TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abtöten von Organismen, mit denen ein Wasser belastet ist, durch Einwirkenlassen von Licht auf das Wasser. Genau bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unab- hängigen Patentanspruchs 1 .

Der Begriff "Wasser" schließt hier alle im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Flüssigkeiten ein, insbesondere Wasser in und aus offenen Gewässern, wie beispielsweise salzhaltiges Meerwasser, aber auch Abwässer und zielgerichtet mit Zusätzen versetze Wasser, wie beispielsweise mit Frostschutzmittel versetztes Kühlwasser. Bei den Organismen, mit denen das Wasser belastet ist, kann es sich insbesondere zum einen um potentielle Krankheitserreger und zum anderen um solche Organismen handeln, die dazu neigen, sich in dem Wasser zu vermehren, so dass dieses eintrübt, und/oder auf von dem Wasser benetzten Oberflächen aufzuwachsen.

STAND DER TECHNIK Aus der WO 2016/107829 A1 ist ein System zum Verhindern des Aufwachsens von Biofilmen auf von Wasser benetzten Oberflächen, insbesondere Außenoberflächen eines Schiffs, bekannt, bei dem die Oberflächen mit Licht bestrahlt werden, wobei sich die Oberflächen relativ zu einer das Licht bereitstellenden Lichtquelle bewegen. Bei dem Licht handelt es sich um UV-A-Licht oder UV-C-Licht, das mit einem Laser bereitgestellt wird. Das Verhindern eines Aufwachsens von Biofilmen aus Meeresorganismen durch Bestrahlung von Oberflächen oder des diesen benachbarten Wassers mit ultraviolettem Licht, um die Meeresorganismen abzutöten oder ihre Anlagerung an den unter Wasser liegenden Oberflächen zu verhindern, ist aus der US 5,322,569 A bekannt.

In der WO 1983/001400 A1 ist ein Verfahren zum Entfernen von Material von einer Außenoberfläche eines Schiffs bekannt, bei dem ein Laserstrahl auf das Material gerichtet wird.

Aus der US 6 407 385 B1 ist ein Verfahren zum Entfernen von Fremdmaterialteilchen von einer Probenoberfläche durch gepulstes Laserlicht bekannt. Die Oberfläche mit dem zu entfernenden Fremdteilchen wird mit Wasser benetzt. Ansonsten wird der Weg des Laserlichts zu der Probenoberfläche wasserfrei gehalten. Die Wellenlänge des Laserlichts wird so gewählt, dass es von dem Wasser absorbiert wird.

Aus der US 2020/0369352 A1 ist ein Verfahren zum Verhindern des Bewuchses von Oberflächen und Schiffen mit Hilfe von UV-C-Licht bekannt, das über ein der jeweiligen Oberfläche benachbartes lichtleitendes optisches Medium zugeführt wird.

Aus der WO 2019/178624 A1 ist eine Vorrichtung zur Desinfektion von Rohrleitungen unter Verwendung von elektromagnetischen Strahlen, insbesondere UV-Licht bekannt, bei der eine Quelle für die elektromagnetischen Strahlen auf einer Sprühkette angeordnet ist, die mittels Abstandhaltern im Abstand vom Boden und seitlichen Wandbereichen gehalten wird. Ein Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlen liegt zwischen 200 und 300 nm.

Aus der DE 10 2015 115 988 A1 ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten mit wenigstens einem auf die Flüssigkeit gerichteten UV-Leuchtelement bekannt, die eine Messeinrichtung zur Messung einer Durchflussmenge und/oder einer Verschmutzung der Flüssigkeit aufweist. Die Messeinrichtung ist an eine Steuereinrichtung gekoppelt, die eine Leistung des UV- Leuchtelements steuert. Das UV-Leuchtelement ist in einem von der Flüssigkeit durchströmten Hohlkörper so angeordnet, dass es direkten Kontakt mit der Flüssigkeit hat.

