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Procédé d'irradiation par rayonnement ultra-violet , lampe ou tube émetteur et installation pour la réalisation du procédé.
La présente invention a pour objet un procédé d'irra- diation. au moyen des rayons ultra-violets émis par un tube luminescent en vue du traitement, par exemple de la stérili- sation, de produits solides, liquides ou visqueux , ainsi qu'en vue de toute autre application où une telle irradia- tion est utile soit pour régénérer ou pour stériliser tô'us produits quelconques, des produits alimentaires, par exemple.
Les lampes utilisées jusqu'à présent possèdent de gra- ves inconvénients et n'ont pas permis d'obtenir de bons ré- sultats, ce qui provient de ce qu'elles émettent des rayons de tous genres , depuis les infra-rouges produits principale- ment par l'échauffement de leurs électrodes jusqu'aux ultra- violets en passant par presque toute la gamme des rayons visi- bles du spectre solaire.
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De plus, ces lampes émettent une grande quantité de chaleur en raison même, des pressions utilisées et leur tempéfature est de ce fait 4 très élevée ; il en résulte que l'on est forcé de les maintenir à une distance assez importante des corps à irradier, ce qui diminue fortement leur efficacité.
Un autre défaut de ces lampes est qu'elles sont fort instables. Leur régime varie notablement avec.la tension du réseau une variation, brusque de la tension de l'ordre de 10% provoque même l'extinction et il faut plusieurs minutes pour que la lampe puisse se rallumer . Dans ces conditions, ]'intensité du rayonnement et la composition même des rayons émis varient constamment,d 'où instabilité de rendement et d'efficacité.
Ces lampes ne fonctionnent d'ailleurs bien qu'à un régime déterminé et ne se prêtent que très peu à un régla- ge; elles conviennent doncpeu ou même absolument pas pour différentes applications, comme par exemple la stérilisation de matières demandant une irradiation très régulière par les U.V. à l'exclusion aussi parfaite que possible des rayons indésirables ou nuisibles tels que rayons caloriques ou infra-rouges et la gamme des rayons du spectre solaire ( (du rouge au violet).
On a observé, en effet, que les rayons infra-rouges et ceux du système solaire combinés avec les U.v. de diffé- renteslongueurs d'ondes neutralisent l'effet des U.v.
C'est ainsi , par exemple que, pour tuer certaines bactéries ou moisissures où la raie de 2537 Angstrôms est la plus efficace, il faut utiliser une lampe donnant le maximum de sa puissance en rayons de 253'7A à l'exclusion d'autres rayons tels que les infra-rouges, rouges, oranges, et autres qui neutraliseraient en grande partie l'effet des rayons 2537 A .
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Pour d'autres applications, la rate 3650 A est par exemple la plus efficace ; il faut donc pouvoir changer à volonté le régime de la lampe émettrice ou employer simulta- nément des lampes réglées d'une manière correspondante pour obtenir les radiations désirées.
Les lampes ordinaires à vapeur de mercure ne con- viennent généralement pas à ces applications.
La présente invention a pour @ but 1 ) de re- médier à ces divers inconvénients ; 2 ) de permettre une uti- lisation rationnelle des U.V. et 3 ) de rendre possible une émission dans des conditions telles que les U.V. existent dans la lampe émettrice dans une proportion inconnue jusqu'à ce jour.
Elle a pour but également d'arriver à régler la lampe d'une manière telle qu'elle émette avec certitude, dans la proportion maxima, la raie dont l'utilisation est requise en vue de l'application envisagée.
Un autre but est de diminuer-la température de la lampe et de réduire la consommation de courant afin de di- minuer notablement le prix de revient de l'opération d'irra- diation.
Le procédé, objet de l'invention, consiste essen- tiellement en ce que l'on prévoit des moyens par lesquels on élimine l'effet neutralisant des rayons autres que les ultra- violets, et notamment celui des infra-rouges et en ce que, à cet effet, les électrodes des tubes , des lampes ou d'autres appareils générateurs, sont placés en dehors du-champ d'irra- diation ou sont munis d'organes ou de dispositifs protecteurs, par- exemple d'écrans, permettant de manquer les rayons nuisi- bles ou de les écarter- du champ d'irradiation.
