產(chǎn)生紫外線輻射的輻射器裝置及其制造方法
【專利說(shuō)明】產(chǎn)生紫外線輻射的輻射器裝置及其制造方法
[0001] 本發(fā)明涉及產(chǎn)生紫外線輻射，特別是用于食品加工或者水處理的輻射器裝置，其 包含具有石英玻璃輻射器管的UV-輻射器、或者由圓柱形的石英玻璃套管圍繞的具有石英 玻璃福射器管的UV-福射器。
[0002] 本發(fā)明還涉及制造該輻射器裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 輻射器裝置的可能的應(yīng)用領(lǐng)域例如是水的處理和消毒；氣體或者氣體混合物，特 別是空氣的凈化和殺菌；以及表面的殺菌。
[0004] 這種輻射器裝置包含具有石英玻璃輻射器管的UV-輻射器；其例如用于水處理設(shè) 備、通風(fēng)系統(tǒng)、用于氣體的通風(fēng)裝置或者空氣處理設(shè)備。根據(jù)使用目的，這樣的輻射器裝置 例如可以有助于消滅微生物、消除出現(xiàn)的氣味或者分解污染物。
[0005] 輻射器裝置通常用于食品加工。其既用于食品的工業(yè)生產(chǎn)，也用于大型廚房或者 家庭領(lǐng)域中。
[0006] 在加工食品時(shí)產(chǎn)生烹飪和烘焙煙霧，其也稱為蒸氣（Wrasen)。除了水蒸汽以外，其 還含有多種懸浮物和氣味物，尤其是脂肪。
[0007] 為了中和在食品加工中出現(xiàn)的氣味(除臭）和同時(shí)減少懸浮物的沉積，例如在通 風(fēng)系統(tǒng)或者排氣裝置中除了使用機(jī)械濾器，還使用產(chǎn)生紫外線輻射的輻射器裝置。使用該 UV-輻射器裝置實(shí)現(xiàn)氣味物和懸浮物的化學(xué)分解。
[0008] 為了確保用紫外線輻射的有效的輻射，通常這樣設(shè)置所述輻射器裝置，以使其被 蒸氣環(huán)流。因此在輻射器裝置運(yùn)行期間，灰塵顆?；蛘呶廴疚铮貏e是脂肪沉積物可以沉淀 到輻射器管上。該污染物吸收由UV-輻射器發(fā)射的UV-輻射，以致輻射器管的透明度和因 此UV-輻射的效率隨著增大的運(yùn)行時(shí)間而下降。這導(dǎo)致，必須定期清洗輻射器管或者更換 輻射器。為了減少輻射器管的污染，已知的是，在輻射器裝置前面安裝機(jī)械濾器。然而，該 濾器也僅導(dǎo)致污染物的部分分離。此外，設(shè)置機(jī)械濾器的前提條件是定期更換濾器，并且因 此是費(fèi)時(shí)和成本高的。
[0009] 此外，在多種輻射器裝置中，特別是在這些用于液體處理的輻射器裝置的情況下， 通常通過(guò)將其設(shè)置在石英玻璃的套管中來(lái)保護(hù)UV-輻射器免受污染。通過(guò)套管，輻射器管 不直接被流體環(huán)流，從而減少污染物在輻射器管上的沉積。
[0010] 例如，從WO 2008/059503 Al中已知借助紫外線輻射用于液體殺菌的設(shè)備，其具有 流動(dòng)管道。在該流動(dòng)管道中，相對(duì)于流動(dòng)方向垂直地設(shè)置多個(gè)由套管圍繞的輻射器。
[0011] 然而在使用套管時(shí)，其自身承受污染，以致取決于污染程度，管套的透射率性能和 因此輻射器功率效率受損。此外，可能在該套管上形成生物膜，其同樣損害紫外線輻射的透 射率，以致還必須定期復(fù)雜地機(jī)器或者人工地清洗該套管。
[0012] 摶術(shù)目的 因此，本發(fā)明的基本目的在于，提供產(chǎn)生光學(xué)輻射的輻射器裝置，其適合于在長(zhǎng)的運(yùn)行 時(shí)間內(nèi)發(fā)射高的輻射功率，并且還可以簡(jiǎn)單和成本有利地制造。
[0013] 此外，本發(fā)明的基本目的在于，提供制造這樣的輻射器裝置的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 關(guān)于輻射器裝置，所述目的以最初提及類型的產(chǎn)生紫外線輻射的輻射器裝置為出 發(fā)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明通過(guò)在所述輻射器管和/或套管上施加防污和防水的涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)，該涂 層通過(guò)使用二氧化硅-或者二氧化鈦-納米顆粒產(chǎn)生。
