DE582089C - Vorrichtung zum Behandeln von Fluessigkeiten mittels ultravioletter Strahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten mittels ultravioletter Strahlen.

Sie soll u. a. insbesondere dazu dienen, Lösungen von Provitaminen, z. B. Ergosterin, in. Vitaminlösungen zu verwandeln, ferner zur Behandlung von biologischen Milchfettstofflösungen, von Farbstofflösungen, von chemischen Erzeugnissen, um unter der Einwirkung der ultravioletten Strahlen Reaktionen hervorzurufen, von Pepton-, Albumin-, Zucker- o. dgl. Lösungen, von Fruchtsäften, um sie zu sterilisieren und haltbar zu machen, und von sonstigen zu. sterilisierenden Flüssigkeiten, wie Impfstoffen o. dgl.

Für diese Zwecke sieht die.Erfindung eine Vereinigung einer Flüssigkeitsspeiseanordnung mit konstantem Niveau und einer durch diese Anordnung selbsttätig und gleichmäßig vollständig angefüllten und unter konstantem Druck arbeitenden, zu bestrahlenden Zelle vor.

Es sind Bestrahlungsvorrichtungen bereits vorgeschlagen worden, bei denen .durch Überlaufrohre ein konstantes Flüssigkeitsniveau in zu bestrahlenden Zellen eingehalten wird, die nur teilweise mit dem zu bestrahlenden Stoff gefüllt sind. Weiterhin sind Bestrahlungsvorrichtungen bekannt, bei denen die in einem offenen Behälter befindliche zu bestrahlende Flüssigkeit in einer dünnen Schicht bestimmter Dicke über eine Strahlungsquelle geführt wird, die selbst in der Flüssigkeit liegt und auf diese nach allen Seiten einwirkt.

Diese bekannten Einrichtungen haben einerseits den Nachteil, daß kein genau gleichbleibender Druck entsteht und keine gleichbleibende Flüssigkeitsmenge gefördert wird, so daß Dauer und Intensität der Bestrahlung, deren genaue Einhaltung bei den angeführten Anwendungsgebieten vielfach . -. sehr wichtig ist, nicht konstant bleiben; andererseits hat bei diesen Einrichtungen Luft zu den nur teilweise gefüllten Bestrahlungszellen Zutritt, wodurch Ozonbildung, •schädliche Oxydation der Flüssigkeit und > sonstige unerwünschte Sekundärreaktionen · auftreten und die Gefahr der Selbstentzündung entzündlicher Flüssigkeiten entsteht. Alle diese Übelstände behebt die Erfindung durch die gekennzeichnete Vorrichtung.

Diese kann zweckmäßig die Konstanz der Bestrahlungsintensität für alle Teilchen der Flüssigkeit insbesondere noch dadurch gewährleisten, daß die beständig mit Flüssigkeit gefüllte, unter konstantem Druck arbeitende \_\ Zelle mit inneren Vorsprüngen versehen ist, durch die zum wirksamen Umrühren der· zu bestrahlenden Flüssigkeit Zellen gebildet werden. Derartige Maßnahmen waren bei Be,-Strahlungsvorrichtungen bisher nur für "nicht _: s 'gefüllte; Zellen, "und zu dem abweichenden

Zweck vorgeschlagen worden, den Weg der in dünner Schicht über die Vorsprünge rieselnden Flüssigkeit zu verlängern.

Die Erfindung umfaßt weiterhin Regeleinrichtungen für die Flüssigkeit und Kühleinrichtungen für die Zelle und die Strahlungsquelle.

Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen beito spielsweise beschrieben, und zwar zeigen

Fig. ι die mit der Bestrahlungszelle verbundene Speisevorrichtung mit konstantem¹ Niveau,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Bestrahlungszelle,

Fig. 3 einen Querschnitt auf die Bestrahlungszelle,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Block, der durch die Vereinigung der Bestrahlungszelle mit der Quelle ultravioletter Strahlen gebildet wird,

Fig. 5 eine Gesamtansicht der Vorrichtung in einer technischen Ausführungsform, Fig. 6 die Vorrichtung mit konstantem Niveau in verbesserter Ausführung,

Fig. 7 in Aufsicht bzw. in Seitenansicht einen Teil der Vorrichtung der Fig. 6 in größerem Maßstäbe und

Fig. 8 eine Ansicht mit Verbesserungen an der Bestrahlungszelle.

Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung einen Behälter 1 für die zu bestrahlende Flüssigkeit . auf. Dieser Behälter wird durch einen Pfropfen 2 verschlossen, durch den einerseits eine Röhre 3 hindurchgeht, die in einen Trichter 4 zum Nachfüllen unter Zwischenschaltung eines Hahnes 5 ausläuft, und durch den andererseits eine Röhre 6 geht, deren; Bestimmung später noch näher erläutert wird.

Der mit zu bestrahlender Flüssigkeit angefüllte Behälter 1 läuft unten in ein langes Rohr 7 mit einem Hahn 8 aus. Dieses Rohr 7 dringt in einen Behälter 9 großer Oberfläche ein, dessen Öffnung 10 in Verbindung mit der Luft steht, so daß der Atmosphärendruck auf den Spiegel 11 der zu bestrahlenden Flüssigkeit wirkt. In diesen Behälter 9 taucht gleichfalls ein Rohr 12 ein, das mit der Röhre 6 in Verbindung steht. Diese Verbindung ist vorzugsweise mittels eines Nadelventils 13 regelbar, das von außen durch einen Griff 14 gesteuert wird. Ein dichtendes Anschlußstück 15 verhindert jeglichen Lufteintritt durch die Durchführung der das Nadelventil steuernden Stange.

Der Behälter 9 läuft nach unten in ein

spitzes Rohr 16 aus, das durch einen Ansatz 17 mit einem in die Waagerechte gekrümmten Rohr 18 verbunden ist. Dieses Rohr mündet in einen Dreiwegehahn 19 mit drei Wegen ι ψ-, ι g^b, 1 g^c. Aus diesem Hahn führen ein Entleerungsrohr 20 und ein gekrümmtes Rohr 21 heraus, das eine Bestrahlungszelle 22 speist. Wenn dieser Hahn sich in der in der Fig. ι dargestellten Stellung befindet, d. h. daß der Weg 19° sich gegenüber dem Rohr 18 und¹ der Weg ig^b sich gegenüber dem Rohr 21 befinden, durchstömt die zu bestrahlende Flüssigkeit den Hahn 19, um die Bestrahlungszelle 22 zu speisen. Wenn der Hahn derart gedreht ist, daß der Weg 19« sich gegenüber dem Rohr 20 und der Weg ig" sich gegenüber dem Rohr 18 befinden, erfolgt das Entleeren des Behälters 9. Wenn der Hahn sich in einer solchen Stellung befindet, daß der Weg J9^C sich gegenüber dem Rohr 21 und der Weg 19* sich gegenüber dem Rohr 20 befinden, erfolgt das Entleeren der Bestrahlungszelle 22. Die gesamte Entleerung tritt ein, wenn der Weg'ig*⁷ sich gegenüber dem Rohr

20 und der Weg 19° sich gegenüber dem Rohr

21 befinden. Endlich kann der Hahn auch geschlossen werden.

Das gekrümmte Rohr 21 ist bei 23 mit einem Rohr 22^a der Zelle verbunden, und von ihrem oberen Ende führt ein anderes Rohr 22^Ö zu einem gekrümmten Rohr 24, dessen waagerechter Teil sich ganz genau in der Höhe des konstanten Flüssigkeitsspiegels 11 g₀ befindet. Dieses Rohr 24 steht mit einem Rohr 25 in Verbindung, das unten in .einen Behälter 26 mündet, in dem die bestrahlte Flüssigkeit angesammelt' wird. An seinem oberen Ende steht das Rohr 25 mit der Luft in Verbindung, um die Heberwirkung, die sonst leicht entstehen könnte, zu vermeiden; weiterhin ist zum Aufhalten von Staub- und anderen schädlichen, durch die Luft mitgenommenen Teilchen Baumwolle oder ein ähnlicher Stoff 27 zwischengeschaltet.