Aus der EP 2 829 519 B1 ist eine Vorrichtung zur Wasserdesinfektion und Entkeimung von Wasser durch Behandlung mit ultravioletter Strahlung bekannt, die wenigstens einen Strahler mit Wellenlängen im UV-C-Bereich aufweist. Der Strahler ist in einem Entkeimungsreaktor angeordnet, der in einem Wasservorratsbehälter versenkbar ist. Der Entkeimungsreaktor ist aus einer länglichen, beidseits geöffneten Reaktorkammer mit einem Systemeinlass und einem Systemauslass gebildet, in der neben dem UV-C-Strahler eine Pumpe zur Erzeugung eines Volumenstroms durch die Reaktorkammer angeordnet ist. Das Gehäuse des Entkeimungsreaktors im Bereich des Strahlers besteht aus UV-C-durchlässigem Quarzglas.

Aus der US 6 570 167 B1 ist eine Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssigkeit mit UV-Licht bekannt, bei der die Flüssigkeit durch einen Ringraum zwischen einem eine UV-Lampe umschließenden Glasrohr und einem dazu koaxial angeordneten Aluminiumrohr durchströmt.

Aus der AT 514 097 A1 ist eine Vorrichtung zu Flüssigkeitsentkeimung bekannt. Eine UV-Licht abstrahlende Diode ist auf einem Träger montiert, der sich in einem UV-durchlässigen zylindrischen Körper befindet, welcher sich auf der Achse eines von der zu entkeimenden Flüssigkeit durchflossenen Rohrs befindet. Die zu entkeimende Flüssigkeit wird durch eine Lochblende vor der Bestrahlung in einer rotatorische Bewegung gesetzt. Die das UV-Licht abstrahlende Diode wird im Pulsbetrieb betrieben oder getaktet. Das UV-Licht von der Diode wird über einen reflektierenden Kegel in dem Strömungsraum zwischen dem UV-durchlässigen zylindrischen Körper und dem darum herum verlaufenden Rohr gleichmäßig verteilt.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abtöten von Organismen, mit denen ein Wasser belastet ist, durch Einwirkenlassen von Licht auf das Wasser aufzuzeigen, bei der sichergestellt wird, dass das Licht auf das gesamte durch eine Leitung geleitete Wasser mit hoher Intensität einwirkt.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert. BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtöten von Organismen, mit denen ein Wasser belastet ist, durch Einwirkenlassen von Licht auf das Wasser weist eine Leitung zum Leiten des Wassers, eine das Licht bereitstellende Lichtquelle und einen Lichtverteiler auf, der das Licht durch ein Lichtaustrittsfenster hindurch auf das Wasser in der Leitung richtet.

Wie schon eingangs festgestellt wurde, schließt der Begriff "Wasser" hier alle im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Flüssigkeiten, insbesondere Wasser in und aus offenen Gewässern, wie beispielsweise salzhaltiges Meerwasser, aber auch Abwässer und zielgerichtet mit Zusätzen versetze Wasser, wie beispielsweise mit Frostschutzmittel versetztes Kühlwasser, ein.

Das Licht, das auf das Wasser gerichtet wird, kann grundsätzlich jedes Licht von ausreichender Intensität sein, um die Organismen abzutöten, mit denen ein Wasser belastet ist. Laserlicht ist bevorzugt, weil es nicht nur mit ausreichender Intensität bereitstellbar ist, sondern wegen seiner Monochromie und Kollimation auch Vorteile beim Richten auf das Wasser aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Lichtverteiler so innerhalb der Leitung angeordnet, dass ein ringförmiger freier Leitungsquerschnitt zwischen einer Außenumfangsfläche des Lichtverteilers und einer Innenumfangsfläche der Leitung verbleibt. Das Lichtaustrittsfenster ist in der Außenumfangsfläche des Lichtverteilers angeordnet und in Umfangsrichtung längs des gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitts ausgedehnt. Der Lichtverteiler verteilt das Licht von der Lichtquelle durch das Lichtaustrittsfenster hindurch gleichmäßig über den gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitt. Dies impliziert insbesondere, dass aus jedem Umfangsbereich des Lichtaustrittsfensters, das längs des gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitts ausgedehnt ist, Licht in den freien Leitungsquerschnitt hinein übertritt.

Mit einer Linsenoptik weitet der Lichtverteiler das von der Lichtquelle kommende Licht auf und fokussiert es dann in eine ringförmige Brennlinie in dem freien Leitungsquerschnitt, wobei die Brennlinie mit Abständen zu dem Lichtaustrittsfenster und der Innenumfangsfläche der Leitung verläuft.

