RU225358U1 - Открытый бактерицидный обеззараживатель для санитарно-бытовых помещений железнодорожного транспорта - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к средствам для обеззараживания воздуха и поверхностей бактерицидным ультрафиолетовым облучением. Открытый бактерицидный обеззараживатель для санитарно-бытовых помещений железнодорожного транспорта включает корпус 1 с окном 2 для выхода через него УФ-излучения, с закрепленной внутри корпуса 1 эксимерной лампы, состоящей из колбы 3, выполненной из кварцевого стекла, заполненной рабочим газом. Согласно полезной модели внутренняя поверхность колбы 3 покрыта защитной пленкой 4 толщиной от 0,05 мкм до 0,15 мкм из диоксида гафния, с шириной запрещенной зоны от 5,5 эВ до 6,0 эВ и защитным фактором поглощения ультрафиолетового излучения длиной волны менее 200 нм. Потребляемая электрическая мощность эксимерной лампой составляет от 10 Вт до 40 Вт. Техническим результатом полезной модели является повышение срока службы открытого обеззараживателя за счет предотвращения попадания УФ-излучения озоногенерирующих линий на поверхность кварцевого стекла колбы. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к средствам для обеззараживания воздуха и поверхностей бактерицидным ультрафиолетовым облучением, в том числе к устройствам для обеззараживания санитарно-бытовых помещений объектов железнодорожной транспортной инфраструктуры.

Для дезинфекции воздуха в помещениях широко применяют бактерицидные облучатели различных типов, содержащие открытые и экранированные ртутные лампы. Ртутная лампа является дешевым и энергоэффективным решением, однако у нее есть два принципиальных недостатка. Во-первых, инерционность - она выходит на рабочий режим в течение 1-2 мин, т.е. первые 1-2 мин после включения обеззараживание не происходит. Если помещение посещается часто, то промежуток между посещениями небольшой, и, с учетом инерционности, обеззараживание не произойдет. Во-вторых, ограничение по количеству включения/выключений, наличие электродов в таких лампах приводит к их разрушению при каждом пуске, в результате ресурс таких ламп по количеству включений/выключений составляет до 2000 пусков.

Из уровня техники известно устройство для обеззараживания душевой кабины в пассажирском железнодорожном вагоне (RU №202442, МПК A61L 2/00, 18.02.2021), содержащее корпус, выполненный в виде правильной треугольной призмы, смонтированной с помощью кронштейна на монтажной рамке, в которой выполнено прямоугольное отверстие. На внешней стороне одной из граней призмы смонтирован светодиодный источник ультрафиолетового излучения, а на внутренней ее стороне - охлаждающий радиатор. На боковой грани установлен вентилятор для обдува. На кронштейне закреплен мотор-редуктор, осуществляющий поворот корпуса до полного перекрытия прямоугольного отверстия в монтажной рамке.

Недостатком известного устройства является использование для обеззараживания светодиодной лампы. Светодиоды безынерционны и не ограничены по количеству включений/выключений, однако имеют очень низкий КПД (2-3%) преобразования потребляемой электрической мощности в УФ-излучение (для сравнения у УФ - ламп - КПД 30-40%). Их применение требует охлаждения, что сложно, дорого и громоздко.

Прототипом полезной модели является обеззараживатель (RU №2440147, МПК A61L 9/20, 20.01.2012), включающий, по крайней мере, одну лампу, состоящую из колбы, образованной двумя коаксиально установленными цилиндрическими диэлектрическими трубками, прозрачными на рабочей длине волны, и заполненной рабочим газом, а также двух электродов, размещенных снаружи колбы, и источника питания, подключенного к электродам. Лампа помещена в корпус, содержащий внешний относительно лампы отражатель. Прокачка воздуха осуществляется как между внешним отражателем и лампой, так и через внутреннюю коаксиальную полость колбы. Лампа заполнена эксимерной или эксиплексной смесью. Оба электрода пропускают излучение. Внутренняя полость колбы дополнительно содержит коаксиально установленный элемент из отражающего ультрафиолетовое излучение материала. Между лампами и корпусом размещен фильтр озона.

