CN101823779A - 无极紫外线杀菌设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无极紫外线杀菌设备，包括有并排竖直设置的多根石英套管，在每一根石英套管内设有多根无极紫外线灯管，还包括有固定所述多根石英套管的中层固定架，以及设置在中层固定架上方的电源装置，电源装置内设有朝向石英套管内的并用于照射无极紫外线灯管以释放出紫外线的电磁波发射源。本发明杀菌设备是竖直设置在水底，竖直排列的结构，扩大了杀菌设备与水流的接触面积，使得杀菌效果更好；本发明的杀菌设备可用于水处理(包括净水处理和污水处理)和空气净化消毒中使用，能有效杀灭污水、净水和空气中的细菌，提高水源和空气质量。

Description

无极紫外线杀菌设备

技术领域

本发明涉及到紫外线杀菌技术领域，尤其是一种无极紫外线杀菌设备。

背景技术

我国的污水处理行业属于一个新兴的行业，而污水处理又是保证经济社会可持续发展的必不可少环节。我国污水治理企业中利用紫外线进行污水处理的企业很少，因此，在污水处理方面采用紫外线杀菌灯有着很大的发展空间。紫外消毒的杀菌原理是利用紫外线光子的能量裂化破坏水体中各种病毒、细菌以及其它致病体的DNA结构，使各种病毒、细菌以及其它致病体死亡，达到灭菌的效果。

饮用水的安全性对人体健康至关重要。国内对饮用水的净化处理，大多数都采用传统的液氯、次氯酸钠和漂白粉以及臭氧消毒净化法。用氯化法消毒、净化饮用水时，净化处理后的水中会不同程度含有四种三卤甲烷，即氯仿、一溴二氯甲烷、二氯二溴甲烷、溴仿。这些氯化处理生成的副产物THMs具有“三致”作用，对人体健康影响很大，并造成环境的二次污染。

随着国家对国内水质质量监测力度的加强，采用紫外线杀菌模组取代氯气、氯化物及臭氧消毒已是大势所趋。

传统的紫外线杀菌模组的紫外线灯管是采用有灯丝的紫外线灯进行消毒。

有灯丝的紫外线灯管是通过将放电电极装入石英玻璃管中，进行抽真空，并向玻璃管中注入汞齐，密封玻璃管，根据电场引起的发射电子产生的放电电流，对填充在玻璃管中的汞蒸汽进行电离，使得汞蒸汽释放出具杀菌波长的光谱，由于用于水处理的紫外线杀菌设备具有独特的使用环境，其工作温度与在空气中完全不一样，比如：250W紫外线灯在25℃空气中的工作温度为115～125℃，而在25℃的水里面紫外线灯在套管内的工作温度为90～100℃，选择在此工作温度下的高温汞齐，也就是要求在90～100℃温度下，该汞齐能够释放出0.8Pa左右的汞蒸汽压，以获得最佳的紫外线输出；然而由于紫外线灯在水中需要90～100℃的高温条件下，并无法保证汞齐能够释放足够大气压的汞蒸汽压，因此无法保证紫外线灯能释放足够照度的紫外线辐射，同时在电离时产生大量无用的可见光，降低了紫外照度，浪费了大量的电能。另一方面该种紫外线灯管在制作成紫外线杀菌设备存放于水下时，一般是水平横放平布在水底，一端有电线从灯管中导出并汇集一起从水底引出到岸上控制装置处，电缆在水中长期浸泡，容易引起电缆老化，电缆与设备相接处容易进水，导致设备故障频发，影响设备的使用寿命，而且灯管与水底平行横放，水流不是穿越灯管之间的间隙，因此不能充分给水流杀菌。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术采用有电极紫外线杀菌灯在在紫外照度不能满足要求，电能浪费严重，而且设备是水平放置、电缆长时间与水流接触容易引起设备故障，影响设备使用寿命的问题，提供一种采用无极紫外线灯，竖直设置于水底下，并且无需电缆连接的紫外线杀菌设备。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：无极紫外线杀菌设备，包括有并排竖直设置的多根石英套管，在每一根石英套管内设有多根无极紫外线灯管，还包括有固定所述多根石英套管的中层固定架，以及设置在中层固定架上方的电源装置，电源装置内设有朝向石英套管内的并用于照射无极紫外线灯管以释放出紫外线的电磁波发射源。

