[0001] Die Erfindung betriff eine Niederdruckdampflampe, insbesondere Quecksilber-Niederdruckdampflampe
mit einem als
Flachbrenner ausgebildeten Lampenrohr, das von einem Hüllrohr umgeben ist.
[0002] Bekanntlich bestehen Niederdruckdampflampen dieser Art üblicherweise aus einem mit
Metalldampf mit einem Dampfdruck um beispielsweise 0,1 Torr gefüllten Quarzrohr mit
zwei endseitigen Elektroden, wobei das Lampenrohr mit einem länglich-flachen Querschnitt
ausgebildet ist, weshalb man auch die Bezeichnung "Flachbrenner" verwendet.
[0003] Zwischen den Elektroden bildet sich im Betrieb eine Bogenentladung aus, die zur Lichterzeugung
ausgenutzt wird. Unter den Niederdruckdampflampen haben die Quecksilber-Niederdrucklampen
einen sehr großen Anteil, weil sie sehr geeignete Geräte zur Erzeugung von UV-Strahlung
darstellen. Das von ihnen ausgesandte Licht ist nämlich ein reines Linienspektrum,
welches einen hohen UV-Anteil aufweist und bei 254 nm eine besonders starke Linie
besitzt.
[0004] Die Durchführung von fotochemischen Reaktionen mit Hilfe von UV-Strahlung gewinnt
in neuerer Zeit eine zunehmende Bedeutung, wobei fotochemische Entkeimungs- und
Sterilisierungsvorgänge ein besonders wichtiges Gebiet darstellen. Eine Anzahl dieser
Reaktionen, und vor allem auch die fotochemischen Entkeimungs- und Sterilisierungsvorgänge
zeigen eine ausgeprägte Abhängigkeit von der Strahlungsintensität, so daß es entscheidend
auf eine möglichst hohe Strahlungsintensität und Leistung ankommt. Das ist darauf
zurückzuführen, daß die betreffenden Reaktionen eine gleichzeitige Anwesenheit einer
bestimmten Mindestzahl von (z. B. 4 oder 5) Lichtquanten an der zu reagierenden Molekülstelle
benötigen und deshalb bei Anwendung einer Strahlung geringer Intensität, die diese
Mindestzahl von Lichtquanten nicht gleichzeitig zur Verfügung zu stellen vermag, nicht
ablaufen können. Hier hilft es dann auch nicht, wenn man'beispielsweise die Bestrahlungsdauer
verlängert.
[0005] Üblicherweise ist der Flachbrenner von einem ebenfalls aus Quarz bestehenden Hüllrohr
umgeben, und die aus Hüllrohr und Flachbrenner bestehende Brenneranordnung läßt sich
dann in zu entkeimendes Wasser eintauchen. Im Gegensatz zum länglich-flachen Querschnitt
des Flachbrenners wird das Hüllrohr als rundes Rohr ausgebildet, weil dadurch ein
optimaler Schutz gegen den umgebenden Wasserdruck hergestellt werden kann. Der in
dem Hüllrohr befindliche Flachbrenner selbst kann also relativ dünnwandig gebaut werden.
[0006] Neben den erwähnten 254 nm erzeugt der Flachbrenner übrigens auch noch ein - wenn
auch nicht so intensives - Linienspektrum mit 183 nm, wodurch sich den Entkeimungs-
und Sterilisierungsvorgang unterstützendes Ozon erzeugen läßt.
[0007] Der immer wichtiger werdenden Bedeutung der bekannten Niederdruckdampflanpen steht
allerdings auch heute noch immer der Umstand entgegen, daß die zur wirksamen Entkeimung
und Sterilisierung erforderliche Strahlungsintensität nicht ohne weiteres erreicht
werden kann. Eine erhöhte Strahlungsintensität über eine größere Energiezufuhr läßt
sich nämlich nur dann erreichen, wenn gleichzeitig für eine ausreichende Kühlung der
Niederdrucklampe gesorgt wird. Durch die
DE-
OS 28 25 018 ist zwar schon eine recht wirksame Kühlung mit der Folge einer Erhöhung
der Strahlungsintensität bekannt geworden, wobei längs der Schmalseiten des Flachbrenners
besondere Kühlrohre vorgesehen sind, jedoch handelt es sich hier um eine Fremdkühlung,
die einen zusätzlichen Aufwand an der Brennervorrichtung erfordert. Man hat sich weiterhin
auch schon damit beholf en, die Strahlung mehrerer Lampen gegebenenfalls unter Zuhilfenahme
von Reflektoren in das gleiche Reaktionsvolumen zu bündeln, was aber ebenfalls recht
aufwendig ist und auch zu einer schlechten Energiebilanz führt.
[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten
Nachteile eine Niederdruckdampflampe zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln eine
Erhöhung der Strahlungsintensität möglich ist.
