CN107993910B - 一种紫外线管封装设备及封装工艺 - Google Patents

Abstract

一种紫外线管封装设备及封装工艺，包括加热装置、保温冷却装置、排气/充气装置、真空装置、电源模块、控制模块。电热炉的电热炉膛内安装有电热丝，分为多个炉区，多个温度传感器安装于电热炉上，分别用于感应多个炉区温度。所述保温冷却装置包括保温炉、冷却水槽、电流接头；保温炉分为两个保温炉膛，两个保温炉膛外侧各布置一个冷却水槽，任意一保温炉膛内安装有电流接头，任意一保温炉膛内两侧分别安装有电流接头。所述排气/充气装置包括排气/充气主管、主工艺石英管、真空传感器、充气电磁阀、排气电磁阀、流量调整阀、惰性气体瓶。真空装置的检漏泵为低真空部分，真空装置的前级泵与扩散泵串联，构成高真空部分。本发明有效解决紫外线灯管在封装上存在的气密性不良，工艺成本浪费等问题。

Description

一种紫外线管封装设备及封装工艺

技术领域

本发明一种紫外线管封装设备及封装工艺，涉及紫外线管封装技术领域。

背景技术

紫外线杀菌相对于其传统的化学杀菌方法有无可比拟的优势，紫外线对细菌和病毒的杀菌率可达到99%以上，而且都是在1-2s完成；而且紫外线杀菌的广谱性，它几乎能杀灭所有的细菌和病毒；紫外线杀菌不添加任何化学物质，在使用过程中不会产生任何二次污染。传统的消毒方法都是使用氯气的强氧化性进行杀菌，而消毒剂本身都是属于剧毒、易燃物质，而紫外线管则不会出现这样的安全隐患。所以用紫外线杀菌取代传统的化学杀菌已成为现在的主流趋势。

但紫外线灯管的传统生产工艺中，大部分生产者采用的是高温火焰加热灯管进行排气/充气、手工调整电子分解电流的生产工艺。设备结构简单，主要通过手工操作，生产效率低，产品质量不稳定；少部分采用电炉加热的工艺，也只是将灯管放入电炉中加热排气，再取出冷却后进行电子分解，加热冷却过程费时，电炉热利用效率低，排气充气过程不连贯，对紫外线管的质量有很大影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种紫外线管封装设备及封装工艺，有效解决紫外线灯管在封装上存在的气密性不良，工艺成本浪费等问题。通过本发明生产的紫外线灯，具有气密性良好、工艺简单、成本低等优点。

本发明采取的技术方案为：

一种紫外线管封装设备，包括加热装置、保温冷却装置、排气/充气装置、真空装置、电源模块、控制模块。

所述加热装置包括电热炉、炉温设定控制柜、温度传感器；所述电热炉的电热炉膛内安装有电热丝，分为多个炉区，外罩第一隔热板；多个温度传感器安装于电热炉上，分别用于感应多个炉区温度；所述电热炉、温度传感器连接炉温设定控制柜，炉温设定控制柜用于设定控制电热炉膛各炉区温度。

所述保温冷却装置包括保温炉、冷却水槽、电流接头；所述保温炉分为两个保温炉膛，中间用第二隔热板分隔；所述两个保温炉膛外侧各布置一个冷却水槽，任意一保温炉膛内安装有电流接头，电流接头与保温炉的壳体绝缘，任意一保温炉膛内两侧分别安装有A端电流接头、B端电流接头，所述A端电流接头、B端电流接头连接电源模块。

所述排气/充气装置包括排气/充气主管、主工艺石英管、真空传感器、充气电磁阀、排气电磁阀、流量调整阀、惰性气体瓶。所述排气/充气主管安装于保温炉外侧，排气/充气主管前端连接主工艺石英管，主工艺石英管位于保温炉内，所述排气/充气主管后端连接排气电磁阀，所述真空传感器、充气电磁阀通过接头连接排气/充气主管，所述充气电磁阀连接流量调整阀，所述流量调整阀连接惰性气体瓶。

