CN1423567A - 照射源模块 - Google Patents
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Abstract
本文介绍了一种经过改进的照射源模块,它具有适合至少部分浸没在处理流体中的电源。在一实施例中,电源部分浸没在处理流体中。在另一实施例中,电源完全淹没在处理流体中。还描述了具有该照射源模块的流体处理系统。
Description
技术领域
本发明总体上涉及照射源模块以及具有照射源模块的流体处理系统。
背景技术
紫外光照射系统在城市、工业和家庭中的应用是众所周知的，如用于水消毒。代表性地，这样的系统依靠紫外灯作为照射源。
紫外灯一般在灯和市电电源之间需要一个电源装置(有时称为镇流器)，以便传送、调节和/或控制提供给灯的电能。按照惯例，这些用途的电源装置，无论是电子的还是电磁的，都需要安装在干燥的位置，以免受水或湿气的影响。人们还知道，这些传统的电源装置以废热的形式耗散一部分所传输的能量，导致电源装置部件温度升高。而且，电源装置的周围的环境条件可能导致电源装置部件的工作温度升高。
由于过高的温度会缩短电源装置的使用寿命和/或可能引起灾难性的故障，通常在系统设计中有必要包括一套消散废热并限制周围热环境影响的装置。
需要低功率灯泡的紫外线照射系统一般能够通过其所处的周围空气环境的自然对流充分地消散电源装置产生的废热。这样的系统的实例可以在以下专利中找到：
美国专利4,482,809；
美国专利4,872,980；以及
美国专利5,006,244。
近来，对于紫外线照射系统中使用更高功率的灯表现出了很高的兴趣。这些更高功率的灯一般需要具有用强迫通风冷却电源装置壳的大的仓室，和/或如果电源要安装在更紧凑的容器内，具有用于强迫通风和/或冷却液体的复杂装置。例如参阅以下任何专利：
美国专利5,418,370；
美国专利5,539,210；以及
美国专利5,590,390(Re.36,896)。
使用大的仓室容纳电源的需要导致在小面积内安装这样的系统很困难。而且，系统的资金成本增加。并且，空气流出和流入仓体经常受到堵塞过滤器的阻碍，因此有必要添加其它附件。而且，如果用强制液体冷却，系统的资金成本和复杂性都会增加。
此外，在上述系统中，必须使用各个导线经较长距离将电力由电源传送给灯，这还会进一步增加复杂性和成本。当采用高频交流电使灯工作时，与这些较长导线相关的问题变得更加难以解决。
具有一种可以用在流体处理系统中的照射源模块克服上述现有技术的一个或几个缺点是合意的。
发明内容
本发明的目标之一是提供一种新颖的照射源模块，它消除或减轻上述现有技术的至少一个缺点。
本发明的另一个目标就是要提供一种流体处理系统，它消除或减轻了上述现有技术的至少一个缺点。
因此，本发明一方面提供了一种照射源模块，包括：具有一个第一支撑件的框架；至少一个从第一支撑件伸出、并与第一支撑件接合的照射源模块；一个安装在照射源模块内的照射源；将照射源模块固定在流体处理系统中的连接装置；以及与框架相连、适合与流体接触的一个电源。
附图说明
将结合附图对本发明的实施例进行描述，其中图1-17说明了本发明的不同实施例。
图1具有完全浸没的电源的紫外灯组件的等比例视图。
图2从模块框架下拆下的浸没电源以及灯和套筒。
图3具有浸没电源的紫外灯组件的侧视图。
图4从模块框架下拆下的浸没电源以及灯和套筒。
图5固定在模块框架件(左)上且被密封的密封电源。传送输入电源和状态/控制信号的插头在左侧与电源相连，套筒架通过与相应的狭槽啮合的可拆卸的突起固定在电源盒上，O型密封圈将套筒架密封，与电源的外壳隔离，右侧的插头将电力从电源传送到灯。
图6密封的电源在密封固定在模块框架件(图的左侧)上之前的截面图。电源输入以及控制和状态信号通过左侧的插头相连，右侧的插头将电力输送给灯，注意，为清楚起见，该图未画出套筒。
图7右侧为套筒架的末端，具有密封和将套筒固定在电源盒上的作用的O型密封圈和突起。注意为清楚起见，该图未画出灯。
图8组装的密封电源的截面图。
图9第二(上方)端盖在安装好第一端盖和电路板之后，与导线相连。在固定第二端盖之前，可以用合适的导热高度电绝缘(也就是不导电)的材料(如3MTM生产的FluorinertTM Liquid#FC-40)填充电源外壳，使用如上所述的导热材料改善了废热(由电源产生)由电源向壳体的传输，壳体继而将热传输给周围的液体(具有代表性的是水)。
图10第一端盖(下方)在插入壳体之前与电路板连线。