Die bei der Vorrichtung benutzte Bestrahlungszelle 22 hat beispielsweise die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Form. Ihre hintere Oberfläche ist mit innere Vorsprünge 28 bildenden Höhlungen versehen, die ein Aufrühren der die Zelle durchströmenden Flüssigkeit hervorrufen und die andererseits die Kühloberfläche vergrößern.

Diese Zelle ist in eine kreisförmige Schale no eingebaut, die auf einem beliebigen Träger befestigt ist. Die Schale 29 weist einen Reflektor 31 auf und ist andererseits auf ihrem ganzen Umfange mit Ventilationslöchern 32 versehen. Die Zelle besitzt außer- dem an ihrer offenen Seite eine ringförmige konische Oberfläche 33, die sich in eine Öffnung ,gleicher Konizität des Gehäuses, der Quelle ultravioletter Strahlen einbetten soll. Diese Quelle, die beliebig ausgebildet sein kann, aber konstante Intensität haben soll, ist in einer bevorzugten Ausführungsform sehe-

matisch in Fig. 4 dargestellt. Sie wird durch ein Gehäuse oder durch eine Hülle mit doppelter Wandung 34, 35 gebildet. Zwischen diesen beiden Wandungen läuft die durch die Öffnung 36 aufgenommene Kühlluft um. Im Innern der durch die Wandung 35 gebildeten ersten Kammer sind ein Brenner 37 und ein Reflektor 38 angeordnet. Diese Kammer ist links durch eine Quarzwand 39 verschlossen;

to jedoch sind Ventilationslöcher vorgesehen, um die Kühlluft, wie durch die Pfeile angedeutet ist, hindurchgehen zu lassen. Die äußere Wandung 34 ist gleichfalls mit Ventilationsöffnungen versehen. Wenn die Zelle mit der Lampe mit ultravioletten Strahlen vereinigt ist, saugt das (auf der Zeichnung nicht dargestellte) Ventilationssystem dieser Lampe die Luft durch die Öffnung 36 an und verursacht eine Luftzirkulation, die durch die Pfeile angedeutet ist. Die Bestrahlungszelle 22 ist auf diese Weise mit der Ventilation der Ultraviolettstrahlenlampe verbunden, und sie wird infolgedessen nicht unzulässig erwärmt, obgleich sie ganz nahe bei dieser Lampe angeordnet ist.

Der Deutlichkeit der Zeichnung halber ist die Lampe für ultraviolette Strahlung in der Fig. ι nicht dargestellt, sie ist aber in der praktischen Ausführungsform mit der Zelle in der in Fig. 4 dargestellten Weise vereinigt. Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Der- Behälter 1 wird ganz zu Anfang mit zu bestrahlender Flüssigkeit gefüllt, wobei das Nadelventil 13 geschlossen ist. Nachdem dieses Anfüllen beendigt ist, schließt man den Hahn 5 und öffnet den Hahn 8 und das Nadelventil 13 durch Steuerung des Griffes 15. Dann öffnet man den Dreiwegehahn 19 (Stellung der Fig. 1). Da sich der Flüssigkeitsspiegel 11 in dem Behälter 9 unterhalb der Öffnung des Rohres 12 befindet, dringt die Luft bei 10 und dann in das Rohr 12 und das Rohr 6 ein, so daß der Atmosphärendruck auf