-Ce procédé est basé sur la constatation scienti- fique que les rayons du spectre et^,en ordre principal les infra-
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rouges neutralisent les rayons ultra-violets et qu'il im- porte donc,pour avoir une.utilisation rationnelle des U.v, d'éliminer les rayons parasites de l'U.V.
Pour ce faire, il convient en principe de cacher les électrodes qui donnent naissance aux rayons parasites ou de les placer de telle façon que les rayons parasites soient déviés ou arrêtés et ne puissent pénétrer dans le tube ou le gaz de mercure ionisé émet les U.V.
L'invention s'étend aux caractéristiques de lampes d'un type nouveau pouvant être utilisées en vue de la mise en pratique du procédé.
Plusieurs dispositions qui seront décrites ci-après et illustrées au moyen des dessins ci-annexés, à titre d'exempts non limitatifs, permettent de donner lieu à une émission de rayons ultra-violets dans une proportion in- connue à ce jour par simple élimination des rayons parasi- tes qui sont des neutralisants de l'activité des U.V.
Comme montré par la figure 1, on peut mettre les électrodes en dehors du champ d'irradiation, grâce à ce que le tube émetteur 1 est courbé, de préférence à angle droit ou aigu à chacune de ses extrémités, de manière à donner naissance à une branche 2 s'étendant perpendiculai- rement ou obliquement à l'axe du tube 1 et comprenant un logement 3 pour l'électrode 4 à laquelle est raccordé le fil 5 d'alimentation en courant.
L'électrode 4 est ouverte du côté indiqué en 6.
Grâce à cette disposition, les rayons parasites émispar l'électrode sont brisés par le coude il prévu à l'extrémité du tube.
On peut également, ainsi que cela ressort de la figure 2, prévoir,entre l'électrode 4 et le tube émetteur 1, un écran 7 opaque qui est monté et disposé de telle ma-
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nière qu'il arrête ou disperse les radiations nuisibles provenant de l'électrode 4. Cette dernière est également ouverte du côté indiqué en 6.
Un autre moyen (fig. 3) peut consister én la dis- position, entre l'électrode 4ouverte également en 6 et le tube 1, d'une spirale ou d'une chicane 8 qui coupe les rayons parasites. L'électrode peut, dans ce cas, être dis- posée dans l'axe du tube 1 (fig.4) ou en dehors de cet axe .
Au lieu d'une spirale, .on peut en prévoir plusieurs.
Enfin, on peut également placer l'électrode de telle manière que, par exemple par retournement de l'élec- trode 4.(figure 5), les rayons émis par elle soient dirigés à l'opposé du tube émetteur 1. Dans ce: cas, la partie ou- verte de l'électrode se trouve en 61 etles rayons disper- sés sont représentés en 9.-
L'extrémité du fil 5 est soudée ou fixée autrement sur la périphérie de l'électrode.
Dans les figures ci-dessus, les électrodes sont sup- posées du type ordinaire froid, mais on peut aussi bien pré- voir des électrodes émissives froides ou chaudes.
L'expérience montre que si l'on procède de lamma- nière exposée ci-dessus, les rayons parasites sont éliminés dans une mesure telle que l'on peut obtenir jusqu'à 87% de rayons U.V. purs qui, en ce qui concerne leurs longueurs d'ondes, sont réglables à volonté à tel point que l'on peut avoir à sa disposition au minimum 65% de rayons possédant la longueur d'onde convenant pour l'application envisagée.
Ce réglage ou ce que l'on pourrait appeler la "do- mestication" des U.V. s'obtient d'une manière très aisée, simplement en réglant l'intensité du courant d'alimentation de l'électrode.
On constate aussi que la température du tube ne s'accroît pas dans une mesure importante comme dans le cas
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des lampes ou tubes connus et que la pression des gaz res- te faible.
