RU219927U1 - Амальгамная лампа для обеззараживания воздуха в системе вентиляции и кондиционирования транспортного средства - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к бактерицидным амальгамным лампам, и может быть использована в составе аппаратов ультрафиолетового облучения систем вентиляции и кондиционирования для обеззараживания воздуха в транспортных средствах. Амальгамная лампа для обеззараживания воздуха в системе вентиляции и кондиционирования транспортного средства, согласно полезной модели, содержит колбу 1, выполненную из кварцевого стекла, заполненную буферным инертным газом 3, внутри которой размещена амальгама 6, электродную сборку в составе электрода 2 из неоднократно скрученной спирали с нанесенным на нее эмиссионным слоем 7 оксида щелочноземельных металлов, выполненным пористостью 50±10%.

Техническим результатом полезной модели является повышение ресурса работы амальгамной лампы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к бактерицидным амальгамным лампам, и может быть использована в составе аппаратов ультрафиолетового облучения систем вентиляции и кондиционирования для обеззараживания воздуха в транспортных средствах.

Особенностью работы ламп в системах вентиляции и кондиционирования транспортных средств является работа в режиме интенсивного обдува, а также работа в режиме частых включений-выключений.

Наряду с интенсивностью и эффективностью источника бактерицидного УФ-излучения важную роль играет такой параметр, как срок службы. Срок службы амальгамных ламп определяется в первую очередь долговечностью работы оксидных электродов. Оксидное термоэмиссионное покрытие наносится на вольфрамовую проволоку в процессе изготовления лампы.

В традиционных амальгамных лампах оксидный эмиссионной слой имеет пористость 60-80%. Такой катод имеет очень высокий ресурс непрерывного горения в рабочем режиме, но разрушается при каждом включении, поэтому он может применяться в установках обеззараживания воды: там лампа один раз включается и потом непрерывно работает в рабочем режиме или в облучателях для обеззараживания воздуха в помещении. Но, если лампа работает в режиме интенсивного обдува, который применяется в системах вентиляции и кондиционирования в транспортных средствах (на метрополитене или в пассажирских вагонах железной дороги), то длительность переходного режима (пока амальгама не нагреется) увеличивается в три раза, а именно в этот момент происходит механическое разрушение оксидного покрытия электрода. Поэтому интенсивность разрушения оксидного покрытия за один цикл включения при обдуве примерно равен интенсивности разрушения за три включения лампы без обдува и, следовательно, ресурс включений резко сокращается.

Известна лампа кварцевая безозоновая (RU 2176117, кл. H01J 61/20, H01J 61/40, 2001 г.), колба которой выполнена из кварцевого стекла и заполнена инертным газом и включающая две электродные сборки в составе электрода с покрытием оксида щелочноземельного металла - бария, для понижения работы выхода электронов, закрепленного между двумя ножками электрода, каждая из которых соединена с фольгой контактной электродной, заштампованной в колбу с контактом электродным. Электроды электродных сборок выполнены из неоднократно скрученной спирали, а на внешнюю поверхность колбы лампы нанесено покрытие.

Известная бактерицидная лампа используется для санитарно-гигиенической обработки воздуха и помещений, поэтому ее использование не эффективно в системе вентиляции и кондиционирования транспортных средств, где применяется режим обдува со скоростями от 2 до 7 м/с и режим частого включения и отключения, снижающий ресурс работы бактерицидной лампы.

Условия эксплуатации лампы в установках обеззараживания воздуха в системах вентиляции и кондиционирования транспортных средств накладывают следующие требования к ресурсу и технологическому запасу:

срок горения в рабочем режиме - не менее 10000 часов;

количество включений-выключений - не менее 1500.

Проблемой, на которую направлена полезная модель является разработка амальгамной лампы для обеззараживания воздуха в системе вентиляции и кондиционирования транспортного средства.

Техническим результатом полезной модели является повышение ресурса работы амальгамной лампы.

Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются за счет того, что амальгамная лампа для обеззараживания воздуха в системе вентиляции и кондиционирования транспортного средства, согласно полезной модели содержит колбу, выполненную из кварцевого стекла, заполненную буферным инертным газом, внутри которой размещена амальгама, электродную сборку в составе электрода из неоднократно скрученной спирали с нанесенным на нее эмиссионным слоем оксида щелочноземельных металлов, выполненным пористостью 50 ±10%.

Предпочтительно эмиссионный слой оксида щелочноземельных металлов, получен методом погружения спирали в суспензию, состоящую из смеси порошков оксидов щелочноземельных металлов, включающих бария, стронция и кальция в бутилацетате с последующей термовакуумной обработкой.

Экспериментально доказано, что выполнение эмиссионного слоя оксида щелочноземельных металлов на поверхности спирали электродной сборки плотностью 50±10%, позволяет при работе в режиме частых включений - отключений и при интенсивном обдуве, как в системах вентиляции и кондиционирования воздуха, используемых в транспортных средствах, сокращает в три раза интенсивность разрушения эмиссионного слоя за один цикл включения по сравнению с плотностью слоя меньше, а также больше 50%.

Диапазон пористости 50±10% в большую и меньшую сторону на 10% определяется из условия неоднородности слоя по всему объему, т.к. слой преимущественно получают методом погружения в суспензию, что является предпочтительным с точки зрения экономической целесообразности.

Полезная модель иллюстрируется рисунком, на котором представлена амальгамная лампа для обеззараживания воздуха в системе вентиляции и кондиционирования транспортного средства.

Амальгамная лампа представлена следующими позициями:

1 - колба, выполненная из кварцевого стекла;

2 - электрод, представляющая собой спираль из неоднократно скрученной вольфрамовой проволоки;

3 - буферная смесь инертных газов

4 - цоколь;

5 - защитное покрытие из окислов редкоземельных металлов или алюминия;

6 - амальгама;

7 - эмиссионным слой из оксидов щелочноземельных металлов, пористостью 50±10%, нанесенный на электрод 2.