Dabei kann die Brennlinie in einem Abstand zu dem Lichtaustrittsfenster verlaufen, der in einem Bereich von 30 % bis 70 %, vorzugsweise in einem Bereich von 40 % bis 60 %, einer Summe der Abstände der Brennlinie zu dem Lichtaustrittsfenster und der Innenumfangsfläche der Leitung liegt. D. h., die Brennlinie verläuft vorzugsweise in dem freien Leitungsquerschnitt mit gleichen Abständen zu dem Lichtaustrittsfenster und der Innenumfangsfläche der Leitung ringförmig um den Lichtverteiler.

Die lückenlose Verteilung des Lichts von der Lichtquelle über die gesamte ringförmige Ausdehnung des Lichtaustrittsfensters wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere dadurch erreicht, dass der Lichtverteiler das von der Lichtquelle kommende Licht mit einem Kegelspiegel zu dem Lichtaustrittsfenster hin auffächert. Dabei versteht es sich, dass das von der Lichtquelle kommende Licht längs einer Kegelachse des Kegelspiegels auf den Kegelspiegel auftrifft, wobei eine Lichtintensitätsverteilung des Lichts möglichst rotationssymmetrisch zu die Kegelachse ist. Vorzugsweise fächert der Kegelspiegel das Licht radial zu einer Kegelachse des Kegelspiegels auf. Der Kegelspiegel kann eine polierte Spiegeloberfläche aufweisen. Vorzugsweise ist ein Kegel des Kegelspiegels mit einer auf die Wellenlänge des Lichts abgestimmten, hochreflektierenden Beschichtung versehen, um das Licht möglichst verlustfrei zu dem Lichtaustrittsfenster hin umzulenken. Beispielsweise in dieser Hinsicht ist monochromes Laserlicht vorteilhaft.

Konkret kann der Kegelspiegel der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Vollwinkel von etwa 70° bis 90° aufweisen und koaxial zu dem Lichtaustrittsfenster innerhalb der Außenumfangsfläche des Lichtverteilers angeordnet sein. Wenn das von der Lichtquelle kommende Licht koll imiert ist und parallel zu der Kegelachse des Kegelspiegels einfällt, wird es von einem Kegelspiegel mit einem Vollwinkel von 90° radial zu seiner Kegelachse umgelenkt. Das Licht überspannt damit auf kürzestem Wege den Abstand zwischen dem Lichtaustrittsfenster und der Innenoberfläche der Leitung.

Da der Lichtverteiler das von der Lichtquelle kommende Licht mit der Linsenoptik in die Brennlinie in dem freien Leitungsquerschnitt fokussiert, die mit vorzugsweise gleichen Abständen zu dem Lichtaustrittsfenster und der Innenumfangsfläche der Leitung ringförmig um den Lichtverteiler verläuft, treffen die Lichtstrahlen des Lichts nicht parallel zu dessen Kegelachse auf den Kegelspiegel. Um das Licht dennoch mit dem Kegelspiegel radial zu der Kegelachse aufzufächern, ist ein kleinerer Vollwinkel des Kegelspiegels als 90° erforderlich. Der genaue Wert des Vollwinkels hängt von der Brennweite der Linsenoptik des Lichtverteilers ab. Die Linsenoptik weist mindestens eine Linse, typischerweise mindestens zwei Linsen zum Formen, insbesondere zum Aufweiten, Kollimieren und/oder Fokussieren, des von der Lichtquelle kommenden Lichts auf. Das Aufweiten des Lichts mit der Linsenoptik hat den Vorteil, dass es eine gleichmäßige Verteilung des Lichts über den gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitt mit Hilfe des Kegelspiegels erleichtert. Ein kleiner Versatz der Kegelachse des Kegelspiegels gegenüber einer Mittelachse des einfallenden Lichts wirkt sich bei großem Querschnitt des einfallenden Lichts in einem viel kleineren Fehler der angestrebten Gleichmäßigkeit der Verteilung des Lichts über den freien Leitungsquerschnitt aus als bei einem kleinen Querschnitt des einfallenden Lichts. Das Fokussieren des von der Lichtquelle kommenden Lichts in die ringförmige Brennlinie innerhalb des freien Leitungsquerschnitts maximiert die Intensität, mit der das Licht auf die Organismen in dem Wasser einwirkt. Vorzugsweise weist die Linsenoptik des Lichtverteilers dabei eine lange Brennweite von mindestens dem Fünffachen des Maximaldurchmessers des aufgeweiteten Lichts von der Lichtquelle auf, so dass das Licht von der Lichtquelle über den gesamten freien Leitungsquerschnitt zwischen dem Lichtaustrittsfenster und der Innenumfangsfläche der Leitung auf eine hohe Intensität räumlich konzentriert ist.