[0015] 由二氧化硅-或者二氧化鈦-納米顆粒產(chǎn)生的涂層，特別地具有對(duì)于紫外線輻射 的高的透明度。因此，其適合于涂敷套管或者輻射器管。
[0016] 這樣的涂層基本上不損害輻射器的輻射功率。
[0017] 此外由于其化學(xué)性能，這樣的涂層可以持久地施加在石英玻璃-表面上。由二氧 化硅-或者二氧化鈦-納米顆粒產(chǎn)生的涂層具有高的UV-穩(wěn)定性、好的耐磨蝕性和好的耐 熱性。此外，其具有高的化學(xué)穩(wěn)定性。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，將所述涂層施涂到輻射器管上和/或圍繞該輻射器管的套管上。以 下為了簡(jiǎn)化描述，使用上位概念管代替術(shù)語(yǔ)輻射器管和套管，其中附屬的描述應(yīng)涉及這兩 個(gè)變型。
[0019] 該涂層完全或者部分地覆蓋管。優(yōu)選地，將涂層施涂到該管的外部表面上。
[0020]由石英玻璃制造的管能夠具有略微粗糙的表面，這原則上有利于污物顆粒的沉 積。因此，具有納米顆粒的涂層尤其適合于填塞該石英玻璃表面的不平整。通過(guò)施加納米 顆粒的涂層減小了表面粗糙度，從而獲得在其上較少粘附污物顆粒的更平滑的表面。
[0021] 此外，所述二氧化硅-或者二氧化鈦-納米顆粒的物理-化學(xué)性能有助于抑制污 物顆粒的吸收和沉積。因此相比于未涂敷的，根據(jù)本發(fā)明涂敷的管表面具有較高的親水性， 由此使得親脂性污染物的沉積變得困難。
[0022] 具有經(jīng)涂敷的套管或者輻射器管的輻射器裝置因此可以在不清洗的情況下，在高 的輻射功率下運(yùn)行長(zhǎng)的時(shí)間段。通過(guò)延長(zhǎng)的清洗間隔，能夠更簡(jiǎn)單和更成本有利地操作輻 射器裝置。
[0023] 在本發(fā)明輻射器裝置的一個(gè)有利的實(shí)施方案中設(shè)置，所述涂層不包含有機(jī)物質(zhì)。
[0024] 套管或者輻射器管的涂層在輻射器裝置運(yùn)行期間，經(jīng)受用紫外線輻射的持續(xù)輻 射。然而，用紫外線輻射來(lái)輻射有機(jī)物質(zhì)有利于其分解，并且導(dǎo)致該涂層的小的使用壽命。 當(dāng)涂層僅包含無(wú)機(jī)物質(zhì)時(shí)，獲得高使用壽命的涂層。
[0025] 在本發(fā)明輻射器裝置的一個(gè)有利的實(shí)施方案中設(shè)置，該涂層具有平均粗糙度R/J、 于0. 05 Mm的表面。
[0026] 平均粗糙度Ra根據(jù)DIN EN ISO 4288:1988作為垂直測(cè)量值來(lái)確定。其說(shuō)明測(cè)量 點(diǎn)基于表面輪廓中心線的平均距離。具有粗糙度小于0.05 Mffl的表面僅是受限地防水和防 污的。因此已證明有效的是，經(jīng)涂敷的表面的平均粗糙度Ra為小于0.05 Mm。
[0027] 已證明有利的是，所述二氧化娃-納米顆粒具有10 nm至75 nm的平均顆粒大小。
[0028] 可以簡(jiǎn)單和成本有利地制造具有10 nm至75 nm的平均顆粒大小的娃-納米顆粒。 其特別適合于均衡石英玻璃表面上的不平整。
[0029] 已證明有效的是，所述二氧化鈦-納米顆粒具有10 nm至80 nm的平均顆粒大小。
[0030] 可以簡(jiǎn)單和成本有利地制造具有10 nm至80 nm的平均顆粒大小的二氧化鈦-納 米顆粒。納米顆粒的平均顆粒大小影響所述涂層的表面結(jié)構(gòu)。具有平均顆粒大小大于80 nm的二氧化鈦-納米顆粒的涂層，具有相對(duì)粗的表面結(jié)構(gòu)。具有小于10 nm的平均顆粒大 小的納米顆粒是加工復(fù)雜的。
[0031] 在所述輻射器裝置的一個(gè)有利的實(shí)施方案中，涂層的平均層厚度為60 nm至150 nm〇
[0032] 該涂層的層厚度影響輻射器管或者套管的透射率。具有小于60 nm的平均層厚度 的均勻涂層是制造復(fù)雜的。具有大于150 nm的平均層厚度的涂層可能容易剝落，并且具有 較小的使用壽命。
[0033] 已證明有利的是，所述輻射器管和/或套管具有平均粗糙度艮為0.01 Mffl至I Mffl 的表面，在其上施加所述涂層。
[0034] 該涂層在輻射器管表面和/或套管表面上的粘附，受到該表面的平均粗糙度影 響。具有小