本申请涉及一种用于液体(例如，切割液体、压载水等)的紫外光处理的液体处理模块。
背景技术：
紫外(uv)光源用于处理液体的应用很多。本申请的申请人瑞典伟伦万特公司(walleniuswaterab)已开发并且正在销售具有净水器的水处理设备，包括具有进口和出口的细长管状处理室。在处理室的中心处布置大致管状的石英玻璃，并且在石英玻璃内部布置uv源，诸如能够产生uv区域中波长的灯。低压uv灯提供了例如在消毒水中极高的效率，并找到具体的应用。不同类型的低压灯的实例包括例如无臭氧低压汞灯、汞臭氧生成低压汞灯和以紧凑的设计提供高功率的u型灯。
水处理设备的处理室的内表面可以覆盖有诸如二氧化钛的催化材料，该催化剂促进并提高了处理材料的量。处理设备也包括泵送装置，该泵送装置将液体从例如储罐泵送到处理室中。
被处理的液体通常包括颗粒和除被处理单元杀死的生物体之外的其它固体物质。这些颗粒以及来自杀死生物体的其它残留物具有粘附到处理单元的内表面上的倾向。在表面上聚集的这些颗粒和其它残留物通常表现为污垢。
uv光处理，更具体地为与热组合的uv光，有时引起导致在内表面上(例如，在石英套管的外表面上)产生沉积的化学反应。这些沉积通常表示为结垢。通常，结垢比污垢更难以从表面上除去。此外，常见的问题是装置的内表面上污垢和/或结垢的不均匀且结块的沉积物甚至更难以除去。
这意味着：为了达到处理设备的最佳效率，必须定期清洁内部。根据现有技术的解决方案，通过将清洁液注入处理室来进行清洁，其中，清洁液体被开发用于除去表面上的污垢或结垢。然而，即使它们对于除去在处理室的表面上污垢/结垢等沉积物是有效的，它们也要求处理单元在一段时间内关闭，由此不能执行液体处理。
如以下所示，该领域内的其他人也描述了类似的布置。
us-7425272涉及一种用于在uv去污系统中清洁保护套管的系统。公开的用于清洁石英套管的外表面的系统是基于这样的认识，即，提供通过环的具有预定磨蚀性的珩磨材料(例如，包含tio2的光催化性浆料)以高速度进行工作，以从外表面除去聚集的颗粒。在us-7425272中，在清洁过程中浆料通过环的线速度为约1m/s，在一个特定实例中，其速度为至少0.5m/s。
us-5124131和us-5626768还涉及液体沿着uv辐射源移动的uv辐射处理系统和方法。
us-5625194涉及一种用于连续清洁uv光产生灯的管状灯孔的装置。大量的小塑料丸粒(pellet)通过反应器中的搅拌器而分散在反应溶液中并保持湍流运动。丸粒经常以足够的动量冲击管状孔的外表面，以防止材料的沉积物粘附到管状孔上。
因此，本领域仍然需要一种改进的液体处理模块，它几乎不倾向遭受在液体处理期间与模块内部上建立的污垢和/或结垢相关的问题。
此外，需要改进处理模块的功能，以确保尽可能多的液体得到处理，即，曝光于预定的最低uv光处理剂量。
技术实现要素：
根据独立权利要求，通过本发明实现了或至少减缓了上述目的。
在从属权利要求中阐述了优选实施方式。
处理模块的一个重要方面是确保尽可能多的液体得到处理，即，曝光于预定的最低uv光处理剂量。因此，必须能够保证满足规定的处理要求，即，液体的主要部分基本上接收到高于预定的uv光处理剂量阈值的uv剂量。
根据本发明的一个方面，处理模块包括待处理液体将流过的第一处理室和第二处理室。为了达到长时间的处理时间期，模块设置有有助于液体在模块内再循环的液流引导件，即，液体可以从第一处理室流入第二处理室，然后再次回到第一处理室。
更具体地，进入第一处理室的液流是实现处理室内再循环的基础。混合区建立成连接液体进入第一处理室的进口，其中，注入到该室中的液体的流速高于再循环液体的流速。这使得液体的压力增加，从而促进再循环。
