APPARATUS FOR PRODUCING HIGHLY PURE STERILE WATER

Abstract: 1. Apparatus for the preparation of highly pure sterile water consisting of a storage container, which is preferably fed with precleaned and partially desalinated water, of a feed pump for feeding the water out of the storage container in series through an absorbent carbon filter for the retention of the organic substances, at least one ion exchanger for complete desalination and a sterile filter for the retention of germs and particles, and a tap valve from which a pipe branches off for the return of untapped water in the circuit to the storage container, wherein, the water in the area of the branch-off of the return line (70) and of the tap is constantly subjected to the rays of an UV burner (66).

Description: Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Bereitstellung hochreinen sterilen Wassers, bestehend aus einem Vorratsbehälter, welchem vorzugsweise vorgereinigtes und teilentsaiztes Wasser zuführbar ist, einer Förderpumpe zum Fördern des Wassers aus dem Vorratsbehälter nacheinander durch einen Aktivkohlefilter zur Rückhaltung organischer Substanzen, mindestens einen Ionenaustauscher zur Vollentsalzung und einen Sterilfilter zur Rvckhaltung von Keimen und Partikeln, und einem Zapfventil, von welchem eine Leitung zur Rückführung von nichtgezapftem Wasser im Kreis laut zu dem Vorratsbehälter abzweigt. Geräte dieser Art werden auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt wie beispielsweise in der pharmazeutischen Industrie und der Lebensmittelindustrie, der Halbleiterherstellung, der Mikrobiologie, Serologie und Hämatologie u.a.m. Es ist bekannt, dass das bei diesen Geräten angewandte Verfahren der Entkeimungs-Filtration keine absolute Keimrückhaltung gewährleistet. Man nimmt deshalb bei derartigen Geräten in Kauf, dass vor der Entnahme von sterilem Wasser erst ein Teil des ausfliessenden Wassers verworfen werden muss und dann erst Wasser zu sterilen Zwecken entnommen werden kann. Da die gewünschte Keiitfreiheit dann immer noch unsicher ist, wird auch von den Herstellern dieser Geräte keine Garantie für absolute Sterilität gewährleistet. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Gerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass bei oeffnung des Zapfventils sofort das gewünschte hochreine, sterile Wasser mit optimaler Reinheit nicht nur in chemisch-physikalischer, sondern auch mikrobiologischer Hinsicht zur Verfügung steht Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Wasser im Bereich der Abzweigung der Rückführleitung und des Zapfventils ständig der Strahlung eines UV-Brenners unterworfen ist. Durch den erfindungsgemässen Einsatz eins UV-Brenners im Bereich des Zapfventils und der Abzweigung der Rückführleitung werden durch das Sterilfilter doch noch hindurchtretende Keime mit Sicherheit abgetötet und in Verbindung mit der vorausgesetzten Führung des Wassers im Kreislauf das vor dem Zapf-. ventil anstehende Wasser ständig völlig ke mfrei gehalten, so dass beim öffnen des Zapfventils nicht mehr wie bisher erst eine zumindest dernLeitungsweg zwischen Sterilfilter und Zapfventil entsprechende Wassermenge verworfen werden muss. Desweiteren ist auch das bei geschlossenem Zapfventil durch die Rückführleitung im Vorratsbehälter wieder zuströmende Wasser keimfrei und belastet nicht die von neuem im Kreislauf durchströmten Geräteteile. Diese letztere Auswirkung der Erfindung kann nach einem ersten Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung noch dadurch weiter gesteigert werden, drss das bestrahlte rückgeführte Wasser zusammen mit dem neu zugeführten Wasser an der Einmündung in den Vorratsbehälter ständig der Strahlung eines weiteren UV-Brenners unterworfen ist. Dadurch wird nicht nur einem etwaigen Anwachsen von Keimen in der Rückführleitung begegenet, sondern auch die Keime in dem neu zugeführten Wasser werden gleich bei Eintritt in den Kreislauf wirksam bekämpft, was sich auch günstig auf die Standzeit der Gerätekomponenten wie