CN114573068B - 潜望镜式管内激光消毒杀菌装置 - Google Patents

潜望镜式管内激光消毒杀菌装置 Download PDF

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Abstract

一种潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，包括：管体，内部承载水体，所述管体的管壁上开设有透明窗口；激光器，位于所述管体的侧旁，所述激光器发射激光束；激光束传导结构，输入端与所述激光器的发射端连接，所述激光束传导结构的输出端连接所述透明窗口；所述激光束经所述激光束传导结构传导，并于所述透明窗口散射进入所述管体内。通过将激光器发射的激光束，激光束经激光束传导结构传导后，再经透明窗口位置散射进入管体内，从而完成对管体的水体的高效消毒杀菌。且该装置相较于传统的紫外灯和化学消毒，这种方法安全且环保，因此在大力倡导保护环境的情况下，该装置具有突出的安全性和环境友好性。

Description

潜望镜式管内激光消毒杀菌装置
技术领域
本发明属于激光消毒杀菌领域，尤其涉及一种潜望镜式管内激光消毒杀菌装置。
背景技术
目前自来水厂或者污水处理厂对水体进行消毒时，通常采用化学消毒方式进行消毒。这种化学消毒方式虽然能够清除水体内部的细菌，但却会在水体中残留大量游离余氯，致使水体存在异味，影响使用。多种研究结果也表明自来水中的游离余氯对人体有害，并且采用化学药品消毒就存在对环境污染的可能。因此，有必要寻找一种更安全的针对自来水管网或者污水处理厂的管网内部消毒杀菌装置及方法。
在杀菌技术领域，除了化学方式外，紫外线杀菌也是一种常用方式。紫外线杀菌通常使用于一个密闭的空间内，对该空间内部的物体进行杀菌，也有利用紫外设备对水体进行消毒。但基于发射紫外线的光源通常为水银灯、氙灯、紫外LED灯珠等特点，均存在不足之处。水银灯输出的光波长种类多，处于有效杀菌波长范围内的光的能量极低，光在传播过程中衰减明显，且水银有毒，存在安全隐患；氙灯、紫外LED灯珠发射的均为发散光，光线能量低，传播距离短，能量的浪费严重。由于上述紫外线杀菌的光源所发射的紫外光均存在能量低、散射等缺陷，因此杀菌效率低下。
激光作为一种能量密度高，方向性好的光源，并且微生物对266nm波段的激光极为敏感，因此，激光是作为管网消毒的理想手段。另外，激光具有环境友好的特征，恰好克服了当下紫外和化学消毒的弊端。进一步激发了利用激光对管网水源进行消毒的需求。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，旨在解决杀菌效率低下的问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，包括：
管体，内部承载水体，所述管体的管壁上开设有透明窗口；
激光器，位于所述管体的侧旁，所述激光器发射激光束；
激光束传导结构，输入端与所述激光器的发射端连接，所述激光束传导结构的输出端连接所述透明窗口；所述激光束经所述激光束传导结构传导，并于所述透明窗口散射进入所述管体内。
在一个实施例中，所述激光束传导结构包括第一凹透镜、凸透镜和第二凹透镜；所述第一凹透镜位于所述激光器的发射端侧旁；所述第二凹透镜位于所述透明窗口侧旁；所述凸透镜位于所述第一凹透镜和所述第二凹透镜之间；所述第一凹透镜对所述激光束进行扩束；所述凸透镜对所述激光束进行准直；所述第二凹透镜对所述激光束进行散射。
在一个实施例中，所述第二凹透镜对所述激光束扩散角度大于第二凹透镜对所述激光束扩散角度。
在一个实施例中，所述管体外壁上凹设有避让槽，所述透明窗口位于所述避让槽的内壁上；所述激光器平行于所述管体设置，并位于所述避让槽的外侧；所述激光束传导结构还包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一凹透镜、凸透镜和第二凹透镜和所述第二反射镜均位于所述避让槽内；所述第一反射镜位于所述激光器和所述第一凹透镜之间，所述激光束经所述第一反射镜反射到所述第一凹透镜上；所述第二反射镜位于所述凸透镜和所述第二凹透镜之间，经所述凸透镜的所述激光束在所述第二反射镜反射下传导到所述第二凹透镜上。
