariante sind die Zähne so versetzt, dass auf eine Zahnlücke im darüberliegenden Ringelement ein Zahn eine Prallfläche bildet und den Fluidstrom teilt.Another preferred design is tooth offset. In this design variant, the teeth are offset so that a tooth forms a baffle surface on a tooth gap in the overlying ring element and divides the fluid flow.
In einer bevorzugten Auslegung werden segmentweise unterschiedliche Zahngrößen bzw. Ringelemente ohne Verzahnung eingesetzt. Der Abstand zum Schutzrohr kann von < 2 mm bis > 15 mm variieren. Auf diese Weise können sowohl beruhigte wie auch beschleunigte Zonen im kontinuierlich durchströmten Reaktor geschaffen werden.In a preferred embodiment, segment-wise different tooth sizes or ring elements are used without toothing. The distance to the protective tube can vary from <2 mm to> 15 mm. In this way, both calmed and accelerated zones can be created in the continuously flow-through reactor.
Reaktor Kopfteil-Kopfplatte:Reactor headboard headstock:
Das Reaktor Kopfteil ist zweiteilig ausgelegt.The reactor headboard is designed in two parts.
Die wesentlichen Bauteile sind
- a) Kopfplatte mit radial eingebrachten Durchgangsbohrungen (Fluidablauf), eine UV-Strahlerhalterung, eine Schutzglashalterung sowie eine fluiddichte UV-Strahlereinhausung mit Kabelkanal
- b) Fluidablauf
- a) top plate with radially inserted through holes (fluid outlet), a UV lamp holder, a protective glass holder and a fluid-tight UV lamp housing with cable channel
- b) fluid drainage
Messtechnik:Measuring technology:
In einer bevorzugten Variante des UV-Rohrreaktors sind Messeinrichtungen vorgesehen unter anderem nach Bedarf
- • UV-Sensor
- • Trübung
- • Temperatur
- • UV-Intensität
- • Leitfähigkeit
- • pH-Wert
- • UV sensor
- • Turbidity
- • temperature
- • UV intensity
- • Conductivity
- • PH value
UV-Strahler:UV lamps:
Der erfindungsgemäße M-UV-Rohrreaktor kann mit Niederdruck- und Mitteldruckstrahlern betrieben werden.The M-UV tubular reactor according to the invention can be operated with low-pressure and medium-pressure radiators.
Die Auslegung ist im Wesentlichen abhängig von der Aufgabenstellung sowie der Transmission der zu behandelnden Fluide.The design is essentially dependent on the task and the transmission of the fluids to be treated.
Möglich sind
- • UV-C
- • UV-B
- • UV-A Strahler
- • UV-C
- • UV-B
- • UV-A lamp
In der besonders bevorzugten Hauptanwendung Oxidation kommen überwiegend UV-A Niederdruck und UV-A Mitteldruckstrahler mit der Hauptwelle 365 nm zur Anwendung.In the particularly preferred main application oxidation predominantly UV-A low pressure and UV-A medium-pressure lamps with the main shaft 365 nm are used.
In der besonders bevorzugten UV-C Desinfektion kommen überwiegend UV-C Niederdruck- oder UV-C Mitteldruckstrahler mit der Hauptwelle 254 nm zur Anwendung. In the particularly preferred UV-C disinfection predominantly UV-C low-pressure or UV-C medium-pressure lamps with the main wave 254 nm are used.
Schutzglas-Schutzrohr:Protective glass protective tube:
Die Strahlerhüllrohre bestehen aus UV-durchlässigem Quarzglas oder Borosilikatglas.The radiator sheaths are made of UV-permeable quartz glass or borosilicate glass.
In einer bevorzugten Auslegung sind die Strahlerhüllrohre mit einer UV-durchlässigen Antihaftbeschichtung versehen.In a preferred embodiment, the radiator sheaths are provided with a UV-permeable non-stick coating.
In der besonders bevorzugten Hauptanwendung Oxidation, sind alle der UV-Quelle zugewandten Flächen mit Titandioxid beschichtet.In the most preferred main application, oxidation, all surfaces facing the UV source are coated with titanium dioxide.
In der alternativ bevorzugten Desinfektion können alle der UV-Quelle zugänglichen Flächen
- a) als Spiegelflächen ausgelegt sein,
- b) mit Silber beschichtet sein,
- c) mit Kupfer beschichtet sein,
- d) mit anderen bakterizid und/oder viruzid wirkenden Beschichtung versehen sein,
- e) aus einer Kombination aus a/b/c/d bestehen.