所述真空装置包括检漏泵、前级泵、扩散泵；所述检漏泵为低真空部分，通过排气电磁阀连接于排气/充气主管一侧；所述前级泵与扩散泵串联，构成高真空部分，串联后连接排气/充气主管后端排气电磁阀。

所述电源模块包括两台隔离变压器，两台隔离变压器各连接A端电流接头、B端电流接头，所述A端电流接头、B端电流接头分别与紫外线直管的电极通过导线串联。

所述控制模块包括排气复合真空计、充气压力计、电流分段控制显示器、电压表、自动控制按钮。排气复合真空计，用于监控真空度及真空泵运行状态；充气压力计连接充气电磁阀，用于控制惰性气体充入压力；电流分段控制显示器，用于设定控制紫外线直管电极灯丝分解各段电流大小、及紫外线管电极灯丝分解各段电流时间。

所述电热炉置于所述保温炉之上，电热炉的电热炉膛朝下，电热炉两则装有滑轨，电热炉可沿滑轨平移滑动；电热炉的电热炉膛一个工作周期覆盖在一个保温炉膛之上工作、下一个工作周期平移覆盖在另一个保温炉膛之上工作。

所述冷却水槽内布置有冷却铜管，水槽底部设有进出水孔，进水管接有补水器，自动补水。

所述排气/充气装置、真空装置、电源模块为两套，位于设备两侧，两套排气/充气装置、真空装置、电源模块分别连接控制模块。

所述排气/充气主管为316不锈钢制作，包括五个标准KF真空接头和一个真空规管接头，紫外线管内部杂气通过排气/充气主管抽出，惰性气体通过排气/充气主管充入。

所述主工艺石英管一端熔融封闭，另一端通过真空规管与排气/充气主管相连，主工艺石英管位于设备两侧，各一根。

所述紫外线直管为：封装好电极、接好紫外线工艺管的石英玻管半成品，所述石英玻管外

形为直管或U管。

所述紫外线工艺管为石英玻管，外形为“T”形结构，“T”形直管部分一头连接石英玻管，

另一头连接主工艺石英管；“T”形垂直部分一头接直管中部，另一端封闭，封闭端盛装

固态汞或液态汞。

本发明一种紫外线管封装设备及封装工艺，有益效果如下：

1：生产过程自动化，对排气、烘烤、电子分解、充气过程均可数字化显示、管理.

2： 保温冷却炉分两部分，加热炉在保温炉上平移滑动，一个工艺周期在一侧加热，下一个工艺周期在另一侧加热，炉丝不需断电冷却，电热利用效率高，降低生产成本。

3： 两侧炉膛轮流工作，生产效率高。

4：石英主工艺管与紫外管工艺管为熔融连接，气密性良好，杂气易抽出。

附图说明

图1是本发明的设备结构示意图；

图2 是紫外管直管接线示意图；

图3 是紫外管U管接线示意图。

具体实施方式

如图1~3所示，一种紫外线管封装设备，包括加热装置1、保温冷却装置2、排气/充气装置3、真空装置4、电源模块5、控制模块6。

所述加热装置1包括电热炉11、炉温设定控制柜12、温度传感器13；所述电热炉11的电热炉膛内安装有电热丝，分为多个炉区，外罩第一隔热板；多个温度传感器13安装于电热炉11上，分别用于感应多个炉区温度；所述电热炉11、温度传感器13连接炉温设定控制柜12，炉温设定控制柜12用于设定控制电热炉膛各炉区温度，炉温设定控制柜12位于机台后侧。炉温设定控制柜12设有多个温度控制器，通过温度传感器13感应各炉区实际温度与设定温度温差，来改变各炉区电热丝电流，以控制实际温度在设定温度±10ºC以内。

所述保温冷却装置2包括保温炉21、冷却水槽22、电流接头23；保温炉21总长度为两倍电热炉11长度。所述保温炉21分为两个保温炉膛，中间用第二隔热板分隔；所述两个保温炉膛外侧各布置一个冷却水槽22，任意一保温炉膛内安装有电流接头23，电流接头23与保温炉21的壳体绝缘，任意一保温炉膛内两侧分别安装有A端电流接头、B端电流接头，所述A端电流接头、B端电流接头连接电源模块5。

所述排气/充气装置3包括排气/充气主管31、主工艺石英管32、真空传感器33、充气电磁阀34、排气电磁阀35、流量调整阀36、惰性气体瓶37。所述排气/充气主管31安装于保温炉21外侧，排气/充气主管31前端连接主工艺石英管32，主工艺石英管32位于保温炉21内，所述排气/充气主管31后端连接排气电磁阀35，所述真空传感器33、充气电磁阀34通过接头连接排气/充气主管31，所述充气电磁阀34连接流量调整阀36，所述流量调整阀36连接惰性气体瓶37。

所述真空装置4包括检漏泵41、前级泵42、扩散泵43；所述检漏泵41为低真空部分，通过排气电磁阀35连接于排气/充气主管31一侧；所述前级泵42与扩散泵43串联，构成高真空部分，串联后连接排气/充气主管31后端排气电磁阀35。

所述电源模块5包括两台隔离变压器，两台隔离变压器各连接A端电流接头、B端电流接头，所述A端电流接头、B端电流接头分别与紫外线直管7的电极通过导线串联。两台隔离变压器，有多个电压档位；通过控制模块6自动控制隔离变压器档位，保证不同数量，不同规格紫外线管电子分解时，灯丝电流稳定合规。

所述控制模块6包括排气复合真空计、充气压力计、电流分段控制显示器、电压表、自动控制按钮；排气复合真空计，用于监控真空度及真空泵运行状态；充气压力计连接充气电磁阀34，用于控制惰性气体充入压力；电流分段控制显示器，用于设定控制紫外线直管7电极灯丝分解各段电流大小、及紫外线管电极灯丝分解各段电流时间。控制模块6通过排气电磁阀35控制真空通断：打开排气电磁阀35时执行抽真空过程，断开排气电磁阀35后执行充气过程。

所述电热炉11置于所述保温炉21之上，电热炉11的电热炉膛朝下，电热炉11两则装有滚动轴承14、滑轨24，电热炉11可沿滑轨24平移滑动。滑轨24两端有限位，可保证电热炉11滑动平稳，到位准确。电热炉11的电热炉膛一个工作周期覆盖在一个保温炉膛之上工作、下一个工作周期平移覆盖在另一个保温炉膛之上工作。

所述冷却水槽22水槽宽度100mm，宽度为炉膛宽度，深度150-250mm，水槽内布置有冷却铜管，水槽底部设有进出水孔，进水管接有补水器，可自动补水。

所述排气/充气装置3、真空装置4、电源模块5为两套，位于设备两侧，两套排气/充气装置3、真空装置4、电源模块5分别连接控制模块6。

所述排气/充气主管31为316不锈钢制作，包括五个标准KF真空接头和一个真空规管接头，紫外线管内部杂气通过排气/充气主管31抽出，惰性气体通过排气/充气主管31充入。

所述排气/充气主管31侧边两个标准KF真空接头各接一个真空传感器33，其中一个真空传感器33与复合真空计相连，复合真空器有两个真空显示屏，一个显示低真空度，一个显示高真空度，另一个与充气压力计相连；另一侧一个标准KF真空接头接连接充气电磁阀34，充气压力计同时连接充气电磁阀34，通过真空传感器33感应惰性气体充入紫外线管时的压力值，当充入压力值与充气压力计设定值相等时，充气压力计控制充气电磁阀断开，停止充气，保证充气值稳定。所述排气/充气主管31侧边另一个标准KF真空接头接一个排气电磁阀35，排气电磁阀35连接检漏泵和控制单元6复合真空计，排气电磁阀35打开时，检漏泵抽管路及紫外管真空，通过复合真空计低真空显示值判断系统有无漏气。

所述主工艺石英管32为直径25 mm的石英管，长度为保温炉(21)膛宽度+100mm，一端熔融封闭，另一端通过真空规管与排气/充气主管31相连，两侧各一根。

所述紫外线直管7为：封装好电极71、接好紫外线工艺管72的石英玻管73半成品，

所述石英玻管73外形为直管或U管，长度可以为200~2000mm，直径可以为5~30mm。

所述紫外线工艺管72为石英玻管，外形为“T”形结构，“T”形直管部分一头连接

石英玻管73，另一头连接主工艺石英管32；“T”形垂直部分一头接直管中部，另一端封

闭，封闭端按工艺工求盛装固态汞或液态汞，生产时须保证“T”形垂直部分大部位于冷

却水槽22内，保证汞不挥发。

所述电源模块5连接控制模块6的电流分段控制显示器，根据设定紫外线管电极71灯丝分解各段电流大小、及紫外线管电极71灯丝分解各段电流时间，自动控制隔离变压器档位，保证不同数量，不同规格紫外线管电子分解时灯丝电流稳定合规；如紫外线管真空度达标后，电极灯丝分解电流第一段要求1mA,分解时间长度5分钟；电极灯丝分解电流第二段要求2mA,分解时间长度10分钟，均可通过设定自动控制。

紫外线管U管烘烤、排气、电子分解、充气整个工艺过程如下：

步骤一：开启炉温设定控制柜12，设定各电热炉11的炉区温度，进行升温。

步骤二：在流量调整阀36后连接惰性气体瓶37。

步骤三：等待升温稳定过程中时，将准备好紫外线直管7半成品按一定间距排布在保温炉21一侧炉膛内，将紫外线工艺管72通过火焰熔融接到主工艺石英管32上，同时将紫外线管工艺管72 的“T”形直管内的含汞部分沉浸入水槽中，保持紫外线直管7顺直不受力。

步骤四：接好紫外线工艺管72后，接通控制模块6电源，真空装置4的各泵自动延时开启，排气复合真空计显示真空度，开接检漏泵41的排气电磁阀35，抽排气/充气主管

31与主工艺石英管32、紫外线直管7的真空，通过复合真空计低真空部分真空值，判断

系统有无漏气现象；如紫外线工艺管72与主工艺石英管32之间熔融连接时有空隙，检漏

时真空度高于0.1Torr不下降或暂时下降又上升。

步骤五：检漏通过后，控制模块6开接扩散泵43的排气电磁阀35，排气/充气主管31与主工艺石英管32、紫外线直管7高真空；此时用导线将紫外线直管7两头电极分别串联至A端电流接头、B端电流接头。

步骤六：检查复合真空计高真空显示值达0.001Torr以下，抽高真空三分钟后，将炉温稳定的电热炉11顺滑轨24平移至保温炉膛紫外线直管7上方，覆盖加热；电热炉11平移到位时，控制模块6自动控制电源模块5与电流接头23连接的隔离变压器档位，按预定

程序进行电极灯丝电子分解。

步骤七：电子分解程序进行中时，在保温炉21另一侧进行步骤二、三、四。

步骤八：电极灯丝电子分解程序完成后，控制模块6提示移开电热炉11，此时将电热炉11顺滑轨24平移至另一侧保温炉膛上方，进行步骤五。

步骤九：移走电热炉11后，打开保温炉这一端挡板，进行散热。

步骤十：当紫外线直管7温度降低至100ºC以下后,关闭端挡板，控制模块6断开两个排气电磁阀35，接通充气电磁阀34，从排气/充气主管31对紫外线直管7进行惰性气体充装，充气压力计同时连接充气电磁阀34，通过真空传感器33感应惰性气体充入紫外线直

管7时的压力值，当充入压力值与充气压力计设定值相等时，充气压力计控制充气电磁阀

断开，停止充气，保证充气值稳定。

步骤十一：充气过程结束后，取下电极连接导线；用火焰烧熔紫外线工艺管72，密封切断工艺管，取出紫外线直管7。

Claims (8)

1.一种紫外线管封装设备，包括加热装置（1）、保温冷却装置（2）、排气/充气装置（3）、真空装置（4）、电源模块（5）、控制模块（6），其特征在于：所述加热装置（1）包括电热炉（11）、炉温设定控制柜（12）、温度传感器（13）；所述电热炉（11）的电热炉膛内安装有电热丝，分为多个炉区；多个温度传感器（13）安装于电热炉（11）上，分别用于感应多个炉区温度；所述电热炉（11）、温度传感器（13）连接炉温设定控制柜（12），炉温设定控制柜（12）用于设定控制电热炉膛各炉区温度；

所述保温冷却装置（2）包括保温炉（21）、冷却水槽（22）、电流接头（23）；所述保温炉（21）分为两个保温炉膛；所述两个保温炉膛外侧各布置一个冷却水槽（22），任意一保温炉膛内安装有电流接头（23），电流接头（23）与保温炉（21）的壳体绝缘，任意一保温炉膛内两侧分别安装有A端电流接头、B端电流接头，所述A端电流接头、B端电流接头连接电源模块（5）；

所述排气/充气装置（3）包括排气/充气主管（31）、主工艺石英管（32）、真空传感器（33）、充气电磁阀（34）、排气电磁阀（35）、流量调整阀（36）、惰性气体瓶（37）；

所述排气/充气主管（31）安装于保温炉（21）外侧，排气/充气主管（31）前端连接主工艺石英管（32），主工艺石英管（32）位于保温炉（21）内，所述排气/充气主管（31）后端连接排气电磁阀（35），所述真空传感器（33）、充气电磁阀（34）通过接头连接排气/充气主管（31），所述充气电磁阀（34）连接流量调整阀（36），所述流量调整阀（36）连接惰性气体瓶（37）；

所述真空装置（4）包括检漏泵（41）、前级泵（42）、扩散泵（43）；所述检漏泵（41）为低真空部分，通过排气电磁阀（35）连接于排气/充气主管（31）一侧；所述前级泵（42）与扩散泵（43）串联，构成高真空部分，串联后连接排气/充气主管（31）后端排气电磁阀（35）；

所述电源模块（5）包括两台隔离变压器，两台隔离变压器各连接A端电流接头、B端电流接头，所述A端电流接头、B端电流接头分别与紫外线直管（7）的电极通过导线串联；

所述控制模块（6）包括排气复合真空计、充气压力计、电流分段控制显示器、电压表、自动控制按钮；

排气复合真空计，用于监控真空度及真空泵运行状态；

充气压力计连接充气电磁阀（34），用于控制惰性气体充入压力；

电流分段控制显示器，用于设定控制紫外线直管7电极灯丝分解各段电流大小、及紫外线管电极灯丝分解各段电流时间。

2.根据权利要求1所述一种紫外线管封装设备，其特征在于：所述电热炉（11）置于所述保温炉（21）之上，电热炉（11）的电热炉膛朝下，电热炉（11）两则装有滑轨（24），电热炉（11）可沿滑轨（24）平移滑动；电热炉（11）的电热炉膛一个工作周期覆盖在一个保温炉膛之上工作、下一个工作周期平移覆盖在另一个保温炉膛之上工作。

3.根据权利要求1所述一种紫外线管封装设备，其特征在于：所述排气/充气装置（3）、真空装置（4）、电源模块（5）为两套，位于设备两侧，两套排气/充气装置（3）、真空装置（4）、电源模块（5）分别连接控制模块（6）。

4.根据权利要求1所述一种紫外线管封装设备，其特征在于：所述排气/充气主管（31）为316不锈钢制作，包括五个标准KF真空接头和一个真空规管接头，紫外线管内部杂气通过排气/充气主管（31）抽出，惰性气体通过排气/充气主管（31）充入。

5.根据权利要求1所述一种紫外线管封装设备，其特征在于：所述主工艺石英管（32）一端熔融封闭，另一端通过真空规管与排气/充气主管（31）相连，主工艺石英管（32）位于设备两侧，各一根。

6.根据权利要求1所述一种紫外线管封装设备，其特征在于：所述紫外线直管（7）为：封装好电极、接好紫外线工艺管（72）的石英玻管（73）半成品，所述石英玻管（73）外形为直管或U管。

7.根据权利要求6所述一种紫外线管封装设备，其特征在于：所述紫外线工艺管（72）为石英玻管，外形为“T”形结构，“T”形直管部分一头连接石英玻管（73），另一头连接主工艺石英管（32）；“T”形垂直部分一头接直管中部，另一端封闭，封闭端盛装固态汞或液态汞。

8.采用如权利要求1~7任意一项紫外线管封装设备的紫外线管封装工艺，其特征在于：

步骤一：开启炉温设定控制柜（12），设定各电热炉（11）的炉区温度，进行升温 ；

步骤二：在流量调整阀（36）后连接惰性气体瓶（37）；

步骤三：等待升温稳定过程中时，将准备好紫外线直管（7）半成品按一定间距排布在保温炉（21）一侧炉膛内，将紫外线工艺管（72）通过火焰熔融接到主工艺石英管（32）上，同时将紫外线管工艺管（72）的“T”形直管内的含汞部分沉浸入水槽中，保持紫外线直管（7）顺直不受力；

步骤四：接好紫外线工艺管（72）后，接通控制模块（6）电源，真空装置4的各泵自动延时开启，排气复合真空计显示真空度，开接检漏泵（41）的排气电磁阀（35），抽排气/充气主管（31）与主工艺石英管（32）、紫外线直管（7）的真空，通过复合真空计低真空部分真空值，判断系统有无漏气现象；如紫外线工艺管（72）与主工艺石英管（32）之间熔融连接时有空隙，检漏时真空度高于0.1Torr不下降或暂时下降又上升；

步骤五：检漏通过后，控制模块（6）开接扩散泵（43）的排气电磁阀（35），排气/充气主管（31）与主工艺石英管（32）、紫外线直管（7）高真空；此时用导线将紫外线直管（7）两头电极分别串联至A端电流接头、B端电流接头；

步骤六：检查复合真空计高真空显示值达0.001Torr以下，抽高真空三分钟后，将炉温稳定的电热炉（11）顺滑轨（24）平移至保温炉膛紫外线直管（7）上方，覆盖加热；电热炉（11）平移到位时，控制模块（6）自动控制电源模块（5）与电流接头（23）连接的隔离变压器档位，按预定程序进行电极灯丝电子分解；

步骤七：电子分解程序进行中时，在保温炉（21）另一侧进行步骤二、三、四；

步骤八：电极灯丝电子分解程序完成后，控制模块（6）提示移开电热炉（11），此时将电热炉（11）顺滑轨（24）平移至另一侧保温炉膛上方，进行步骤五；

步骤九：移走电热炉（11）后，打开保温炉这一端挡板，进行散热；

步骤十：当紫外线直管（7）温度降低至100ºC以下后,关闭端挡板，控制模块6断开两个排气电磁阀（35），接通充气电磁阀（34），从排气/充气主管（31）对紫外线直管（7）进行惰性气体充装，充气压力计同时连接充气电磁阀（34），通过真空传感器（33）感应惰性气体充入紫外线直管（7）时的压力值，当充入压力值与充气压力计设定值相等时，充气压力计控制充气电磁阀断开，停止充气，保证充气值稳定；

步骤十一：充气过程结束后，取下电极连接导线；用火焰烧熔紫外线工艺管（72），密封切断工艺管，取出紫外线直管（7）。