♦5 die in. dem Behälter r enthaltene Flüssigkeit wirkt. Die Flüssigkeit fließt durch die Teile 16,18,19 ^un(i steigt durch, das Rohr 21 in die Zelle 22, wo sie zufolge der Höhlungen 28 kräftig aufgerührt wird. Andererseits hemmt die Schwerkraft die Durchflußmenge, so daß die Flüssigkeit die Zelle langsam durchströmt. Aus diesen beiden Gründen, kräftiges Aufrühren und langsamer Durchgang der Flüssigkeit in der Zelle, wird die Bestrahlung auf einen hohen Grad der Wirksamkeit und Gleichmäßigkeit gebracht. Nach der Bestrahlung tritt die Flüssigkeit durch das Rohr 24 und das Rohr 25 aus und wird endlich in dem Behälter 26 angesammelt. Sobald der Spiegel 11 der Flüssigkeit ansteigt und die Öffnung des Rohres 12 zu verschließen beginnt, wird das Herausfließen der Flüssigkeit aus dem Behälter 1 in den Behälter 9 aufgehalten. Aber die Flüssigkeit des Behälters 11 fährt fort, die Zelle 22 zu speisen. Infolgedessen beginnt der Spiegel 11 sich wieder zu senken, und sobald er die Öffnung des Rohres 12 freigibt, wirkt der Atmosphärendruck von neuem auf die in dem Behälter 1 enthaltene Flüssigkeit, so daß sie aus diesem Behälter in den Behälter 9 fließt usw. Das Wiedereinströmen der Luft in den Behälter 1 kann nach Belieben durch das Nadelventil 13 geregelt werden.

Der Behälter 9 mit konstantem Niveau wird so gewählt, daß er eine große Oberfläche hat, so daß, die geringe Flüssigkeitsmenge, die bei jedem Wiedereinströmen der Luft in den Behälter 1 ausfließt, das Niveau 11 nur um ganz wenig ändert und keine bemerkenswerte Druckänderung und dementsprechend keine Veränderung der Durchflußmenge hervorruft. Die Zelle 22 ist auf diese Weise dauernd vollständig mit Flüssigkeit angefüllt, und die sie durchströmende Menge ist immer die gleiche.

Diese Menge regelt sich durch die relative Höhe zwischen dem konstanten Niveau n und dem höchsten Punkte des Abzugsrohres 24.

Fig. 5 zeigt eine Gesamtansicht der Vorrichtung in einer technischen Ausführungsform.

In dieser Figur ist die Bestrahlungszelle durch die Lampe für ultraviolette Strahlung verdeckt, die in dieser Abbildung mit 40 bezeichnetest. Die Behälter 1 und 9 sind zylindrisch und werden durch zwei Glaszylinder gebildet, die an jedem Ende durch mit den erforderlichen Öffnungen versehene Metallscheiben verschlossen sind. Auf diese joo Weise werden das Reinigen und das Überwachen der Arbeit erleichtert. Ein Gebläse 41 versieht durch das Rohr 42 die Ultraviolettstrahlenlampe 40 und die Bestrahlungszelle mit frischer Luft. Ein mit dem Gebläse verbundenes Luftfilter 43 scheidet alle Staubteilchen aus und hindert sie daran, den Brenner oder die Zelle zu beschmutzen. Zur Aufnahme der Flüssigkeit beim Entleeren der Vorrichtung ist ein Hilfsbehälter 44 vorgesehen. Alle diese Apparate sind auf einer Tafel 45, die beispielsweise aus Marmor hergestellt ist, befestigt oder werden von ihr getragen. Diese Tafel trägt außerdem die Meßgeräte 46, 47, einen Regel widerstand 48, einen Druckknopfschalter 49 zum Einschalten der Ultraviolettstrahlenlampe und 'eine Anlaßvorrichtung 50 für das Gebläse 41. Die Ultraviolettstrahlenlampe 40 ist schwenkbar auf der Tafel 45 angeordnet, damit sie und die Bestrahlungszelle geprüft werden können. Zu diesem Zweck wird die Lampe 40 von einem

