CN104245160A - 辐射源清洁系统和包括辐射源清洁系统的模块 - Google Patents
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Abstract
描述一种用于辐射源的清洁系统。清洁系统包括：(i)清洁室壳体；(ii)可移除地布置在清洁室壳体内的清洁筒；以及(iii)可移除地联接到清洁室壳体的端盖元件。清洁筒包括第一密封元件和第二密封元件，第一密封元件和第二密封元件能够相对于辐射源的外表面提供大致液密密封。还描述辐射源模块和包括辐射源模块的流体处理系统。
Description
相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2012年2月23日提交的临时专利申请S.N.61/634074的权益，该申请的内容通过引用合并于此。
技术领域
在一个方面，本发明涉及一种辐射源清洁系统，具体地用于流体处理系统。在另一方面，本发明涉及一种包括辐射源清洁系统的辐射源模块以及结合有辐射源模块的流体处理系统。
背景技术
流体处理系统在本领域中通常是已知的。更具体地，紫外(UV)辐射流体处理在本领域中通常是已知的。
早期处理系统包括容纳一个或多个辐射(优选为UV)灯的完全封闭室设计。这些早期设计存在一些问题。这些问题特别在应用于大型开放流动处理系统(通常是较大规模的市政废水或饮用水处理厂)时呈现。因此，这种类型的反应器具有与其相关的以下问题：
反应器的相对高的投资成本；
难以接近浸没反应器和/或被弄湿设备(灯、套筒清洁器等)；
与污垢材料从流体处理设备移除相关的难题；
相对低的流体消毒效率，和/或
要求设备的完全冗余以用于被弄湿部件(套筒、灯等)的维护。
传统封闭式反应器的缺点导致所谓的“开放通道”反应器的开发。
例如，美国专利4482809、4872980和5006244(都以Maarschalkerweerd的名义并都转让给本发明的受让人，并且此后称为Maarschalkerweerd#1专利)都描述了重力馈送流体处理系统，其采用紫外(UV)辐射。
这种系统包括UV灯模块(例如框架)的阵列，其包括多个UV灯，每个灯安装在套筒内，套筒在附接到横向件的一对腿之间延伸并通过腿支承。由此支承的套筒(包括UV灯)浸没在待处理的流体内，流体接着根据需要辐射。流体所暴露的辐射量通过流体与灯的接近程度、灯的输出瓦数和流体经过灯的流速来确定。通常，一个或多个UV传感器可用来监视灯的UV输出，并且流体水平通常在一定程度上在处理装置的下游通过水平闸门等控制。
The Maarschalkerweerd#1专利教导流体处理系统，其特征在于改进了从被弄湿或浸没状态取出设备而不需要完全设备冗余的能力。这些设计将灯阵列划分成排和/或列，并且其特征在于使反应器顶部开放以便在“顶部开放”通道内提供流体的自由表面流动。
The Maarschalkerweerd#1专利教导的流体处理系统的特征在于具有流体的自由表面流动(通常顶部流体表面不被有意地控制或限制)。因此，该系统通常遵循开放通道水力学的性能。由于系统的设计固有地包括流体的自由表面流动，在每个灯或灯阵列在任一或其他液压相邻阵列受到水高度变化的不良影响之前可以处理的最大流动上具有限制。在较大流动或流动变化显著时，可以允许流体的未受限制或自由表面流动以改变处理体积和流体流动的横截面形状，由此使得反应器的效率相对低。如果阵列中的每个灯的功率相对低，每个灯的相应流体流动会相对低。完全开放通道流体处理系统的概念能够满足这些较低灯功率和相应较低液压加载处理系统。这里的问题在于，由于灯的功率较低，需要相对大量的灯来处理相同体积的流体流动。因此，系统的固有成本会很大和/或无法与自动灯套筒清洁和大流体体积处理系统的附加特征竞争。
