CN1765000B - 具有许可高输出的汞合金位置的杀菌低压汞蒸汽放电灯 - Google Patents
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Abstract
具有用于控制汞蒸汽压力并容纳在有利于有效高输出运行的位置的汞合金(44，144)的杀菌灯(18)。低压力汞蒸汽放电灯(18)具有容纳汞合金(44，144)并位于电极(42，142)后面电弧路径或空间外的汞合金容器(46，146)。在灯的高壁负载的过程中汞合金位置被保持以防止汞合金移出位置。使高电流及所产生的高壁负载及温度下的有效运行成为可能。杀菌灯(18)尤其适用于垂直安置在废水处理系统(10)内。
Description
技术领域
本发明通常涉及用于消毒或净化流体的低压汞蒸汽放电杀菌灯，尤其涉及具有许可高输出及相对高温度运行的结构的杀菌灯。
背景技术
低压汞蒸汽放电灯一般用于产生紫外线并用于照射流体以杀掉包含在流体内的潜在的有害生物体。通常，需要相对高剂量的紫外线。必须的相对高剂量的紫外线特别需要使用众多的杀菌灯。众多杀菌灯的使用增加了费用及维持费。因此，需要使用较少的较高输出的杀菌灯。然而，生产高输出的杀菌灯有困难。在低压汞蒸汽放电灯的运行过程中，汞的蒸汽压力极大地影响灯的运行。为了灯的有效运行，需要预定的蒸汽压力。然而，在用于产生高输出的重负载下，汞蒸汽压力可能增加灯的效率及运行的减少量。汞合金经常被用来控制灯内的汞蒸汽压力，许可灯以更高的效率运行。然而，在灯的高负载下所出现的较高温度经常引起汞合金熔化。如果汞合金熔化，其将移出位置并可能接触电极并引起可能的短路或灯的失效。
1996年10月10日公布的、名称为“低压汞蒸汽放电灯”、公开号为WO96/31902的国际专利申请第PCT/DE96/00647号揭示了使用汞合金的杀菌灯。其揭示的是具有沿电极之间的内壁布置的汞合金的低压汞蒸汽放电灯。灯管机械接触位于灯的外面接近汞合金位置的冷却器。虽然这种灯结构对保持汞合金冷却并因此许可灯的较高负载以改善输出有益，但汞合金还是可能熔化以引起汞合金移出位置。这在灯垂直而非水平固持的应用时尤其成问题，可能会导致汞合金下落到一个电极上。
因此，需要一种能够产生高输出紫外线的低压汞蒸汽放电杀菌灯，其在高负载的过程中减小汞合金熔化或移出期望位置的可能性。
发明内容
本发明涉及用于在具有改善的运行及输出的高负载下运行的杀菌低压汞蒸汽放电灯。汞合金位于灯运行过程中的电弧路径外。汞合金容器位于电极后面相对凉或冷的位置。汞合金容器是开放的，许可汞合金的表面暴露到灯的内部空间，但仍然受到限制以防止汞合金从电极后面的电弧外的位置移出位置。
一个具体实施方式包括具有若干垂直固持在流体内的纵长灯的杀菌灯系统。汞合金容器将汞合金保持在电极后的位置以防止汞合金在杀菌灯的高负载过程中移出位置。汞合金位于较凉的位置使杀菌灯的较高的负载成为可能。
因此，本发明的目的是提供一种可以在高壁负载(wall loads)下运行的高输出杀菌灯。
本发明的另一目的是提供一种可以使用可能在杀菌灯的内部运行温度下熔化的汞合金的杀菌灯。
本发明的又一目的是提供可以在一个宽的温度范围内有效运行的杀菌灯。
本发明的一个优点是杀菌灯在运行的过程中可以垂直固持。
本发明的另一个优点是汞合金保持在电弧路径或阳极(positivecolumn)外较凉的位置。
本发明的一个特点是汞合金被保持在电极的后面。
本发明的另一个特点是使用容器防止汞合金移出期望的位置。
通过下面更加详细的描述，这些及其它的目的、优点及特征将变得明显。
附图的简要说明
图1示意性的示出本发明的若干杀菌灯及杀菌系统；
图2A是示出本发明杀菌灯一端的部分视图；
图2B示出旋转90度的图2A中所示的杀菌灯的端部；
图3A是示出本发明另一具体实施方式的杀菌灯的一端的部分视图；
图3B是示出图3A中所示具体实施方式的汞合金容器的放大图。
具体实施方式
