CN101415486A - 液流处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种液流处理设备，包括用于承接液流流量的壳体。该壳体包括液流进口、液流出口、设置于液流进口和液流出口之间的封闭液流处理区。该壳体中设置的是设置于该液流处理区中且所具有的纵轴与液流流经壳体的方向基本上平行的至少一个细长辐射源装置。所述辐射源装置包括设置于保护套筒中以限定基本上呈环形的通道的细长的辐射源，所述保护套筒具有相对的开口端，所述开口端被配置为允许热量通过所述套筒的相对的开口端中的至少一个散出所述通道和所述壳体。
Description
技术领域
本发明涉及一种液流处理设备。具体来说，其优选实施例中，本发明涉及一种紫外线辐射水处理设备。
背景技术
液流处理设备和系统众所周知。例如美国专利4482809、4872980、5006244和5590390(均转让给本发明的受让人)都描述了使用紫外(UV)线辐射灭活液流中所存在的微生物的重力自流(gravity fed)液流处理系统。
‘809、‘980和‘244专利中说明的设备和系统总体上包括若干个UV灯，每个都安装在各框架的两个支撑臂之间延伸的套筒中。各框架浸没在接下来需要辐照的待处理的液流中。液流暴露的辐射量取决于液流靠近灯的程度。可以使用一个或多个UV传感器来监测灯的UV输出，并且通过水平阀门等将液流水平在某些程度上具体控制于处理装置的下游。由于重力自流系统中难以实现更高的流速、正确的液流水平控制，因而液流水平的波动是不可避免的。这种波动会导致所处理的液流的不均匀辐照。
所谓的封闭液流处理设备是众所周知的，参照例如美国专利5504335(转让给本发明的受让人)。该’335专利披露一种包括用于接收液流流量的壳体的封闭式液流处理设备。该壳体包括液流进口、液流出口、设置于该液流进口和该液流出口两者间的液流处理区、以及该液流处理区中设置的至少一个辐射源模块。液流进口、液流出口、以及液流处理区处于彼此共线关系。该至少一个辐射源模块包括一密封连接到密封安装到壳体上的竖管的辐射源。辐射源基本上与液流流动平行设置。辐射源模块可通过壳体中位于液流进口和液流出口中间的孔移除，从而在维护辐射源时避免实际分解该设备的需要。这种封闭式液流处理设备其缺点是每次维护辐射源模块时必须破坏辐射源模块和壳体两者间的密封。这对设备的维护需要带来额外的成本和复杂。
美国专利6500346(转让给本发明的受让人)披露一种液流处理设备，具体来说用于诸如水这类液流的紫外线辐射处理。该装置包括用于接收液流流量的壳体。该壳体具有液流进口、液流出口、设置于该液流进口和该液流出口两者间的液流处理区、以及该液流处理区中设置的所具有的纵轴基本上横跨液流流经壳体的方向的至少一个辐射源。液流进口、液流出口、以及液流处理区彼此基本上共线配置。液流进口具有第一开口，该第一开口具有：(i)小于液流处理区的剖面面积的剖面面积，以及(ii)与至少一个辐射源组装件的纵轴基本上平行的最大直径。
很多上述液流处理系统业已在城市污水和/或城市饮用水处理中取得了明显的商业成功。
某些情况下，期望获得一种用于处理相对较少体量的水用于例如民用、办公环境等用途的液流处理系统。
这方面可以参考：
美国专利4179616，
美国专利5471063(转让给本发明的受让人)，
美国专利6139726，
美国专利6679068，以及
美国专利6832844。
’063专利披露一种液流消毒单元，其中包括液流处理壳体、电源模块、以及使该液流处理壳体和电源模块连接的电连接装置。液流处理壳体包括：与反应腔连通的液流进口和液流出口；以及设置于反应腔中并且其第一端具有第一电连接器而其第二端封闭的紫外线辐射灯。紫外线辐射灯的第二端由锥形螺旋弹簧接收和保持到位。电源模块包括镇流器，其以可移除的方式与该紫外线辐射灯和电源模块相连接。
’063专利所披露的设备业已可通过Trojan Technologies Inc以商标名Trojan UVMaxTM的商业销售来提供，并取得商业成功。尽管如此，仍有改进余地。
’063专利所披露的这类设备其中一个问题是辐射源周围环境的波动。这种情况主要是由于围绕灯的液流(具体而言为水)其温度是可变的这种原因。该温度变化可能导致进入液流处理系统的液流其温度变化。此外，当系统处于非流动状况下，温度变化很可能因留存于该系统中的液流而发生。由于对辐射源连续供电，因而留存于系统中的液流将变得相对温暖(即与液流通过系统的情形相比)，由此使辐射源周围环境的温度升高。
