Винахід відноситься до обробки рідини ультрафіолетовим випромінюванням, зокрема до систем очищення джерел УФ-випромінювання від забруднень. Ламповий модуль, що складається з УФ-лампи, яка є в захисний чохол, забезпечений ультразвуковим перетворювачем, встановленим на чохлі і розташованим в зоні обробки рідини. Спосіб очищення модулів полягає в порушенні цугов імпульсних періодичних ультразвукових коливань на частоті 10-100 кГц, які подаються з шпаруватістю, рівний кількості модулів в системі. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності очищення за рахунок зниження втрат енергії ультразвукових коливань. 2 з.п. ф-ли, 2 мул.
Винахід відноситься до області обробки рідини ультрафіолетовим випромінюванням, зокрема до систем очищення джерел УФ-випромінювання від забруднень.
В даний час в галузях водопостачання та водопідготовки широко використовується спосіб знезараження води з використанням ультрафіолетового (УФ) випромінювання бактерицидного діапазону. Як джерело випромінювання в таких системах використовується ламповий модуль, що включає в себе газорозрядну УФ-лампу з електричними контактами, укладену в захисний чохол, виготовлений з матеріалу, прозорого для УФ-випромінювання, і забезпечений герметичним ущільненням, призначеним для запобігання попадання води на контакти лампи .
В процесі експлуатації лампового модуля на поверхні захисних чохлів УФ-ламп утворюються відкладення солей металів, що містяться в природних водах, в результаті чого різко падає світлова провідність чохлів, знижується доза опромінення, необхідна для здійснення процесу знезараження. З цієї причини необхідно періодично проводити очищення поверхні лампових чохлів, для чого в сучасних конструкціях модулів передбачаються спеціальні пристосування, що дозволяють проводити їх очищення "за місцем", без вилучення з установки, різними способами - механічним, хімічним, а також ультразвуковими (УЗ) коливаннями.
Відома установка для стерилізації води з вбудованим пристроєм (патент США 6071473, 06.06.00), призначеним, в тому числі, і для очищення лампових чохлів ультразвуком. Установка складається з камери опромінення, в якій встановлена УФ-лампа в чохлі. На одному або обох кінцях камери, на кварцовому чохлі через ущільнення встановлено кільцевої пьезокерамический перетворювач.
Відомий також ламповий модуль, виконаний з можливістю очищення, який являє собою УФ лампу, укладену в захисний чохол, встановлений в тримачі (WO 96/11880, 25.04.96). На ламповому чохлі закріплений кільцевої пьезокерамический перетворювач, який розташований між граничною поверхнею власника і відкритим кінцем чохла.
Недоліком конструкцій відомих пристроїв для ультразвукового очищення лампових чохлів є розташування УЗ-перетворювача поза зоною обробки рідини:
- при установці перетворювача на кінці держателя коливання віддаються на чохол через лампове ущільнення, яке частково гасить їх;
- знаходження випромінювача поза оброблюваної середовища і поза зоною забруднень знижує ефективність очищення через загасання амплітуди коливань.
Відомий спосіб очищення захисних чохлів ламп, реалізований в описі системи для стерилізації води з ультразвуковим пристроєм (патент США 6071473, 06.06.00). Як джерело ультразвукових коливань використовують п'єзоелектричні перетворювачі різної форми. Спосіб полягає в генерації УЗ-коливань уздовж поверхні, що очищається. Очищення поверхні здійснюється за рахунок виникаючих струменевих і вихрових потоків, а також кавітації. Використовується інтервал частот від 20 до 80 кГц, при якому утворюються бульбашки досягають максимальної величини. Частота моделюється по фазі або частоті для уникнення виникнення ефекту стоячій хвилі. УЗ-коливання передаються на чохол через ущільнення.
Відомий спосіб очищення лампового модуля, використовуваного в системах для знезараження рідини УФ-випромінюванням, ультразвуковими коливаннями, (WO 96/11880, 25.04.96), обраний в якості прототипу винаходу.
Зазначений спосіб очищення лампового УФ-модуля від забруднень полягає в частковому або повному зануренні модуля в рідину і порушення постійних або періодичних коливань на частоті, достатньою для видалення забруднень, в діапазоні 1-100 кГц, а також в діапазонах 10-20 і 10-15 кГц. Як генератор коливань використовується кільцевий п'єзоелектричний перетворювач. Коливання носять характер взаімообратних і аксіальних по відношенню до лампового модуля. Ламповий модуль може бути занурений в рідину повністю або частково. Зазначений вид очищення може використовуватися як в закритих, так і у відкритих системах обробки рідини.
Недоліком відомих способів очищення лампових модулів є значні втрати енергії через розсіювання коливань, а також неоптимальні для багатолампових систем режими подачі імпульсів коливань - на все лампові модулі одночасно. Такий режим очищення чохлів вимагає з'єднання джерела коливань з кожним модулем, а також значної витрати енергії, необхідної для підтримки необхідної амплітуди УЗ-коливань, що особливо істотно для багатолампових систем з великою кількістю модулів.
Технічне завдання, на вирішення якої спрямовано даний винахід, полягає в розробці конструкції лампових модуля і способу очищення лампового модулів для багатолампових систем, що дозволяють оптимізувати експлуатацію системи за рахунок зниження енергетичних і матеріальних витрат.