[0009] Dieses Ziel erreicht die Erfindung in verblüffend einfacher Art dadurch, daß der
Flachbrenner zumindest teilweise in Kontakt mit der Innenwand des Hüllrohres steht.
[0010] Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die Berührung
des Flachbrenners mit dem Hüllrohr eine Kühlung durch das das Hüllrohr umgebende und
zu entkeimende bzw. zu sterilisierende Medium erfolgen kann. Wie in Versuchen festgestellt
worden ist, läßt sich durch diese sogenannte "Kontaktkühlung" eine beträchtliche Erhöhung
der Strahlungsintensität erreichen. Dies ist umso überraschender, als sowohl das Hüllrohr
und auch die Umhüllung des Flachbrenners jeweils aus Quarz - also einem schlechten
Wärmeleiter - bestehen. Ganz offensichtlich kühlt sich das in dem Flachbrenner befindliche
Gas an den Berührungsstellen des Flachbrenners mit dem Hüllrohr so weit ab, daß eine
höhere Energiezufuhr und damit auch eine höhere abgegebene Strahlungsintensität möglich
wird.
[0011] Besonders günstige Werte lassen sich mit der erfindungsgemäßen Niederdruckdampflampe
erzielen, wenn das das Hüllrohr umgebende Medium - meistens Wasser - eine maximale
Temperatur. von 25°C nicht überschreitet.
[0012] Durch die einfache Maßnahme, den Flachbrenner innerhalb des Rohres in Berührung mit
dem umgebenden Hüllronr zu bringen, läßt sich also auf die bekannte Fremdkühlung verzichten,
bei der sich zwar ebenfalls die gewünschte Erhöhung der Strahlungsintensität erreichen
läßt, die aber einen nicht unerheblichen Aufwand an zusätzlichen Teilen und damit
auch an Kosten mit sich bringt, während bei der vorgeschlagenen Kontaktkühlung lediglich
für eine Berührung des Flachbrenners mit dem Hüllrohr gesorgt zu werden braucht.
[0013] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Kontakt linienförmig
in Richtung der Längsachsen des Flachbrenners und des Hüllrohres ausgebildet, so daß
sich praktisch eine Kontaktlinie längs der Oberfläche des Flachbrenners ergibt. In
machen Fällen läßt sich allerdings aus herstellungstechnischen Gründen ein solcher
linienförmiger Kontakt mit dem Hüllrohr nicht immer realisieren, denn sowohl die Innenwand
des Hüllrohres als auch die Außenwand des Flachbrenners können gegebenenfalls geringfügige
Unebenheiten aufweisen. In diesem Fall beschränkt sich dann der Kontakt auf eine Vielzahl
diskreter Berührungspunkte. Aber auch hier haben Versuche zu dem verblüffenden Ergebnis
geführt, daß selbst dann noch eine ausreichende Kontaktkühlung gegeben ist, so daß
man auf die aufwendige Fremdkühlung verzichten kann.
[0014] Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Realisierung der Kontaktkühlung besteht
darin, daß der Flachbrenner mit mehreren Manschetten versehen ist, die um die Außenwand
angeordnet sind und in Berührung mit dem Hüllrohr gebracht werden.
[0015] Um eventuell mögliche Beschädigungen beim Transport der Niederdrucklampe zu vermeiden,
sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Flachbrenner
innerhalb des Hüllrohres quer zu seiner Längsachse verschiebbar angeordnet ist und
in unterschiedlichen Positionen fixiert werden kann. In seiner einen Stellung - Transportstellung
- befindet sich der Flachbrenner in bekannter Weise mittig inerhalb des Hüllrohres,
so daß eine Berührung mit dem Hüllrohr vermieden ist. Nach dem Transport und bei Inbetriebnahme
wird der Flachbrenner dann in die andere Position gefahren und fixiert, wo er in der
gewünschten Berührung mit dem Hüllrohr steht.
[0016] Die durch die Erfindung geschaffene neuartige Kontaktkühlung kann von so effektiver
Wirkung sein, daß beim Einschalten der Niederdruckdampflampe u. U. gar nicht die optimale
Betriebstemperatur des Gases in dem Flachbrenner erreicht wird. Deshalb sieht eine
weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit vor, die gewünschte
Kontaktkühlung erst nach Erreichen einer bestimmten Temperatur wirksam werden zu lassen.
Zu diesem Zweck läßt sich ein Bimetall verwenden, welches bei Erreichen eines vorgegebenen
Temperaturwertes eine Verschiebung des Flachbrenners in eine Position bewirkt, in
welcher der Flachbrenner in Kontakt mit dem Hüllrohr steht.