根据一个实施方式，处理模块设置有两个半透明套管，这两个半透明套管一起限定两个处理室：最靠近uv灯的第一处理室和围绕并包围第一处理室的第二处理室。流经第二处理室的液体接收来自上述灯的uv光，其中，该uv光已通过第一处理室和第一外套管。因此，在流过第一处理室(高曝光)时，和随后在流过第二处理室(较低曝光)时，液体在两次通过期间均将曝光于uv光。因此，流过处理室的液体将具有相当长的处理时间，这有利于确保满足处理要求。还公开了此实施方式的不提供再循环但实现长处理时间的变型。
根据另一方面，磨粒设置在处理室内。第一细长的周向中空腔中的液体流速携带磨粒，用于除去/防止处理室内(特别是在第一处理室中)表面上的污垢/结垢。
进入第一处理室的液体流速优选高于3m/s，优选约5m/s，但也可以使用较低的流速。因此，半透明套管的表面的降解显著减少，即，通过颗粒(如磨粒)防止或除去污垢和/或结垢。有利地，磨粒包括二氧化钛(tio2)。
过滤件被提供并且配置成防止颗粒离开模块。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明第一实施方式的液体处理模块的横截面侧视图。
图2示意性地示出根据本发明第二实施方式的液体处理模块的横截面侧视图。
图3是图1中沿a-a的横截面视图。
图4是图2中沿b-b的横截面视图。
图5示出了示意性地表示根据本发明第一实施方式的变型的液体处理模块的横截面侧视图。
图6示出了示意性地表示根据本发明第三实施方式的液体处理模块的横截面侧视图。
图7是示出了示意性地表示来自根据本发明第三实施方式的液体处理模块的横截面俯视图。
图8示出了示意性地表示根据本发明第三实施方式的液体处理模块的横截面侧视图。
图9示出了表示根据本发明第三实施方式的液体处理模块的横截面分解侧视图。
图10示出了示意性地表示根据本发明第三实施方式的变型的液体处理模块的横截面侧视图。
具体实施方式
现将参照附图对本发明进行详细描述。在整个图中，类似或相似的项目具有相同的附图标记。
应当注意，附图中的图示是示意性的，由于本发明要示出模块的基本结构，例如，在实际处理模块中各个部分之间的比例是不同的，因为竖直高度可能远大于模块的外径。
首先，液体处理模块2将参考附图(特别是图1、图5和图8)中所示的不同实施方式进行一般性描述。
本发明涉及一种液体处理模块2，配置成用于流过第一处理室6的液体4的紫外(uv)光处理，该第一处理室6被限定为第一半透明内套管12的外表面10与第一外套管18，18’的内表面16之间的第一细长的周向中空腔8，该第一外套管18，18’配置成包围该第一半透明套管12。该第一半透明内套管12布置成保护并包括uv光处理灯14。uv光处理灯14优选为管状的，但是任何形状或类型的uv灯可以用于发射适用于uv光处理的uv光。
该模块包括配置成接收待处理液体的模块进口接头20和配置成排出被该液体处理模块处理过的液体的模块出口接头22。该液体可以是工作液体、压载水，或需要uv光处理的任何液体。
处理模块的一个重要方面是通过在第一处理室与第二处理室之间的模块内提供再循环来实现延长的uv光处理期。
因此，与仅设置一个处理室的设备相比，待处理液体具有更长的uv光曝光，因为，在该处理模块中，液体在两个处理室中都进行uv光处理。
为了实现此目的，上述模块包括第一液流引导件、第二液流引导件和第三液流引导件，以引导液流进入第一处理室，从第一处理室出来第二处理室，然后再次回到第一处理室。
更具体地，设置有第一液流引导件24,24’，其配置成引导液流26并从模块进口接头20导向到第一处理室6。设置有第二液流引导件28,28’，其配置成引导液流30并从第一处理室6导向到第二处理室32；和第三液流引导件34,34’，其配置成引导液体再循环流36并从第二处理室32,32’再次导向回到第一处理室6。
大致由箭头26所指示，液体4被注入到第一处理室以及注入的流体与再循环流相遇的混合区。与再循环流36相比，注入液体的较高流速是实现再循环的基础。
图1和图2分别示出了本发明的第一实施方式和第二实施方式。此外，图1沿a-a的横截面视图和图2沿b-b的横截面视图分别示于图3和图4。
参考图1，第二处理室32被限定为第二半透明内套管42的外表面40与第二外套管46的内表面44之间的第二细长的周向中空腔38，该第二外套管46布置成包围该第二半透明套管42。该半透明内套管42布置成保护并包括uv光处理灯14。上述第二处理室还设置为与模块出口接头22连接。
图2所示的第二实施方式与第一实施方式的不同之处仅在于：第一处理室设置有uv光处理灯，并且第二处理室用作经由再循环接头60使液体流回到第一处理室的返回通道。
图3和图4所示的横截面视图a-a和b-b分别示出处理室的几何形状的一个实例。因此，处理室的横截面通常具有圆形形状。
根据第一实施方式和第二实施方式的处理模块优选设置有外壳(未示出)，外壳包围处理室并且因此成为用于模块的坚固的外保护壳。
图5中示出了第一实施方式的变型。
更具体地，第一液流引导件24被设置并配置成引导液流26并从该模块进口接头20导向到该第一处理室6。如清楚示出的，第一液流引导件24成形为将液流导向到第一处理室，并且特别靠近第一半透明内套管12。因此，通过第一引导件24的结构和形状获得的优点是避免任何液流从第一引导件24进入第三液流引导件34。设置有第二液流引导件28，其配置成引导液流30并从第一处理室6导向到第二处理室32；和第三液流引导件34，其配置成引导液体再循环流36并从第二处理室32再次导向回到第一处理室6。第二处理室32被限定为第二半透明内套管42的外表面与第二外套管46的内表面之间的第二细长的周向中空腔38，该第二外套管46布置成包围第二半透明套管42。第二半透明内套管42布置成保护并包括uv光处理灯14。上述第二处理室还设置为与模块出口接头22连接。
参考图6～图9，现将描述本发明的第三实施方式。在本文，它是指与所有实施方式相关的上述一般描述。
根据该第三实施方式，第一外套管18’是半透明的，并且，第二处理室32’被限定为半透明的第一外套管18’的外表面48与壳体件52的内表面50之间的第二细长的周向中空腔38’，并且，其中，液体在两个处理室中都进行uv光处理。
作为该第三实施方式的变型，第一外套管18’不是半透明的。特别地，这种变型适用于处理不透明液体，例如切割液体，因为uv光的效果仅在靠近第一半透明套管12的表面时存在。因此，根据这种变型，仅在第一处理室中对液体进行uv光处理。
处理室6，32’可以如图所示竖直地布置，但是其他取向也是可能的。第一液流引导件24’如果竖直地布置的话则布置在处理室的第一部分或下部部分，并且第二液流引导件28’如果竖直地布置的话则布置在处理室的第二部分或上部部分。为了引导液体，第一液流引导件24’包括配置成将该液流导向第一方向或向上方向的引导部分54。更具体地，该引导部分是大致环形的并且环绕第一半透明内套管12的一部分，使得径向距离r被限定用于液流以靠近第一半透明内套管的外表面的方式流入第一处理室6。
第二液流引导件28’包括引导面56，引导面56在沿着灯的纵向轴线的平面中显示平滑曲线，在模块以靠近内套管的上部部分的方式竖直地布置到引导面与壳体件52的内表面相遇的基本上竖直的部分的情形下，具有基本上水平的部分58。
外壳68设置为模块的外保护外壳，并且还限定模块内部的流体通道。外壳设置有模块进口接头20和出口接头22。
由第三液流引导件34’体现的再循环接头60被提供，并且配置成引导液体再循环流36并从第二处理室32’再次导向到第一处理室6。第三液流引导件包括引导面，该引导面显示引导液流回到第一处理室的平滑曲线。
参考图6，半透明的第一内套管12和第一外套管18’相对于其纵向轴线基本上同心地布置。此外，壳体件52也相对于套管12和套管18’同心地布置。
因此，如果竖直布置的话，则液流从下方进入内部处理室且靠近内套管12的外表面10。液体向上流动，其由第一处理室中的箭头指示。当液体到达第二液流引导件时，它被迫向外进入其向下流动的第二处理室。液体可以继续再次进入第一处理室，或者可以经由优选设置有过滤件64的开口从第二处理室中流出，并且经由出口接头22从处理模块中流出。
优选并且与所有实施方式相关的是，颗粒62和优选的磨粒设置在第一处理室和第二处理室内。颗粒能够随着液体一起流过处理室，并且能够在室内再循环。特别地且优选地，颗粒包括能够除去处理室的表面上的污垢/结垢的磨粒。设置有过滤件64，至少与模块出口接头22相连，配置成防止颗粒从处理室中逸出，但允许液体通过模块出口接头22从室中流出。
颗粒的尺寸、形状、密度、浓度、硬度和结构取决于液体处理模块的具体应用。
颗粒的尺寸有利地为0.5～3mm，并且它们可以具有圆形形状或者更多角形或边缘的形状。尺寸、形状和密度与通过室的流速有关。例如，如果流速低(例如1m/s)，则与应用的较高流速相比，尺寸和密度必须更低。
颗粒的硬度优选低于处理室表面的硬度。
颗粒优选由光催化性材料制成，这有利于改善处理效果。在一个实施方式中，该磨粒包括二氧化钛(tio2)。特别是锐钛矿形式的二氧化钛是紫外(uv)光下的光催化剂。还可以提供一种涂覆的颗粒，其中，芯由一种材料制成，而涂层由另一种材料制成。
颗粒的量可以以相对于处理模块内的液体体积表示，并且根据一个非限制性实例，颗粒的体积约为液体体积的1/100。
所有颗粒可以是相同类型，或者可以使用不同类型(例如，关于形状，材料类型等)的颗粒的混合物。
因此，能够通过改变与处理模块的具体用途有关的上述参数，例如通过提供磨粒和具有光催化作用的颗粒的混合物，来调整由颗粒获得的效果。
通常，第一液流引导件24,24’、第二液流引导件28,28’和第三液流引导件34,34’的形状使得颗粒流最适合除去污垢/结垢。
特别是，第一液流引导件24,24’必须导向颗粒流，使得颗粒被引导成靠近第一半透明内套管的外表面10流动，该外表面10是经历最高uv光强度的表面并因此最容易造成污垢/结垢。
这是在第三实施方式中通过在靠近内套管12的外表面处提供进入第一处理室的小的周向径向开口来实现，在第一处理室中，流速高到使得室内的颗粒靠近上述表面流动。
模块配置成连接到液体泵单元66，该液体泵单元66布置成泵送液体，使得它具有通过第一处理室的流速。该模块可以在宽范围的流速中使用，其中，流速与特定用途相关。在一个示例性应用中，流速为约1m/s。在另一个应用中，流速高于预定的流速阈值，例如，3m/s，更优选约5m/s。这种高流速是有利的，以便减少或甚至消除在处理室内的表面且特别是内套管12的外表面10上污垢或结垢的形成。
图8示出了示意性地表示出根据本发明一个实施方式的液体处理模块的横截面侧视图。此实施方式的特征对应于结合图5和图6描述的特征，并且它参考这些图的上述描述。在图8所示的实施方式中，颗粒62(例如，磨粒)设置在第一处理室和第二处理室内。颗粒能够随着液体一起流过处理室，以除去半透明的第一内套管和外套管的表面的污垢/结垢。如上所述，设置有过滤件64，配置成通过模块出口接头22防止上述颗粒从处理室中逸出，但是允许液体从上述室中流出。该过滤件是例如具有开孔的网状物，颗粒不能通过该开口逸出。
第一流动引导件、第二流动引导件和第三流动引导件的形状使得颗粒的流动最适于从处理室内的表面且特别是从半透明套管的表面上除去污垢/结垢。
uv光促进污垢和/或结垢的形成。由于通过内套管12的uv光强度比通过第一外套管18’的高得多，所以污垢或结垢特别形成在内套管的外表面上。通过一起提供磨粒以及相当高的流速，实现防止和/或消除污垢/结垢。
如图8所示，第一流引导件24’使得在该模块具有竖直取向时，液体流进第一处理室6产生了负压，该负压沿第一方向或向上方向携带颗粒，靠近内套管的外表面。这些颗粒则将阻止形成污垢/结垢。磨粒将优选地跟随液流进入第二处理室，其中它随液流向下流动。
图9示出了示出根据本发明的液体处理模块的横截面透视侧视图。
处理模块2优选设置有坚固的外壳68，外壳68可以至少部分地浸没在待处理的液体中。安装接头件70设置在壳体的上部部分。安装接头件有利于接近uv灯14，以提供用于例如电气连接。
在该图中示出了第一半透明内套管12和第一外套管18’，它们与壳体件52一起限定第一处理室6和第二处理室32’。待处理的液体经由进口接头20进入模块，并且通过出口接头22离开。过滤件64设置成防止磨粒从处理模块逸出，并且过滤件优选布置与进口接头和出口接头均连接。
图10示出了本发明的替代实施方式的横截面侧视图。该实施方式基于图6和图7中公开的实施方式，而没有在如上所述的这种意义上的再循环方面。通过提供待处理的液体首先通过第一处理室、然后通过第二处理室进行的循环，该实施方式实现了延长的处理时间段。
因此，参考图10，设置了一种液体处理模块2，配置成用于流过第一处理室6的液体4的紫外(uv)光处理，该第一处理室6被限定为第一半透明内套管12的外表面10与第一外套管18’的内表面16之间的第一细长的周向中空腔8，该第一半透明内套管12布置成保护并包括uv光处理灯14，该第一外套管18’配置成包围该第一半透明套管12。该模块包括配置成接收待处理液体的模块进口接头20和配置成排出被该液体处理模块处理过的液体的模块出口接头22。
上述模块包括第一液流引导件24’，配置成引导液流26并从所述模块进口接头20导向到第一处理室6。设置有第二液流引导件28’，配置成引导液流30并从第一处理室6导向到第二处理室32’。第二处理室32’被限定为第一半透明外套管18’的外表面48与壳体件52的内表面50之间的第二细长的周向中空腔38’。因此，液体在两个处理室中都进行uv光处理，这有利于获得长处理期。液体经由可选的过滤件64和模块出口接头22而从第二处理室中排出。
第一引导件和第二引导件的其它特征以及图10中所示的其它细节在上面关于图6的描述中进行了限定和讨论。
为了改善液体的uv光处理，经历uv光发射的处理模块的一个或多个表面可以固有地是uv光反射性的，或者可被uv光反射涂层覆盖，以进一步提高液体的uv光发射。特别地，第一外套管18，18’的内表面16固有地是uv光反射性的，或者包括uv光反射涂层。除了第一外套管18’由半透明材料制成的第三实施方式的变型之外，这适用于上面公开的许多实施方式。
本发明不限于上述优选实施方式。可以使用各种替代方案、修改和等同物。因此，上述实施方式不应被认为是限制本发明的范围，而本发明的范围由所附权利要求限定。
附图标记
2液体处理模块
4液体
6第一处理室
8第一细长的周向中空腔
10外表面
12第一半透明内套管
14uv光处理灯
16内表面
18，18’第一外套管
20模块进口接头
22模块出口接头
24，24’第一液流引导件
26液流
28，28’第二液流引导件
30液流
32，32’第二处理室
34，34’第三液流引导件
36液体再循环流
38第二细长的周向中空腔
40外表面
42第二半透明内套管
44内表面
46第二外套管
48外表面
50内表面
52壳体件
54引导部分
56引导面
58水平部分
60再循环接头
62磨粒
64过滤件
66泵单元
68外壳体
70安装接头件