图1示意性地示出了本发明的杀菌系统10。容器12内盛有流体14。该流体可以是废水、废气、或其它将要利用紫外线净化或消毒的流体类型材料。流体或废水14沿箭头16所示的方向流动。若干个杀菌灯18垂直地设置在流体14内。若干个灯18中的每一个可以具有多种不同的构型。例如，为了示例说明的目的，示出了几种不同构造的杀菌灯。另外，每一个杀菌灯18可以设置在保护套管20内。在灯的每一端设置有端盖22。端盖22可以由塑料材料制成并相对于杀菌灯的玻璃管密封。杀菌灯可以通过橡胶密封或任何其它等同或传统的技术密封在保护套管20内。为了示例说明的目的，示出了双端灯24。双端灯24的每一端具有电连接或插头。也可以使用单端灯26。单端灯26的一端具有两个用于连接到电源的插头，这两个插头具有沿着灯的长度延伸的导线以与位于灯的相对端的电极形成电连接。1987年10月13日授予给埃尔纳(Ellner)等且名称为“延长的管状灯结构”的美国专利第4,700,101号更充分地揭示这种单端灯26，该专利引用于此以作参考。杀菌灯还可以是单端猪尾(pigtail)类型的灯28。单端猪尾灯28具有附着到电极的电端子的猪尾29，以方便电连接。猪尾29包括电附着或连接到电极的柔韧金属线及具有连接到电源的插头的连接器。任何传统的或等同的电连接可以用到不同类型的杀菌灯上，如人们所熟知的。
在垂直固持在流体内的杀菌灯内，经常期望在高壁负载(wallloading)下运行杀菌灯以改善输出。高壁负载可以大于250毫瓦每平方厘米。比较地，传统的荧光灯通常只能在大约100毫瓦每平方厘米的壁负载下运行。在高电流运行的过程中，随着所产生高壁负载，灯的内部温度可以增加到大于140摄氏度。在这些温度下，杀菌灯内的汞蒸汽压力增加到无法接收的水平。为了将汞蒸汽压力保持在使灯有效运行的预定界限内，利用汞合金来吸收并释放所需要的汞以维持有效的运行。然而，在高温下，汞合金可能熔化，限制了它们的效力并使它们在杀菌灯内移出位置。本发明将汞合金安置在电弧路径外面或阳极(positive column)外面电极后面较凉的位置。汞合金安置在杀菌灯的内部温度或壁温度(wall temperature)低于大约140摄氏度的地方，即使在高负载下。汞合金的位置及将汞合金容纳在位置内许可杀菌灯在较高负载及所产生的较高温度下有效的运行。另外，通过将汞合金容纳在受限制的但对杀菌灯的内部开放的位置内，如果汞合金在高壁负载产生高温的过程中熔化，汞合金仍可以保留在期望的位置并有效地工作。这在杀菌灯垂直固持的杀菌应用中尤其重要。如果不依照本发明将汞合金保持在位置内，它熔化后会下落出位置并可能接触电极，极大地缩短了杀菌灯的寿命。
另外，可以使用不同的汞合金，这些汞合金可能在改善运行效率的内部运行温度下熔化。本发明的杀菌灯可以在大约40摄氏度到140摄氏度范围内的外部壁温度(wall temperatures)下运行。这个温度范围在浸没在温度可能变化的液体里的杀菌灯内特别有利，液体的温度可以变化。因此，本发明特别适合且解决了与垂直安置并在高负载下运行的杀菌灯相关的问题。
图2A示出图1所示若干杀菌灯中一个的一端。该杀菌灯的相对端相似。端盖，图1中所示的22，特别用于覆盖杀菌灯的该端部。然而，为了示例说明，该端盖已经被移走以更好的观看杀菌灯的端部的结构。管状石英外壳30具有密封其端部的挤压部32。挤压端32相对带状导体34密封端部。金属丝36电连接到带状导体34。金属丝36延伸出端盖，未示出，并电连接到用于与灯电连接的插头。到杀菌灯的电连接可以是任何传统的电连接技术。电极支撑38延伸进入杀菌灯的内部并固持灯丝电极42。设置在一个电极支撑38上的可以是附属汞合金40。附属汞合金40最好由具有高熔点的汞合金组成以防止在高壁负载(wall loads)时的高温过程中熔化。然而，这种附属汞合金40通常不足以维持期望的杀菌灯高效运行的汞蒸汽压力。另外，这种附属汞合金40在一些应用中可能不是必须的但可以使用。
形成在石英外壳30上并位于密封端部32与灯丝电极42之间的是汞合金容器46。汞合金容器46可以是与石英外壳内部连通的石英或玻璃管。受限制的开口端50形成在接近石英外壳30处。汞合金44置入汞合金容器46内。汞合金容器46在密封端48密封。在制造杀菌灯的过程中，汞合金容器46可以用于排空石英外壳30，也可以在放置汞合金44及在密封端48密封之前引入其它的物质，例如惰性气体。受限制的开口端50足够小以防止汞合金44从那里通过。然而，汞合金通过受限制的开口端50与石英外壳30的内部连通。因此，石英外壳30内的汞蒸汽压力可以通过汞合金44吸收及释放汞来控制。汞合金44可以是任何人们所熟知的为了控制低压力汞蒸汽放电灯内汞蒸汽压力的传统汞合金。然而，由于汞合金44保持在汞合金容器46内，选择的汞合金类型可以是具有期望性质的汞合金，但可以在由高壁负载及改善的输出所产生的预期高温下熔化。