在一个实施例中，所述激光束传导结构为光纤，所述光纤的输入端与所述激光器的发射端连接；所述光纤的散射端正对所述透明窗口。
在一个实施例中，还包括防护罩，所述防护罩罩住所述激光器和激光束传导结构。
在一个实施例中，所述激光束波长为200nm-350nm。
在一个实施例中，所述管体表面设有激光器定位基座，所述激光器底部设有凹槽，所述激光器定位基座与所述凹槽嵌合。
在一个实施例中，所述管体的两端连接有管接头，所述管接头上设有阀门。
本申请的有益效果在于：通过将激光器发射的激光束，激光束经激光束传导结构传导后，再经透明窗口位置散射进入管体内，从而完成对管体的水体的高效消毒杀菌。且该装置相较于传统的紫外灯和化学消毒，这种方法安全且环保，因此在大力倡导保护环境的情况下，该装置具有突出的安全性和环境友好性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中管体为直线型时的该装置结构示意图；
图2为本申请提供的该装置中激光器和激光器定位基座的装配示意图；
图3为本申请实施例中激光束传导结构为光纤时的该装置结构示意图；
图4为本申请实施例中管体为弯形管道的该装置结构示意图；
图5为本申请实施例中管体为弯形管道和激光束传导结构为光纤时的该装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图5，本申请实施例提供了一种潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，包括：
管体3，内部承载水体，管体3的管壁8上开设有透明窗口11；
激光器7，位于管体3的侧旁，激光器7发射激光束；
激光束传导结构，输入端与激光器7的发射端连接，激光束传导结构的输出端连接透明窗口11；激光束经激光束传导结构传导，并于透明窗口11散射进入管体3内。
通过将激光器7发射的激光束，激光束经激光束传导结构传导后，再经透明窗口11位置散射进入管体3内，从而完成对管体3的水体的高效消毒杀菌。且该装置相较于传统的紫外灯和化学消毒，这种方法安全且环保，因此在大力倡导保护环境的情况下，该装置具有突出的安全性和环境友好性。
该装置与现有紫外光水体消毒相比，紫外线杀菌的光源所发射的紫外光均存在能量低、散射等缺陷，而激光具有能量密度高，一致性好的特征，适合长距离、长时间消毒。所以激光作为杀菌消毒光源恰好克服了紫外消毒的缺陷。
该装置与传统化学药品消毒相比，该装置以清洁的激光作为消毒杀菌的介质，不会在水体产生残留化学物质，具有显著的环境友好的特征。并且激光照射到的地方，微生物会被迅速杀灭，激光消杀效率高，化学药品消毒需要持续一段时间。
如图1和图4所示，在一个实施例中，激光束传导结构包括第一凹透镜5、凸透镜14和第二凹透镜12；第一凹透镜5位于激光器7的发射端侧旁；第二凹透镜12位于透明窗口11侧旁；凸透镜14位于第一凹透镜5和第二凹透镜12之间；第一凹透镜12对激光束进行扩束；凸透镜14对激光束进行准直；第二凹透镜12对激光束进行散射，散射的激光束经透明窗口11进入管体3内对水体进行杀毒。
在一个实施例中，第二凹透镜5对激光束扩散角度大于第二凹透镜12对激光束扩散角度。使激光束覆盖的面积更广。
如图1所示，在一个实施例中，管体3外壁上凹设有避让槽，透明窗口11位于避让槽的内壁上；激光器7平行于管体3设置，并位于避让槽的外侧。激光束传导结构还包括第一反射镜6和第二反射镜14，第一凹透镜5、凸透镜14和第二凹透镜12和第二反射镜13均位于避让槽内；第一反射镜6位于激光器7和第一凹透镜5之间，激光束经第一反射镜6反射到第一凹透镜5上；第二反射镜13位于凸透镜14和第二凹透镜12之间，经凸透镜14的激光束在第二反射镜13反射下传导到第二凹透镜12上。
如图3和图5所示，在一个实施例中，激光束传导结构为光纤16，光纤16的输入端与激光器7的发射端连接；光纤16的散射端正对透明窗口11，可以理解为，光纤16的散射端连接有扩散器。
如图1、3、4、5所示，在一个实施例中，还包括防护罩4，防护罩4罩住激光器7和激光束传导结构。防护罩4将激光器7与激光束传导结构与外界隔离开，防止外界对光学组件的污染，同时防止激光对外界环境的潜在伤害。