Ce résultat se traduit par de nombreux avantages d'ordre pratique et industriel liés directement à ce tra- vail à température peu élevée et à basse pression.
L'un de ces avantages est la possibilité d'utili- ser des tubes de très faible section.
Un autre est de pouvoir placer le générateur d'ir- radiation à proximité ou au contact de l'objet ou de la matière à irradier et d'éviter toute perte dans l'espace ambiant.
Dans le cas de liquides, on peut ainsi faire cir- culer la matière dans un tube disposé concentriquement par rapport au tube ématteur.
Le tube émetteur rempli de gaz raréfié et de mer- cure ou d'amalgame peut être construit en toute forme ap- propriée, en petite ou grande longueur. Cette longueur peut n'être que de quelques centimètres ou atteindre plusieurs mètres en une seule pièce et quelle que soit la forme né- ces,,',aire.
Pour alimenter ce tube émetteur, on emploi un trans formateur du type bien connu dit "à dispersion" ayant une dispersion magnétique assez forte pour obtenir en fonction- nement une stabilité de courant très grande.
Le tube émetteur, pouvant donc être de plus fai- ble diamètre et plus long que dans les lampes en usagejus- qu'à présent, donne un flux lumineux assez contracté qui est très favorable à l'émission de rayons U.V de faibles longueurs d'ondes.
L'emploi du transformateur à dispersion permet de maintenir très stable le régime de fonctionnement du tube émetteur et donc de maintenir très stables la puissance et la composition des rayons émis.
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A titre.purement exemplatif, on décrira ci-après, en se référant à la figure 6 des dessins annexés, une ins- tallation pour le traitement des liquides.
Cette installation comprend un tube émetteur 1 en- touré d'un autre tube 10 dans lequel circule le liquide à traiter. Cette circulation se fait donc en contact direct avec le tube émetteur qui possède ainsi une efficacité ma- ximum.
Le tube 1 est, comme expliqué ci-dessus, à propos de la figure 1, recourbé à angles droits à chacune de ses. extrémités, de telle manière que les électrodes 4 soient en dehors du champ d'irradiation. On peut prévoir, en outre, à titre complémentaire, des écrans opaques en 11 et en 12 qui masquent les électrodes et qui arrêtent tout rayonne- ment provenant des électrodes. Ces écrans sont généralement remplacés par-la cloison même de l'appareil qui contient le tube; notamment quand on faitusage d'une batterie de tubes émetteurs juxtaposés.
Un transformateur T'muni d'un dispositif à plots D et relié au réseau N par les conducteurs 13 permet de ré- gler l'intensité du courant dans le tube émetteur.
Un milliampèremètre M indique l'intensité du cou- rant passant dans le tube 1.
Un dispositif d'arrêt automatique de l'écoulement du liquide peut être prévu pour l'invenitualité d'interrup- tions accidentelles du courant du réseau.
Ce dispositif peut consister en un robinet placé sur le tube d'arrivée du liquide et muni d'un levier 15 actionné par l'armature mobile 16 d'un solénoïde S parcou- ru par le courant du transformateur T.
Le fonctionnement de l'installation est le sui- vant :
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lorsqu'on alterne le tube émetteur , le courant passe dans le solénoide S; ):armature 16 est attirée, ce qui provoque le pivotement du levier 15 et l'ouverture du robi- net R.. Lorsque le courant est interrompu,soit lors de la fin de l'opération, soit accidentellement, l'armature 16 se déplace en sens inverse et le robinet R est ramené en posi- tion de fermeture sous l'effet d'un ressort 17.
La sortie du liquide se fait par le tube 18; Un contact peut être prévu au robinet pour faire fonctionner un signal ou une sonnerie d'alarme ; ce signal ou cette son- nerie sont alimentés par une source de courant indépendante du réseau d'électricité.
A titre d'exemple, un appareil suivant la figure 6 comprenant un tube émetteur 1 de 5 mm. de diamètre et de 1 mètre de longueur parcouru par un courant de 60 milli-am- pères a permis de stériliser parfaitement de 7.'eau fortement infectés. Le débit était de 120 litres à l'heure.