图11电源固定在框架件上并浸没在液体表面之下的紫外灯组件。注意：在该装置中，一个单独的电源有可能为多个灯供电(图中所画为一个电源为两个灯供电，通过一个插头电连接)，电源的电子器件被完全密封在防水壳内，可以用合适的导热高度电绝缘(也就是不导电)的材料(如3MTM生产的FluorinertTM Liquid#FC-40)填充电源内的内腔，使用如上所述的导热材料改善了废热(由电源产生)由电源向壳体的传输，壳体继而将热传输给周围的液体(具有代表性的是水)。
图12通过密封插头实现为灯以及控制/状态信号输入、输出电力的电连接。模块框架件和电源之间的衬垫进一步提供了密封性，以防止水接触到电连接。
图13所画的插头连接器利用密封O型密封圈防止水进入电接触配件的区域。通过密封插头实现为灯以及控制/状态信号输入、输出电源的电连接。
图14当安装在模块框架件上时，电源盒的几何尺寸可以是这样的：即它充分浸没在液体的上表面以下，但电连接高于液体的上表面，这样的结构使的产生热的元件可以被完全环绕镇流器舱的液体冷却，从而允许电连接器只额定为具有适宜的环境耐受性并适用于暂时浸没(而不是连续浸没)，这就能减少成本和电连接器件的复杂度。
图15所画的电源外壳(其中装有电子器件)安装在模块框架件上，高于液体的上表面。电源基本上高过液体的上表面，但至少有一个导热表面直接与液体接触，在图15中，有一个导热翅片从电源外壳向下伸入液体，电子器件产生的热通过电源外壳上的翅片传递并排入液体，这样的结构使得电源外壳和连接部分能够只需具有适宜的环境耐受性以及适合暂时浸没，减少了结构的复杂度和成本。
图16如图15，但电源从模块框架件上拆开了。
图17图15和图16中的电源，有导热翅片从舱体伸出。
具体实施方式
因此，本发明涉及一种用于照射源模块的新颖电源装置部件，以便消除或减轻上述现有技术的问题。下面参照紫外线照射源模块和包括这种模块的流体处理系统对本发明进行说明，领域内普通技术人员会了解：本发明通常可以结合一个照射源用于包括液体和气体在内的不同流体。
本发明的优选实施例将电源安装在照射源模块中，使它被照射源模块的照射源处理的流体所淹没。这就为电源提供了一种较高容量的冷却的介质，使得使用高功率照射源更便利。这种装置无需使用较大外壳来容纳电源。这种装置的另一个优点在于电源可以安装在接近照射源的位置，从而使照射源和电源之间的导线的长度减少到最小的程度。
本发明的另一实施例将电源安装在容器内的流体(最好是液体)内，该流体远离被处理的流体。这种装置在所处理的流体不适合浸没电源的情况下很有用。而另一实施例则涉及一种电源浸没在一种流体中的系统，并且照射源发出的照射能被用来照射一种气体或气体的混合物，以处理其中所含的污染物。当空气清洗被用来去除水中的污染物，随后装载有污染物的空气被照射时，该实例是实用的。在该例中，有一个准备好的水源，电源可以浸没在其中以得到充分的冷却而无需其它外壳或冷却装置。
本发明的另一实施例涉及一种设计，其中电源的一部分被浸没在处理的流体中以利于废热消散。
图1-17示出了本发明的不同实施例。各图附有关于各实施例的更详细的文字说明。
一般地说，图1-10中所列的各实施例涉及一种能用于流体处理系统的照射源模块，如美国专利5,590,390中所述的系统。如图所示，在支撑腿和石英套筒的突出部分以及灯模块之间安装了一个电源(镇流器)。各模块可通过紧固件(如螺栓等)和/或咬合连接件连接。在所列的实施例中，镇流器被完全浸没在流体中。而且，在所列的实施例中，每个灯模块各配有一个单独的镇流器。正象领域内普通技术人员所了解的，由镇流器产生的废热完全消散在处理流体中。而且，从电源将电传送给镇流器所需的导线的长度相对较短。在图5-10中，提供了镇流器是如何安装在模块中的进一步细节，并且对防止流体从支撑腿一侧或灯、保护套筒一侧进入镇流器区域的密封装置进行了描述。只是一般地示出了镇流器内的具体模块，因为它们是现有技术，而且熟悉本技术的都了解这些模块。在一个优选实施例中，在一个含有导热的，便于冷却用的绝缘流体的密闭舱内有一个电源转换装置一一参看图9和11。
参看图1，示出了具有一个支撑件110的一个照射源模块100。与支撑件110相连的是一个连接棒120。从支撑件110上伸出四个支撑臂130。配有照射源模块140，它包括安装在一个防照射穿透的套筒150内的一个照射灯145。电源155以流体密封的六式安置于每个支撑臂130和每个照射源模块140之间。
参看图2，示出图1中的电源155的局部放大图。这样，电源155包括一对O型密封圈157、159。从电源155的最近端伸出一个包括多根插脚163的电插头161。在电源155的近端还配有一些有螺扣的装置165。一组螺栓167以流体密封的方式穿过支撑臂130和电源155的有螺扣的装置165。