图2B示出了图2A所示的气体放电灯的端部的一部分的另一视图。在图2B中，气体放电灯的端部由图2A所示的视图旋转90度。
图3A及3B示出将汞合金在灯的端部及电极之间的汞合金容器的另一具体实施方式。在图3A中，玻璃圆筒形或管状的外壳130具有用于密封管状外壳130端部的密封杆132。密封杆132具有形成在其内的电极支撑138。电极支撑138的一端固持灯丝电极142，电极支撑138的另一端通过密封杆132并电连接到金属丝136。金属丝136电连接到用于向杀菌灯供电的插头，在图3A中未示出。形成在密封杆132内的是汞合金容器146。汞合金容器146具有密封端148及受限制的开口端150。同样形成在接近受限制的开口端150的是金属钩保持器152。受限制的开口端150与钩保持器152的结合防止汞合金144从那里通过进入玻璃管状外壳130的内部。受限制的开口端150及钩保持器152的设置使它们之间形成的间隙可以保留流体或液体状态的汞合金。典型地，作为汞化合物的汞合金通常具有粘性，可以保留在具有足够小的尺寸的开口内。
相应地，汞合金144的表面对杀菌灯的管状外壳130的内部开放，但保持在灯丝电极142后面并接近杀菌灯端部的位置。汞合金容器146可以是小管子，其还可以用于排空杀菌灯的内部，并在杀菌灯的制作过程中，在密封之前引入其它的物质，例如惰性气体。
图3B是示出汞合金容器146一部分的放大视图。如图3B中更清楚地示出，受限制的开口端150由汞合金容器146内的孔154及钩保持器152形成。钩保持器152可以由埋入玻璃汞合金容器146内一侧的金属材料制成。因此，即使杀菌灯在运行中垂直固持，汞合金也可以保留在其位置。
本发明使高输出汞蒸汽气体放电杀菌灯成为可能，该灯可以重负载而不过度加热汞合金。汞合金位于电弧路径外且位于电极后较凉的位置防止汞合金被过度加热。汞合金的过热损害杀菌灯的高效运行。另外，将汞合金限制并容纳在期望的位置使杀菌灯在垂直位置下的高负载运行成为可能。本发明还使杀菌灯在相对宽的运行温度范围内的高效运行成为可能。由于废水温度范围，这一点在用于废水处理时尤其重要。另外，由于本发明获得了高负载高输出杀菌灯，使用少量的灯即可达到期望的杀菌作用，灯的减少降低了成本。而且，由于使用的灯减少，维护成本减少。
虽然已经描述了本发明不同的具体实施方式，但本领域的技术人员可以根据本发明作出各种不同的修改而不脱离本发明的精神及范围。
Claims (10)
1.一种杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，包括：
具有第一端、第二端及内部和外部壁表面的纵长玻璃管；
设置在所述纵长玻璃管的第一端的第一电极；
密封所述纵长玻璃管的第一端的第一挤压端；
设置在所述纵长玻璃管的第二端的第二电极，一电弧路径形成在所述第一及第二电极之间，借此当给杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯供电时，在第一及第二电极之间形成电弧；及
密封所述纵长玻璃管的第二端的第二挤压端；
汞合金容器，该汞合金容器在接近所述纵长玻璃管的所述第一挤压端处形成在所述纵长玻璃管上位于所述第一电极与所述纵长玻璃管的第一端之间并对所述内部开放；
受限制的开口端，该受限制的开口端接近所述纵长玻璃管形成在所述汞合金容器的端部，所述受限制的开口端足够小以防止汞合金从那里通过，但汞合金通过受限制的开口端与所述纵长玻璃管的内部连通；
借此，在将汞合金保留在电弧路径外的预定位置时，杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯可以垂直安置并在大于250毫瓦每平方厘米的壁负载下运行。
2.如权利要求1所述的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，还包括连接到所述第一及第二电极并接近第一端的电插头端子。