insbesondere den Sterilfilter auswirkt. Nach einem weiteren Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die UV-Brenner langgestreckt ausgebildet vnd in je einem aufrechtstehenden Schutzrohr aus Quarz glas aufgenommen, an dessen Aussenseite das zu bestrahlende Wasser vorbeiströmt. Dabei ist es besonders günstig, wenn das Schutzrohr mit einem dazu koaxialen zylindrischen Aussenmantel grösserer Weite einen engen hohlzylindrischen Strömungskanal bildet, in welchem das zu bestrahlende Wasser tangential einleitbar ist. Dadurch wird mit einer verhältnismässig geringen Leistung des UV-Brenners eine vollständige und durchgreifende Bestrahlung des hindurchströmenden Wassers gewährleistet. Die vorstehende Ausgestaltung des erfindungsgemässen Gerätes mit einem den Uv-Brenner aufnehmenden Schutzrohr und einem dieses umschliessenden Aussenmantel schafft die Voraussetzungen für eine besonders günstige Ausbildung des Zapfventils dergestalt, daB r den ersten Brenner umschliessende Aussenmantel von einem am unteren Ende bis auf eine kleinere Ausflussöffnung geschlossenen Standrohr gebildet ist, in welchem das am unteren Ende geschlossene Schutzrohr, am oberen Standrohrende abgedichtet, zwischen einer die Ausflussöffnung verschliessenden und einer diese oeffnung freigebenden Stellung verschieblich ist. Da bei dieser Ausgestaltung das bewegliche Ventilglied des Zapfventils vom Schutzrohr selbst gebildet ist, wird auch der hinter dem Ventilsitz gelegene Teil des Zapfventils mit der Ausflussöffnung von der UV-Strahlung erfasst und ständig keimfrei gehalten, und es wird eine Keimverseuchung des Ventils rückwärts durch die Ausflussöffnung verhindert. Das untere Ende des Schutzrohrs für den ersten UV-Brenner kann kegelstumpfförmig ausgebildet sein und mit einer ent sprechenden Innenfläche am unteren Ende des Standrohrs dichtend zusammenwirken. Ebenso zweckmässig ist es, das untere Ende des Schutzrohrs für den ersten UV-Brenner kalottenförmig auszubilden und mit einem am Boden des Standrohrs eingelegten Dichtring zusammenwirken zu lassen In beiden Fällen erfolgt eine automatische Zentrierung des Schutzrohrs mit der Folge - einer zuverlässigen Abdichtung; - dass im unteren Teil keine besondere, die UV-Strahlung hemmende Führung erforderlich ist; - dass auf dem Umfang des Schutzrohrs innerhalb des Stand rohrs eine definierte und gleichmässige Schichtdicke des Wassers vorhanden ist. Dabei ist eine keimtötende Bestrahlung bis in den Auslauf hinein sichergestellt. Das Schliessen des Ventils erfolgt automatisch und sicher dadurch, dass das Schutzrohr in Schliessrichtung federbelastet und durch einen geeigneten Mechanismus in Offnungsrichtung betätigbar ist. Um auch bei geschlossenem Ventil eine wirksame Bestrahlung des in den Vorratsbehälter rückströmenden Wassers zu gewährleisten, ist die Rückführleitung zweckmässig oberhalb der Einmündung des zu bestrahlenden Wassers an das Standrohr angeschlossen. Die obige Ausgestaltung der Erfindung mit Aufnahme des UV-Bre##ners in einem Schutzrohr und dessen Umschliesslung durch einen koaxialen zylindrischen Aussenmantel zur Bildung eines engen hohlzylindrischen Strömungskanals lässt sich mit Vorteil auch bei dem zweiten UV-Brenner am Vorratsbehälter anwenden. Hierzu ist nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung der den zweiten Brenner umschliessende Aussenmantel von einem domförmigen Ansatz am Vorratsbehälter gebildet, dessen offenes oberes Ende eine Dichtung zur abgedichteten Aufnahme des Schutzrohrs aufweist. Dabei kann das Schutzrohr mit dem UV-Brenner länger als der domförmige Ansatz bemessen sein und sich bis nahe dem Boden des Vorratsbehälters erstrecken. Mit der Einleitung des neu hinzuströmenden Wassers und des rückgeführten Wassers in den im Dom gebildeten engen hohlzylindrischen Spalt, die auch hier tangential erfolgt und zu einer wirksamen Verwirbelung des Wassers führt, wird alles eintretende Wasser wirksam bestrahlt, und die UV Strahlung wirkt darüber hinaus weiter auf den eigentlichen Vorratsbehälter und sorgt auch hier für eine optimale Unterdrückung des Keimwachstums. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1: in schematischer Darstellung ein Gerät nach der Erfindung zur Bereitstellung von hoch reinem sterilen Wasser mit einem W-Brenner am Zulauf bzw. Rücklauf und einem UV-Brenner am Auslauf, Fig. 2: in grösserem Massstab einen senkrechten Schnitt durch den Auslauf mit dem Anschluss der Rück führleitung und dem Zapfventil, ig. 3: einen Querschnitt nach Linie 111-111 in Fig. 2. I: Figur 1 ist mit 10 ein vorzugsweise runder Vorratsbehälter gezeigt, der oben in der Mitte einen domförmigen Ansatz 12 aufweist. In den oben offenen Ansatz 12 ist ein aus Quarzglas oder anderem strahlungsdurchlässigem Material bestehendes Rohr 14 eingesetzt und mittels einer Dichtung 16 am oberen Ende des rohrförmigen Ansatzes 12 abgedichtet. Das Rohr 14 erstreckt sich mit seinem geschlossenen unteren Ende bis kurz vor den Boden 18 des Vorratsbehälters 10 und dient als Schutzrohr für einen UV-Brenner 20 in Gestalt einer sich über die volle Rohrlänge erstreckenden W-Lampe, deren Anschlussleitungen 22 durch das obere offene Ende des Schutzrohrs 14 zu einer (nicht gezeigten) Stromquelle geführt sind. Zwischen dem Schutzrohr 14 und dem rohrförmigen Ansatz 12 ist ein enger hohlzylindrischer Strömungskanal 24 ausge bildet, der oben durch die Dichtung 16 abgeschlossen und unten zum Inneren des Vorratsbehälters 1o offen ist. In den Strömungskanal 24 mündet über ein Ventil 26 eine Zulaufleitung 28 zur Versorgung des Geräts mit Wasser, das vorzugsweise mittels bekannter Methoden wie des Ionenaustauschs, der Destillation und der Umkehr-Osmose vorgereinigt und teilentsalzt ist. Die Einmündung der Zulaufleitung 28 erfolgt tangential mit der Folge, dass das in dem domförmigen Ansatz 12 strömende Wasser spiralförmig und turbulent an der Aussen- seite des den UV-Brenner 2o aufnehmenden Schutzrohrs 14 vorbeifliesst. Dadurch wird eine längere Verweilzeit mit der Folge einer intensiveren Bestrahlung und optimalen Ausnutzung des UV-Brenners 2o erzielt. An der tiefsten Stelle des Bodens 18 des Vorratsbehälters 1o ist eine Leitung 30 angeschlossen, die zur Saugseite einer von einem Elektromotor 32 antreibbaren Förderpumpe 34 führt. Die Förderpumpe 34 drück das aus dem Vorratsbehälter 1o zuströmende Wasser über eine Leitung 36 zu einem Akt iv- kohlefilter 38, in welchem organische Substanzen zurückgehalten werden. Von dem Aktivkohlefilter 8 führt eine Leitung 4o zu zwei Ionenaustauschern 42 und 44, die über eine Leitung 46 mit einem darin enthaltenen ersten Leitfähigkeitsmesser 48 verbunden sind. Die beiden Ionenaustauscher 42, 44 dienen der Vollentsalzung des hindurchströmenden Wassers, wobei der Austausch der Metallionen in erster Linie in dem Ionenaustauscher 42 vorgenommen wird, während der zweite Ionenaustauscher ein Sicherheitsglied darstellt. Von dem zweiten Ionenaustauscher 44 führt eine Leitung 5o mit einem weiteren Leitfähigkeitsmesser 52 zu einem Sterilfilter 54, der die Aufgabe hat, Keime und Partikel aus dem hindurchströmenden Wasser zurückzuhalten Als Sterilfilter kann ein Membranfilter, ein Tiefenfilter oder ein sonstiger geeigneter Filter verwendet werden. Von dem Sterilfilter 54 führt schliesslich eine Leitung 56 über einen Präzisions Leitfähigkeitsmesser 58 zu einem Auslaufteil 60, das nachstehend näher erläutert wird. Zwischen den Leitungen So und 56 ist über eine Leitung 62 ein Druckdifferenzmesser 64 angeschlossen, der bei Erreichen einer bestimmten Druckdifferenz anzeigt, dass die Aufnahmekapazität des Filters 54 für Keime und Partikel erschöpft ist. Der Aufbau des Aktivkohlefilters 38, der Ionenaustauscher 42, 44 und des Sterilfilters 54 kann verschieden sein und ist grundsätzlich bekannt. Das Auslaufteil 60 besteht aus einem Standrohr 62 und einem in dieses ragenden Schutzrohr 64, welches in gleicher Weise wie das Schutzrohr 14 einen von einer langgestreckten UV-Lampe gebildeten UV-Brenner 66 aufnimmt. Zwischen dem Schutzrohr 64 und dem Standrohr 62 ist ein enger