- a) be designed as mirror surfaces,
- b) be coated with silver,
- c) be coated with copper,
- d) be provided with other bactericidal and / or virucidal coating,
- e) consist of a combination of a / b / c / d.
Strömungen im M-UV-Reaktor:Currents in the M UV reactor:
In einer ganz besonders bevorzugten Bauform wird das zentrisch angeordnete Schutzrohr mit Rundboden zentrisch durch den Reaktorboden angeströmt. Das zufließende Fluid wird gleichmäßig in der Reaktorkammer verteilt und strömt in den Freiräumen zwischen dem Strahlerschutzrohr und dem Reaktormantel zur Reaktorkopfplatte.In a very particularly preferred design, the centrically arranged protective tube with round bottom is centrically flowed through the reactor bottom. The inflowing fluid is distributed evenly in the reactor chamber and flows in the spaces between the radiator protection tube and the reactor jacket to the reactor top plate.
Die Kopfplatte weist eine Vielzahl radial angeordneter Durchgangsbohrungen auf, welche das Fluid zum Fluidablauf leiten. Bedingt durch die umlaufend gleichmäßig angebrachten Verzahnungen und Keilnuten ist die Strömung in der gesamten Reaktorkammer über 360° gleichmäßig.The top plate has a plurality of radially disposed through holes which direct the fluid to the fluid drain. Due to the circumferentially evenly arranged toothings and keyways, the flow in the entire reactor chamber is uniform over 360 °.
Das Strömungsverhalten einer Flüssigkeit hängt von der Geometrie und Beschaffenheit der Wände der Reaktorkammer, den thermodynamischen Eigenschaften des Fluides und der Strömungsgeschwindigkeit ab.The flow behavior of a liquid depends on the geometry and nature of the walls of the reactor chamber, the thermodynamic properties of the fluid and the flow velocity.
Mit Methoden der Chaos-Kontrolle könnte es gelingen, geeignete Strömungsmuster einzustellen oder besonders ungünstige zu verhindern.With methods of chaos control, it might be possible to set suitable flow patterns or to prevent particularly unfavorable ones.
In dieser bevorzugten Bauform, ist die Ausbildung von störenden Strömungskanälen, die in der Regel einen negativen Einfluss auf die Oxidation bzw. Desinfektion ausüben, ausgeschlossen.In this preferred design, the formation of disturbing flow channels, which usually exert a negative influence on the oxidation or disinfection excluded.
Eine Reaktorreinigung ist auf einfache Weise möglich. Nach einer Demontage des Reaktorkopfteils, der Kopfplatte mit Strahler und Schutzrohr, ist der Innenraum frei zugänglich.A reactor purification is possible in a simple manner. After disassembly of the reactor head part, the top plate with radiator and protective tube, the interior is freely accessible.
Literatur:Literature:
Der beschriebene M-UV-Rohrreaktor deckt eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen zur UV-Bestrahlung und/oder UV-Oxidation von Flüssigkeiten ab und reicht von den Anwendungen, in denen bisher reine Ringspaltreaktoren eingesetzt werden bis hin zu den Anwendungsbereichen einfacher Durchströmreaktoren für große Durchflüsse.The M-UV tubular reactor described covers a large number of different applications for UV irradiation and / or UV oxidation of liquids and ranges from the applications in which hitherto pure annular gap reactors are used to the fields of application of simple throughflow reactors for large flows.
UV-Reaktoren mit wendelförmiger Fluidführung sind in den Patentschriften
Verweilzeitverhalten und Kontaktflächen:Residence time behavior and contact surfaces:
In der Reaktoranwendung Oxidation und Titandioxidbeschichtung ist die im Verhältnis zur glatten Rohrwandung besonders bevorzugte große Oberfläche von besonderer Bedeutung.In the reactor application of oxidation and titanium dioxide coating, the particularly preferred large surface area in relation to the smooth tube wall is of particular importance.
Die Halbwertzeit der photokatalytisch erzeugten Hydroxylradikale (OH-Radikal) ist sehr gering. Der stetige Fluidaustausch an der Reaktorinnenwandung hat einen erheblichen Einfluss auf das Oxidationsergebnis. Die photokatalytische Reaktion ist im Wesentlichen von der Transmission der zu behandelnden Fluide abhängig.The half-life of the photocatalytically generated hydroxyl radicals (OH radical) is very low. The continuous fluid exchange at the reactor inner wall has a considerable influence on the oxidation result. The photocatalytic reaction is essentially dependent on the transmission of the fluids to be treated.