Амальгамная лампа для обеззараживания воздуха в системе вентиляции и кондиционирования транспортного средства работает следующим образом.

При поджиге лампы на электрод 2, встроенный в цоколь 4, подается напряжение пробоя. Зажигается тлеющий разряд, на первом этапе, пусковом режиме, в буферной смеси 3 инертных газах.

В пусковом режиме давление паров ртути в лампе низкое, поскольку ртуть освобождается из амальгамы 6 по мере разогрева лампы. В это время происходит интенсивная бомбардировка электродов ионами буферных газов и, как следствие, постепенное механическое разрушение эмиссионного слоя 7.

По мере разогрева лампы давление паров ртути увеличивается, и лампа переходит в рабочий горения в дуговом режиме разряда в парах ртути. В это время происходит постепенное испарение эмиссионного слоя 7 электрода 2.

Защитное покрытие 5 нанесят на внутреннюю поверхность колбы 1 в процессе изготовления лампы с целью предотвращения потемнения и разрушения стенок колбы 1 при взаимодействии с плазмой разряда. Это решение является стандартным для всех типов газоразрядных ламп и позволяет увеличить их полезный срок службы в два и более раз.

Ресурс лампы в первую очередь определяется ресурсом электродов, точнее, оксидного эмиссионного слоя 7 электродов 2.

Электроды 2 изготавливают путем нанесения на спираль из вольфрамовой проволоки слоя 7 оксидов щелочноземельных металлов. Оксиды наносят путем погружается в суспензию, состоящую из смеси порошков карбоната щелочноземельных металлов бария, стронция и кальция в бутилацетате. После чего производят термовакуумную обработку электрода, для чего электрод нагревают путем пропускания тока через вольфрамовую проволоку. Суспензия нагревается, бутилацетат испаряется, а карбонаты разлагаются с выделением углекислого газа до оксидов. Оксиды спекаются и образуют неоднородное пористое шероховатое покрытие с пористостью 50±10%, а продукты распада выводятся вакуумным насосом.

При этом процесс нанесения эмиссионного слоя 7 оксидного покрытия на вольфрамовую проволоку может иметь различные варианты исполнения, которые не являются предметом защиты данного технического решения.

Ресурс амальгамной лампы проверяли по нарушению целостности оксидного покрытия как в рабочем режиме непрерывного горения, так и в пусковом режиме в условиях обдува со скоростью 4-6 м/сек (характерные режимы обдува в установках обеззараживания воздуха в системах вентиляции и кондиционирования транспортных средств). Нарушение оксидного покрытия определяли визуально по факту появления на внутренней поверхности колбы 1 лампы, в около электродной зоне характерного серебристого покрытия.

Эксперимент на целостность оксидного покрытия проводили для амальгамных ламп, с разной пористостью в рабочем режиме непрерывного горения, и в пусковом режиме в условиях обдува со скоростью 4-6 м/сек.

Удовлетворительным считались результаты, соответствующие одновременно следующим требованиям к ресурсу и технологическому запасу:

срок непрерывного горения в рабочем режиме с сохранением целостности эмиссионного оксидного слоя - не менее 10000 часов;

количество включений-выключений с сохранением эмиссионного оксидного слоя - не менее 1500.

В качестве образцов были испытаны электроды с эмиссионным слоем оксида щелочноземельных металлов, включающих смесь оксида бария, оксида стронция и оксида кальция.

Результаты приведены в Таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Ресурс горения ламп с различной пористостью оксидного покрытия в непрерывном рабочем режиме 10000 часов.
Пористость оксидного покрытия	Целостность оксидного покрытия после 10000 часов горения в рабочем режиме
65-80%	Оксидное покрытие сохранило целостность.
25-35%	Оксидное покрытие частично разрушено
40-60%	Оксидное покрытие сохранило целостность.

Таблица 2. Ресурс ламп с различной пористостью оксидного покрытия при количестве включений-выключений 1500
Пористость оксидного покрытия	Целостность оксидного покрытия после 1500 включений-выключений
65-80%	Оксидное покрытие частично разрушено
25-35%	Оксидное покрытие сохранило целостность.
40-60%	Оксидное покрытие сохранило целостность.

Из представленных примеров видно, что наилучшим вариантом для использования амальгамной лампы в системе вентиляции и кондиционирования транспортных средств с частым включением и отключением в условиях постоянного обдува может быть лампа с электродной сборкой в составе электрода из неоднократно скрученной спирали с нанесенным на нее эмиссионным слоем оксида щелочноземельных металлов, выполненным пористостью 50±10%, т.к. только заявленное покрытие выдерживает целостность при длительности непрерывного горения 10000 часов и при включении - отключении 1500 раз, что соответствует оптимальным условиям эксплуатации амальгамной лампы в системе вентиляции и кондиционирования в транспортных средствах.

Claims (2)

1. Амальгамная лампа для обеззараживания воздуха в системе вентиляции и кондиционирования транспортного средства, характеризующаяся наличием колбы, выполненной из кварцевого стекла, заполненной буферным инертным газом, внутри которой размещена амальгама, электродной сборки в составе электрода из неоднократно скрученной спирали с нанесенным на нее эмиссионным слоем оксида щелочноземельных металлов, выполненным пористостью 50±10%.

2. Амальгамная лампа по п. 1, отличающаяся тем, что эмиссионный слой оксида щелочноземельных металлов получен методом погружения спирали в суспензию, состоящую из смеси порошков оксидов щелочноземельных металлов, включающих оксид бария, оксид стронция и оксид кальция в бутилацетате с последующей термовакуумной обработкой.