ES2269657T3 - Dispositivo de irradiacion uv para el tratamiento de fluidos con un dispositivo de limpieza mejorado. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de irradiación UV para el tratamiento de fluidos, especialmente de aguas o aguas residuales, - con un número de unidades de lámparas que presentan respectivamente una fuente de radiación y un tubo envolvente que rodea la fuente de radiación, en el que las unidades de lámparas están conformadas esencialmente de manera cilíndrica, - con un dispositivo de limpieza que presenta elementos de limpieza (1) que rodean anularmente los tubos envolventes (6), en el que a cada tubo envolvente (6) se le asigna al menos un elemento de limpieza (1) y los elementos de limpieza (1) pueden desplazarse en dirección longitudinal de los tubos envolventes (6) por al menos una unidad de accionamiento, en el que - los elementos de limpieza presentan un espacio anular (5) axialmente delimitado que está abierto hacia la superficie de los tubos envolventes (6), en el que en el espacio (5) está insertado por lo menos un anillo (8) de un material elástico como el caucho con sección transversal no redonda, cuyo diámetro interno en estado relajado es menor o igual que el diámetro externo del tubo envolvente (6), caracterizado porque los elementos de limpieza (1) presentan medios de soporte (7, 9) dispuestos junto a las partes frontales del anillo (8) en la dirección longitudinal del tubo envolvente (6), especialmente medios de plástico o metálicos, que contrarrestan una deformación del anillo (8) durante el accionamiento de los elementos de limpieza (1).
Description
Dispositivo de irradiación UV para el
tratamiento de fluidos con un dispositivo de limpieza mejorado.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de irradiación UV con las características del preámbulo
de la reivindicación 1.
De la memoria de patente de los EE.UU.
5.874.
740 se conoce un dispositivo de este tipo.
740 se conoce un dispositivo de este tipo.
Los líquidos contaminados microbiológicamente,
como por ejemplo aguas residuales de depuradoras, se desinfectan de
una manera especialmente menos contaminante mediante tratamiento con
radiación ultravioleta. Para este fin, del estado de la técnica se
conocen distintos dispositivos de irradiación. En numerosos casos de
aplicación se da el problema de que las unidades de lámparas de los
dispositivos de irradiación se ensucian por fuera.
Por eso, en la memoria de patente anteriormente
mencionada se propone un dispositivo en el que cámaras anulares
rodean las unidades de lámparas. Las cámaras están apoyadas en la
superficie de los tubos envolventes y allí están obturadas con dos
juntas tóricas. El interior de las cámaras se rellena mediante un
dispositivo de suministro con un líquido de limpieza, por ejemplo
ácido fosfórico. Para la limpieza de la superficie de la unidad de
lámpara, la cámara rellena con el líquido de limpieza se mueve
entonces sobre la superficie de un lado a otro, por lo que las
impurezas adheridas sueltas son desplazadas y, por otro lado, los
revestimientos fijamente adheridos se disuelven mediante el líquido
de limpieza.
En la práctica, este dispositivo sólo funciona
de manera limitada ya que las juntas de anillos tóricos de la cámara
reaccionan de manera muy sensible a deterioros mecánicos o
desviaciones de la medida respecto a la superficie del tubo
envolvente y además la acción química del líquido de limpieza en la
superficie del tubo envolvente no es suficiente sin apoyo mecánico
para impedir la formación de revestimientos o para eliminarlos. Los
tiempos de actuación son demasiado cortos para esto. Para
revestimientos que pueden eliminarse mecánicamente, este dispositivo
se considera demasiado costoso. Los propios anillos tóricos no
tienen ninguna acción de limpieza esencial ya que, por un lado,
debido a su sección transversal circular, forman un ángulo de
contacto muy puntiagudo con el tubo envolvente y, por otro lado, en
el caso de adherencias fijamente adheridas o abrasivas, tienden a
rodar por encima de ellas.
También se conocen dispositivos de limpieza que
trabajan de manera puramente mecánica, por ejemplo del documento
WO98/27011. En ese documento, un anillo de limpieza se mueve por la
superficie del tubo envolvente para eliminar impurezas adhesivas
sueltas. En el caso de impurezas adheridas fijas, la acción de este
dispositivo de limpieza está limitada.
Esto también es válido para dispositivos de
limpieza que se conocen de la memoria de patente de los EE.UU.
4.367.410. En este documento, los anillos de limpieza con sección
transversal con forma de T están agarrados por anillos de sujeción
externos y se guían sobre el tubo envolvente.
El dispositivo de limpieza según la memoria de
patente de los EE.UU. 3.182.191 presenta un anillo de limpieza con
sección transversal casi cuadrada que está estrechamente guiado en
una ranura del anillo de sujeción.