В известном устройстве происходит выход УФ-излучения озоногенерирующих линий за пределы колбы лампы внутрь корпуса, воздействуя на колбу лампы с внешней стороны, из-за чего осуществляется проникновение паров хлора вглубь кварцевого стекла, из которого выполнена колба, и, как следствие, происходит ее преждевременное разрушение, за счет чего значительно сокращает полезный срок службы лампы и обеззараживателя в целом.

Проблемой, на которую направлена полезная модель, является усовершенствование известной конструкции с возможностью ее применения в санитарно-бытовых помещениях структуры железнодорожного транспортного средства.

Техническим результатом полезной модели является повышение срока службы открытого обеззараживателя, за счет предотвращения попадания УФ-излучения озоногенерирующих линий на поверхность кварцевого стекла колбы.

Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются за счет того, что открытый бактерицидный обеззараживатель для санитарно-бытовых помещений железнодорожного транспорта согласно полезной модели включает корпус с окном для выхода через него УФ-излучения, с закрепленными внутри корпуса эксимерной лампой, с потребляемой электрической мощностью от 10 Вт до 40 Вт, состоящей из колбы, выполненной из кварцевого стекла, заполненной рабочим газом с внутренней поверхностью, покрытой защитной пленкой толщиной от 0,05 мкм до 0,15 мкм из диоксида гафния, с шириной запрещенной зоны от 5,5 эВ до 6,0 эВ и защитным фактором поглощения ультрафиолетового излучения длиной волны менее 200 нм, и блоком управления, выполненным с возможностью выработки сигнала на включение и выключение эксимерной лампы.

Если потребляемая эксимерной лампой мощность будет меньше 10 Вт, лампа не сможет обеспечить за время обработки 2-5 мин, достаточного для обеззараживания помещения, бактерицидный эффект. Превышение потребляемой мощности свыше 40 Вт является избыточной для эффективного обеззараживания небольших помещений, что влечет за собой деградацию рабочей среды лампы вследствие химических реакций хлора с кварцем колбы лампы, существенно ограничивающих продолжительность ее функционирования.

За счет того, что защитная пленка из диоксида гафния, с шириной запрещенной зоны от 5,5 эВ до 6,0 эВ, наносится непосредственно на внутреннюю поверхность колбы лампы, происходит препятствие выхода за пределы колбы озоногенерирующих линий УФ-излучения, а также осуществляется препятствие проникновения паров хлора вглубь кварцевого стекла и, как следствие, увеличивает полезный срок службы лампы, и всего обеззараживателя в целом.

Если толщина защитной пленки будет меньше 0,05 мкм, то защитное покрытие не обеспечит полного поглощения излучения с длиной волны менее 200 нм, а превышение толщины свыше 0,15 мкм будет чрезмерно поглощать УФ-излучение, превышающее 220 нм, являющееся наиболее эффективным и безопасным источником обеззараживания воздуха и поверхностей в закрытом помещении, и одновременно не являющемся деградирующим для кварцевого стекла колбы лампы.

Кроме того, при нанесении защитного покрытия непосредственно на внутреннюю поверхность колбы не требуется использования дополнительных фильтров для защиты от вредного излучения, следовательно, не увеличиваются габариты устройства, тем самым сохраняется возможность установки облучать в ограниченные по объему пространства, что принципиально при использовании устройства в транспортной инфраструктуре.

Полезная модель иллюстрируется рисунком, на котором представлена принципиальная схема открытого бактерицидного обеззараживателя для санитарно-бытовых помещений железнодорожного транспорта.

Полезная модель поясняется следующими позициями:

1 - корпус;

2 - окно для выхода через него УФ-излучения;

3 - колба эксимерной лампы, выполненной из кварцевого стекла, заполненной рабочим газом;

4 - защитная пленка толщиной от 0,05 до 0,15 мкм из диоксида гафния, с шириной запрещенной зоны от 5,5 до 6,0 эВ и защитным фактором поглощения ультрафиолетового излучения длиной волны менее 200 нм, нанесенная на внутреннюю поверхность колбы 3;

5 - элементы крепежа колбы 3 эксимерной лампы к корпусу 1;

6 - клеммный контакт для соединения эксимерной лампы к электросети.