[0017] Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0018] Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung
nachfolgend zum besseren Verständnis näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 je eine schematische Querschnittsansicht längs der Schnittlinie A - B
in Fig. 3 zur Verdeutlichung zweier unterschiedlicher Positionen eines Flachbrenners
innerhalb eines Hüllrohres,
Fig. 3 eine teilweise Querschnittsansicht eines Reaktors mit mehreren Niederdruckdampflampen,
und
Fig. 4 die schematische Darstellung eines Flachbrenners mit auf dem Außenmantel angebrachten
Manschetten.
[0019] Die zeichnerisch dargestellte Niederdrucklampe 1 umfaßt einen Flachbrenner 2 mit
einem länglich-flachen Querschnitt. Der Flachbrenner 2, dessen Außenwandung aus Quarz
besteht, ist in üblicher Weise von einem runden Hüllrohr 4 - ebenfalls aus Quarz -
umgeben.
[0020] Außen schließt sich an das Hüllrohr ein Reaktionsraum 28 an (vergl. Fig. 3), welcher
das einer UV-Strahlung zum Zwecke der Entkeimung und Sterilisierung zu unterwerfende
Medium - beispielsweise Wasser - aufnimmt. In Fig. 3 sind insgesamt vier.jeweils in
einem Winkel von 90° zueinander angeordnete Hüllrohre 4 mit darin befindlichen Flachbrennern
2 vorgesehen, von denen in der Querschnittsdarstellung zwei zu erkennen sind. Etwa
in der Mitte des Reaktionsraumes 28 befindet sich ein Sensor 18 für die an dieser
Stelle auftretende UV-Strahluing.
[0021] Der in an sich bekannter Weise aufgebaute Reaktor 30 besitzt einen Deckel 32 und
ein Gehäuse 40. Die Hüllrohre 4 sind innerhalb eines Flansches 34 gehalten, der über
eine Schraubverbindung 38 mit einem Flanschring 36 in Verbindung steht. Zur Abdichtung
des Reaktionsraumes 28 sind Dichtungen 24 und 26 vorgesehen.
[0022] Wie weiterhin in Fig. 3 - und auch in Fig. 4 - zu erkennen ist, besitzt jeder Flachbrenner
2 an seinem äußeren Enden einen Sockel 20 mit Elektroden 22 für den Flachbrenner 2
(in den Fig. ist jeweils nur das eine Ende der Flachbrenner 2 dargestellt, so daß
auch jeweils nur ein Sockel 20'zu erkennen ist).
[0023] Die innerhalb der Hüllrohre 4 befindlichen Flachbrenner 2 sind nun über einen scheibenförmig
ausgebildeten Brennerhalter 10 gehalten, der jeweils an den beiden Enden des Hullrohres
4 angeordnet ist. Über die Elektroden 2, die in entsprechende Öffnungen des Brennerhalters
10 eingreifen, steht der Flachbrenner 2 mit den beiden Brennerhaltern 10 an den äußeren
Enden in Verbindung.
[0024] Wie die zeichnerische Darstellung in den Fig. 1 und 2 verdeutlicht, sind die Brennerhalter
10 - und damit natürlich auch der mit ihnen in Verbindung stehende Flachbrenner 2
- in einer durch den Pfeil 12 angedeuteten Richtung sowohl nach links als auch nach
rechts verschiebbar. Dabei ist die Verschieberichtung vorzugsweise quer zu der Richtung
gewählt, in der sich der Flachbrenner 2 mit seinem länglichen Querschnitt erstreckt.
[0025] Die Brennerhalter 10 sind mit jeweils zwei Langlöchern 14 versehen, die sich in Richtung
des Pfeiles 12 erstrecken. In jedes Langloch 14 greift ein Stift 16 ein, wodurch während
des Verschiebens der Brennerhalter 10 eine eindeutige Führung erreicht wird. Außerdem
werden durch die gegenüber den Brennerhaltern 10 ortsfest angeordneten Stifte 16 zwei
unterschiedliche Endpositionen der Brennerhalter 10 markiert, wenn sich nämlich die
Stifte 16 an dem einen oder an dem anderen Ende des Langloches befinden. Durch nicht
dargestellte Schrauben lassen sich die Brennerhalter 10 in den beiden Endpositionen
fixieren, so daß auch der Flachbrenner in den beiden unterschiedlichen Positionen
fest gehalten ist.
[0026] In der Darstellung gemäß Fig. 1 befinden sich die Brennerhalter 10 in einer ersten
festen Position, der eine mittige Anordnung des Flachbrenners 2 innerhalb des Rohres
4 zugeordnet ist. In dieser bisher allein üblichen Lage des Flachbrenners 2 läßt sich
ohne weiteres auch ein Transport durchführen, da der Flachbrenner 2 nicht in Berührung
mit dem Hullrohr 4 steht.