hohlzylindrischer Strömungskanal 68 gebildet, in welchen die Leitung 56, wie in Fig. 3 gezeigt, tangential einmündet. Dadurch wird in gleicher Weise wie bei der Einmündung der Zulaufleitung 28 in den domformigen Ansatz 12 des Vorratsbehälters lo eine spiralförmige turbulente Strömung um das Schutzrohr 64 erzielt. Oberhalb der Einmdndung der Leitung 56 ist an das Standrohr 62 eine Rückströmleitung 7o angeschlossen, die über ein Rückschlagventil 72 zu dem domförmigen Ansatz 14 des Vorratsbehälters 10 führt und in diesen genau wie die Zulaufleitung 28 tangential einmündet. Das Schutzrohr 64 ist gegen das Standrohr 62 an dessen oberem Ende durch eine Dichtung 74 abgedichtet, die das Schutzrohr 64 innerhalb des Standrohrs 62 zentriert und zugleich eine Verschiebung des Schutzrohrs 64 im Standrohr 62 gestattet. Das herausragende obere Ende des Schutzrohres 24 ist an einem Ringteller 76 befestigt, auf dem eine Druckfeder 78 lastet, die sich gegen ein festes Widerlager 3n abstutzt. Das untere Ende 64 ¯des Schutzrohrs 64 ist, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, kugelkalottenförmig ausgebildet und wird von der Druckfeder 78 gegen einen Dichtungsring 82 am Boden des Standrohrs 62 in dichtende Anlage gedrückt. Innerhalb des Dichtungsrings 82 enthält der Boden des Standrohrs 62 eine Ausflussöffnung 84, die demgemäss bei gegen den Dichtring 82 dichtenden Schutzrohr 64 vom hohlzylindrischen Strömungskanal 68 im Standrohr 62 abgetrennt, gleichzeitig aber durch das kugelkalottenförmige untere Ende des Schutzrohr 64 der keimtötenden Strahlung des UV-Brenners 66 unterworfen ist. Auf diese Weise bildet das Schutzrohr 62 den Ventilkörper eines Zapfventils, welches durch einen die Druckplatte 76 untergreifenden Betätigungsmechanismus beispielsweise in Gestalt eines Gabelhebels 86 geöffnet werden kann. Der untere Abschnitt 88 des Standrohrs 62 besteht aus einem abf lammbaren Material, mit welchem in bekannter Weise ein Abt flammen der Ausflussöffnung zur Keimabtötung auch an der von der UV-Strahlung nicht erfassten Aussenseite möglich ist. Selbstverständlich kann auch das gesamte Stanqrohr aus abflammbarem Material wie Metall, Glas oder einem geeigneten Kunststoff bestehen. Anstelle der kugelkalottenförmigen Ausbildung des unteren Schutzrohendes kann dieses auch kegelstumpfförmig ausgebildet und von einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Innenfläche am unteren Ende des Standrohrs dichtend aufnehmbar sein, wobei dann der Dichtring 82 entfällt. In beiden Fällen ist zusätzlich zu der zentrischen Führung des Schutzrohrs 64 in der Dichtung 74 eine Zentrierung des Schutzrohrs 64 im Standrohr 62 über die gesamte Standrohrlänge gewährleistet mit der Folge, dass der hohlzylindrische Strömungskanal 68 an allen Stellen die gleiche radiale Dicke aufweist, die eine optimale Strahlungswirkung auf das hindurchströmende Wasser sicherstellt. Im Betrieb des Geräts wird die Förderpumpe 34 ständig vom Elektromotor 32 angetrieben, und die beiden UV-Brenner 2o und 66 sind ständig eingeschaltet. Solange das von dem Schutzrohr 64 gebildete Zapfventil geschlossen ist, zirkuliert das in das Gerät durch die Zulaufleitung 28 eingefüllte Wasser vom Vorratstank 1o durch den Aktivkohlefilter 38, die Ionenaustauscher 42, 44, den Sterilfilter 54 zum Auslaufteil 6o und von diesem über die Rücklaufleitung 70 wieder zurück zum Vorratsbehälter lo, wobei es im Auslaufteil 6o und im domförmigen Ansatz 12 der keimtötenden Strahlung der UV-Brenner 66 bzw. 2o unterworfen ist. Sollte Wasser gezapft werden, wird der Gabelhebel 86 betätigt und das Schutzrohr 64 vom Dichtring 82 abgehoben, so dass das das Auslaufteil 6o durchströmende hochreine und sterile Wasser durch die Ausflussöffnung 84 ausfliessen kann. Zwei Niveaufühler 90, 92 am domförmigen Ansatz 12 überwachen die Standhöhe des Wassers in diesem Teil und steuern das Zulaufventil 26 dergestalt, dass immer ausreichend Wasser im domförmigen Ansatz 14 enthalten ist. Ein weiterer Fühler 94 schützt die Pumpe 34 vor Trockenlauf.