Konkret können die Außenumfangsfläche des Lichtverteilers und die Innenumfangsfläche der Leitung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zylindermantelabschnittförmig und koaxial zueinander angeordnet sein. Hiermit werden ideale Voraussetzungen für eine gleichmäßige Verteilung des Lichts von der Lichtquelle über den gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitt geschaffen.

Die Leitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein T-Stück aufweisen, wobei der Lichtverteiler an einem Flansch gelagert ist, der eine Öffnung an einem Ende des Querrohrs des T- Stücks verschließt, und wobei der Lichtverteiler frei in dem Querrohr endet. Das Wasser fließt dann zwischen den beiden anderen Öffnungen des T-Stücks durch einen 90°-Knick.

Die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann außerhalb der Leitung angeordnet sein. Dabei kann die Lichtquelle über einen Lichtleiter oder direkt an den Lichtverteiler angekoppelt sein. Im letzteren Fall kann die Lichtquelle an demselben Flansch wie der Lichtverteiler gelagert sein. Eine Anordnung der Lichtquelle innerhalb der Leitung, so dass diese durch das Wasser gekühlt wird, ist ebenfalls möglich. In jedem Fall weist die Lichtquelle vorzugsweise einen Laser auf. Die Außenumfangsfläche des Lichtverteilers einschließlich des Lichtaustrittsfensters kann mit einem transparenten Rohr ausgebildet sein. Insbesondere handelt es sich bei dem transparenten Rohr um ein Glasrohr, vorzugsweise um ein Quarzglasrohr, das das Licht von der Lichtquelle möglichst ungehindert hindurchtreten lässt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt die Lichtquelle das Licht typischerweise mit einer Wellenlänge des sichtbaren Lichts oder des daran angrenzenden UV-Bereichs bereit. Bevorzugt ist Licht mit einer Wellenlänge zwischen 300 nm und 700 nm, noch mehr bevorzugt zwischen 400 nm und 550 nm. In diesem Wellenlängenbereich von blauem Licht ist die Absorption von Licht durch reines Wasser nur gering. Das Licht kann sich daher in dem Wasser ausbreiten, bis es auf abzutötende Organismen trifft. Anders gesagt wird Licht des bevorzugten Wellenlängenbereichs selektiv von den abzutötenden Organismen absorbiert und hat deshalb eine besonders hohe Effizienz beim Abtöten der Organismen. Das blaue Licht wird vorzugsweise in einem schmalen Wellenlängenband von einem Laser der Lichtquelle bereitgestellt.

Insbesondere stellt die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Licht mit einer solchen Lichtleistung bereit und der Lichtverteiler der erfindungsgemäßen Vorrichtung verteilt das Licht von der Lichtquelle über den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt so, dass in allen Bereichen des ringförmigen freien Leitungsquerschnitts eine Flächenleistungsdichte oder Intensität des Lichts quer zu seiner Ausbreitungsrichtung von mindestens 1 W/mm ² erreicht wird. Dadurch wird jeder Anteil des durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt fließenden Wassers dem Licht mit mindestens dieser Intensität ausgesetzt. Vorzugsweise beträgt die überall erreichte Flächenleistungsdichte, das heißt die Intensität, mit der jeder Anteil des durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt fließenden Wassers dem Licht mindestens ausgesetzt wird, 2 W/mm ² oder noch mehr. Die Flächenleistungsdichte oder Intensität des Lichts wird durch die Fokussierung bzw. räumlichen Konzentration des Lichts von der Lichtquelle innerhalb des freien Strömungsquerschnitts erhöht. Mit einer hohen Intensität des Lichts ist eine Schädigung der Organismen sehr viel sicherer zu erreichen als bei Verteilung derselben Leistung des Lichts über eine größere Fläche quer zu seiner Ausbreitungsrichtung.