这导致所谓“半封闭”流体处理系统。
美国专利5418370、5539210和Re36896(都以Maarschalkerweerd的名义并都转让给本发明的受让人，并且此后称为Maarschalkerweerd#2专利)都描述了与辐射源(例如UV辐射源)一起使用的清洁系统。清洁系统的特征在于具有位于辐射源(例如UV辐射源)的套筒(例如石英套筒)外部的清洁室。清洁室被构造成接收清洁流体，并优选地包括位于其相对端处的密封元件(例如O形圈)。清洁系统还包括运动元件，运动元件被构造成使清洁室相对于辐射源在缩回位置和延伸位置之间运动。Maarschalkerweerd#2专利中描述的清洁系统是本领域的显著进步。具体地，确信Maarschalkerweerd#2专利中描述的清洁系统是与辐射源一起使用的第一清洁系统，其综合机械清洁(经由清洁室内的密封元件或O形圈)和化学清洁(经由清洁室内的清洁流体)。已经发现，与单独使用机械清洁(这是Maarschalkerweerd#2专利之前的传统方法)相比，这种综合效果更好地从辐射源的外部移除污垢材料。
虽然Maarschalkerweerd#2专利在本领域作出了进步，还具有改善的空间。具体地，随着时间推移，变得需要维护清洁系统，更特别是更换用作密封并提供机械作用以便从辐射源移除污垢材料的元件(例如O形圈、V形密封件等)。在Maarschalkerweerd#2专利中描述的清洁系统中，变得需要拆卸包括清洁系统的辐射源模块，移除并更换这里描述的O形圈，并再次重新组装部件。这需要模块长时间停止工作，需要冗余设备(并增加投资成本)或关闭整个流体处理(由此不利地影响流体处理系统的总体效率)。
因此，非常希望具有一种清洁系统，其一方面保持化学和机械清洁的优点，但允许密封元件(例如O形圈、V形密封件等)相对快速更换。优选地，这通过以下方式实现：(i)不需要从辐射源模块移除整个清洁系统，和/或(ii)相对快速，使得辐射源模块可以返回工作，而没有显著停机时间。
因此，非常希望具有一种克服以上问题的清洁系统和辐射源模块。
发明内容
本发明的目的在于消除或减小现有技术的以上提到的缺陷中的至少一个。
本发明的另一目的在于提供一种用于辐射源的新颖清洁系统。
本发明的另一目的在于提供一种新颖的辐射源模块。
本发明的另一目的在于提供一种新颖流体处理系统。
因此，在其一个方面，本发明提供一种用于辐射源的清洁系统，其包括：
(i)清洁室壳体；
(ii)可移除地布置在清洁室壳体内的清洁筒，清洁筒包括第一密封元件和第二密封元件，第一密封元件和第二密封元件能够相对于辐射源的外表面提供大致液密密封；以及
(iii)可移除地联接到清洁室壳体的端盖元件。
因此，本发明人对于以上参照的Maarschalkerweerd#2专利中描述的清洁系统进行改进。更具体地，在本发明的清洁系统中，可以移除清洁系统的内部部件，允许用来从辐射源的外部移除污垢材料的密封元件的快速更换。因此，清洁系统的其他部件可在辐射源模块上留在原位。另外，密封元件的更换可以非常快速地实现，由此造成流体处理系统的总体功能的最小中断。
附图说明
将参考附图描述本发明的实施方式，附图中的相同附图标记表示相同部件，附图中：
图1示出结合本发明清洁系统的优选实施方式的辐射源模块的部分剖去的透视图；
图2示出图1的辐射源模块中所含的辐射源的截面图；
图3示出图1和2所示的辐射源模块中示出的清洁系统的多种部件的分解视图；
图4示出移除辐射源模块的端部以接近清洁系统；以及
图5示出移除清洁系统的内部部件以便密封元件的更换。
具体实施方式
在其一个方面，本发明涉及一种用于辐射源的清洁系统，其包括：
(i)清洁室壳体；
(ii)可移除地布置在清洁室壳体内的清洁筒，清洁筒包括第一密封元件和第二密封元件，第一密封元件和第二密封元件能够相对于辐射源的外表面提供大致液密密封；以及