Открытый бактерицидный обеззараживатель для санитарно-бытовых помещений железнодорожного транспорта включает корпус 1, внутри которого расположен источник ультрафиолетового излучения в виде эксимерной криптон-хлорной лампы с электродами для подключения к источнику питания, блок управления, выполненный с возможностью выработки сигнала на включение/выключение лампы (на фигуре не показано), и выходное окно 2. Колба 3 лампы изготовлена из кварцевого стекла, прозрачного на длине волны для рабочих молекул KrCl* и имеет две полосы излучения в диапазоне от 200 нм до 257 нм. На внутреннюю поверхность колбы 2 нанесено защитная пленка 4 из диоксида гафния с шириной запрещенной зоны от 5,5 до 6,0 эВ, с возможностью поглощения не менее 90% излучения с длиной волна менее 200 нм.

Благодаря нанесению защитной пленки 4 на внутреннюю поверхность колбы 3 происходит предотвращение проникновения паров хлора внутрь корпуса 1, защищая внешние стенки колбы 3 из кварцевого стекла от разрушения, а также элементы корпуса 1 от «жесткого» УФ-излучения, за счет чего увеличивается срок службы эксплуатации обеззараживателя.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания мощностью от 10 Вт до 40 Вт, в зависимости от размеров помещений, в колбе 3 эксимерной лампы зажигается барьерный разряд. Меньшая потребляемая мощность не позволит обеспечить возможность обеззараживания воздушной среды и всех поверхностей помещения за время от 2 мин до 5 мин. Это время определяет эффективность применения эксимерных лам. Подача питания на клеммный контакт 6 осуществляется только в отсутствии людей, например, по сигналу датчика присутствия (на фиг. не показано). Излучение разряда выводится через стенки колбы 3 эксимерной лампы. При включении источника питания в колбе 3 зажигается барьерный разряд. Излучение разряда выводится через защитную пленку 4 и стенки колбы 3. При этом лучистый поток лампы с длиной волны более 220 нм пропускается через защитное покрытие 4 и далее расходуется на обеззараживание воздуха и поверхностей санитарно-бытового помещения. При разряде в рабочем газе эксимерной лампы, состоящем из смеси криптон-хлор в общем случае образуются три полосы: 200 нм (линия хлора); 222 нм (линия эксимера криптон-хлор); линия 257 нм (еще одна линия хлора).

Благодаря нанесенному на внутренние стенки колбы 3 лампы защитной пленки 4 из диоксида гафния с шириной запрещенной зоны от 5,5 эВ до 6,0 эВ обеспечивается поглощение не менее 90% "вредного" излучения с длиной волны менее 200 нм и не более 10% "полезного" излучения с длиной волны более 220 нм.

По сравнению с известными аналогами использование защитной пленки на внутренних стенках колбы увеличивает срок службы открытого бактерицидного обеззараживателя в 2-3 раза при эффективном обеззараживании поверхностей и воздуха в закрытых помещениях. Малые размеры устройства позволяют его использовать в санитарно - бытовых помещениях железнодорожного транспорта.

Устройство находится на стадии промышленных испытаний.

Claims (1)

1. Открытый бактерицидный обеззараживатель для санитарно-бытовых помещений железнодорожного транспорта, включающий корпус с окном для выхода через него УФ-излучения, с закрепленными внутри корпуса эксимерной лампой, с потребляемой электрической мощностью от 10 Вт до 40 Вт, состоящей из колбы, выполненной из кварцевого стекла, заполненной рабочим газом с внутренней поверхностью, покрытой защитной пленкой толщиной от 0,05 мкм до 0,15 мкм из диоксида гафния, с шириной запрещенной зоны от 5,5 эВ до 6,0 эВ и защитным фактором поглощения ультрафиолетового излучения длиной волны менее 200 нм, и блоком управления, выполненным с возможностью выработки сигнала на включение и выключение эксимерной лампы.