Zugleich kann eine spezifische Lichtleistung des Lichts pro 1 mm Umfangslänge der dem Lichtaustrittsfenster gegenüberliegenden Innenumfangsfläche der Leitung mindestens 10 W, vorzugsweise mindestens 20 W betragen. Das heißt, das Licht wird mit einer solchen Lichtleistung bereitgestellt und so über den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt verteilt, dass überall auf der dem Lichtaustrittsfenster gegenüberliegenden Innenumfangsfläche der Leitung mindestens 5 W, vorzugsweise mindestens 10W, Lichtleistung pro 1 mm Umfangslänge ankommen. Damit ist dafür gesorgt, dass jeder Anteil des durch den freien Leitungsquerschnitt fließenden Wassers einer Mindestlichtdosis ausgesetzt wird, die zwar von einer Fließgeschwindigkeit abhängt, mit der das Wasser durch den freien Leitungsquerschnitt fließt, die aber leicht so abzustimmen ist, dass sie für eine erhebliche Schädigung der enthaltenen Organismen ausreicht.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die dem Lichtaustrittsfenster gegenüberliegende Innenumfangsfläche der Leitung verspiegelt ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das durch das Lichtaustrittsfenster auf die Innenumfangsfläche der Leitung einfallende Licht von der verspiegelten Innenumfangsfläche in entgegengesetzter Richtung zurück reflektiert wird, so dass es die Intensität des Lichts erhöht, die auf das durch den freien Strömungsquerschnitt strömende Wasser einwirkt. Dies wird erreicht, indem das Licht radial auf die zylindermantelabschnittförmige Innenumfangsfläche auftrifft oder die Innenumfangsfläche nach Art eines Hohlspiegels ausgeformt ist, der das einfallende Licht zurück auf seine ringförmige Brennlinie fokussiert.

Konkret kann ein Abstand zwischen dem Lichtaustrittsfenster und der gegenüberliegenden Oberfläche der Leitung zwischen 20 mm und 150 mm betragen. Typischerweise beträgt dieser Abstand bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen 50 mm und 100 mm.

Wenn das Wasser nicht von einer anderen, externen Pumpe durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung gepumpt wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine eigene Pumpe aufweisen, die das Wasser durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt pumpt.

In einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in einer Durchströmungsrichtung des ringförmigen freien Leitungsquerschnitts vor dem Lichtaustrittsfenster ein Trübungssensor und/oder hinter dem Lichtaustrittsfenster ein Fluoreszenzsensor angeordnet, und eine Steuerung der Vorrichtung steuert die Lichtquelle in Abhängigkeit von Signalen des Trübungssensors und/oder des Fluoreszenzsensors an. Die mit dem Trübungssensor festgestellte Trübung des Wassers beeinflusst die Reichweite des Lichts in dem Wasser. So muss bei einer größeren Trübung eine größere Lichtleistung bereitgestellt werden, damit jeder Anteil des durch den ringförmigen freien Leitungsquerschnitt fließenden Wassers dem Licht mit einer bestimmten Mindestintensität oder Mindestdosis ausgesetzt wird, wobei zum Sicherstellen einer bestimmten Mindestdosis auch die Fließgeschwindigkeit des Wassers herabgesetzt werden kann. Der Fluoreszenzsensor kann dazu ausgebildet sein, Autofluoreszenz lebender Organismen zu erfassen. Mit dem stromab des Lichtaustrittsfensters angeordneten Fluoreszenzlichtsensor kann somit kontrolliert werden, ob die in dem Wasser enthaltenen Organismen mit dem Licht tatsächlich abgetötet oder zumindest so stark geschädigt wurden, dass sie absterben werden. Mit zusätzlichen Sensoren können weitere Parameter wie die Durchflussgeschwindigkeit des Wassers durch den freien Leitungsquerschnitt, die Temperatur des Wassers, die Salinität des Wassers und der Druck des Wassers erfasst werden, die einen Einfluss auf die notwendige Lichtleistung der Lichtquelle haben können, um eine registrierte Belastung des Wassers mit Organismen durch den Einwirkenlassen des Lichts zu beseitigen.