Claims: Patentansprüche 1. Gerät zur Bereitstellung hochreinen sterilen Wassers, bestehend aus einem Vorratsbehälter, welchem vorzugs weise vorgereinigtes und teilentsalztes Wasser zuführ bar ist, einer Förderpumpe zum Fördern des Wassers aus dem Vorratsbehälter nacheinander durch einen Aktivkohle filter zur Rückhaltung organischer Substanzen, mindestens einen Ionenaustauscher zur Vollentsalzung und einen Steril filter zur Rückhaltung von Keimen und Partikeln, und einem Zapfventil, von welchem eine Leitung zur Rückführung von nichtgezapftem Wasser im Kreislauf zu dem Vorratsbe hälter abzweigt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Wasser im Bereich der Abzweigung der Rück führleitung (7o) und des Zapfventils ständig der Strahlung eines UV-Brenners (66) unterworfen ist. 2. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das bestrahlte rückgeführte Wasser zusammen mit dem neu zugeführten und teilentsalzten Wasser an der Ein mündung in den Vorratsbehälter (14, 10) ständig der Strah lung eines weiteren UV-Brenners (20) unterworfen ist. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t t dass die UV-Brenner (66, 90) langgestreckt ausgebildet und in je einem aufrechtstehenden Schutzrohr (64 bzw. 14) aus Quarzglas oder dergleichen aufgenommen sind, an dessen Aussenseiten das zu bestrahlende Wasser vorbeiströmt. 4 Gerät nach Anspruch 3t d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Schutzrohr (64, 14) mit einem dazu koaxialen zylindrischen Aussenmantel (62, 12) grösserer Weite einen engen hohlzylindrischen Strömungskanal (68, 24) bildet, in welchem das zu bestrahlende Wasser tangential einleitbar ist. 5. Gerät nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der den ersten Brenner (66) um schliessende Aussenmantel von einem am unteren Ende bis auf eine kleinere Ausflussöffnung (84) geschlossenen Standrohr (62) gebildet ist, in welchem das am unteren Ende ge schlossene Schutzrohr (64), am oberen Standrohrende ab gedichtet, zwischen einer die Ausflussöffnung (84) ver schliessenden und einer diese oeffnung (84) freigebenden Stellung verschieblich ist. 6. Gerät nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das untere Ende des Schutzrohrs (64) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und mit einer ent sprechenden Innenfläche am unteren Ende des Standrohrs (62) dichtend zusammenwirkt. 7. Gerät nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das untere Ende des Schutzrohrs (64) kalottenförmig ausgebildet ist und mit einem am Boden des Standrohrs (62) eingelegten Dichtring (82) zusammenwirkt. 8. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Schutzrohr (64) in Schliessrichtung (durch 78) federbelastet und durch einen geeigneten Mechanismus (Gabelhebel 86) in öffnungsrichtung betätigbar ist. 9. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e 4 c h n e t v dass die Rückführleitung (7o) Oberhalb der Einmündung (Leitung 56) des zu bestrahlenden Wassers an das Standrohr (62) angeschlossen ist. 10. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wenigstens das untere Ende (88) des Standrohrs (62) aus einem abf lammbaren Material besteht. 11. Gerät nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der den zweiten Brenner (2o) umschliessende Aussenmantel von einem domförmigen Ansatz (12) am Vorratsbehälter < 10) gebildet ist, dessen offenes oberes Ende eine Dichtung (16) zur abgedichteten Auf nahme des Schutzrohrs (14) aufweist. 12. Gerät nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Schutzrohr (14) mit dem UV Brenner (2o) länger als der domförmige Ansatz (12) bemessen ist und sich bis nahe dem Boden (18) des Vor ratsbehälters erstreckt.

Inventors: ALHAUSER, ERICH, DONNEAU, GERARD, Alhäuser, Erich
Applicants: SERAL ERICH ALHAUSER GMBH
Application year: 1983
Main classification: C02F1
IPC codes: C02F9, C02F1