Устройство для облучения жидкости ультрафиолетовым излучением

Устройство для облучения жидкости ультрафиолетовым излучением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к медицинской технике, точнее к устройствам для облучения жидкостей, и предназначено, в первую очередь, для дезинфекции воды.

Известно устройство для облучения жидкости [1], которое содержит кварцевую кювету, установленную под углом к горизонту, входное отверстие которой расположено в приподнятом конце кюветы, а выходное отверстие - в опущенном ее конце. Внутренняя полость кюветы сообщается через специальный патрубок с атмосферой, что обеспечивает доступ воздуха к жидкости.

Однако данная кювета не может быть использована в системе фотонной обработки биологической жидкости, содержащей средство для принудительного движения биологической жидкости (например, перистальтический насос), так как при включении такого средства последовательно с кюветой в отводящий шланг постоянно нагнетается не только жидкость, но и воздух.

Известно также устройство для облучения жидкости ультрафиолетовым излучением [2], содержащее средство для принудительного забора жидкости со шлангами, проточную кювету, прозрачную для ультрафиолетовых лучей, снабженную сливами с входным и выходным отверстиями, и источник излучения, расположенный снаружи кюветы. Кювета в устройстве выполнена так, что максимальная площадь поперечного сечения кюветы превышает площадь поперечных сечений ее входного и выходного отверстий с возможностью образования зазора между поверхностью кюветы и поверхностью протекающей жидкости, а источник ультрафиолетового излучения установлен у емкости со стороны этого зазора. При этом внутри емкости в момент протекания жидкости образуется свободное замкнутое пространство с воздухом.

Расширение средней части кюветы позволяет увеличить площадь облучения протекающей через кювету жидкости и повысить эффективность фотонной процедуры. Вместе с тем, часть жидкости, примыкающая к основанию кюветы, не подвергается воздействию ультрафиолетовых лучей, так как поверхностный слой жидкости толщиной всего 100 мкм поглощает почти все падающие ультрафиолетовые лучи.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является устройство для облучения жидкости ультрафиолетовым излучением [3]. Оно содержит средство для принудительного забора жидкости со шлангом, проточную рабочую камеру, прозрачную для ультрафиолетового излучения, и источник излучения, расположенный вблизи кюветы. Проточная рабочая камера расположена в средней части облучателя, изготовленного из кварцевого стекла, между двумя каналами, примыкающими к источникам ультрафиолетового излучения, внешние стенки которых имеют зеркальное покрытие с возможностью отражения лучей в рабочую камеру. Каналы соединены шлангами с холодильником и источником отрицательного давления.

Известное устройство [3], принятое нами в качестве прототипа, имеет малую производительность, что объясняется медленным протоком жидкости через рабочую камеру. При увеличении скорости протока уменьшается эффективность облучения жидкости из-за снижения времени экспозиции. Данный недостаток затрудняет использование известного устройства для дезинфекции большого объема жидкости, например питьевой воды.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности фотонной обработки жидкости и повышение производительности устройства путем увеличения количества молекул жидкости, поглощающих ультрафиолетовые лучи.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в повышении эффективности фотонной обработки жидкости и повышении производительности устройства за счет увеличения количества молекул жидкости, поглощающих ультрафиолетовые лучи.

Этот технический результат достигается тем, что в устройстве для облучения жидкости ультрафиолетовым излучением, содержащем рабочую камеру из кварцевого стекла со средством для транспортировки жидкости, примыкающую через охладительный канал к ультрафиолетовому излучателю газоразрядного типа с впаянными металлическими электродами, имеющему внешнее зеркальное покрытие, рабочая камера, охладительный канал и ультрафиолетовый излучатель выполнены в форме взаимовложенных сфер, причем в основании этой конструкции имеется сквозное отверстие, закрытое пробкой, соединенной с крышкой сосуда, заполненного жидкостью, а средство для транспортировки жидкости в рабочую камеру выполнено в виде пульверизатора, выходная трубка которого проходит через пробку в рабочую камеру, заборная трубка погружена в жидкость, заполняющую сосуд, а входная трубка соединена с патрубком, закрепленным в боковой части крышки сосуда и соединенным с воздушным компрессором, кроме того, в пробке и крышке имеется отверстие, соединяющее рабочую камеру со сливным патрубком, а через боковую стенку рабочей камеры, охладительного канала и излучателя проходит сквозное отверстие, в котором закреплен выхлопной клапан, дополнительно к этому сферическая полость излучателя разделена перегородками из кварцевого стекла на равные секции, например шесть, в каждой из которых впаяны два металлических электрода.

В дальнейшем изобретение поясняется чертежами и описанием к ним.

На фиг.1 изображен облучатель (вид сбоку в разрезе); на фиг.2 - облучатель в разрезе А-А; на фиг.3 - общий вид устройства для облучения жидкости ультрафиолетовым излучением.