在一个实施例中，激光束波长为200nm-350nm，优选地，激光束波长为266nm，水中的微生物对266nm波段的激光束极为敏感，因此使用该波段的激光束具有更好的消毒杀菌效果。且该激光束功率能在0-10000W范围内可调。该装置可根据不同场景(管径，流速，液体)调整出射激光功率和波长，该激光参数的调整可以通过激光器本身来实现，具有适应范围广，智能可控的特点。
如图2所示，在一个实施例中，管体3表面设有激光器定位基座15，激光器底部设有凹槽，激光器定位基座15与凹槽嵌合。该装置根据简单的引导定位装置即可实现激光器的快速定位，为后续激光以精准角度通过透镜组合以一定发散角进入水管内，实现消杀。基于此，该装置便于操作。
在一个实施例中，管体3的两端连接有管接头，管接头上设有阀门，示例性地，管体3前端的连接有管接头1，管接头1上设有阀门2；管体3后端的连接有管接头10，管接头1上设有阀门9。该装置可通过管接头实现不同管径的连接，提高了该装置的适用范围，并且在零部件故障时，能实现快速更换。
例如，当激光束传导结构或者透明窗口需要更换时，关闭阀门，断开管接头，将管体3换下来；或装置需要接入不同直径管网时，可以调整管接头直径，使该装置适应不同消毒场景。
如图1和图3所示，示例性地，管体3为输送水体的直线管道。
如图4和图5所示，示例性地，管体3为净水设备中的弯形管道，即可以理解为，该装置为净水设备的其中一部分。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，其特征在于，包括：
管体，内部承载水体，所述管体的管壁上开设有透明窗口；
激光器，位于所述管体的侧旁，所述激光器发射激光束；
激光束传导结构，输入端与所述激光器的发射端连接，所述激光束传导结构的输出端连接所述透明窗口；所述激光束经所述激光束传导结构传导，并于所述透明窗口散射进入所述管体内；
所述激光束传导结构包括第一凹透镜、凸透镜和第二凹透镜；所述第一凹透镜位于所述激光器的发射端侧旁；所述第二凹透镜位于所述透明窗口侧旁；所述凸透镜位于所述第一凹透镜和所述第二凹透镜之间；所述第一凹透镜对所述激光束进行扩束；所述凸透镜对所述激光束进行准直；所述第二凹透镜对所述激光束进行散射；
所述管体外壁上凹设有避让槽，所述透明窗口位于所述避让槽的内壁上；所述激光器平行于所述管体设置，并位于所述避让槽的外侧；所述激光束传导结构还包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一凹透镜、凸透镜和第二凹透镜和所述第二反射镜均位于所述避让槽内；所述第一反射镜位于所述激光器和所述第一凹透镜之间，所述激光束经所述第一反射镜反射到所述第一凹透镜上；所述第二反射镜位于所述凸透镜和所述第二凹透镜之间，经所述凸透镜的所述激光束在所述第二反射镜反射下传导到所述第二凹透镜上。
2.如权利要求1所述的潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，其特征在于：所述第二凹透镜对所述激光束扩散角度大于第一凹透镜对所述激光束扩散角度。
3.如权利要求1所述的潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，其特征在于：还包括防护罩，所述防护罩罩住所述激光器和激光束传导结构。
4.如权利要求1所述的潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，其特征在于：所述激光束波长为200nm-350nm。
5.如权利要求1所述的潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，其特征在于：所述管体表面设有激光器定位基座，所述激光器底部设有凹槽，所述激光器定位基座与所述凹槽嵌合。
6.如权利要求1所述的潜望镜式管内激光消毒杀菌装置，其特征在于：所述管体的两端连接有管接头，所述管接头上设有阀门。
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