Технічний результат, який досягається за рахунок запропонованої конструкції лампового модуля з пристосуванням для очищення, полягає в підвищенні ефективності очищення за рахунок зниження втрат енергії УЗ-коливань.
Суть винаходу полягає в тому, що ламповий модуль містить УФ-лампу, укладену в захисний чохол з матеріалу, прозорого для УФ-випромінювання, і встановлений на чохлі перетворювач ультразвукових коливань.
Згідно винаходу перетворювач ультразвукових коливань розташований в зоні обробки рідини.
Технічний результат, що отримується при використанні заявленого способу очищення лампового модуля, полягає в оптимізації режимів експлуатації, а також у зниженні енерго- і матеріалозатрат.
Суть винаходу полягає в тому, що спосіб очищення лампового модуля полягає в повному або частковому зануренні модуля в рідину і порушення постійних або періодичних ультразвукових коливань з частотою 10-100 кГц.
Згідно винаходу на кожен ламповий модуль по черзі подають цуг коливань, причому шпаруватість цугов дорівнює числу лампових модулів. Тривалість цугов, яка визначається, виходячи з якості води і технічних характеристик, становить від 1 сек до 10 хв.
Далі винахід пояснюється кресленнями.
На фіг. 1 показаний ламповий модуль з пристосуванням для його очищення;
На фіг. 2 приведена схема підключення багатолампових системи для здійснення способу очищення чохлів УЗ коливаннями.
Представлений на фіг. 1 ламповий модуль складається з УФ-лампи 1 з електричними контактами 2, призначеними для з'єднання з блоком живлення і контролю, яка є в прозорий для УФ-чохол 3, забезпечений герметичними ущільненнями 4. На чохлі модуля встановлено перетворювач 5 акустичних коливань, розташований в зоні обробки води. Перетворювач через герметичні роз'єми 6 з'єднаний з блоком 7 комутації і генератором 8 УЗ-коливань. При необхідності очищення за допомогою перетворювача в чохлі порушуються поздовжні вимушені коливання певної частоти, під дією яких відбувається відшаровування відкладень на чохлі.
На схемі, представленої на фіг. 2, вказані генератор 8 УЗ-коливань, блок комутації, який здійснює послідовну подачу цугов коливань на акустичні перетворювачі 5, розташовані на лампових модулях, з певною шпаруватістю.
Ламповий модуль, який використовується в установці для обробки води УФ-випромінюванням, складається з ртутної газорозрядної лампи низького тиску ДБ 75, укладеної в кварцовий чохол діаметром 38 мм і довжиною 1200 мм. Лампи забезпечені електричними контактами для зв'язку з джерелом живлення і блоком сигналізації. Захисні чохли забезпечені засобами для запобігання попадання рідини на електричні контакти ламп, в якості яких використовуються герметичні ущільнення. Чохол виконаний зі скла, прозорого для УФ-випромінювання і має щільність = 3 10 м / с і швидкість звуку З = 5 10 3 м / с. На середині чохла, в зоні обробки води укріплений акустичний перетворювач - п'єзокерамічним кільце діаметром 45 мм і товщиною 2 мм. Для досягнення надійного акустичного контакту кільце спресовується гумою і жорстко кріпиться до поверхні чохла.
Кільце має контакти для з'єднання з генератором коливань і блоком живлення. Кожен УЗ-перетворювач герметичними висновками з'єднаний з генератором УЗ-коливань через комутаційний блок, що дозволяє подавати акустичні імпульси послідовно на кожну лампу. В чохлі збуджуються коливання частотою 28 кГц і амплітудою (2-4) 10 -8 м. Потужність енергоспоживання при очищенні на одному чохлі не перевищує 10-15 Вт.
Проводять очищення установки для знезараження природної води, що містить 7 лампових модулів з витратою води 50 м 3 / год. Чохли покриті шаром солі товщиною близько 3 мм. Електричні контакти ламп і пьезокерамические перетворювачі, розміщені на склі захисних чохлів, забезпечені герметичними роз'ємами, з'єднані з джерелом живлення через комутаційний блок. У скляному чохлі генеруються імпульсні УЗ-коливання з частотою 20 Гц.
1-й цуг акустичних коливань тривалістю 3 хв подається на лампу 1, в якій порушуються коливання. Після його проходження лампа 1 через комутаційний блок відключається від генератора коливань, а коливання збуджуються в чохлі лампи 2. Тривалість цуга становить 3 хв.
Період проходження імпульсів дорівнює 15 хв. Шпаруватість імпульсного сигналу дорівнює 5. Подібним чином через багатоконтактний перемикач послідовно подаються цуги коливань на 3 та 4 лампи.
Такий режим подачі імпульсів дозволяє за допомогою одного генератора забезпечити роботу 5 лампових модулів.
Потужність енергоспоживання на один чохол не перевищує 20 Вт, а на всю установку - 100 Вт.
1. Ламповий модуль, що складається з УФ-лампи, яка є в чохол, виконаний з матеріалу, прозорого для УФ-випромінювання, і забезпечений герметичним ущільненням, і ультразвукового перетворювача, що відрізняється тим, що ультразвуковий перетворювач розташований на чохлі в зоні обробки рідини.
2. Спосіб очищення лампових модулів, що полягає в зануренні лампового модуля в воду, порушення періодичних імпульсних ультразвукових коливань на частоті 10-100 кГц, що відрізняється тим, що на кожен модуль по черзі подають цуги коливань зі шпаруватістю, рівний кількості модулів.