3.如权利要求1所述的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，所述汞合金容器包括具有所述受限制的开口端的玻璃管。
4.如权利要求1所述的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，还包括覆盖所述纵长玻璃管的保护套管。
5.如权利要求1所述的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，当杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯在大于250毫瓦每平方厘米的壁负载下运行时，所述汞合金容器将汞合金保持在位置内。
6.一种用于处理废水的具有预定运行温度的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，包括：
具有第一端、第二端及内部的纵长玻璃管；
设置在所述纵长玻璃管的第一端的第一电极；
设置在所述纵长玻璃管的第二端的第二电极，一电弧路径形成在所述第一及第二电极之间，借此，当给杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯供电时，在第一及第二电极之间形成电弧；及
在第一端附着到所述纵长玻璃管、对所述内部开放并位于第一电极与所述纵长玻璃管的第一端之间的汞合金容器，所述汞合金容器具有受限制的开口端，该受限制的开口端可以在杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯运行的过程中将汞合金保持在形成在所述第一及第二电极之间的电弧路径外的预定位置；及
置入所述汞合金容器内的汞合金，所述汞合金具有低于所述杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯的预定运行温度的熔点；
借此，在将汞合金保持在电弧路径外的预定位置时，杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯可以垂直安置并在大于250毫瓦每平方厘米的壁负载下运行。
7.如权利要求6所述的用于处理废水的具有预定运行温度的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，所述汞合金容器包括具有所述受限制的开口端的管。
8.如权利要求7所述的用于处理废水的具有预定运行温度的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，还包括设置在接近所述受限制的开口端的金属钩。
9.如权利要求6所述的用于处理废水的具有预定运行温度的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，其特征在于，杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯在所述第一及第二电极之间大于140摄氏度的内部温度下及在汞合金的预定位置小于140摄氏度的温度下运行。
10.一种紫外线水处理杀菌系统，包括：
流体容器；
若干垂直设置在所述流体容器内的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯，每一个所述的杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯包括：
具有第一端、第二端及内部的纵长玻璃管；
设置在所述纵长玻璃管的第一端的第一电极；
设置在所述纵长玻璃管的第二端的第二电极，一电弧路径形成在所述第一及第二电极之间，借此，当给杀菌的紫外线的低压汞蒸汽放电灯供电时，在第一及第二电极之间形成电弧；及
形成在所述纵长玻璃管上、对所述内部开放并位于第一电极与所述纵长玻璃管的第一端之间的汞合金容器，所述汞合金容器具有受限制的开口端，该受限制的开口端可以在杀菌紫外线低压汞蒸汽放电灯运行的过程中将汞合金保持在形成在所述第一及第二电极之间的电弧路径外的预定位置。
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