图5示出电源155的优选实施例的截面图以及电源155是如何与支撑臂130以及照射源模块140的保护套筒150相连接的。
如图所示，套筒架170与保护套筒150相连。套筒架170能够偏离保护套筒150的纵轴。正如熟悉本技术的人所理解的，这种偏离行为与一组O型密封圈175相结合，起到在套筒架170和电源150之间密封流体的作用。安装在电源155内的是一块包括电源155的电气部件的电路板200。
图6-8画出了电源155其它的不同视图。
图9-10说明了电源155的结构。即，示出镇流器外壳180。电路板200通过电连接184与第一端盖182相连。与其相对的是与一个第二端盖188相连的灯导线186，第二端盖188包括一个用来与灯145相连的插座190。第一端盖182和第二端盖188通过一组螺栓192与镇流器外壳180相连，螺栓192结合O型密封圈起到密封流体的作用，以消除或减少流体进入镇流器外壳180内的电路板200。
在图11-13中，画出了本照射源模块的另一实施例。再一次地，图11-13中的模块可用于如美国专利5,590,390中所述的流体处理系统。在该实施例中，电源或镇流器位于支撑腿上与灯/保护套筒的起始面相对的一个面上。如图所示，一个电源将控制一对灯。正如熟悉本技术的人所了解的，图11-13中所示实施例的优点包括：对于消除或减少流体进入电源具有更简单的密封机构。而且，电源的维修方便，不必破坏石英套筒和模块其余部分之间的密封。电源的细节与图1-10中所列的实施例相似。
参看图11-13，示出包括一个支撑件210和一个连接棒220的一个照射源模块200。从支撑件210伸出四个支撑臂230。与每个支撑臂230各连接一个照射源模块250。在支撑件210的对侧是一对电源255，其中的每个电源各包括一个镇流器257和通过螺栓260固定在支撑件210上的一个衬垫265。
参看图12和13，可见电源255包括一个具有一个阳电接插件259的镇流器257。阳电接插件259与支撑件210上的阴电接插件261接合。
图13从不同视角示出了图12中的各种部件。如图所示，接插件259包括一个O型密封圈258和一组电接触插脚262。
参看图14，示出对本照射源模块所做的进一步修改。具体地，电源为棒形，并被固定在模块的支撑腿的与灯/保护套筒的起始面相对的一个面上。如图所示，支撑腿和电源之间的电连接高于水面，从而有利于进一步保持电源内部电路的干燥，以消除或减少流体进入电源。而且，对电源进行维修时，不必破坏石英套筒和模块其余部分之间的密封。
参看图14，示出了本照射源模块的另一个实施例。所示的照射源模块300包括一个支撑件310和一个连接臂320。从支撑件310伸出四个支撑臂330，分别与照射源模块340相连。在支撑件310的对侧是一个包括一个镇流器357和一个衬垫365的细长电源355，所述衬垫365通过一组螺栓360与支撑件310相连。镇流器357具有一对与支撑件310上的阴电接插件261接合的阳电接插件359。
在图15-17中示出进一步的修改。在该例中，电源的电路与模块位于受处理流体之外的一部分相连。电源外壳至少有一部分是导热的，并且这部分与处理流体相接触，或至少部分浸没在处理流体中。例如，如图所示，一个导热的“翅片”从电源外壳伸入处理溶液，从而利于消散电源产生的热。尽管画出了的“翅片”一种外形，熟悉本技术的人都知道，并不限制于“翅片”的具体形状。
参看图15-17，示出了本照射源模块的另一个实施例。画出了包括一个支撑件410和一个连接棒420的一个照射源模块400。从支撑件410伸出四个支撑臂430。每个支撑臂430各与一个照射源模块440相连。电源455从连接棒420垂出。电源455包括一个镇流器457和一个通过一组螺栓460与连接棒420相连的衬垫465。镇流器457包括一对与连接臂420内的一对阴电接插件(未画出)接合的凸电插头459。从镇流器457向下垂挂着冷却翅片470。在一个实施例中，冷却翅片470可以是一种固体导热材料，它将镇流器产生的热传送给受处理流体(也就是说，该流体起冷源的作用)。在另一个实施例中，翅片或者可以是中空的，其中充满冷却流体以协助把热从镇流器传送给处理流体。