[0027] Durch Verschieben der Brennerhalter 10 in Richtung des Pfeiles 12 wird die in Fig.
2 dargestellte Position erreicht. Da sich der Flachbrenner 2 zusammen mit den Brennerhaltern
10 bewegt, während das Hüllrohr 4 und die Stifte 16 ihre Lage beibehalten, kommt der
Flachbrenner 2 an den Berührungsstellen 6 und 8 in Kontakt mit der Innenwand des Hüllrohres
4. Im Idealfall erstrecken sich diese beiden Kontakte liniepförmig längs der gesamten
Länge des Flachbrenners 2.
[0028] Die Länge der Langlöcher 14 wird unter Berücksichtigung des Durchmessers der Stifte
16 also so gewählt, daß - ausgehend von der Position in Fig. l - bei einem Verschieben
der Brennerhalter 10 in Richtung des Pfeiles 12 der Flachbrenner 2 in Kontakt mit
dem Hüllrohr 4 kommt, ohne daß dabei Beschädigungen auftreten.
[0029] Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel (hier ist das Hüllrohr nicht dargestellt)
ist der Flachbrenner 2 mit im Abstand voneinander angeordneten Manschetten 42 umgeben.
Auch hier läßt sich der Flachbrenner 2 mittels der Brennerhalter 10 so weit verschieben,
daß die Manschetten 42 an der Innenwand des Hüllrohres 4 anliegen, womit dann gleichfalls
die gewünschte Kontaktkühlung eintritt.
[0030] In den Fig. 1 und 2 wird vorausgesetzt, daß die Brennerhalter 10 jeweils von Hand
verschoben werden. Es ist selbstverständlich auch moglich, sich hierzu mechanischer
Hilfsmittel zu bedienen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Bimetalls,
welches bekanntlich die Eigenschaft einer mechanischen Verformung bei Überschreiten
einer bestimmten Temperatur besitzt. Wenn man ein solches Bimetall dazu ausnutzt,
um die Brennerhalter 10 bzw. den Flachbrenner 2 bis zur Berührung mit dem Hüllrohr
4 zu verschieben, ergibt sich der Vorteil, daß die Kontaktkuhlung nicht sofort bei
Inbetriebnahme der Niederdruckdampflampe 1 einsetzt. Die Niederdruckdampflampe 1 kann
dann ohne Kühlung sehr schnell ihre optimale Arbeitstemperatur erreichen, und erst
danach wird mit Hilfe eines Bimetalls die Kontaktkühlung hergestellt.
1. Niederdruckdampflampe, insbesondere Quecksilber-Niederdruckdampflampe mit einem
als Flachbrenner ausgebildeten Lampenrohr, das von einem Hüllrohr umgeben ist, dadurch
gekennzeichnet daß der Flachbrenner (2) zumindest teilweise in Kontakt (6, 8) mit
der Innenwand des Hüllrohres (4) steht.
2. Niederdruckdampflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt
(6,8) linienförmig in Richtung der Längsachsen des Flachbrenners (2) und des Hüllrohres
(4) ausgebildet ist.
3. Niederdruckdampflampe nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Flachbrenner (2) längs zweier in Richtung der Längsachse des Flachbrenners (2) und
des Hüllrohres (4) verlaufender Linien in Kontakt (6, 8) mit der Innenwand des Hüllrohres
(4) steht.
4. Niederdruckdampflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachbrenner
(2) über im Abstand voneinander quer zur Längsachse um seine Außenwand verlaufende
Manschetten (42) aus wärmeleitendem Material mit der Innenwand des Hüllrohres (4)
in Berührung steht.
5. Niederdruckdampflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flachbrenner (2) innerhalb des Hüllrohres (4) quer zu seiner Längsachse verschiebbar
(12) angeordnet ist.
6. Niederdruckdampflampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachbrenner
(2) in unter- schiedlichen Positionen fixierbar ist.
7. Niederdruckdampflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Flachbrenner (2) an seinen beiden Enden durch einen als Scheibe
ausgebildeten Brennerhalter (10) gehalten ist, und daß der Brennerhalter (10) in einer
Richtung quer zur Längsachse des Hüllrohres (4) verschiebbar ist.
8. Niederdruckdampflampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerhalter
(10) an zwei gegenüberliegenden Enden mit einem Langloch (14) versehen ist, in das
zwei ortsfeste Stifte (16) eingreifen, welche zwei unterschiedliche Endstellungen
des verschiebbaren Brennerhalters (10) definieren.
9. Niederdruckdampflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Bimetall vorgesehen ist, welches bei Erreichen eines vorgegebenen Temperaturwertes
eine Verschiebung des Flachbrenners in eine Position bewirkt, in welcher der Flachbrenner
in Kontakt mit den Hüllrohr steht.