La memoria de patente de los EE.UU. 5.401.474
muestra un dispositivo de limpieza para la parte interna de los
tubos de reactores UV circulantes. Los anillos de limpieza tienen
una estrecha superficie de contacto y un gran radio en dirección
radial, de manera que permanecen verticales sobre la superficie del
tubo envolvente.
Por tanto, objetivo de la presente invención es
lograr un dispositivo de irradiación UV que presente un dispositivo
de limpieza que trabaje de manera eficaz sin aporte de productos
químicos.
Este objetivo se alcanza con un dispositivo con
las características de la reivindicación 1.
Debido a que los elementos de limpieza en
dirección longitudinal del tubo envolvente presentan medios de
soporte dispuestos junto a las partes frontales del anillo,
especialmente discos de plástico o metálicos, que contrarrestan una
deformación del anillo con el accionamiento del elemento de
limpieza, se impide un desvío del anillo respecto a la suciedad que
se adhiere a la superficie. Mediante esto se mejora la acción de
limpieza. El material se presiona con una tensión previa en la
superficie y puede graduarse automáticamente frente al desgaste.
Este dispositivo puede contrarrestar eficazmente la formación de
revestimientos en la superficie del tubo envolvente e impedir éstos,
también en el caso de alto contenido de tierras alcalinas en las
aguas o aguas residuales que van a tratarse.
Si el material es un fluoroelastómero, por
ejemplo el material ofrecido bajo la denominación VITON por la
empresa DuPont Dow Elastomers, el anillo es insensible tanto al
calor, a la oxidación, a influencia del ozono y a la radiación
ultravioleta. Además, mecánicamente es muy duradero.
El anillo presenta preferiblemente una sección
transversal rectangular, por ejemplo con un espesor de material de
aproximadamente 1 mm y un ancho de 10 mm o más. Con estas medidas,
la fuerza de compresión específica por superficie es especialmente
buena debido a la tensión previa.
Los medios de soporte pueden enrollarse
especialmente respectivamente de manera helicoidal, en los que el
material de los medios de soporte presenta una sección transversal
rectangular plana y el diámetro interno del medio de soporte en
estado relajado es menor o igual que el diámetro externo del tubo
envolvente y respectivamente están previstos por lo menos de dos
pasos de rosca en cada medio de soporte. Los medios de soporte
configurados de esta forma han dado buen resultado en la práctica
tanto para soportar el anillo elástico como el caucho como para
separar las impurezas gruesas, que opondrían una resistencia
demasiado grande al anillo elástico como el caucho solo.
En este sentido, los medios de soporte pueden
fabricarse esencialmente inelásticos a partir de un material de
hidrocarburo halogenado. Son especialmente ventajosos los medios de
soporte de PTFE (politetrafluoroetileno).
El espacio previsto en el elemento de limpieza
es preferiblemente una ranura con sección transversal rectangular
perforada por la parte interna del elemento de limpieza, en la que
se inserta un paquete de medios de soporte, anillo y otro medio de
soporte. También pueden estar previstos varios anillos o varios
medios de soporte. El paquete presenta en la ranura preferiblemente
un juego axial de 0 mm a 2 mm. El paquete debe presentar en
dirección radial un juego radial de 2 mm a 8 mm, especialmente
aproximadamente 5 mm en la ranura.
El anillo de material elástico como el caucho
está provisto preferiblemente de un espesor de 0,5 mm a 2 mm,
especialmente 0,8 mm. El material del anillo presenta
preferiblemente en dirección radial una extensión de 5 mm a 15 mm,
especialmente aproximadamente 11 mm.
A continuación se describen ejemplos de
realización de la presente invención mediante los dibujos.
Muestran:
la figura 1: una vista en planta desde arriba de
un elemento de limpieza de un dispositivo de irradiación UV según la
invención en dirección radial;
la figura 2: una sección transversal a lo largo
del eje medio del elemento de limpieza según la figura 1;
la figura 3: una representación en perspectiva
de un elemento de limpieza sin los elementos de limpieza insertados
y sin el anillo insertado;
la figura 4: el anillo del elemento de limpieza
según la figura 2 en una vista en planta desde arriba axial; así
como
la figura 5: el anillo según la figura 4 en una
vista en dirección radial.
En la figura 1 se muestra un elemento de
limpieza de un dispositivo de irradiación UV según la invención en
una vista en dirección radial. El elemento de limpieza está
conformado esencialmente con simetría de rotación y presenta una
zona 1 central de diámetro mayor que en dirección axial está
delimitada por ambas partes con cada una de las zonas 2 de guía de
diámetros externos más pequeños.
La figura 2 muestra una sección transversal a lo
largo de la línea II-II de la figura 1.