虽然参照优选的和具体图示了的实施例对本发明进行了描述，熟悉本技术的人当然理解：在不偏离本发明的实质和范围的条件下，对这些优选和图示了的实施例可以做各种修改。例如，虽然只是结合美国专利5,590,390中所述的流体处理系统对本照射源模块进行了说明，熟悉本技术的人都将意识到本发明还可用于与美国专利4,482,809、4,872,980和5,006,244中所述的模块相似的“双腿”模块。更进一步，参看图1-14中所列的实施例，有可能修改电源外壳使之包括突出的翅片(未画出)，这将利于热的消散并制造混合，从而提高照射区处理流体的效率。更进一步，尽管上文中结合附图具体描述的不同的实施例涉及常规使用的一种为紫外线照射源提供动力的电源一一例如，低频交流(50Hz到500kHz)电源——那些熟悉本技术的人容易理解：在不偏离本发明的实质和范围的条件下，其它电源也可用于本照射源模块。例如，以下任何一种电源都可用于本照射源模块：直流电源，其它高频射频电源或微波激励电源。本发明尤其适用于后两种电源，其中当电源和照射源彼此紧密靠近时，效率得以提高并且电磁干扰减少。更进一步，尽管上文中结合附图具体描述的不同的实施例涉及电源直接浸泡或淹没得到成电源和受处理流体之间的直接热交换，熟悉本技术的人立刻会意识到：电源可以用另一种结构的包装(例如，照射源的支撑腿)，其与流体直接接触以提供与处理的流体之间的热交换，从而在不偏离本发明的实质和范围的条件下受本发明之益。熟悉本技术的人了解在不偏离本发明的实质和范围的条件下还可做其它的修改。
本文所引用的所有出版物、专利和专利申请的完整性如同每个单独出版物、专利和专利申请被具体、单独地引用的完整性。
Claims (21)
1.一种照射源模块，包括：具有一个第一支撑件的框架；至少一个从第一支撑件伸出，并与第一支撑件接合的照射源模块；一个安装在照射源模块内的照射源；将照射源模块固定在流体处理系统中的连接装置；以及一个与框架相连、适合与流体接触的电源。
2.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，流体包括被处理的流体。
3.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，流体包括冷却液体。
4.权利要求3所述照射源模块，还包括一个装冷却液体的容器。
5.权利要求4所述照射源模块，其特征在于，容器远离模块。
6.权利要求4所述照射源模块，其特征在于，容器与模块相连。
7.权利要求6所述照射源模块，其特征在于，装有冷却液体的容器的一部分浸没在处理的流体中。
8.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，电源适合完全浸没在处理流体中。
9.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，至少一个照射源模块以悬臂的形式从第一支撑件伸出。
10.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，电源介于支撑件和照射源之间。
11.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，电源与第一支撑件构成整体。
12.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，为模块中的每个照射源各设单个电源。
13.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，灯模块中的每对照射源各设一单个电源。
14.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，灯模块中的多个照射源各设一单个电源。
15.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，电源与连接装置相连，并且电源的一部分适合浸泡在流体中。
16.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，电源与连接装置相连，并且电源的一部分适合接触冷却液体。
17.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，框架包括一个第二支撑件，并且照射源模块在它的相对两端由第一支撑件和第二支撑件支撑。
18.权利要求17所述照射源模块，框架包括一个与第一支撑件和第二支撑件相连的第三支撑件。
19.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，电源安装在框架的一部分之内。
20.权利要求1所述照射源模块，其特征在于，电源与框架的外部相连。
21.一种包括如权利要求1所述的照射源模块的流体处理系统。
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