Le même dispositif pourrait servir aussi bien à traiter l'air ou d'autres gaz que des liquides de tous gen- res.
L'emploi de tubes concentriques peut aussi avoir diverses autres applications telles que : 1 ) Tube émetteur de U.V. refroidi par un courant d'air ou de liquide. Application : Traitement par irradiation de cer- tains produits très sensibles à la moindre chaleur.
2 ) Tube émetteur à double flux lumineux pour obtenir une combinaison de radiations dosée ; dans ce cas, le tube ex- térieur seraitaussi muni d'électrodes et rempli de gaz ra- réfié.
On peut en outre concevoir les dispositions sui- vantes : 1 ) le liquide peut circuler dans un tube noyé dans les U.V.
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2 ) Le liquide peut circuler dans un tube irradié inté- rieurement et extérieurement par les U.V; 3 ) Le liquide peut circuler dans un tube de section telle que plusieurs tubes émetteurs y fonctionnent simultanément.
Pour le traitement de matières solides, on peut uti- liser un tapis roulant ou autre dispositif analogue entrainant le produit à traiter sous un tube ou sous une série de tubes irradiants placés horizontalement au-dessus et à faible distance du tapis d'entraînement.
Le procédé trouve son application et la lampe son utilisation dans des buts thérapeutiques ou médicaux.
Revendications.
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1.- Procédé d'irradiation au moyen de rayons ultra-violets, caractérisé en ce que l'on prévoit des moyens par lesquels 7¯'effet nuisible de rayons autres que les.ultra-violets et notamment celui des infra-rouges est éliminé et en ce que, à cet effet, les électrodes des tubes, des lampes ou d'au- tres appareils générateurs sont plac'és en dehors du champ d'irradiation pu sont munis d'organes ou de dispositifs pro- ,tecteurs, par exemple d'écrans permettant de masquer les rayons nuisibles ou de les écarter du champ d'irradiation.
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Process of irradiation by ultraviolet radiation, lamp or emitting tube and installation for carrying out the process.
The present invention relates to an irradiation process. by means of ultraviolet rays emitted by a luminescent tube for the treatment, for example of sterilization, of solid, liquid or viscous products, as well as for any other application where such irradiation is useful either to regenerate or to sterilize any products, food products, for example.
The lamps used up to now have serious drawbacks and have not made it possible to obtain good results, which is due to the fact that they emit rays of all kinds, from the infra-red main products. - by heating their electrodes to ultraviolet rays passing through almost the entire range of visible rays of the solar spectrum.
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In addition, these lamps emit a large amount of heat due to the same pressures used and their temperature is therefore very high; the result is that one is forced to keep them at a fairly large distance from the bodies to be irradiated, which greatly reduces their effectiveness.
Another defect of these lamps is that they are very unstable. Their speed varies notably with the voltage of the network, a sudden variation in the voltage of the order of 10% even causes the extinction and it takes several minutes for the lamp to be able to reignite. Under these conditions, the intensity of the radiation and the very composition of the rays emitted vary constantly, resulting in instability of efficiency and effectiveness.
These lamps, moreover, only function well at a determined rate and do not lend themselves to much adjustment; they are therefore little or even absolutely unsuitable for various applications, such as for example the sterilization of materials requiring very regular irradiation by UV to the exclusion as perfect as possible of undesirable or harmful rays such as caloric or infrared rays and the range rays of the solar spectrum ((from red to purple).
In fact, it has been observed that the infrared rays and those of the solar system combined with the U.v. different wavelengths neutralize the effect of U.v.
Thus, for example, to kill certain bacteria or molds where the line of 2537 Angstroms is the most effective, it is necessary to use a lamp giving the maximum of its power in rays of 253'7A to the exclusion of others. rays such as infrared, red, orange, and others which would largely neutralize the effect of 2537 A rays.
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For other applications, the rate 3650 A is for example the most efficient; it is therefore necessary to be able to change the mode of the emitting lamp at will or to simultaneously use lamps adjusted in a corresponding manner to obtain the desired radiations.
Ordinary mercury vapor lamps are generally not suitable for these applications.
The object of the present invention is 1) to remedy these various drawbacks; 2) to allow a rational use of U.V. and 3) to make possible an emission under conditions such that U.V. exist in the emitting lamp in a proportion unknown to date.
It also aims to arrive at adjusting the lamp in such a way that it emits with certainty, in the maximum proportion, the line whose use is required for the envisaged application.
Another object is to decrease the temperature of the lamp and to reduce the current consumption in order to significantly decrease the cost of the irradiation operation.
The method which is the subject of the invention consists essentially in providing means by which the neutralizing effect of rays other than ultra-violet rays, and in particular that of infrared rays, is eliminated, and in that , for this purpose, the electrodes of tubes, lamps or other generating devices are placed outside the irradiation field or are provided with protective organs or devices, for example screens, allowing to miss the harmful rays or to remove them from the irradiation field.
-This process is based on the scientific observation that the rays of the spectrum and ^, in main order the infra-
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red rays neutralize ultraviolet rays and it is therefore important, in order to have a rational use of U.v. to eliminate parasitic rays of U.V.
To do this, it is in principle necessary to hide the electrodes which give rise to the parasitic rays or to place them in such a way that the parasitic rays are deflected or stopped and cannot penetrate into the tube where the ionized mercury gas emits the U.V.
The invention extends to the characteristics of lamps of a new type which can be used for the practice of the method.
Several arrangements which will be described below and illustrated by means of the accompanying drawings, by way of non-limiting exemptions, make it possible to give rise to an emission of ultraviolet rays in a proportion hitherto unknown by simple elimination. parasitic rays which are neutralizers of UV activity
As shown in Figure 1, the electrodes can be placed outside the irradiation field, thanks to the emitter tube 1 being bent, preferably at right or acute angles at each of its ends, so as to give rise to a branch 2 extending perpendicularly or obliquely to the axis of the tube 1 and comprising a housing 3 for the electrode 4 to which the current supply wire 5 is connected.
Electrode 4 is open on the side indicated at 6.
Thanks to this arrangement, the parasitic rays emitted by the electrode are broken by the bend it provided at the end of the tube.
It is also possible, as emerges from FIG. 2, to provide, between the electrode 4 and the emitting tube 1, an opaque screen 7 which is mounted and arranged in such a manner.
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denies that it stops or disperses the harmful radiations coming from the electrode 4. The latter is also open on the side indicated at 6.
Another means (fig. 3) can consist in the arrangement, between the electrode 4 also open at 6 and the tube 1, of a spiral or a baffle 8 which cuts the parasitic rays. The electrode can, in this case, be placed in the axis of the tube 1 (fig.4) or outside this axis.
Instead of a spiral, several can be provided.
Finally, the electrode can also be placed in such a way that, for example by turning the electrode 4 upside down (FIG. 5), the rays emitted by it are directed away from the emitting tube 1. In this: In this case, the open part of the electrode is at 61 and the scattered rays are shown at 9.-
The end of the wire 5 is soldered or otherwise fixed to the periphery of the electrode.
In the figures above, the electrodes are assumed to be of the ordinary cold type, but either cold or hot emissive electrodes can be provided.
Experience shows that if one proceeds as described above, the stray rays are eliminated to such an extent that up to 87% pure UV rays can be obtained which, as regards their wavelengths are adjustable at will to such an extent that one can have at his disposal at least 65% of rays having the wavelength suitable for the envisaged application.
This adjustment or what one might call the "dosage" of the U.V. is obtained very easily, simply by adjusting the intensity of the current supplying the electrode.
It is also noted that the temperature of the tube does not increase to a significant extent as in the case
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known lamps or tubes and the gas pressure remains low.
This result is reflected in numerous practical and industrial advantages directly linked to this work at low temperature and at low pressure.
One of these advantages is the possibility of using tubes of very small cross-section.
Another is to be able to place the irradiation generator close to or in contact with the object or the material to be irradiated and to avoid any loss in ambient space.
In the case of liquids, it is thus possible to circulate the material in a tube arranged concentrically with respect to the scraper tube.
The emitter tube filled with rarefied gas and mercury or amalgam can be constructed in any suitable shape, in short or long length. This length can be only a few centimeters or reach several meters in a single piece and whatever the necessary form, ', area.
To power this emitter tube, a transformer of the well-known “dispersion” type is used, having a magnetic dispersion strong enough to obtain very high current stability in operation.
The emitter tube, which can therefore be of smaller diameter and longer than in lamps in use until now, gives a fairly contracted luminous flux which is very favorable to the emission of UV rays of short lengths of light. waves.
The use of the dispersion transformer makes it possible to keep the operating speed of the emitting tube very stable and therefore to keep the power and the composition of the rays emitted very stable.
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By way of example only, with reference to FIG. 6 of the accompanying drawings, an installation for the treatment of liquids will be described below.
This installation comprises an emitter tube 1 surrounded by another tube 10 in which the liquid to be treated circulates. This circulation therefore takes place in direct contact with the emitter tube, which thus has maximum efficiency.
The tube 1 is, as explained above, with reference to Figure 1, curved at right angles to each of its. ends, so that the electrodes 4 are outside the irradiation field. In addition, opaque screens at 11 and 12 may also be provided which mask the electrodes and which stop any radiation originating from the electrodes. These screens are generally replaced by the actual partition of the apparatus which contains the tube; especially when using a battery of juxtaposed emitting tubes.
A transformer T 'fitted with a device with pads D and connected to the network N by the conductors 13 makes it possible to adjust the intensity of the current in the emitting tube.
A milliammeter M indicates the intensity of the current flowing through tube 1.
A device for automatically stopping the flow of the liquid can be provided in the event of accidental interruptions of the network current.
This device may consist of a tap placed on the liquid inlet tube and provided with a lever 15 actuated by the movable armature 16 of a solenoid S passed through by the current of the transformer T.
The operation of the installation is as follows:
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when the emitter tube is alternated, the current passes through the solenoid S; ): armature 16 is attracted, which causes the pivoting of the lever 15 and the opening of the valve R. When the current is interrupted, either at the end of the operation, or accidentally, the armature 16 is interrupted. moves in the opposite direction and the valve R is returned to the closed position under the effect of a spring 17.
The liquid is exited through tube 18; A contact may be provided at the tap to operate an alarm signal or buzzer; this signal or this bell are supplied by a current source independent of the electricity network.
By way of example, an apparatus according to FIG. 6 comprising an emitter tube 1 of 5 mm. of diameter and 1 meter in length traversed by a current of 60 milli-amperes made it possible to perfectly sterilize the water strongly infected. The flow was 120 liters per hour.
The same device could be used to treat air or other gases as well as liquids of all kinds.
The use of concentric tubes can also have various other applications such as: 1) Emitting tube of U.V. cooled by a current of air or liquid. Application: Treatment by irradiation of certain products very sensitive to the slightest heat.
2) Emitting tube with double luminous flux to obtain a metered combination of radiation; in this case, the outer tube would also be provided with electrodes and filled with referred gas.
The following arrangements can also be devised: 1) the liquid can circulate in a tube submerged in UV rays.
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2) The liquid can circulate in a tube irradiated internally and externally by UV rays; 3) The liquid can circulate in a tube of section such that several emitter tubes operate there simultaneously.
For the treatment of solids, one can use a conveyor belt or other similar device driving the product to be treated under a tube or under a series of irradiating tubes placed horizontally above and at a short distance from the conveyor belt.
The method finds its application and the lamp its use for therapeutic or medical purposes.
Claims.
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1.- Method of irradiation by means of ultraviolet rays, characterized in that means are provided by which the harmful effect of rays other than ultraviolet rays and in particular that of infra-red is eliminated and in that, for this purpose, the electrodes of tubes, lamps or other generating apparatus are placed outside the irradiation field or are provided with protective members or devices, for example example of screens allowing harmful rays to be masked or removed from the irradiation field.