近年来，辐射源(举例来说，灯)技术上的改进业已发展到各辐射源设计为在最优温度下工作(举例来说，用于达到特定的消毒水平等)这种程度。重要的是优化控制辐射源周围的温度以维持辐射源的优化工作状况。
此外，这些年来，技术朝着使用辐射灯所用的保护套筒这一方向转变，其中保护套筒具有开口端和封闭端从而便于辐射灯的密封，在水侵入系统中这尤其重要。
因而，非常希望具有一种辐射源周围环境温度相对恒定的液流处理系统。具体来说，非常希望具有一种上述留存液流和液流温度波动几乎没有发生或对辐射源工作温度没有影响的液流处理系统。
发明内容
本发明其目的在于避免或减轻现有技术上述不足其中至少一个。
本发明其另一目的在于提供一种新颖的液流处理系统。
因而，其各方面其中之一，本发明提供一种液流处理设备，包括用于接收液流流量的壳体，该壳体包括液流进口、液流出口、设置于液流进口和液流出口之间的封闭液流处理区、以及设置于该液流处理区中且所具有的纵轴与液流流经壳体的方向基本上平行的至少一个细长辐射源装置；
所述辐射源装置包括设置于保护套筒中以限定基本上呈环形的通道的细长的辐射源，所述保护套筒具有相对的开口端，所述开口端被配置为允许热量通过所述套筒的相对的开口端中的至少一个散出所述通道和所述壳体。。
因而，本申请发明者发现了一种辐射源性能和被处理的液流的温度彼此独立的液流处理系统。这是通过在辐射源和两端均开放的保护套筒两者间具有间隙、优选的是环形间隙来实现的。保护套筒的开放性质允许间隙中所累积的热量消散或者排出，从而允许辐射源以优化方式工作。另一方面，辐射源和保护套筒之间的间隙起到辐射源和被处理的液流之间的绝缘屏这种作用，由此降低辐射源性能和被处理的液流的温度的关联。
间隙累积热量的消散可通过对流的自然作用力进行和/或使用诸如风机等这类辅助装置促使累积热量的消散。较好是，辐射源包括其近部的电连接，并且辐射源和保护套筒配置为至少一部分累积热量从环形间隙消散，朝着辐射源的远端部的方向上发生这种消散(即与辐射源其中包括电连接的这一端相对)。金属汞齐(优选为水银汞齐)合成物设置在辐射源的远端部的话，辐射源的这种远端部冷却特别有利。
较好是，液流处理系统是水处理系统这种形式。较为理想的是，辐射源是紫外线辐射灯，更为理想的是包含金属汞齐的紫外线辐射灯。
附图说明
下面参照附图说明本发明各实施例，其中相同的参照标号标注相同的部分，其中：
图1示出本液流处理系统的优选实施例的立体图；
图2示出图1中所示的液流处理系统的上部的放大剖视图；
图3示出图1中所示的液流处理系统的下部的放大剖视图；
图4为了说明按分解部件的形式示出图1中所示的液流处理系统的上部；
图5-图9示出图1-图4中所示的液流处理系统中辐射源和套筒螺栓之间的锁紧配合；
图10示出常规的金属汞齐(例如水银汞齐)辐射灯的端部的放大立体图；
图11示出图1-图4中所示的液流处理系统中所用的辐射灯的近端的放大立体图；
图12-图18示出图1-图4中所示的液流处理系统中所用的辐射灯的远端的放大立体图；
图19-图23分别示出图1-图4中所示的液流处理系统中所用的辐射灯的远端部分中可用的优选定位元件的放大立体图；
图24示出用于改变辐射灯的远端部分所用的定位元件的窗口尺寸的配置的第一实施例的立体图；
图25-图28示出用于改变辐射灯的远端部分所用的定位元件的窗口尺寸的配置的第二实施例的不同视图；以及
图29-图31示出用于改变图1-图4中所示的液流处理系统中所用的辐射灯中与金属汞齐(例如水银汞齐)合成物相邻定位的窗口尺寸的替代配置的不同实施例。
具体实施方式
参照图1，示出一种包括一对螺纹端口105、110的液流处理系统100。上述端口105、110其中一个作为液流进口，而另一个则作为液流出口。
部件105、110与液流处理腔115连接。该液流处理腔115可以由不锈钢或任何其它合适材料构成。液流处理腔115中设置的是用于接纳光辐射传感器(未图示)的螺纹端口120。
参照图1-图2，腔115中设置有辐射源装置125。辐射源装置125包括设置于辐射透明的保护套筒135中的辐射灯130。保护套筒135两端开口。有一套筒螺栓140用来将辐射源装置125固定于壳体中并使辐射源装置125定位来与电连接线束145连接。
如图所示，源自电连接线束的电线管从螺纹端口120引出。这样避免该电线管可能干扰维护和/或替换光辐射传感器的情况。
进一步参照图2，辐射源装置125的近部包括与辐射源130固定的第一定位元件150。第一定位元件150与辐射灯130固定的方式并不专门限制。这可通过本领域技术人员以其预见范围内的结合或机械方式来实现。