Die Leitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann an einen Ballastwassertank, insbesondere an Bord eines Schiffes, an ein Kühlwassersystem, beispielsweise ein offenes Kühlwassersystem an Bord eines Schiffes, aber auch an ein geschlossenes Kühlwassersystem, an einen Trinkwassertank oder an einen Abwassertank angeschlossen sein, um zumindest die Vermehrung und/oder das Aufwachsen von Organismen in dem jeweiligen Tank oder System zu verhindern oder um das Wasser in dem jeweiligen Tank komplett zu entkeimen, so dass es zum Beispiel zur Bewässerung von der Ernährung dienenden Pflanzen oder sogar als Trinkwasser geeignet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.

Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Sensor die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Sensor, zwei Sensoren oder mehr Sensoren vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der Gegenstand des jeweiligen Patentanspruchs aufweist.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt und

Fig. 2 zeigt ein schematisches Lichtabsorptionsspektrum von Wasser.

FIGURENBESCHREIBUNG

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 dient zum Abtöten von Organismen, mit denen ein Wasser 2 belastet ist. Die Vorrichtung 1 weist eine Leitung 3 auf, die das Wasser 2 leitet. Eine Lichtquelle 4 der Vorrichtung 1 stellt Licht 5 bereit, mit dem die Vorrichtung 1 auf das Wasser 2 einwirkt, um die Organismen in dem Wasser 2 abzutöten. Dabei wird das Licht 5 mit einem Lichtverteiler 6 durch ein Austrittsfenster 7 hindurch auf das Wasser 2 in der Leitung 3 gerichtet. Konkret ist der Lichtverteiler 6 von zylindrischer Form mit einer abgerundeten Spitze 8, die einer durch Pfeile angedeuteten Strömungsrichtung 9 des Wassers 2 durch die Leitung 3 entgegengerichtet ist. Der zylindrische Lichtverteiler 6 ragt koaxial in ein Querrohr 10 eines T-Stücks 11 der Leitung 3 hinein. Das Querrohr 10 weist an seinen beiden Enden Rohrflansche 12 auf. Dabei ist eine Öffnung an einem der beiden Enden des Querrohrs 10 durch einen an dem dortigen Rohrflansch 12 befestigten Flansch 13 verschlossen, an dem der Lichtverteiler 6 gelagert ist und von dem aus der Lichtverteiler 6 in das Querrohr 10 ragt, wo er mit seiner abgerundeten Spitze 8 frei endet. Das in das Querrohr 10 einströmende Wasser 2 tritt an dem Lichtverteiler 6 vorbei durch einen ringförmigen freien Leitungsquerschnitt 14 hindurch, der nach innen durch eine zylindermantelförmige Außenumfangsfläche 15 des Lichtverteilers 6, in der das Lichtaustrittsfenster 7 angeordnet ist, und nach außen durch eine ebenfalls zylindermantelabschnittförmige Innenumfangsfläche 16 der Leitung 3 begrenzt ist. Dann wird das Wasser 2 durch ein Leitblech 17 in ein Anschlussrohr 18 des T-Stücks 10 mit einem weiteren Rohrflansch 19 an der dritten Öffnung des T-Stücks 10 umgeleitet.