Arm Si getragen, der in eine senkrechte Achse 52 endigt, die sich in einem auf der Tafel 45 befestigten Lager 53 dreht. In der Arbeitsstellung paßt das Fenster der Lampe genau auf die Bestrahlungszelle. An der Lampe 40 ist ein Rohr 54 befestigt, das, wenn die Lampe sich in der Arbeitsstellung befindet, sich gegen die Mündung des Rohres 42 abstützt. Die Lampe 40 mit ihrem Rohr 54 kann auf diese Weise waagerecht nach Belieben verschoben werden; wenn erwünscht, kann gegebenenfalls eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen sein, um die Lampe in der Arbeitsstellung und in der anderen äußersten Stellung zu blockieren. Die Lampe 40 kann außerdem um eine waagerechte Achse schwenkbar sein, um den Quecksilberlichtbogen zur Entzündung zu bringen. Zu diesem Zweck ist sie an dem Ende des Armes 51 schwenkbar angebracht und besitzt eine Sperrvorrichtung, die die Lampe in ihrer Arbeitsstellung blockiert.

Um ein genaueres Regeln der Vorrichtung mit konstantem Niveau und infolgedessen eine genauere Durchflußmenge der zu bestrahlenden Flüssigkeit zu erhalten, findet die Luftaufnahme in dem Behälter mit konstantem Niveau mit Hilfe eines Rohres großen Durchmessers 55 statt, dessen Höheneinstellung regelbar gemacht ist. Zu diesem Zweck endigt das Rohr 55, wie in Fig. 6 dargestellt ist, in seinem oberen Teile in ein Gewindestück 56, das durch den Deckel 57 des Behälters mit konstantem Niveau hindurchtritt, und ein mit dem Deckel fest verbundener Zapfen 58 greift in eine an dem Rohr 55 vorgesehene Nut 59 ein. Infolgedessen kann das Rohr sich nicht um sich selbst drehen, und eine außerhalb angeordnete, nach oben oder unten auf dem Gewinde des Rohres 55 zu bewegende geriffelte Schraube 60 gestattet, dieses Rohr nach Wunsch anzuheben oder zu senken. Ferner ist ein Kappe oder eine Haube 61, die an ihrem Umfange vermöge Längsschlitze 62 eine gewisse Elastizität besitzt, auf das untere Ende des Rohres 55 aufgesetzt. Diese Kappe oder Haube weist Löcher 63 auf, die gegenüber der Eintrittsstelle der Flüssigkeit angeordnet sind. Ein kleiner unterer Rand 62" gewährleistet das plötzliche Unterbrechen des Flüssigkeitsmeniskus und regelmäßige Arbeiten der Vorrichtung. Das Rohr 55 ist aus Glas, so daß das Arbeiten der Vorrichtung leicht überwacht werden kann. Endlich findet das Einströmen der Flüssigkeit in dem Behälter mit konstantem Niveau durch besondere Vorrichtungen 64 statt, die unten am Rohr 65 vorgesehen sind. Andererseits ist, um den Luft- ,_ eintritt in den Behälter 1 mit einem Maximum an Genauigkeit zu regeln, auf dem Behälter ι ein Mikrometerregelhahn 66 vorgesehen, und um eine Veränderung der Einstellung dieses Hahnes bei jedem Auswechseln des Behälters 1 zu vermeiden, ist ein zweiter Hahn 67 zwischen den Hahn 66 und den Behälter 1 geschaltet.

Die Bestrahlungszelle kann statt ganz aus Quarz mit Vorteil durch ein Metallgehäuse mit Quarzfenster 68 (Fig. 8) gebildet sein. Hinter diesem Fenster sind waagerecht Ouerstücke 69 angeordnet, die abwechselnd von dem einen und dem anderen Rande der Zelle ausgehen und an ihren Enden einen freien Durchgang belassen, um so zwangsläufig eine gewundene Bahn für die Flüssigkeit zu schaffen, die auf diese Weise der Wirkung der ultravioletten Strahlen noch gleichmäßiger ausgesetzt ist. Der Weg der Flüssigkeit in der metallenen Masse, die den Boden der Zelle bildet, ist gekräuselt. Der Boden der Zelle ist außerdem mit einer reflektierenden Oberfläche 70 versehen. Die Zelle ist natürlich stets vollständig von Flüssigkeit angefüllt, um die Anwesenheit schädlicher Luft zu vermeiden. Die Zelle ist zufolge der Möglichkeit, sie schnell auszubauen, leicht zu reinigen. Das mit einem Luftfilter 43 versehene Gebläse 41 bläst die Luft in die Ultraviolettstrahlenlampe 40 und kühlt sie auf diese Weise stärker ab.