第一定位元件150包括三组定位元件151、152、153。可清楚，例如图4-图9中，定位元件151和152具有同样的楔形剖面，而定位元件153则具有基本上呈矩形的剖面。同样定位元件150上设置的是接纳来自辐射灯130的电引脚连接器(未图示)的一对孔154、155。孔154、155之间设置的是用作绝缘屏来壁面或减轻源自孔154、155中的连接器之间电弧的屏元件156。
如进一步图示的那样，套筒螺栓140包括设计为分别接纳套筒螺栓140的定位元件151、152、153的三组槽口141、142、143。因而会理解，在赋予定位元件153独特形状(与定位元件151、152相比)之后，定位元件150便能够以独特的方式仅与套筒螺栓140固定。换句话说，定位元件150相对于套筒螺栓140锁紧。
如进一步图示的那样，套筒螺栓140包括用来将套筒螺栓140与壳体115固定的一对槽部144。
当套筒螺栓140与壳体115固定时，有一环形密封圈146受到压缩以提供套筒螺栓140、壳体115、以及保护套筒135之间基本上液密的密封(参照例如图2)。
一旦要将辐射灯130安装到套筒螺栓140中，各定位元件151、152、153分别与各槽口141、142、143对齐(参照图6和图7)。接下来，辐射灯130按顺时针方向旋转以便屏元件156与孔157基本上对齐用来接纳来自电连接线束145的接地引脚(参照图8和图9)。
此时，辐射灯130适当定位用来与如图1和图4所示具有接地引脚144的电连接线束145连接。该连接可以以常规方式完成。这种方法的优点之一是接地引脚在电连接线束145和辐射灯130之间电连接之前连接到孔157。
参照图3，示出的是液流处理系统100的下部。如图所示，辐射灯130的远端部其上固定有包括三组定位元件161、162、163的第二定位元件160。同样，第二定位元件160可以以常规方式与辐射灯130固定。
图10中示出灯130的远端。如图所示，灯130的远端所包括的夹紧部131具有源自灯130的电引脚132。有一电连接器133与引脚132固定并且返回到灯134的近端区域，连接至第一定位元件150当中的孔154、155其中之一引出的引脚(未图示)。
图12中所示的实施例中，第二定位元件160有效地起到用来接纳灯130远端的夹紧部131(未图示)的帽作用。
进一步参照图3，辐射灯130的远端部包括用于接纳金属汞齐(较好是水银汞齐)合成物的贮存器165。如本技术领域中所公知的那样，通过控制灯的工作温度，尤其是贮存器165中包含的金属汞齐合成物的温度来达到灯的最佳工作状况。当然，本领域技术人员会认识到可以用灯丝下面设置于辐射灯130端部区域的所谓金属汞齐点来替代贮存器165。
如进一步结合图2和图3说明的那样，定位元件150和160上的定位元件用来组合使得辐射灯130在保护套筒135内按同心对齐。此外，由于保护套筒135两端开口，辐射灯130和保护套筒135之间的空间中所累积的任何热量典型的是通过箭头A(图2)方向和/或某些情况下箭头B(图3)的方向上的对流作用来消除。辐射灯130和保护套筒135之间的环形间隙提供的开口通道有利于此空间中所累积热量的消散，否则会由于贮存器165中的金属汞齐合成物受到变化的热量的影响而对灯的工作状况有不良影响。
通过提供如图4中所示的冷却系统200可以进一步有利于热量的消散。冷却系统200包括具有一系列冷却叶片210的冷却块205。有一风机215与冷却块205相邻定位并且起到通过盖220中的一系列开口218将热量从冷却块205排走这种作用。
参照图13-图18，示出的是第二定位元件160的种种替代实施例，即分别为定位元件160a-160f。
因而，图13示出其端部开口以便有利于辐射灯130的夹紧部131周围所累积的热量消散的第二定位元件160a。
图14中，第二定位元件160b使得其主体的一部分切掉以便进一步提高夹紧部131和辐射灯130其中设置上面提及的金属汞齐合成物的区域的散热。
图15中，第二定位元件160c在其端部封闭但使得其主体的一部分切掉以有利于散热。如将进一步看到的那样，定位元件160c上的定位元件161、162设置于接近第二定位元件160c的远端。
图16中，除了其端部如图13中所示开口以外，第二定位元件160d均与图15中所示的第二定位元件160c相似。
图17中，第二定位元件160e是呈设置于接近辐射灯130的夹紧部131的环这种形式。
图18中，第二定位元件160f包括用来保护辐射灯130的夹紧部131的篮部164。
图19-图22中，示出的是图13-图18中所示的第二定位元件的种种实施例的放大立体图。
图23中，示出的是第二定位元件的进一步替代实施例的放大立体图，即第二定位元件160g，其包括一系列孔166以有利于辐射灯(未图示)其中设置上述金属汞齐合成物的区域的散热。