(iii)可移除地联接到清洁室壳体的端盖元件。
辐射源模块的优选实施方式可包括任何以下特征的任何两个或更多个的任一或组合；
清洁筒还包括联接到第一密封元件的第一盖元件；
清洁筒还包括联接到第二密封元件的第二盖元件；
清洁筒还包括联接到第一密封元件的第一盖元件和联接到第二密封元件的第二盖元件；
清洁筒还包括能够以间隔关系保持第一盖元件和第二盖元件的间隔元件；
间隔元件包括能够与第一盖元件联接的第一端；
间隔元件的第一端和第一盖元件被可移除地联接；
间隔元件的第一端和第一盖元件被螺纹联接；
间隔元件包括能够与第二盖元件联接的第二端部；
间隔元件的第二端和第二盖元件被可移除地联接；
间隔元件的第二端和第二盖元件被螺纹联接；
间隔元件包括能够与第一盖元件联接的第一端和能够与第二盖元件联接的第二端部；
间隔元件的第一端和第一盖元件被可移除地联接，并且间隔元件的第二端和第二盖元件被可移除地联接；
间隔元件的第一端和第一盖元件被螺纹联接，并且间隔元件的第二端和第二盖元件被螺纹联接；
清洁筒包括能够允许清洁流体接触辐射源的表面的多孔表面；
第一盖元件包括能够相对于第一盖元件将第一密封元件保持在预定位置的第一间隔部分；
第二盖元件包括能够相对于第二盖元件将第二密封元件保持在预定位置的第二间隔部分；
(a)第一盖元件包括能够相对于第一盖元件将第一密封元件保持在预定位置的第一间隔部分；以及(b)第二盖元件包括能够相对于第二盖元件将第二密封元件保持在预定位置的第二间隔部分；
第一盖元件包括能够在第一盖元件和清洁室壳体的第一内部之间形成大致液密密封的第三密封元件；
第三密封元件是环形的；
第三密封元件是O形圈；
第二盖元件包括能够在第二盖元件和清洁室壳体的第二内部之间形成大致液密密封的第四密封元件；
第四密封元件是环形的；
第四密封元件是O形圈；
第一密封元件是环形的；
第一密封元件是V形密封件；
第二密封元件是环形的；
第二密封元件是V形密封件；
第一密封元件和第二密封元件直接联接到能够以间隔关系保持第一密封元件和第二密封元件的间隔元件；
第一密封元件和第二密封元件能够直接移除地联接到能够以间隔关系保持第一密封元件和第二密封元件的间隔元件；
第一密封元件和第二密封元件直接永久联接到能够以间隔关系保持第一密封元件和第二密封元件的间隔元件；
清洁筒包括能够允许清洁流体接触辐射源的表面的多孔表面；
端盖元件被螺纹联接到清洁室壳体的第一端部；
端盖元件包括能够与第二盖元件上的第三端部可释放地接合的第二端部；
第二端部能够使第三端部扭转和锁定，以允许清洁筒从清洁室壳体移除；以及
清洁室壳体包括能够允许清洁流体添加到清洁室壳体的清洁流体入口。
在其一个方面，本发明涉及一种清洁系统模块，其包括用于清洁多个辐射源的多个如上所述的清洁系统。
此清洁系统的优选实施方式可包括以下特征的一个或两个：
清洁系统与辐射源的比例为1：1；以及
清洁系统模块还包括使清洁系统模块相对于多个辐射源在缩回位置和延伸位置之间运动的运动元件。
在其另一方面，本发明涉及一种用于流体处理系统的辐射源模块，辐射源模块包括至少一个辐射源和如上所述的清洁系统。
在其又一方面，本发明涉及一种用于流体处理系统的辐射源模块，辐射源模块包括多个辐射源和多个如上所述的清洁系统。
此辐射源模块的优选实施方式可包括以下特征的一个或两个：
清洁系统与辐射源的比例为1：1；以及
辐射源模块还包括使清洁系统模块相对于多个辐射源在缩回位置和延伸位置之间运动的运动元件。
在其又一方面，本发明涉及一种流体处理系统，包括具有布置其中的至少一个如上所述的辐射源模块的流体处理区域。
参考图1和2，示出辐射源模块10的部分剖去的透视图。辐射源模块10包括底板15和侧壁20(与侧壁20相对的附加侧壁出于简明而未示出)。
辐射源模块10包括一系列辐射源25，每个辐射源25与清洁系统100接合。本领域普通技术人员将清楚唯一一个辐射源25在图1中示出，但是应该理解到辐射源与图1中的辐射源模块10中所示的每个清洁系统100结合使用。
每个清洁系统100联接到轭30。同样联接到轭30的是驱动机构35，驱动机构35用来使得轭30在延伸位置(图1所示)和缩回位置(未示出)之间运动。
辐射套筒支承元件40联接或连接到容座45，以便接收每个辐射源25的远侧部分。
辐射源模块10上的附加细节可以在例如美国临时专利申请S.N.61/457048和国际专利申请S.N.PCT/CA2011/001350中发现。
特别参照图2，可以看到套筒支承元件40被构造成接收和固定辐射源25的闭合端27。
清洁系统100的多种部件现在将特别参照图3来描述。
通常，清洁系统100包括清洁室壳体105、清洁筒110和端盖元件115。在通常使用中，清洁筒110布置在清洁室壳体105中并通过端盖元件115固定就位。
清洁筒110包括在其一端处具有O形圈125的顶盖120。O形圈125在清洁筒110使用时与清洁室壳体105形成大致液密密封。
清洁筒110还包括具有经由摩擦配合联接其上的环形V形密封件形式的擦拭密封件135的第一间隔元件130，特别参看用于描述V形密封件的图2(本领域普通技术人员将认识到“V形”是参照图2所示的密封件的总体横截面的)。优选地，张紧弹簧(出于简明而未示出)设置成使擦拭密封件135朝着辐射源25张紧。这种张紧弹簧的使用用来使来自清洁室壳体105的清洁流体的泄漏最小，例如因为辐射源25的直径的小变化。
接着，擦拭筒110包括具有开口端以接收第一间隔元件130的卷绕环140。在使用中，擦拭密封件135在清洁系统100中用作机械擦拭件。
顶盖120可如所示通过螺纹接合联接到卷绕环140的端部。
擦拭筒110还包括具有经由摩擦配合联接其上的擦拭密封件150的第二间隔元件145，擦拭密封件150类似于以上描述的擦拭密封件135。再次，如同擦拭密封件135，张紧弹簧(出于简明而未示出)可以与擦拭密封件150一起使用。在使用中，擦拭密封件150在清洁系统100中用作机械擦拭件。
清洁筒110还包括在其一端处具有O形圈160的底盖155。在使用中，O形圈160与清洁室壳体105的内部形成大致液密密封。清洁室壳体105还包括用于分配清洁流体的入口端口106和压力释放阀107。
底盖155和卷绕笼140的相对端可以如同以上针对顶盖120和卷绕笼140的另一端描述那样通过螺纹接合联接。
在清洁筒110完全组装时，它可以布置在清洁室壳体105内。在此构型中，将理解到底盖155具有一系列突耳165，其功能将在下面描述。
端盖元件115具有与底盖155上的突耳165可逆地接合的一系列突耳170。端盖115可接着使用螺纹部分螺纹联接到清洁室壳体105的端部，如图3所示。
本领域普通技术人员将理解到大致液密清洁室通过清洁室壳体105、O形圈125、160、擦拭密封件135、150和辐射源25的存在组合形成。另外，将理解到清洁流体可以经由卷绕笼140中的开口经过入口106添加到清洁室壳体105，并且将接触辐射套筒25(出于简明而未在图3中示出)。
现在将参照图4和5描述维护擦拭密封件135、150的步骤。
因此，在希望维护擦拭密封件135、150时，轭30相对于辐射源25运动到延伸位置，参见示出清洁系统100相对于辐射源25位于延伸位置的图4。
接着，套筒支承元件40被解开并从容座45移除。这暴露端盖元件115的最远侧部分。端盖元件115接着从清洁室壳体105旋开以暴露清洁筒110的底盖155的突耳165。端盖元件115被颠倒，使得突耳170可接着与底盖155的突耳165接合。这允许整个擦拭筒110退回，见图5。
此时，擦拭筒110可如同图3中的擦拭筒110的元件的描述那样拆卸。擦拭密封件135、150可被更换，并且整个单元被重新组装。重新组装的清洁筒110可接着通过颠倒以上步骤安装在清洁室壳体105中。
有利地，更换擦拭密封件135、150的整个操作可以对于整个模块在几分钟内完成。特别值得注意的是擦拭密封件135、150的更换可以在不从辐射源模块拆卸整个清洁系统的情况下完成。这是本发明清洁系统的特别优点。
虽然参照所示实施方式和例子描述了本发明，此描述不意图以限制含义理解。因此，本领域普通技术人员在参照此说明书时将明白所示实施方式以及本发明的其他实施方式的多种改型。例如，虽然擦拭密封件135、150的优选形式是图2所示的V形密封件，应该认识到可以使用其他形式的密封件，例如O形圈等。另外，虽然本发明的清洁系统的所示实施方式包括具有可移除盖的清洁筒、间隔元件(各自包括擦拭密封件)和卷绕环，这只是当前优选的实施方式。例如，清洁筒可以基本上是一体的。此替代形式的一种实施方式可以调整卷绕环以具有用于每个擦拭密封件的适当凹槽(或其他保持元件)。一旦清洁筒从清洁室壳体退回，擦拭密封件可被更换，并且清洁筒可以被重新使用。此替代形式的另一实施方式可以调整卷绕环以具有永久联接其上的擦拭密封件。一旦清洁筒从清洁室壳体缩退回，它将被丢弃，并且用具有永久联接其上的擦拭密封件的新清洁筒更换。在这些替代实施方式的两者中，顶盖120和底盖155可被省略。因此设想到所附权利要求将覆盖任何这样的变型或实施方式。
这里参照的所有公开文献、专利和专利公开以相同的程度通过引用整体合并，似乎每个单独公开文献、专利或专利公开被特别和单独指明通过引用而整体合并。
Claims (44)
1.一种用于辐射源的清洁系统，包括：
(i)清洁室壳体；
(ii)可移除地布置在清洁室壳体内的清洁筒，清洁筒包括第一密封元件和第二密封元件，第一密封元件和第二密封元件能够相对于辐射源的外表面提供大致液密密封；以及
(iii)可移除地联接到清洁室壳体的端盖元件。
2.根据权利要求1所述的清洁系统，其中，清洁筒还包括联接到第一密封元件的第一盖元件。
3.根据权利要求1所述的清洁系统，其中，清洁筒还包括联接到第二密封元件的第二盖元件。
4.根据权利要求1所述的清洁系统，其中，清洁筒还包括联接到第一密封元件的第一盖元件和联接到第二密封元件的第二盖元件。
5.根据权利要求4所述的清洁系统，其中，清洁筒还包括能够以间隔关系保持第一盖元件和第二盖元件的间隔元件。
6.根据权利要求5所述的清洁系统，其中，间隔元件包括能够与第一盖元件联接的第一端。
7.根据权利要求6所述的清洁系统，其中，间隔元件的第一端和第一盖元件被可移除地联接。
8.根据权利要求6所述的清洁系统，其中，间隔元件的第一端和第一盖元件被螺纹联接。
9.根据权利要求5所述的清洁系统，其中，间隔元件包括能够与第二盖元件联接的第二端部。
10.根据权利要求9所述的清洁系统，其中，间隔元件的第二端和第二盖元件被可移除地联接。
11.根据权利要求9所述的清洁系统，其中，间隔元件的第二端和第二盖元件被螺纹联接。
12.根据权利要求5所述的清洁系统，其中，间隔元件包括能够与第一盖元件联接的第一端和能够与第二盖元件联接的第二端部。
13.根据权利要求12中的任一项所述的清洁系统，其中，间隔元件的第一端和第一盖元件被可移除地联接，并且间隔元件的第二端和第二盖元件被可移除地联接。
14.根据权利要求12中的任一项所述的清洁系统，其中，间隔元件的第一端和第一盖元件被螺纹联接，并且间隔元件的第二端和第二盖元件被螺纹联接。
15.根据权利要求1-11中的任一项所述的清洁系统，其中，清洁筒包括能够允许清洁流体接触辐射源的表面的多孔表面。
16.根据权利要求1-15中的任一项所述的清洁系统，其中，第一盖元件包括能够相对于第一盖元件将第一密封元件保持在预定位置的第一间隔部分。
17.根据权利要求1-15中的任一项所述的清洁系统，其中，第二盖元件包括能够相对于第二盖元件将第二密封元件保持在预定位置的第二间隔部分。
18.根据权利要求1-15中的任一项所述的清洁系统，其中，(a)第一盖元件包括能够相对于第一盖元件将第一密封元件保持在预定位置的第一间隔部分；以及(b)第二盖元件包括能够相对于第二盖元件将第二密封元件保持在预定位置的第二间隔部分。
19.根据权利要求1-15中的任一项所述的清洁系统，其中，第一盖元件包括能够在第一盖元件和清洁室壳体的第一内部之间形成大致液密密封的第三密封元件。
20.根据权利要求19所述的清洁系统，其中，第三密封元件是环形的。
21.根据权利要求19所述的清洁系统，其中，第三密封元件是O形圈。
22.根据权利要求1-21中的任一项所述的清洁系统，其中，第二盖元件包括能够在第二盖元件和清洁室壳体的第二内部之间形成大致液密密封的第四密封元件。
23.根据权利要求22所述的清洁系统，其中，第四密封元件是环形的。
24.根据权利要求22中的任一项所述的清洁系统，其中，第四密封元件是O形圈。
25.根据权利要求1-24中的任一项所述的清洁系统，其中，第一密封元件是环形的。
26.根据权利要求1-24中的任一项所述的清洁系统，其中，第一密封元件是V形密封件。
27.根据权利要求1-26中的任一项所述的清洁系统，其中，第二密封元件是环形的。
28.根据权利要求1-26中的任一项所述的清洁系统，其中，第二密封元件是V形密封件。
29.根据权利要求1所述的清洁系统，其中，第一密封元件和第二密封元件直接联接到能够以间隔关系保持第一密封元件和第二密封元件的间隔元件。
30.根据权利要求1所述的清洁系统，其中，第一密封元件和第二密封元件能够直接移除地联接到能够以间隔关系保持第一密封元件和第二密封元件的间隔元件。
31.根据权利要求1所述的清洁系统，其中，第一密封元件和第二密封元件直接永久联接到能够以间隔关系保持第一密封元件和第二密封元件的间隔元件。
32.根据权利要求1-11中的任一项所述的清洁系统，其中，清洁筒包括能够允许清洁流体接触辐射源的表面的多孔表面。
33.根据权利要求1-32中的任一项所述的清洁系统，其中，端盖元件被螺纹联接到清洁室壳体的第一端部。
34.根据权利要求1-33中的任一项所述的清洁系统，其中，端盖元件包括能够与第二盖元件上的第三端部可释放地接合的第二端部。
35.根据权利要求34所述的清洁系统，其中，第二端部能够使第三端部扭转和锁定，以允许清洁筒从清洁室壳体移除。
36.根据权利要求1-35中的任一项所述的清洁系统，其中，清洁室壳体包括能够允许清洁流体添加到清洁室壳体的清洁流体入口。
37.一种清洁系统模块，其包括用于清洁多个辐射源的多个根据权利要求1-36中任一项所述的清洁系统。
38.根据权利要求37所述的清洁系统模块，其中，清洁系统与辐射源的比例为1：1。
39.根据权利要求37-38中的任一项所述的清洁系统模块，还包括使清洁系统模块相对于多个辐射源在缩回位置和延伸位置之间运动的运动元件。
40.一种用于流体处理系统的辐射源模块，辐射源模块包括至少一个辐射源和根据权利要求1-36中的任一项所述的清洁系统。
41.一种用于流体处理系统的辐射源模块，辐射源模块包括多个辐射源和多个根据权利要求1-36中的任一项所述的清洁系统。
42.根据权利要求41所述的辐射源模块，其中，清洁系统与辐射源的比例为1:1。
43.根据权利要求41-42中的任一项所述的辐射源模块，还包括使清洁系统模块相对于多个辐射源在缩回位置和延伸位置之间运动的运动元件。
44.一种流体处理系统，包括具有布置其中的至少一个根据权利要求40-43中的任一项所述的辐射源模块的流体处理区域。
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