Las zonas 2 de guía están conformadas
esencialmente de forma tubular y de una sola pieza con la zona 1, en
las que las partes 3 frontales que se extienden radialmente forman
la transición entre las secciones 2 de guía y la zona 1.
Las partes 3 frontales y la superficie
periférica de la zona 1 delimitan entre sí una ranura 5 abierta
respecto a un eje 4 con sección transversal casi cuadrada. Con el
número de referencia 6 se designa la generatriz externa de un tubo
envolvente que en funcionamiento sostiene el elemento de
limpieza.
En cambio, en la ranura 5 está insertado un
paquete de un elemento 7 de soporte, un anillo 8 y otro elemento 9
de soporte.
Los elementos 7 y 9 de soporte están construidos
esencialmente de la misma forma. Están formados de un material que
se enrolla helicoidalmente con forma de banda, que presenta una
sección transversal plana rectangular y que está enrollado en forma
de una tornillo de aproximadamente paso doble alrededor del eje 4.
En este sentido, los pasos de rosca están ajustados el uno con el
otro. La extensión del material de los elementos 7 y 9 de limpieza
en dirección radial es de aproximadamente cinco veces el espesor. En
estado relajado, el elemento de soporte respectivo se inserta con un
juego radial en la ranura 5.
Entre ambos elementos 7 y 9 de limpieza está
dispuesto el anillo 8. El anillo 8 está formado de un material
elástico como el caucho y presenta una relación entre el ancho b en
dirección radial y el espesor d en dirección axial de
aproximadamente 5:1 a 6:1.
La figura 3 muestra el cuerpo base del elemento
de limpieza según la figura 1 y la figura 2 en una representación en
perspectiva sin el paquete insertado de los elementos 7, 9 de
limpieza y el anillo 8.
La figura 4 muestra el anillo 8 en una vista en
planta desde arriba en dirección del eje 4. se ilustra medida b del
ancho del material.
La figura 5 muestra el anillo 8 según la figura
4 en una vista radial, en la que se ilustra la medida d.
En conjunto, resulta un sistema de limpieza de
alta eficacia y fiabilidad. En el caso de revestimientos
persistentes o que crecen rápidamente, como son de esperar en el
caso de aguas residuales con alto contenido en formadores de cal,
también se garantiza una limpieza fiable de las superficies. Por
tanto, el anillo tiene la configuración de una corona circular
plana.
En este ejemplo de realización concreto, el
dispositivo de irradiación UV se provee con tubos 6 envolventes que
presentan un diámetro externo de 48 mm. El elemento de limpieza,
mejor dicho, el cuerpo base representado en la figura 3, presenta un
diámetro interno de 52 mm, de manera que en dirección radial está
presente un juego suficiente: la ranura 5 con forma de caja presenta
dimensiones de 5,5 mm en dirección del eje 4 y 4,5 mm en dirección
radial. El elemento de limpieza tiene una extensión en dirección del
eje 4 de 15 mm en total. Se fabrica preferiblemente de PETP
(tereftalato de polietileno).
Los elementos 7 y 9 de soporte se fabrican
preferiblemente de PTFE (politetrafluoroetileno) y están
dimensionados de tal manera que en estado libre de fuerzas, en el
que el dispositivo de limpieza no está incorporado sobre un tubo 6
envolvente, el diámetro interno es insignificativamente más pequeño
que el diámetro externo de los tubos 6 envolventes, que en el
presente ejemplo de realización es de aproximadamente 47 mm de
diámetro interno. Lo mismo es válido para el anillo 8. Este anillo
presenta un diámetro interno de 47,2 mm, mientras que el espesor
asciende a 0,8 mm y el ancho del material a 5 mm. Como material se
prefiere un fluoroelastómero, por ejemplo el polímero de fluoruro de
vinilo y hexafluoropropileno ofrecido bajo la marca VITON.
En funcionamiento, el elemento de limpieza, como
se representa en la figura 2, recorre el tubo 6 envolvente. Está
agarrado por ambos lados de las partes 3 frontales por un elemento
de accionamiento con forma de horquilla y regularmente se mueve por
toda la superficie del tubo envolvente por un control dependiente
del tiempo o según otros criterios. En este sentido, el paquete de
los elementos 7 y 9 de limpieza y el anillo 8 puede adaptarse a la
marcha del tubo 6 envolvente. Los elementos 7 y 9 de limpieza pueden
admitir oscilaciones del diámetro mediante un mayor o menor
ensanchamiento de la espiral helicoidal descrita por ellos. Esto
también es posible cuando se elige PTFE como material, que en sí no
es elástico. El anillo 8 es elástico como el caucho y por tanto
también puede seguir el contorno superficial del tubo 6 envolvente.