电源装置给电磁波发射源提供电力的，通过电磁波发射源发出高频的电磁波作用于无极紫外线灯管，使灯管内的填充物发生分子跃迁从而发光，所以灯管和电源之间没有线缆连接。

在所述中层固定架上设有与石英套管一一对应的电磁波反射筒该电磁波反射筒上端与所述电磁波发射源连通，中端穿过中层固定架，下端与所述石英套管连通。

还包括有丝杆导向杆，该丝杆导向杆的下端沿电源装置的中轴线穿过电源主机箱并与中层固定架连接，丝杆导向杆内套设有丝杆，丝杆上端伸出丝杆导向杆设置，在丝杆导向杆顶端端面以上的丝杆外围上套设有电机支撑架，丝杆的顶端通过设置的电机连接件与电机连接，该电机下沿设置在电机支撑架上，在电机上设有防水壳；上述丝杆导向杆、丝杆、电机支撑架、电机连接件与电机、防水壳构成电动推杆。电动推杆在设备整个支架的中间垂直安装起到导向的作用。本发明设备采用立式安装的结构及导流杆：经过水力模型实验，可以有效避免水的紊流，最大限度的减少水阻力并使经过的水流均匀的接触照射从而有效杀菌。

在所述每个石英套管的顶端开口处套设有固定圆筒，还包括有连接板，所述连接板上设有与固定圆筒大小相同的开口，连接板依次穿过每个固定圆筒，并连接在并排排列的石英套管上；所述连接板具有双层内凹槽，在所述内凹槽处朝向石英套管管壁上设有毛刷清洁装置，所述毛刷清洁装置与丝杆连接。该毛刷清洁装置用于清洁石英套管，由电动推杆带动毛刷，电动推杆的启停是由在线的光源监测系统提供信号，套管脏了透光率就差信号反馈给电动推杆启动，套管干净了推杆就停止。

在所述石英套管的上端通过法兰固定盘与所述中层固定架连接，在法兰固定盘与石英套管接触的内侧面处设有密封胶圈；在石英套管内设有灯管定位圈，该灯管定位圈上设有与无极紫外线灯管数量相同的定位孔，所述每个定位孔套设在一个无极紫外线灯管外壁上。法兰固定盘将石英套管上端紧密的固定在中层固定架上，通过设置密封胶圈能保证石英套管与法兰固定盘连接的密封性，使外界的水不会进入到石英套管内，影响灯管的使用；通过灯管定位圈和定位孔的设置，使得无极紫外线灯管能均匀分布在石英套管内，不会晃动，保证灯管发射出来的紫外线也是均匀分布的。

所述电源装置包括有相互组装的电源主机箱、电源机箱盖、电源箱后盖和外壳，在所述电源主机箱内、电源箱后盖的下方设有散热风扇。

在所述石英套管内、包围无极紫外线灯管的外侧设有波导网。固定圆筒的作用是传递电磁波到波导网上；由电磁波发射源产生的微波在波导网的作用下导入无极紫外线灯管内，形成一个完整的微波谐振腔；灯管内充有保护性气体和液态化学物质，在微波的作用下发出紫外线光，紫外线灯管可以是一支也可以是多支；波导网的作用有两个：一是传导微波使其在网状波导管内形成谐振腔，将微波导入紫外线灯管内的化学物质上，二是在屏蔽微波的同时将紫外线光透出；在波导网外设有的石英套管，防止污水进入微波腔体内；集合多个这样的石英套管形成的杀菌设备放入污水中，发出的紫外线光可以有效地杀灭水中的细菌。

在所述石英套管的底端连接有底层板，在底层板上设有定位板，定位板上开有与石英套管位置和数量匹配的通孔，所述石英套管的底端设置在通孔内。通过带有通孔的的定位板能有效定位石英套管，使石英套管在水中上下受力均匀而不至于破损。

在所述中层固定架和底层板之间分别设有多根固定杆和导流杆，所述导流杆均匀靠近所述石英套管的两侧排布；所述固定杆底端分别与底层板的四角端连接，上端穿过中层固定架的四角端并连接到所述电源装置上。固定杆能有效支撑整个杀菌设备，从流体力学可知：水流如果遇到物体后会改变它的流向，流向由物体的形状和体积决定，设置导流杆的作用就是将水导向一个相对平稳顺畅的方向，有助于流向杀菌设备的水流平稳均匀，使其不会产生漩涡(紊流)从而减少阻力，使水体均匀接触紫外线的照射。

在所述无极紫外线灯管内壁上镀有含四铬化硅的镀膜层；灯管内加入低温的BiPbLnHg汞齐，其填充量为1.5～5g；并在灯管内冲入有氩气和氖气和氦气的混合气体，其中氩气占混合气体的25％～35％，氖气占混合气体的55％～65％，氦气占混合气体的5～15％，灯管内气压为3000～4500Pa。在无极紫外线灯管内壁镀膜，能杜绝内部填充物的向外渗透，延长寿命。

本发明工作原理：工作时，电磁波发生装置产生电磁波(包括微波)并直接照射无极紫外线灯管，激发灯管内的惰性气体放电，造成灯管内温度升高，使灯管内的汞齐汽化，在汞的汽化过程中，汞产生放电，在微波作用下产生分子越迁，发出紫外线光并释放出紫外线，用于消毒杀菌。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：由于采用无电极的紫外线灯作为杀菌单元，首先就不存在如有电极紫外线灯的电极损耗问题，使得杀菌单元的耐用性得到加强，延长了杀菌设备的使用寿命；另一方面，本发明杀菌设备是竖直设置在水底，竖直排列的结构，扩大了杀菌设备与水流的接触面积，使得杀菌效果更好；本发明的杀菌设备可用于水处理(包括净水处理和污水处理)和空气净化消毒中使用，能有效杀灭污水、净水和空气中的细菌，提高水源和空气质量。

附图说明

图1为本发明无极紫外线杀菌设备分解结构示意图；

图2为本发明无极紫外线杀菌设备组合一体结构示意图；

图3为本发明单个石英套管与电磁波发射源相互连接原理示意图；

附图标记说明：1-无极紫外线灯管，2-中层固定架，3-电源装置，31-电磁波发射源，32-电磁波反射筒，33-电源主机箱，34-电源机箱盖，35-电源箱后盖，36-外壳，37-散热风扇，4-石英套管，41-固定圆筒，5-定位板，51-通孔，6-底层板，7-固定杆，8-导流杆，9-连接板，91-毛刷清洁装置，10-密封胶圈，11-法兰固定盘，12-灯管定位圈，13-定位孔，20-丝杆导向杆，21-丝杆，22-电机支撑架，23-电机连接件，24-电机，25-防水壳，60-波导网。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例一：

请参阅图1和图2所示，无极紫外线杀菌设备，包括有并排竖直设置的四根石英套管4，在每一根石英套管4内设有四根无极紫外线灯管1，还包括有固定四根石英套管4的中层固定架2，以及设置在中层固定架2上方的电源装置3，电源装置3内设有朝向石英套管4内的并用于照射无极紫外线灯管1以释放出紫外线的电磁波发射源31。

在中层固定架2上设有与石英套管4一一对应的电磁波反射筒32，该电磁波反射筒32上端与电磁波发射源31连通，中端穿过中层固定架2，下端与石英套管4连通。

上述电源装置3用以对电磁波发射源31供电，其包括有相互组装的电源主机箱33、电源机箱盖34、电源箱后盖35和外壳36，在电源主机箱33内、电源箱后盖35的下方设有散热风扇37。

还包括有丝杆导向杆20，该丝杆导向杆20的下端沿电源装置3的中轴线穿过电源主机箱33并与中层固定架2连接，丝杆导向杆20内套设有丝杆21，丝杆21上端伸出丝杆导向杆20设置，在丝杆导向杆20顶端端面以上的丝杆21外围上套设有电机支撑架22，丝杆21的顶端通过设置的电机连接件23与电机24连接，电机24下沿设置在电机支撑架22上，在电机24外设有防水壳25；上述丝杆导向杆20、丝杆21、电机支撑架22、电机连接件23与电机24、防水壳25构成电动推杆。电动推杆的运动原理为：在石英套管内的灯管旁设置有一条光纤，将光的强度传给控制系统指示电动推杆工作，上述光纤是一条玻璃纤维，不用导电，光纤的另一头连接在控制柜里的光线模块上，从而构成一个在线监测。

在每个石英套管4的顶端开口处套设有固定圆筒41，还包括有连接板9，连接板9上设有与固定圆筒41大小相同的开口，连接板9依次穿过每个固定圆筒41，并连接在并排排列的石英套管4上；连接板9具有双层内凹槽，在内凹槽处朝向石英套管4管壁上设有毛刷清洁装置91，毛刷清洁装置91与丝杆21连接。

在石英套管4的上端通过法兰固定盘11与中层固定架2连接，在法兰固定盘11与石英套管4接触的内侧面处设有密封胶圈10；在每个石英套管4内设有灯管定位圈12，该灯管定位圈12上设有四个定位孔13，每个定位孔13套设在一个无极紫外线灯管1外壁上，用以对四根灯管进行定位。

在石英套管4内、包围无极紫外线灯管1的外侧设有波导网60。

在石英套管4的底端连接有底层板6，在底层板6上设有定位板5，定位板上开有四个通孔51，石英套管4的底端设置在通孔51内。

在中层固定架2和底层板6之间分别设有四根固定杆7和六根导流杆8，导流杆8分为两组均匀靠近石英套管4的两侧竖直排布；每根固定杆7底端分别与底层板6的一个角端连接，上端穿过中层固定架2的一个角端并连接到电源装置3上。

在无极紫外线灯管1内壁上镀有含四铬化硅的镀膜层；灯管1内加入低温的BiPbLnHg汞齐，其填充量为1.5g；并在灯管1内冲入有氩气和氖气和氦气的混合气体，其中氩气占混合气体的25％，氖气占混合气体的65％，氦气占混合气体的10％，灯管1内气压为3000～4500Pa。

现有无极紫外线灯管功率较小，没有超过100W的，而且较短，250W长度1.5米；工作温度都比较高150度，本实施例的无极紫外线灯管工作室保持常温50摄氏度；一般的无极紫外线灯管寿命6000小时，本实施例的无极紫外线灯管为30000小时。

实施例二：

本实施例无极紫外线灯管内加入低温的BiPbLnHg汞齐，其填充量为3g，，并同时冲入氩气和氖气和氦气的混合气体，其中氩气占混合气体的30％，氖气占混合气体的65％，氦气占混合气体的5％，管内气压保持在3000～4500Pa。本实施例其他结构与实施例一相同，在此不再详述。

实施例三：

本实施例无极紫外线灯管内加入低温的BiPbLnHg汞齐，其填充量为5g，，并同时冲入氩气和氖气和氦气的混合气体，其中氩气占混合气体的25％，氖气占混合气体的60％，氦气占混合气体的15％，管内气压保持在3000～4500Pa。本实施例其他结构与实施例一相同，在此不再详述。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.无极紫外线杀菌设备，其特征在于：包括有并排竖直设置的多根石英套管(4)，在每一根石英套管(4)内设有多根无极紫外线灯管(1)，还包括有固定所述多根石英套管(4)的中层固定架(2)，以及设置在中层固定架(2)上方的电源装置(3)，电源装置(3)内设有朝向石英套管(4)内的并用于照射无极紫外线灯管(1)以释放出紫外线的电磁波发射源(31)。

2.如权利要求1所述的无极紫外线杀菌设备，其特征在于：在所述中层固定架(2)上设有与石英套管(4)一一对应的电磁波反射筒(32)，该电磁波反射筒(32)上端与所述电磁波发射源(31)连通，中端穿过中层固定架(2)，下端与所述石英套管(4)连通。

3.如权利要求1所述的无极紫外线杀菌设备，其特征在于：还包括有丝杆导向杆(20)，该丝杆导向杆(20)的下端沿电源装置(3)的中轴线穿过电源主机箱(33)并与中层固定架(2)连接，丝杆导向杆(20)内套设有丝杆(21)，丝杆(21)上端伸出丝杆导向杆(20)设置，在丝杆导向杆(20)顶端端面以上的丝杆(21)外围上套设有电机支撑架(22)，丝杆(21)的顶端通过设置的电机连接件(23)与电机(24)连接，该电机(24)下沿设置在电机支撑架(22)上，在电机(24)上设有防水壳(25)；上述丝杆导向杆(20)、丝杆(21)、电机支撑架(22)、电机连接件(23)与电机(24)、防水壳(25)构成电动推杆。

4.如权利要求3所述的无极紫外线杀菌设备，其特征在于：在所述每个石英套管(4)的顶端开口处套设有固定圆筒(41)，还包括有连接板(9)，所述连接板(9)上设有与固定圆筒(41)大小相同的开口，连接板(9)依次穿过每个固定圆筒(41)，并连接在并排排列的石英套管(4)上；所述连接板(9)具有双层内凹槽，在所述内凹槽处朝向石英套管(4)管壁上设有毛刷清洁装置(91)，所述毛刷清洁装置(91)与丝杆(21)连接。

5.如权利要求1所述的无极紫外线杀菌设备，其特征在于：在所述石英套管(4)的上端通过法兰固定盘(11)与所述中层固定架(2)连接，在法兰固定盘(11)与石英套管(4)接触的内侧面处设有密封胶圈(10)；在每个石英套管(4)内设有灯管定位圈(12)，该灯管定位圈(12)上设有与无极紫外线灯管(1)数量相同的定位孔(13)，所述每个定位孔(13)套设在一个无极紫外线灯管(1)外壁上。

6.如权利要求1所述的无极紫外线杀菌设备，其特征在于：所述电源装置(3)包括有相互组装的电源主机箱(33)、电源机箱盖(34)、电源箱后盖(35)和外壳(36)，在所述电源主机箱(33)内、电源箱后盖(35)的下方设有散热风扇(37)。

7.如权利要求1所述的无极紫外线杀菌设备，其特征在于：在所述石英套管(4)内、包围无极紫外线灯管(1)的外侧设有波导网(60)。

8.如权利要求1所述的无极紫外线杀菌设备，其特征在于：在所述石英套管(4)的底端连接有底层板(6)，在底层板(6)上设有定位板(5)，定位板上开有与石英套管(4)位置和数量匹配的通孔(51)，所述石英套管(4)的底端设置在通孔(51)内。

9.如权利要求8所述的无极紫外线杀菌设备，其特征在于：在所述中层固定架(2)和底层板(6)之间分别设有多根固定杆(7)和导流杆(8)，所述导流杆(8)均匀靠近所述石英套管(4)的两侧竖直排布；所述固定杆(7)底端分别与底层板(6)的四角端连接，上端穿过中层固定架(2)的四角端并连接到所述电源装置(3)上。

10.如权利要求1所述的无极紫外线杀菌设备，其特征在于：在所述无极紫外线灯管(1)内壁上镀有含四铬化硅的镀膜层；灯管(1)内加入低温的BiPbLnHg汞齐，其填充量为1.5～5g；并在灯管(1)内冲入有氩气和氖气和氦气的混合气体，其中氩气占混合气体的25％～35％，氖气占混合气体的55％～65％，氦气占混合气体的5～15％，灯管(1)内气压为3000～4500Pa。

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