Figuren:Characters:
Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert:
Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind dabei nicht einschränkend zu verstehen, sondern sollen lediglich Ausführungsvarianten der Erfindung verdeutlichen.The invention will be explained in more detail with reference to the following figures:
The illustrated embodiments are not limiting, but are merely illustrative of embodiments of the invention.
Es zeigen:Show it:
Beispiele:Examples:
Beispiel 1example 1
M-UV-Rohrreaktor für die Hauptanwendung Oxidation mit TitandioxidbeschichtungM-UV tube reactor for the main application Oxidation with titanium dioxide coating
Der UV-Rohrreaktor gemäß
Die Durchflussleistung kann in Abhängigkeit der Baugröße von < 0,5 m3/h bis > 80 m3/h betragen.Depending on the size, the flow rate can be from <0.5 m 3 / h to> 80 m 3 / h.
Der zentrisch gelagerte, nicht medienberührte UV-Strahler
Die offene Seite des Schutzrohres
Die Stromzufuhr erfolgt durch den Kabelkanal
Das äußere Reaktorrohr
Das aus den Ringelementen
Der Fluidzustrom erfolgt durch den Reaktorfuß
Die aus den Ringelementen
Das Reaktorkopfteil ist ebenfalls ein komplettes Bauteil, bestehend aus der UV-Strahlerhalterung
Die Freifläche der Durchgangsbohrungen
Durch die Anordnung der radial eingebrachten Durchgangsbohrungen
Der Fluidstrom wird kontinuierlich und gleichmäßig geführt, die spezielle geometrische Anordnung gewährleistet eine optimale UV-Strahlernutzung.The fluid flow is continuously and uniformly guided, the special geometric arrangement ensures optimal use of UV emitters.
Die aus den Ringelementen
Die Verbindungen der Reaktorkammer
Durch Abnehmen der Kopfplatte
Beispiel 2 Example 2
Fluidströmung im M-UV-RohrreaktorFluid flow in the M-UV tube reactor
Das Fluid strömt durch den zentrisch angebrachten Fluidzulauf
Der Fluidstrom wird am Rundboden des zentrisch angebrachten Schutzrohres
Das untere Ringelement
Das Fluid wird durch die Durchgangsbohrungen
Radiale StrömungRadial flow
Die Verzahnung
Durch eine entsprechende Rechts-Linksverzahnung
Eine getaktete Oszillierung über z. B. 360°/180°/90°/45° des Fluidstromes über die gesamte Reaktorlängsachse kann auf einfache Weise durch einen Wechsel von Rechts- und Linksverzahnung der Ringelemente
QuerdurchmischungCross-mixing
Die Ringelemente
Durch die in die Ringelemente
Insgesamt ergeben sich dadurch eine rotierende Strömung, Wirbel in den Keilnuten und an den Prallflächen. Durch diese vielschichtige, turbulente Strömung ist ein konstanter Fluidaustausch an der UV-Strahlenquelle
Durch die Geometrie der Verzahnung
Eine große Oberfläche begünstigt das Zusammentreffen der photokatalytisch erzeugten Hydroxylradikale (OH-Radikal) mit Reaktionspartnern im Fluid.A large surface favors the coincidence of the photocatalytically generated hydroxyl radicals (OH radical) with reactants in the fluid.
Beispiel 3Example 3
In der alternativen sekundär Anwendung UV-C Bestrahlung zur Desinfektion, kommen überwiegend UV-C Strahler mit der Hauptwelle 254 nm zur Anwendung. Der Aufbau des M-UV-Rohrreaktors ist grundsätzlich der gleiche wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben.In the alternative secondary application UV-C irradiation for disinfection, predominantly UV-C lamps with the main wave 254 nm are used. The structure of the M-UV tube reactor is basically the same as described in Examples 1 and 2.
Unterschiedlich gestaltet sich lediglich die Beschichtung der Ringelemente
Alle der UV-Strahlerquelle zugänglichen Flächen der Ringelemente
- a) Spiegelflächen ausgelegt sein,
- b) eine Silberbeschichtung aufweisen,
- c) eine Kupferbeschichtung aufweisen,
- d) andere bakterizid und/oder viruzid wirkende Beschichtungen aufweisen.