El cuerpo base del elemento de limpieza sólo lleva el paquete 7, 8,
9 en la dirección del eje 4. En dirección radial, el paquete puede
moverse libremente en el marco del juego radial en el interior de la
ranura.
En el movimiento de limpieza, los elementos 7, 9
de soporte provocan que el anillo 8 no se alabee, que sería de temer
debido al rozamiento en la superficie del tubo 6 envolvente sin los
elementos 7, 9 de soporte. Pero una pequeña deformación del anillo 8
puede ser ventajosa porque conduce a una formación de una arista
separadora respecto al tubo envolvente. La acción de soporte se
favorece por el pequeño juego axial. Las relaciones de la sección
transversal del anillo 8 provocan junto con las propiedades
elásticas como el caucho una fuerza de compresión del anillo 8 en la
superficie del tubo 6 envolvente que, debido al pequeño espesor del
anillo 8, conduce a una compresión superficial relativamente grande.
Por tanto, la limpieza de la superficie del tubo 6 envolvente por el
elemento de limpieza descrito conduce a un buen resultado que, en la
instalación de irradiación UV según la invención, conduce de nuevo a
una seguridad de funcionamiento mejorada y a un buen rendimiento de
la radiación UV durante la vida útil.
Otras formas de realización pueden prever el uso
de varios anillos 8 y/o elementos 7, 9 de soporte. Los materiales y
las dimensionen pueden adaptarse a otras condiciones de
utilización.
Claims (10)
1. Dispositivo de irradiación UV para el
tratamiento de fluidos, especialmente de aguas o aguas
residuales,
- con un número de unidades de lámparas que
presentan respectivamente una fuente de radiación y un tubo
envolvente que rodea la fuente de radiación, en el que las unidades
de lámparas están conformadas esencialmente de manera
cilíndrica,
- con un dispositivo de limpieza que presenta
elementos de limpieza (1) que rodean anularmente los tubos
envolventes (6), en el que a cada tubo envolvente (6) se le asigna
al menos un elemento de limpieza (1) y los elementos de limpieza (1)
pueden desplazarse en dirección longitudinal de los tubos
envolventes (6) por al menos una unidad de accionamiento, en el
que
- los elementos de limpieza presentan un espacio
anular (5) axialmente delimitado que está abierto hacia la
superficie de los tubos envolventes (6), en el que en el espacio (5)
está insertado por lo menos un anillo (8) de un material elástico
como el caucho con sección transversal no redonda, cuyo diámetro
interno en estado relajado es menor o igual que el diámetro externo
del tubo envolvente (6), caracterizado porque los elementos
de limpieza (1) presentan medios de soporte (7, 9) dispuestos junto
a las partes frontales del anillo (8) en la dirección longitudinal
del tubo envolvente (6), especialmente medios de plástico o
metálicos, que contrarrestan una deformación del anillo (8) durante
el accionamiento de los elementos de limpieza (1).
2. Dispositivo de irradiación UV según la
reivindicación 1, caracterizado porque el material es un
fluoroelastómero.
3. Dispositivo de irradiación UV según la
reivindicación 1, caracterizado porque el anillo (8) presenta
una sección transversal rectangular.
4. Dispositivo de irradiación UV según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
medios de soporte (7, 9) están enrollados respectivamente de manera
helicoidal, en el que
- el material presenta una sección transversal
rectangular plana;
- el diámetro interno del medio de soporte (7,
9) es menor o igual que el diámetro externo del tubo envolvente (6)
en estado relajado y
- están previstos respectivamente por lo menos
dos pasos de rosca.
5. Dispositivo de irradiación UV según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
medios de soporte (7, 9) están fabricados de un material de
hidrocarburo halogenado.
6. Dispositivo de irradiación UV según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
espacio (5) previsto en el elemento de limpieza (1) es una ranura
(5) con sección transversal rectangular perforada por la parte
interna y porque en la ranura (5) se inserta un paquete (7, 8, 9) de
un medio de soporte (7), un anillo (8) y otro medio de soporte
(9).
7. Dispositivo de irradiación UV según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
paquete (7, 8, 9) presenta un juego axial de 0 mm a 2 mm en la
ranura (5).
8. Dispositivo de irradiación UV según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
paquete (7, 8, 9) presenta un juego radial de 2 mm a 8 mm,
especialmente aproximadamente 5 mm en la ranura (5).
9. Dispositivo de irradiación UV según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
anillo (8) presenta un espesor de 0,5 mm a 2 mm, especialmente 0,8
mm.
10. Dispositivo de irradiación UV según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material del anillo (8) presenta un ancho radial de 5 mm a 15 mm,
especialmente aproximadamente 11 mm.
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