Gemäß Fig. 1 wird das Licht 5 von der Lichtquelle 4 dem Lichtverteiler 6 über einen Lichtleiter 21 zugeführt. Die Lichtquelle 4 kann das Licht 5, das sie in der Regel mit einem Laser, beispielsweise einem Diodenlaser, erzeugt, aber auch direkt und damit verlustfrei in den Lichtverteiler 6 einkoppeln und dazu ebenfalls an dem Flansch 13 gelagert sein. Der Lichtverteiler 6 verteilt das Licht 5 von der Lichtquelle 4 durch das Lichtaustrittsfenster 7 hindurch gleichmäßig über den gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitt 14. Dazu weist der Lichtverteiler 6 eine in Fig. 1 nicht vollständig dargestellte Linsenoptik 20 auf, die das Licht 5 mit Linsen 35, 36 aufweitet und über einen Kegelspiegel 22 in eine ringförmig um das Lichtaustrittsfenster 7 herum verlaufende Brennlinie 23 fokussiert. Der Kegelspiegel 22 ist mit seiner Kegelachse 24 koaxial zu der Außenumfangsfläche 7 angeordnet, und das von der Lichtquelle 4 kommende Licht 5 fällt mit einer zu der Kegelachse 24 rotationssymmetrischen Intensitätsverteilung auf den Kegelspiegel 22. Der Kegelspiegel 22 fächert das Licht 5 radial zu seiner Kegelachse 24 auf, so dass es den gesamten ringförmigen freien Leitungsquerschnitt 14 überspannt. Die Innenoberfläche 16 ist in ihrem dem Lichtaustrittsfenster 7 gegenüberliegenden Bereich vorzugsweise verspiegelt, um das hier auftreffende Licht 5 radial zu der Kegelachse 24 zurück zu reflektieren. Stromauf des Lichtaustrittsfensters 7 ist ein T rübungssensor 25 angeordnet, der mit einer einem Detektor 26 gegen- überliegenden und Licht 28 zu dem Detektor 26 hin abstrahlenden LED 27 in Transmissionskonfiguration ausgebildet ist. Mit dem Trübungssensor 25 wird die Trübung des Wassers 2 in Folge von enthaltenen Sedimenten und Organismen erfasst. Stromab des Lichtaustrittsfensters 7 ist ein Fluoreszenzsensor 29 in Transmissionskonfiguration mit einer einem Detektor 30 gegenüberliegenden LED 31 angeordnet, die monochromatisches, beispielsweise blaues, Licht 32 abstrahlt. Das Licht 32 regt lebende Organismen zu Fluoreszenz an. Der Detektor 30 registriert die Intensität von Fluoreszenzlicht von solchen lebenden Organismen bei anderen Wellenlängen als derjenigen des Lichts 32. Der Fluoreszenzsensor 29 erfasst so die Restbelastung des Wassers 2 mit noch lebenden Organismen. Anders gesagt wird das Abtöten der Organismen in dem Wasser 2 anhand nicht mehr auftretender Fluoreszenz überprüft. Eine Steuerung 33 steuert oder regelt eine Lichtleistung des von der Lichtquelle 4 abgegebenen Lichts abhängig von den Signalen des Trübungssensors 25 und des Fluoreszenzsensors 29. Dabei kann die Steuerung 33 die Signale weiterer Sensoren 34 berücksichtigen.

Die Leitung 3 der Vorrichtung 1 kann beispielsweise an einen Ballastwassertank an Bord eines Schiffes, ein Kühlwassersystem an Bord eines Schiffes, einen Trinkwassertank oder einen Abwassertank angeschlossen sein. Dabei kann das Wasser 2 mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Pumpe durch die Vorrichtung 1 zirkuliert werden oder auch nur beim Einströmen in den jeweiligen Tank oder beim Ausströmen aus dem jeweiligen Tank mit dem Licht 5 beaufschlagt werden.

Das Licht 5 von der Lichtquelle 4 ist vorzugsweise blaue Laserstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen 400 und 550 nm. Wie das in Fig. 2 dargestellte schematische Lichtabsorptionsspektrum von Wasser zeigt, ist in diesem Wellenlängenbereich der Absorptionskoeffizient von Wasser besonders niedrig. Das heißt, reines Wasser 2 lässt das Licht 5 mit dieser Wellenlänge im Wesentlichen ungehindert hindurchtreten. So erreicht das Licht 5 alle Bereiche des freien Strömungsquerschnitts 14 mit hoher Intensität. Dabei von dem Licht 5 getroffene Organismen in dem Wasser 2 absorbieren jedoch das Licht 5 und werden dadurch abgetötet. BEZUGSZEICHENLISTE

Vorrichtung

Wasser

Leitung

Lichtquelle

Licht

Lichtverteiler

Lichtaustrittsfenster abgerundete Spitze

Strömungsrichtung des Wassers 2

Querrohr

T-Stück

Rohrflansch

Flansch ringförmiger freier Leitungsquerschnitt

Außenumfangsfläche

Innenumfangsfläche

Leitblech

Rohrabschnitt

Rohrflansch

Linsenoptik

Lichtleiter

Kegelspiegel

Brennlinie

Kegelachse

Trübungssensor

Detektor

LED

Licht

Fluoreszenzsensor

Detektor

LED

Licht Steuerung Sensor Linse Linse