Die oben beschriebene Vorrichtung besitzt die folgenden Vorteile:

i. Konstante Bestrahlung vermöge

a) konstanter Ausstrahlung der Bestrahlungsquelle,

b) konstanter Durchflußmenge,

c) Durchrühren der Flüssigkeit in der Zelle.

2. Der Vorgang erfolgt vollständig unter Abwesenheit von Luft, wodurch

a) keine Gefahr der Entzündung und die Möglichkeit besteht, entzündliche Flüssigkeiten als Lösungsmittel zu benutzen,

b) keine Ozonbildung entsteht und infolgedessen keine sekundäre Oxydationsreaktion des Produktes.

3. Erniedrigung des Herstellungspreises durch-.

a) Verringerung der Handarbeit auf ein Minimum vermöge des selbsttätigen Arbeitens der Vorrichtung,

b) Verwendung einer großen Strahlungsintensität infolge der unmittelbaren Nähe der Strahlenquelle, woraus sich eine gewaltige Verkürzung der Bestrahlungszeit ergibt.

4. Sehr leichte Reinigung aller Teile der Vorrichtung.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte System mit konstantem Niveau beschränkt; die Vorrichtung könnte jedes andere Zuführungssystem mit konstan-

tem Niveau besitzen, wie beispielsweise ein Schwimmersystem. In diesem Falle könnte der Schwimmer auch einen Quecksilberdampfunterbrecher steuern, der von fern das Einströmen der Luft in den Behälter ι regelt.

Die beschriebene Vorrichtung mit konstantem Niveau könnte gleichfalls durch eine Überlaufvorrichtung mit konstantem Niveau oder sogar durch eine Pumpe mit konstanter ίο Fördermenge ersetzt werden.

Die Vorrichtung ist überdies nicht nur allein für Bestrahlung durch ultraviolette Strahlen, sondern auch für Bestrahlung durch irgendwelche andere Strahlen verwendbar.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι. Vorrichtung zum Behändem von Flüssigkeiten mittels ultravioletter Strahlen, gekennzeichnet durch die Vereinigung einer Flüssigkeitsspeiseanordnung (i, 7, 9) mit konstantem Niveau und einer durch diese Anordnung selbsttätig und gleichmäßig vollständig angefüllten und unter konstantem Druck arbeitenden zu bestrahlenden Zelle (22).
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beständig mit Flüssigkeit gefüllte, unter konstantem Druck arbeitende Zelle (22) mit inneren Vorsprüngen (28, 69) versehen ist, durch die zum wirksamen Umrühren der zu bestrahlenden Flüssigkeit Zellen gebildet werden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsspeiseanofdnung aus zwei übereinander angeordneten, miteinander in Verbindung stehenden Behältern, einem oberen, vollständig geschlossenen Vorrats-, behälter (1) und einem unteren, tinter Atmosphärendruck stehenden Behälter (9) mit großer Oberfläche, besteht, die außerdem durch ein in Höhe des konstanten Niveaus endigendes Rohr (6, 12) zweckmäßig über eine Regeleinrichtung (13, 14, 15) miteinander verbunden sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Vorratsbehälter mit dem Behälter mit konstantem Niveau verbindende Rohr (55) in senkrechter Richtung einstellbar gemacht und gegebenenfalls an seiner Mündung eine mit Öffnungen (63) versehene Kappe (61) trägt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung aus einem Mikrometerhahn (66) besteht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (²9) 33) 34; 35) ^zur Aufnahme der zu bestrahlenden Zelle (22) und die Bestrahlungseinrichtung (37, 38) mit einem Geblase (41) verbunden sind, durch das mittels Ansaugeöffnungen und -leitungen (32) der Raum zwischen der Zelle und der Bestrahlungseinrichrang durch vorbeistreichende Luft gekühlt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen