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用于借助于紫外 辐射杀菌的设备

阅读：700发布：2024-01-27

专利汇可以提供用于借助于紫外辐射杀菌的设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在已知的用于借助于紫外辐射杀菌的设备中，UV辐射器（4）布置在由金属或由合成材料制成的壳体（2）中，该壳体具有用于发出UV辐射的辐射输出窗口（3），该辐射输出窗口由能够通过紫外辐射的聚合物薄膜（7）遮盖。为了由此出发提供一种可靠并且运行安全的用于杀菌的设备，建议所述壳体（2）具有用于导入冷却气体流的气体入口（22）以及用于导出冷却气体流的气体出口（23），并且所述气体出口（23）与用于测量导出的冷却气体流的压力、质量流和/或体积流的测量装置（17；18、20、21）连接。，下面是用于借助于紫外辐射杀菌的设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.用于借助于紫外辐射杀菌的设备，包括UV辐射器（4），该UV辐射器布置在由金属或由合成材料制成的壳体（2）中，该壳体具有用于发出UV辐射的辐射输出窗口（3），该辐射输出窗口由能够通过紫外辐射的聚合物薄膜（7）遮盖，其特征在于，所述壳体（2）具有用于导入冷却气体流的气体入口（22）以及用于导出冷却气体流的气体出口（23），并且所述气体出口（23）与用于测量导出的冷却气体流的压力、质量流和/或体积流的测量装置（17；18、
20、21）连接。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述测量装置（17；18、20、21）包括与所述气体入口（22）连接的第一传感器（17）以及与所述气体出口（23）连接的第二传感器（20）。
3.按权利要求2所述的设备，其特征在于，至少所述第一传感器（17）构造成质量流量调节器。
4.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述测量装置（17；18、20、21）包括显示或警报装置（21）。
5.按上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述测量装置（17；18、20、21）包括分析以及断开装置（18）。
6.按上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述UV辐射器是布置在壳体（2）内部的灯单元的部件，该灯单元具有两个UV辐射器（4）以及IR辐射器（6）。
7.按权利要求6所述的设备，其特征在于，至少所述UV辐射器（4）在其背对所述辐射输出窗口（3）的侧面上设有反射器（5）。
8.按权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述壳体（2）在所述辐射输出窗口（3）的区域内具有细长椭圆形的或者矩形的横截面。
9.按上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述测量装置（17；18、20、21）包括用于检测所述UV辐射器（4）的温度的温度传感器。
10.按上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述气体入口（22）与调温装置连接，借助于该调温装置能够使冷却气体流调温。
11.按上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在所述气体入口（22）处并且/或者在所述气体出口（23）处连接冷却气体引导管（19），供给线路或数据线路穿过该冷却气体引导管。

说明书全文

用于借助于紫外辐射杀菌的设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于借助于紫外辐射杀菌的设备，其包括UV辐射器，该UV辐射器布置在由金属或合成材料制成的壳体中，该壳体具有用于发出UV辐射的辐射输出窗口，该辐射输出窗口由可穿过紫外辐射的聚合物薄膜覆盖。

背景技术

[0002] UV辐射器例如在空调器以及饮用水设备以及食品生产中用于杀菌。在此，不仅辐射食品例如水果以及蔬菜，而且也要辐射在制备时与食品接触的机械部件、包装材料、液体、空气以及表面。在此，所述UV辐射器通常由石英玻璃包覆管包围并且能够紧邻有待辐射的物品附近布置或者例如比用于空气以及表面杀菌的遮盖机构布置得距离更远。不利的是，在石英玻璃包覆管破裂时碎屑会进入有待辐射的物品中或者物品上，为了防止这一点，公开了大量安全装置，然而其需要一定的测量以及材料花费。

[0003] 按开头所述类型的杀菌设备避免了所述缺点，如其从DE 10 2005 026 645 A1中公开的那样。其中提出，由石英玻璃包覆管包围的UV辐射器容纳在柱形的金属或者合成材料壳体中，其装备有用于发出UV辐射的辐射输出窗口。由氟聚合物（MFA）制成的薄膜收缩到壳体以及辐射输出窗口上。其对于具有253.7nm左右波长的辐射具有较高的通过性。

发明内容

[0004] 在按规定使用中，UV辐射器和包围其的壳体以及透过UV的合成材料薄膜暴露在较高的温度下、水中、水蒸气中或者也暴露在腐蚀性的以及侵蚀性的物质中并且在此承受较高的热的、机械的以及化学的载荷。

[0005] 这会引起合成材料薄膜的老化以及损坏，使得外来体、灰尘或液体侵入壳体中并且影响在那里存在的光学的以及电的部件并且尤其影响UV灯的功率。

[0006] 因此，本发明的任务是避免所述缺点并且提供一种可靠的并且运行安全的用于杀菌的设备。

[0007] 所述任务从开头所述类型的设备出发按本发明通过以下方法得到解决，即壳体具有用于导入冷却气体流的气体入口以及用于导出冷却气体流的气体出口，并且气体出口与用于测量导出的冷却气体流的压力、质量流和/或体积流的测量装置进行连接。

[0008] 保护UV辐射器防止脏物、温度以及液体的壳体设有用于冷却气体的入口和出口。借助于冷却气体能够将UV辐射器保持在规定的温度，这也实现了要求冷却的高功率辐射器的使用。因此，在本发明中可以放弃如在上面所述的现有技术中那样的额外包围UV辐射器的包覆管。

[0009] 所述冷却气体流在本发明中满足了另一重要的功能。其用作用于确定壳体处的泄漏尤其是聚合物薄膜的密封性的检测气体流。为此目的设置了测量装置，该测量装置至少实现了导出的冷却气体流的压力、质量流和/或体积流的测量。在这些参数的一个或多个出现未预料到的波动时或者与规定的额定值出现偏差时，可以以泄漏为出发点。气体出口直接或者间接地-经由一个或多个其它部件与所述测量装置进行连接。

[0010] 所述壳体优选由金属制成，尤其由优质钢制成。其包围一个或多个UV辐射器和/或其它辐射器。在该意义上的UV辐射器例如是水银蒸气低压辐射器，水银蒸气中压辐射器或者水银蒸气高压辐射器。用于UV辐射器的电接头的线路同样优选在壳体内部延伸，并且将该线路敷设成经由用于冷却气体流的导入或者导出管通向壳体。由此避免了用于运行以及数据线路的单独的壳体开口，这对密封性作出了贡献。

[0011] 证实有利的是，所述测量装置包括与气体入口连接的第一传感器以及与气体出口连接的第二传感器。

[0012] 借助于沿着流动方向看在前面的第一传感器连续地求得导入的冷却气体流的有待测量的参数，也就是体积流、质量流或气体压力。借助于后面的第二传感器也连续地或者时不时地也为输出的冷却气体流测量所涉及的参数。如果在两个测量值之间产生异常，例如与规定的极限值有偏差的压降或者在壳体两侧的质量流或体积流之间产生值得一提的差，那么可以从泄漏出发。由传感器求得的测量值、尤其由前面的传感器求得的测量值同时能够出于UV辐射器调温的目的而用于调节冷却气体流。

[0013] 在最简单的情况下，至少所述第一传感器、优选还有第二传感器构造成质量流量调节器。

[0014] 质量流量调节器是可靠并且精确的，并且不仅适合于调节气体质量流量，而且也适合于简单的测量。

[0015] 在此证实有利的是，所述测量装置包括显示或警报装置。

[0016] 由此确保了泄漏不会在较长的时间段内没被发觉，而是紧接在出现不规则性之后就能引入应对措施。自动地断开所述设备也可以属于所述应对措施，尤其是在测量装置包含为此匹配的分析以及断开装置时。

[0017] 在按本发明的设备的优选的设计方案中，所述UV辐射器是布置在壳体内部的灯单元的部件，该灯单元具有两个UV辐射器以及IR辐射器。

[0018] 红外辐射器用于在设备的起动以及更快的准备运行中缩短UV辐射器的预热持续时间。该红外辐射器优选布置在两个UV辐射器之间的中间。

[0019] 由UV辐射器和红外辐射器构成的灯单元连同合成材料或者金属壳体一起形成了在企业方面（betriebsseitig）预制的辐射器模块。为了在杀菌设备中进行使用，还只需要覆盖用于遮盖辐射进入窗口的聚合物薄膜、制造电接头以及用于导出以及导入冷却气体的气体接头。

[0020] 与此相关证实有利的是，所述UV辐射器在其背对辐射输出窗口的侧面上设有反射器。

[0021] 所述反射器优选涉及具有反射特性的UV灯的灯泡的涂层，例如由不透明的石英玻璃制成的涂层。

[0022] 所述壳体在辐射输出窗口的区域中有利地具有细长椭圆形的或者矩形的横截面。

[0023] 在此，所述壳体侧面中的至少一个是在很大程度上扁平的。如果辐射输出窗口完全在该扁平侧的区域内延伸，那么该辐射输出窗口的纵向边缘在共同的平面内刚好对置。以这种方式为聚合物薄膜实现规定的张紧平面，所述张紧平面反作用于薄膜的褶皱以及扭曲。

[0024] 已经得到证明的是，所述测量装置包括用于检测UV辐射器的温度的温度传感器。

[0025] 所述UV辐射发射的效率决定性地取决于工作温度。温度传感器持续地检测UV辐射器的温度，也就是连续地或者时不时地。在同时使用多个UV辐射器时，每个所述辐射器能够设有温度传感器。也可以替代地仅仅检测一个唯一的或者单个的辐射器处的温度。优选在辐射器管的表面处实现温度的检测。通过持续地检测辐射器温度能够快速识别辐射器温度与规定的额定值之间的偏差并且例如通过改变冷却气体流来进行补偿。

[0026] 与此相关也有利的是，所述气体入口设有调温装置，借助于该调温装置能够使冷却气体流调温。

[0027] 辐射器温度与名义运行温度的偏差例如可以基于较高的环境温度或者通过辐射设备的构造引起。也可以加热能够调温的冷却气体流，使得UV辐射器的温度能够更快并且更精确地保持在所希望的温度范围内。布置在用于冷却气体流的输入通道中的调温装置具有以下优点，即对UV辐射器的空间附近的冷却气体进行控温。

[0028] 所述设备能够设有大量线路，例如用于介质例如液体或气体的供给线路、离开以及通向传感器、执行器或者计算机的数据线路或者供电线路。

[0029] 为了防止由这些线路或者线路的损坏引起障碍，已经得到证明的是，在气体入口处和/或-优选-在气体出口处连接冷却气体引导管，供给或者数据线路穿过所述冷却气体引导管。附图说明

[0030] 下面根据实施例以及附图更详细地描述本发明。在示意图中详细地示出：图1是用在按本发明的杀菌设备中的辐射器模块，其具有金属管、两个UV灯以及红外辐射器，该视图是在金属管的纵向中间区域内的横截面视图，
图2是用于与按图1的辐射器模块水密地连接的冷却气体引导管的实施方式的截取部分，
图3是按图2的冷却气体软管的缩小的完整视图，以及
图4是按本发明的用于杀菌的设备的实施方式，所述用于杀菌的设备具有图1的辐射器模块以及图2和3的冷却气体引导管。

具体实施方式

[0031] 图1示意性地示出了用在按本发明的用于对食品的包装材料进行杀菌的设备中的辐射器模块1。

[0032] 该辐射器模块1在实施例中包括大约1.5mm厚的由优质钢制成的金属管2，该金属管的两侧的端部区域10具有带有70mm外直径的圆形的横截面，并且该金属管的中间段被压平并且具有细长椭圆形的横截面，如在图1的横截面中可以看到的那样。所述金属管2包括压平的中间段在内形成了壳体内部空间，该壳体内部空间由两个扁平侧界限，所述扁平侧经由倒圆的侧壁相互连接。在所述扁平侧之一中切入辐射输出窗口3。

[0033] 在金属管壳体中布置了两个UV辐射器4，所述UV辐射器以其纵轴线相互平行地延伸。UV辐射器4的背对辐射输出窗口3的侧面设有由不透明的、漫反射的石英玻璃制成的反射层5。在两个UV辐射器4之间的中间布置了红外辐射器6。所述辐射输出窗口3的长度相当于UV辐射器4的照射长度。

[0034] 所述UV辐射器4是具有由石英玻璃制成的照明管的低压汞齐辐射器，该照明管包围放电空间并且在两个端部上通过挤压部封闭，通过所述挤压部来引导电流供给。在照明管内部以及在照明管的反向的端部上布置两个螺旋形的电极。放电空间用由氩气和氖气（50：50）组成的气体混合物进行填充。此外，汞齐储备位于放电空间内部。所述低压汞齐辐射器4以基本上恒定的灯电流运行。名义功率为200W（在名义灯电流为4.0A时），照明长度为50cm，辐射器外直径为28mm并且其突出之处在于大约4W/cm的功率密度。

[0035] 所述红外辐射器6用作用于加热两个UV辐射器4的外部能源，其构造成所谓的双管辐射器，其中包裹灯泡具有两个相互平行延伸的、通过中间接片相互分开的部分空间。在部分空间内部分别布置了由钨制成的处于氩气保护气体中的加热螺旋管。IR辐射器6的名义功率为2000W（在名义的灯电流为8A时）。所述双管辐射器6的外尺寸为23×11mm并且照明的灯长度大致相当于UV辐射器4的灯长度。其突出之处在于大约125W/cm的功率密度。

[0036] 由金属壳体2、UV辐射器4以及IR辐射器6构成的模块由0.5mm厚的可透过UV的聚合物软管7（氟聚合物MFA）包围，该聚合物软管使辐射输出窗口3密封。在此，聚合物软管7在金属管2的整个长度上拉出直到端部。在此，金属管2的中间段中的压平部分使得纵向边缘8在打磨过的辐射输出窗口3的区域内在共同的平面内刚好对置。以这种方式为聚合物软管7实现规定的张紧平面，所述张紧平面防止辐射输出窗口3区域中的褶皱以及扭曲。

[0037] 所述金属壳体2的在图1中不能看到的端侧的端部是敞开的并且具有圆形的横截面。该敞开的壳体端部10用于导入以及导出用于对模块1进行空气冷却的冷却气体流。为此目的，所述端部10与由聚氨酯制成的冷却气体螺旋软管16；19连接，如其在图2和3中所示。在一个端部上，在冷却气体软管t上分别浇注了通向模块1壳体2的套管12（参见图3），该套管用于与壳体水密封地进行连接。另外的端部设有用于其它连接元件例如延长管或测量设备的连接件11。所述套管12显示出笔直的延伸或者其如图3中所示是弯折的。

[0038] 所述冷却气体软管用于输入（16）或者导出（19）通向或者离开辐射器模块1的冷却气体流、尤其是空气流，并且同时用于辐射器模块1的供电电缆以及数据线路在其中延伸。由此，所述辐射器模块1不需要额外的开口用于连接供电线路。

[0039] 冷却气体冲洗用于使UV辐射器4以及其反射器5冷却/调温。在实施例中空气用作冷却气体。如果取而代之使用惰性气体例如氮气，那么这实现了将不能点燃的气氛保持在壳体内部，这对防止爆炸作出贡献。此外，冷却也延长了聚合物软管7的使用寿命。如此，在大于10000小时的UV辐射时间中没有发现聚合物软管7的光学传输以及机械稳定性的值得一提的变化。

[0040] 下面根据图4中用于杀菌的整个设备的示意图更详细地解释在本发明意义中所述冷却气体流的另一重要的功能。

[0041] 所述辐射设备1除了上面已经解释的辐射器模块1之外还包括由驱动马达15运动的输送带14，用于食品的有待辐射的包装材料13平放在该输送带上并且借助于该输送带连续地输入辐射器模块1。

[0042] 所述辐射器模块1的管状的金属壳体2在侧面用冷却气体软管16；19封闭。两个UV辐射器4以及IR辐射器6用虚线的边缘表示。其在图4的视图中在图纸平面中前后放着并且以其底座分别插入保持元件中，该保持元件装配在管的端部10处。用附图标记22表示壳体2的气体入口，并且用附图标记23表示气体出口。在此，浇注的软管套管12包围金属壳体2的圆形的管端部10连同套在其上的聚合物软管7并且借助于软管夹子9朝管端部的外周缘挤压。

[0043] 用于输入冷却空气流的冷却气体软管16装备有质量流量调节器17。其与分析以3
及调节单元18连接。冷却空气流的质量流典型地在50到100m/h的范围内。

[0044] 用于输出冷却空气流的冷却气体软管19还用于导入所有用于运行辐射器模块1的电缆以及通向温度传感器的信号线路，该温度传感器布置在辐射器模块壳体2内部并且检测UV辐射器之一的表面温度。所述冷却气体软管19装备有用于输出的冷却空气的质量流量测量元件20，其同样与分析以及调节单元18连接。

[0045] 所述分析以及调节单元18与所述温度传感器连接，该温度传感器检测所述UV辐射器4之一的表面温度，该分析以及调节单元也与另一（附图中没有示出的）用于测量有待辐射的包装材料13的表面温度的温度传感器进行连接。

[0046] 所述分析以及调节单元18用于温度调节，其中UV辐射器5的表面温度是调节参量。对此，调整参量是由分析以及调节单元18借助于质量流量调节器17进行调节的冷却气体流。

[0047] 所述分析以及调节单元18同时并且连续地通过测量元件20监控输出的冷却空气流的质量流量。测量数据同时在监视器21上显示。如果在导入的以及导出的空气流之间发现高于导入的空气流的10%的规定的极限值的偏差，那么分析以及调节单元18就立马断开用于输送带14的驱动装置15以及辐射器模块1，并且发出声学警报并且在监视器21上进行相应的显示。在对辐射器模块1的密封性的要求特别高时，作为测量冷却空气流的质量流量的替代或者补充，设置了气体压力测量，其中连续地监控并且分析输出的冷却空气流的气体压力。

[0048] 通过将合成材料薄膜7用于密封地封闭辐射进入窗口13，按本发明的杀菌设备是水密封的。即使放弃了用于辐射器模块1的昂贵的石英玻璃包覆管，但成本低廉的结构的设备也可以安全地运行，因为连续地监控密封件的密封性。

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