- e) eine Kombination aus a/b/c/d aufweisen.
- a) mirror surfaces are designed
- b) have a silver coating,
- c) have a copper coating,
- d) have other bactericidal and / or virucidal coatings.
- e) have a combination of a / b / c / d.
Auch in der Anwendung Desinfektion wirkt sich die Oberflächenvergrößerung durch die das Reaktorrohr
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- ReaktorfußReaktorfuß
- 22
- Fluidzulauffluid inlet
- 33
- Ablassventil-AblassleitungDrain valve drain line
- 44
- Bodenplattebaseplate
- 55
- Reaktorbodenreactor bottom
- 66
- Ständerwerkstudding
- 11 11
- Ringelemente ohne VerzahnungRing elements without teeth
- 1212
- Ringelemente mit VerzahnungRing elements with toothing
- 1313
- Radiale Keilnut angearbeitete radiale SchrägflächenRadial keyway machined radial inclined surfaces
- 1414
- Radiales LanglochRadial slot
- 1515
- Bohrungen mit GewindeDrilled holes
- 1616
- Mögliche ZahngeometriePossible tooth geometry
- 1717
- O-RingaufnahmeO-ring holder
- 2020
- UV-Strahler-StrahlungsquelleUV-emitting radiation source
- 2121
- Quarz- bzw. Borosilikatglas (Schutzrohr)Quartz or borosilicate glass (protective tube)
- 2222
- Reaktorkammerreactor chamber
- 2323
- Reaktorrohrreactor tube
- 3030
- Mögliche Zahnform-ZahntiefenPossible tooth form tooth depths
- 4040
- SensorenmessinstrumenteSensors Measuring Instruments
- 5050
- Reaktorkopfteil-KopfplatteReactor head headstock
- 5151
- Durchgangsbohrungen-FluidablaufThrough holes fluid flow
- 5252
- UV-StrahlerhalterungUV lamp holder
- 5353
- SchutzglashalterungProtective glass holder
- 5454
- KabelkanalCabel Canal
- 5555
- Bohrungen für SenkkopfschraubenHoles for countersunk screws
- 5656
- UV-StrahlereinhausungUV lamp housing
- 5757
- FluidablaufkammerFluid flow chamber
- 5858
- Fluidströmungfluid flow
- 5959
- Ablaufleitungdrain line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5433738 [0051] US 5433738 [0051]
- EP 1916224 A1 [0051] EP 1916224 A1 [0051]
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109967018A (en) * | 2019-04-09 | 2019-07-05 | 江苏中砼新材料科技有限公司 | It is a kind of for producing the manufacturing equipment with quantitative function of polycarboxylate water-reducer |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5433738A (en) | 1989-07-12 | 1995-07-18 | Stinson; Randy L. | Method for irradiating cells |
US6332981B1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-12-25 | Walter Thomas Loyd | Ultra violet liquid purification system |
EP1916224A1 (en) | 2000-11-13 | 2008-04-30 | Bayer Technology Services GmbH | Device for irradiating liquids |
US7838845B2 (en) * | 2005-11-02 | 2010-11-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultraviolet irradiation water treatment apparatus |
US20110024365A1 (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-03 | Zhee Min Jimmy Yong | Baffle plates for an ultraviolet reactor |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6315963B1 (en) * | 2000-03-22 | 2001-11-13 | Samuel E. Speer | Method and apparatus for the enhanced treatment of fluids via photolytic and photocatalytic reactions |
-
2014
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5433738A (en) | 1989-07-12 | 1995-07-18 | Stinson; Randy L. | Method for irradiating cells |
US6332981B1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-12-25 | Walter Thomas Loyd | Ultra violet liquid purification system |
EP1916224A1 (en) | 2000-11-13 | 2008-04-30 | Bayer Technology Services GmbH | Device for irradiating liquids |
US7838845B2 (en) * | 2005-11-02 | 2010-11-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultraviolet irradiation water treatment apparatus |
US20110024365A1 (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-03 | Zhee Min Jimmy Yong | Baffle plates for an ultraviolet reactor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3553032A1 (en) | 2018-04-11 | 2019-10-16 | Maximilian Blomeier | Reactor module for photocatalytic oxidation reactor and photocatalytic oxidation reactor |
WO2019197471A1 (en) | 2018-04-11 | 2019-10-17 | Maximilian Blomeier | Reactor module for a photocatalytic oxidation reactor, and photocatalytic oxidation reactor |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |