CN112551637A - 一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，包括环形腔体，所述环形腔体连接有入水口和出水口，所述入水口和出水口分别设置于环形腔体相对的两端，所述环形腔体内设置有多个整流部件，所述整流部件上分布有多个孔体；所述环形腔体的外壁设置有多个紫外辐射源。涡流和湍流的产生将会导致流体不断作不规则运动，紫外辐射源将不能平稳的照射流体进行消毒。本发明通过对环形腔体内设置一个或多个的滤网或整流部件，使高流速的流体通过整流部件的孔体后，形成一个平稳、低速的流体态或层流，保证紫外辐射源充分稳定照射流体进行杀毒。本发明用于消毒设备技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及消毒设备技术领域，特别是一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器。
背景技术
紫外线(Ultraviolet，UV)，是波长比可见光短，但比x射线长的电磁辐射，波长范围在10nm-400nm。根据不同的波段，UV可划分为UVA(波长320nm-400nm，低频长波)、UVB(波长280nm-320nm，中频中波)、UVC(波长100nm-280nm，高频短波)、EUV(波长10nm-100nm，超高频波)。
紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线破坏微生物的DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)分子结构，造成生长性细胞和再生性细胞的死亡，使细菌病毒失去繁殖和自我复制的功能，达到杀菌消毒的效果。紫外线消毒技术基于现代防疫学、医学和光动力学的基础，利用特殊设计的高效率、高强度的UVC波段紫外光对流体及物体表面进行杀菌消毒，完成对细菌繁殖体、芽孢、分支杆菌、冠状病毒、真菌、立克次体和衣原体等菌体的有效灭杀。
水体的消毒处理就是利用化学和物理方法杀灭水中病原体，防止疾病传染。常用的物理方法有加热煮沸法、辐射法和紫外线照射法等；化学消毒法有投加重金属离子、投加表面活性化学剂和投加氧化剂等消毒法。在众多消毒技术中，由于紫外线消毒不添加任何化学物质、消毒效果好及不产生消毒副产物等优点受到了人们的重视，但是传统的用于紫外消毒的汞灯，存在着消毒有效波段低、耗能大、寿命短、污染环境等缺点，随着LED技术的迅速发展，人们制备出了波长范围集中于UVC波段的深紫外LED消毒灯，与传统汞灯相比，它具有体积小、耗能少、无污染、安全性高、易于集成等优点，是替代传统汞灯的最佳选择，为水体消毒的紫外线照射法提供了巨大帮助。
从目前现有技术可得出，传统的封闭式紫外线消毒器的反应器主腔体主要为圆筒形，在筒壁设有流体进出口，筒体端部设有紫外线辐射源，当流体自入水口进入腔体，受到紫外线辐射源的辐射后，从出水口流出。
当处理大流量流体时，受流体混合动力学的影响，流体容易发生湍流或涡流现象。湍流，又称为乱流、扰流或紊流，是指流体高速流动时，流体中产生许多小漩涡使流体做不规则运动。而涡流，指流体旋转角矢量至少有一个不为零，流体质点或流体微团在运动过程中绕自身轴线做旋转运动，一般一个涡流会导致另外一个相应涡流的产生。湍流与涡流现象导致紫外线辐射不均匀，消毒效果差，无法完成对菌体的有效灭杀。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，包括环形腔体，所述环形腔体连接有入水口和出水口，所述入水口和出水口分别设置于环形腔体相对的两端，所述环形腔体内设置有多个整流部件，所述整流部件上分布有多个孔体；所述环形腔体的外壁设置有多个紫外辐射源。
通过上述方案，涡流和湍流的产生将会导致流体不断作不规则运动，紫外辐射源将不能平稳的照射流体进行消毒。本发明通过对环形腔体内设置一个或多个的滤网或整流部件，使高流速的流体通过整流部件的孔体后，形成一个平稳、低速的流体态或层流，保证紫外辐射源充分稳定照射流体进行杀毒。
作为上述技术方案的进一步改进，所述整流部件包括多个滤网，所述孔体开设于滤网。
作为上述技术方案的进一步改进，所述紫外辐射源设置为UVC光源。
作为上述技术方案的进一步改进，所述UVC光源采用波段为240nm至280nm的紫外LED光源。
作为上述技术方案的进一步改进，所述环形腔体的横截面为圆形。
作为上述技术方案的进一步改进，所述环形腔体的内表面涂覆有反射涂层。
作为上述技术方案的进一步改进，所述反射涂层为二氧化钛涂层。
本发明的有益效果是：本发明通过对环形腔体内设置一个或多个的滤网或整流部件，使高流速的流体通过整流部件的孔体后，形成一个平稳、低速的流体态或层流，保证紫外辐射源充分稳定照射流体进行杀毒。
本发明用于消毒设备技术领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明实施例的半剖结构示意图；
图2是本发明实施例的立体的半剖结构示意图；
图3是本发明实施例的整流部件的通孔的多个可供选择的孔型示意图；
图4是本发明实施例的流体流动路径示意图；
图5是本发明实施例的方形横截面的环形腔体的半剖结构示意图；
图6是图1中A-A截面的剖视结构示意图。
图中，1、环形腔体；2、紫外辐射源；3、出水口；4、入水口；5、整流部件。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1至图6，本发明为了实现上述的目的的技术方案是提供一种带滤网或整流部件5的环形紫外消毒反应装置，包含有至少一个环形腔体1，环形腔体1与一个或多个出水口3、一个或多个入水口4相连通，入水口4和出水口3分别设置于环形腔体1相对的两端。环形腔体1的外周面设置有一个或多个紫外辐射源2，环形腔体1内设置有整流部件5。
环形腔体1的截面优选为圆形，任选的，可采用三角形、矩形、不规则多边形等各种n边形(n>＝3)。本方案的环形腔体1内表面为光滑的表面，任选的，内部表面可涂有朗伯散射材料，次之，可采用涂有在紫外辐射源2产生和反射辐射下经历光催化从而在局部范围产生具有消毒作用的物质的材料，以增强消毒效果。任选的，其的环形反应装置的环形腔体1的内表面是可涂有用于增强消毒效果的光催化材料，包括不限于二氧化钛、氧化铝、氧化锰等，其任选的，可涂布在环形腔体1内表面曲面的某一任意位置，例如涂布在流体经过滤网或整流部件5的出水层流区域，用以增强该区域的污染物(病原体、细菌、有机物质等)的光致氧化、光致还原和净化。二氧化钛在吸收紫外光之后，可发生一系列反应产生具有消毒作用的物质，如氢氧根离子结合形成的过氧化氢，其在目前技术实验论证上认证其可在光催化净化方案中对细胞死亡有贡献。
环形反应装置的环形腔体1的内表面可涂有对UVC波段紫外光有着较高反射比的材料，理想情况下采用反射比为1.0的材料，同时具有朗伯散射的性质，这对于紫外辐射源2产生的UVC紫外光将有着很好的利用率。但是理想情况下，并不存在有1.0的反射比的材料。
在其中一个具体实施例中，优选的，本发明的反射涂层材料为聚四氟乙烯(PTFE)，聚四氟乙烯(PTFE)在一定程度下可看成为漫反射体。本发明的环形腔体1的外壳采用高反射率金属外壳材料，例如铝，可采用低密度聚四氟乙烯(PTFE)为高反射层，聚四氟乙烯(PTFE)可近似认为其反射比接近1.0的材料涂层。
在本发明的另外一个具体实施例中，优选的，本发明环形腔体1的外壳采用3D打印而成，外壳材料采用陶瓷，其优选的反射涂层可采用铝层作为对UVC紫外光的反射，但由于铝薄膜在使用过程中的氧化性能下降，需在上面涂布更多的铝保持较高的反射比。目前，技术实验证明，铝薄膜上喷镀有氟化镁的保护层，可不需要重复进行涂抹即可保持铝在UVC紫外光波段为260nm情况下有着0.85的反射比。
整流部件5的外周面通过3D打印与环形腔体1的内壁相吻合，材料选择为陶瓷。整流部件5可以为一个开设有若干孔体的板状构件，包含有至少一个环形腔体1，整流部件5设置有多个，多个整流部件5均设置于环形腔体1内。在其他实施例中，整流部件5也可以通过多个滤网组成，滤网上开设有若干通孔。整流部件5的通孔形状可以为圆孔、长条状、网格状或多变形状等。整流部件5被安放在环形空腔任意部位，用于进行整流流体，可消除高流速的流体在腔体内的涡旋状态，提高紫外辐射源2的杀毒效率。
流体进入环形腔体1后，形成两束流体，在经过整流部件5后，高流速的流体将会变的平缓均匀，逐渐以层流的方式在环形腔体1内流动。
紫外辐射源2优选采用紫外UVC光源，具体的特指为波段为240～280nm的紫外LED光源，任选的，可采用低压紫外线灯、中压汞弧紫外线灯、脉冲紫外线灯或任何其他紫外线灯。在UVC波段范围内应用辐射的LED，可采取材料其禁带带隙(以波长传输)可落入产生UVC波段(240～280nm)辐射范围内的材料，包括不限于铝镓氮(AlGaN其包括AlN带隙为6.1eV和GaN为3.45eV)等各种可发射UVC波段光子的材料。
紫外辐射源2的布局优选的，在两个滤网或整流部件5之间分布a个(a>＝1)紫外线源，其布局分布可围绕环形反应装置的周围任意位置，优选的，在流体经过滤网或整流部件5之后的出水区域，采取紫外辐射源2的合理分布，因此系统中大部分经过滤网或整流部件5的流体都能够流过紫外辐射源2的有效辐射消毒区域，紫外辐射源2分布设计可使经过过滤网或整流部件5的流体接收到足够和基本均匀的紫外辐射剂量，结合经过过滤网或整流部件5的流体基本上保持层流方式平缓均匀的流动，这样可尽量避免了因高流速下的流体产生涡流或湍流而不经充分辐射消毒流出反应装置，可以明显的提高消毒均匀性，从而提高杀毒效果。
本发明的核心思想在于，提出一种区别于传统的紫外水消毒装置，本发明对高流速下流体产生涡流、湍流以及紊流等有别于平流的流动状态进行整流，使之成为层流状态，并起到阻滞水流流速，使之均匀、有效的接收紫外辐射源2的辐射。
涡流和湍流的产生将会导致流体不断作不规则运动，紫外辐射源2将不能平稳的照射流体进行消毒。本发明通过对环形腔体1内设置一个或多个的滤网或整流部件5，使高流速的流体通过一个或多个的滤网或整流部件5后，形成一个平稳、低速的流体态或层流，保证紫外辐射源2充分稳定照射流体进行杀毒。
环形腔体1与滤网或整流部件5的尺寸可根据具体工程实施所需大小进行选择。任选的，可根据具体实施的处理规模进行多重叠加消毒。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，其特征在于：包括环形腔体(1)，所述环形腔体(1)连接有入水口(4)和出水口(3)，所述入水口(4)和出水口(3)分别设置于环形腔体(1)相对的两端，所述环形腔体(1)内设置有多个整流部件(5)，所述整流部件(5)上分布有多个孔体；所述环形腔体(1)的外壁设置有多个紫外辐射源(2)。
2.根据权利要求1所述的一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，其特征在于：所述整流部件(5)包括多个滤网，所述孔体开设于滤网。
3.根据权利要求1所述的一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，其特征在于：所述紫外辐射源(2)设置为UVC光源。
4.根据权利要求3所述的一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，其特征在于：所述UVC光源采用波段为240nm至280nm的紫外LED光源。
5.根据权利要求1所述的一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，其特征在于：所述环形腔体(1)的横截面为圆形。
6.根据权利要求1所述的一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，其特征在于：所述环形腔体(1)的内表面涂覆有反射涂层。
7.根据权利要求6所述的一种具有整流装置的环形双通道深紫外净水器，其特征在于：所述反射涂层为二氧化钛涂层。
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|---|---|---|---|---|
| CN105963731A (zh) * | 2008-12-19 | 2016-09-28 | 北卡罗来纳大学夏洛特分校 | 用于使用点辐射源进行流体的细菌消毒的系统和方法 |
| CN110143642A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-20 | 深圳市侑为技术有限公司 | 一种过流式水杀菌装置及净水设备 |
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