参照图24，还示出第二定位元件的进一步替代实施例，即第二定位元件160h。为了清楚起见，图24中没有示出定位元件。第二定位元件160h包括通过弹簧元件172互相连接的内圆筒元件170和外圆筒元件171。内圆筒元件170包括三组矩形形状的窗口173。外圆筒元件171包括三组矩形窗口174。
如本领域技术人员所理解的那样，当窗口173和174基本上对齐时，第二定位元件160h的所谓通风能力最大。另一个极端，窗口173和174之间没有重叠的情况下，第二定位元件160h的所谓通风能力最小。这两个极端之间，存在窗口173和174之间部分重叠的无限多个中间位置允许调整或改变第二定位元件160h的通风能力。可通过选择弹簧元件172来实现这种调整。某些情况下，弹簧元件172能够由热敏感材料(例如nitonal)制成，使得弹簧元件172按照随弹簧元件172周围环境温度而增加或减小第二定位元件160h的通风能力这种方式偏置。
参照图25-图28，示出的是第二定位元件的进一步替代实施例即第二定位元件160i。同样，为了清楚起见没有示出定位元件。为了便于理解，采用星号(*)作后缀来标注图25中与图24中所出现的元件完全对应的元件。
图25中主要的不同是使用图25中嵌齿轮(代替图24中弹簧元件172)结合锁定元件176来实现圆筒元件170*和圆筒元件171*之间的相对运动。
此外，圆筒元件170*上提供一系列标记177，而圆筒元件171*上提供单一标记178。通过使得合适的标记177定位与标记178对齐来实现第二定位元件160i的通风能力的调整。举例来说，可通过知道辐射灯的长度、包含金属的汞齐合成物相对于窗口173*和174*的位置、保护套筒135的直径、环境气温、辐射灯130的类型等因素来完成这种调整。第二定位元件160i的通风能力可在组装液流处理系统、替换辐射灯等期间调整。
参照图29-图31，示出的是对于上面提及的圆筒元件170、171、170*、171*的种种替代实施例。基本变化是圆筒元件中各窗口形状的改变。
图29中，每个圆筒元件的V形窗口提供针对第二定位元件的通风能力的非线性调整。由此意味着各圆筒元件的各窗口之间的重叠程度随圆筒元件的运动非线性变化。图31示出的是可观察到同样的非线性关系的圆形窗口。
图30中，如上面参照图24-图28说明的上述实施例的情况，为线性关系。
虽已参照示范性实施例和实例对本发明进行了说明，但这种说明并非用于按限制的意义进行解读。因而，示范性实施例的种种修改方案连同本发明的其它实施例，对于本领域技术人员参照本说明来说是明显的。举例来说，有可能修改所说明的实施例利用风机等(带有或没有冷却系统200)来辅助辐射灯130和保护套筒135两者间的间隙所累积热量的自然对流。此外，有可能只以金属(例如纯水银)来替代金属汞齐。此外，某些情况下，有可能从辐射源装置125当中省略第二定位元件160。因此可考虑所附权利要求将覆盖任何这种修改或实施例。
此处参考的所有出版物、专利和专利申请书通过引用以其完整内容按相同的范围结合于本文中，如同每件出版物、专利或专利申请书被专门、单独地给出来通过引用以其完整内容结合。
Claims (29)
1.一种液流处理设备，其特征在于，包括用于接收所述液流流量的壳体，所述壳体包括液流进口、液流出口、设置于所述液流进口和所述液流出口之间的封闭液流处理区、以及至少一个细长的辐射源装置，所述辐射源装置具有设置于所述液流处理区中与液流流经所述壳体的方向基本上平行的纵轴，
其中，所述辐射源装置包括设置于保护套筒中以限定基本上呈环形的通道的细长的辐射源，所述保护套筒具有相对的开口端，所述开口端被配置为允许热量通过所述套筒的相对的开口端中的至少一个散出所述通道和所述壳体。
2.如权利要求1所述的液流处理系统，其特征在于，所述辐射源包括只在其一端的电连接器。
3.如权利要求1-2中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，所述辐射源的近端包括配置为将所述辐射源的近端定位为相对于所述保护套筒的近端基本上同心的第一定位部。
4.如权利要求3所述的液流处理系统，其特征在于，所述第一定位部包括配置为接收所述辐射源的一对电接触元件的一对孔。
5.如权利要求4所述的液流处理系统，其特征在于，所述第一定位部进一步包括设置于所述一对孔之间、并且配置为减小所述辐射源的该对电接触元件之间电弧的屏部。
6.如权利要求3-5中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，所述第一定位部包括多个第一指部用以将辐射源的近端定位为相对于保护套筒的近端基本上同心。
7.如权利要求6所述的液流处理系统，其特征在于，进一步包括用于接收在锁定位置的多个第一指部中至少一个的套筒螺栓，所述套筒螺栓配置为以可移除方式与所述壳体连接。
8.如权利要求7所述的液流处理系统，其特征在于，所述套筒螺栓配置为仅当多个第一指部中的至少一个处于所述套筒螺栓中的锁定位置时才与电连接器导线连接。
9.如权利要求1-8中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，所述辐射源包括其内部表面上的金属汞齐合成物。
10.如权利要求9所述的液流处理系统，其特征在于，所述金属汞齐合成物包括水银汞齐合成物。
11.如权利要求9-10中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，所述金属汞齐合成物设置于所述辐射源的近端附近。
12.如权利要求9-10中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，金属汞齐合成物设置于所述辐射源的远端附近。
13.如权利要求1-12中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，所述辐射源的远端包括配置为将所述辐射源的远端定位为相对于保护套筒的远端基本上同心的第二定位部。
14.如权利要求13所述的液流处理系统，其特征在于，所述第二定位部包括多个第二指部用以将所述辐射源的远端定位为相对于所述保护套筒的远端基本上同心。
15.如权利要求13-14中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，所述第二定位部包括与设置在所述辐射源的内部的金属汞齐合成物基本上对齐的开口区。
16.如权利要求15所述的液流处理系统，其特征在于，所述开口区具有包括封闭周界的形状。
17.如权利要求15所述的液流处理系统，其特征在于，所述开口区具有包括开口周界的形状。
18.如权利要求13-17中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，所述第二定位部包括一对可移动部，所述可移动部配置为可在其中开口区被遮蔽的第一位置和其中开口区处于全开放位置的第二位置之间移动。
19.如权利要求13-17中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，所述第二定位部包括一对可移动部，所述可移动部配置为可在其中开口区被遮蔽的第一位置、其中开口区部分开放的至少一个中间位置、以及其中开口区处于全开放位置的第二位置之间移动。
20.如权利要求13-17中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，第二定位部包括一对可移动部，所述可移动部配置为可在其中开口区被遮蔽的第一位置、其中开口区部分开放的多个中间位置、以及其中开口区处于全开放位置的第二位置之间移动。
21.如权利要求18-20中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，所述一对可移动个部同轴配置，并且可彼此相对旋转。
22.如权利要求20-21中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，每一个可移动部包括开口部。
23.如权利要求22所述的液流处理系统，其特征在于，每一个可移动部中的开口部具有基本上相同的形状。
24.如权利要求22所述的液流处理系统，其特征在于，每一个可移动部中的开口部具有不同的形状。
25.如权利要求22所述的液流处理系统，其特征在于，所述开口部配置为开口区从一个中间位置至另一个中间位置的表面面积的变化线性地取决于可移动部的相对移动的程度。
26.如权利要求22所述的液流处理系统，其特征在于，开口部配置为开口区从一个中间位置至另一个中间位置的表面面积的变化非线性地取决于可移动部的相对移动的程度。
27.如权利要求13-26中任一项所述的液流处理系统，其特征在于，第二定位部包括用于接收开口辐射源的远端的端帽。
28.如权利要求27所述的液流处理系统，其特征在于，所述端帽是开放的。
29.如权利要求27所述的液流处理系统，其特征在于，所述端帽是封闭的。
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