Устройство для облучения жидкости ультрафиолетовым излучением состоит из облучателя и вспомогательного оборудования. Облучатель 1 имеет рабочую камеру 2 со средством для транспортировки жидкости, окруженную секционным ультрафиолетовым излучателем 3. Рабочая камера 2 и излучатель 3 изготовлены из кварцевого стекла и разделены охладительным каналом 4. Рабочая камера 2, охладительный канал 4 и ультрафиолетовый излучатель 3 образуют конструкцию в форме взаимовложенных сфер. В основании этой конструкции имеется сквозное отверстие 5, закрытое пробкой 6, соединенной с крышкой 7 сосуда 8, заполненного жидкостью 9, например водой. Сосуд 8 изготовлен из прозрачного материала, например стекла, а пробка 6 и крышка 7 - из плотной резины. Средство для транспортировки жидкости 9 в рабочую камеру 2 представляет собой пульверизатор, выходная трубка 10 которого проходит через пробку 6 в рабочую камеру 2. Заборная трубка 11 пульверизатора погружена в жидкость 9, а входная трубка 12 соединена с патрубком 13, закрепленным в боковой части крышки 7. Через пробку 6 и крышку 7 проходит отверстие 14, соединяющее рабочую камеру 2 со сливным патрубком 15. Отверстие 14 и патрубок 15 предназначены для эвакуации облученной жидкости из рабочей камеры 2. Жидкость 9 может быть залита в сосуд 8 при снятой крышке 7 или через патрубок 16. На основании сосуда 8 закреплена тонкая прокладка 17, например из резины. Она предназначена для лучшей фиксации облучателя 1 на рабочем месте. Через боковую стенку рабочей камеры 2, охладительного канала 4 и излучателя 3 проходит сквозное отверстие 18, в котором закреплен выхлопной клапан 19. Клапан 19 имеет входное 20 и выходное 21 отверстия. Выходное отверстие 21 закрыто трубчатой мембраной 22. Клапан 19 предназначен для нормализации давления в рабочей камере 2. Сферическая полость ультрафиолетового излучателя 3 разделена перегородками 23 из кварцевого стекла на равные секции 24, например шесть (фиг.2). Секции 24 имеют вертикальную ориентацию относительно основания сосуда 8. Каждая секция 24 заполнена аргоном под небольшим давлением с небольшим количеством ртути. В каждую секцию впаяны металлические электроды, нижний 25 и верхний 26. Для лучшей эмиссии электронов рабочая поверхность 27 электродов 25 и 26 покрыта окислами щелочных металлов. Нижние электроды 25 соединены с внешними электрическими контактами 28, а верхние электроды 26 взаимозамкнуты и соединены с внешним электрическим контактом 29. Внешняя стенка облучателя 1 имеет зеркальное покрытие 30, отражающий слой которого направлен внутрь с возможностью отражения от него ультрафиолетовых лучей в рабочую камеру 2. Кроме того, внешний зеркальный слой 30 надежно защищает обслуживающий персонал от ультрафиолетового излучения. Охладительный канал 4 имеет входной 31 и выходной 32 патрубки, через них в облучатель 1 поступает охлажденный воздух.

Облучатель 1 устанавливают на рабочий стол 33 после заполнения сосуда 8 жидкостью 9, например водой, подлежащей фотонной дезинфекции, как показано на фиг.3. Патрубок 16 соединяют гибкой трубкой 34 с переключателем 35, подключенным к водяному насосу (не показан). Этот канал предназначен для пополнения сосуда 8 жидкостью 9 по мере ее расхода. Переключатель 35 имеет три положения (I, II, III): I - водяной насос подключен к сосуду 8; II - канал между водяным насосом и сосудом 8 перекрыт; III - сосуд 8 соединен с атмосферой. Патрубок 13 соединяют гибким шлангом 36 с генератором воздушного давления, управляемым микропроцессором (не показаны). Микропроцессор задает длительность воздушного импульса, подаваемого компрессором в пульверизатор облучателя 1. Патрубок 15 соединяют гибким шлангом 37 с емкостью для сбора облученной жидкости (не показана). Патрубок 31 соединяют гибким шлангом 38 с холодильником 39, через который в облучатель 1 будет поступать охлажденный воздух. В холодильник 39 приток воздуха происходит через трубку 40. Патрубок 32 соединяют гибким шлангом 41 с источником воздушного разрежения 42 (источником отрицательного воздушного давления). При его включении через канал 4 будет прокачиваться охлажденный холодильником 39 воздух. Из аппарата 42 воздух эвакуируется через выходную трубку 43. Охлажденный воздух, проходящий через канал 4, защищает стенку рабочей камеры 2 от перегрева. Электрический контакт 29 соединяют однополюсным разъемом 44 и электрическим проводом 45 с разъемом 46 блока питания 47 ультрафиолетового излучателя 3. Нижние электрические контакты 28 каждого из шести секционных излучателей 3 соединяют соответствующим однополюсным разъемом 48₍₁₎-48₍₆₎ и соответствующим электрическим проводом 49₍₁₎-49₍₆₎ с клеммами 50₍₁₎-50₍₆₎ блока питания 47. В блоке питания 47 между контактами 46 и 50₍₁₎-50₍₆₎ установлены конденсаторы, предназначенные для облегчения зажигания секционных ультрафиолетовых горелок. Секционная конструкция излучателя 3 обеспечивает равномерность и усиливает интенсивность ультрафиолетового излучения в рабочей камере 2. В предложенном устройстве используется аргоно-ртутно-кварцевый излучатель. Возможно использование ультрафиолетовых источников другого типа

Устройство для облучения жидкости ультрафиолетовым излучением работает следующим образом.

Приблизительно за 30 мин до начала процедуры производят включение холодильника 39. Работу начинают с включения источника воздушного разрежения 42 и ультрафиолетового излучателя 3. Только после этого включают воздушный компрессор. При этом в рабочей камере 2 из сопла трубки 10 пульверизатора будут распыляться мелкодисперсные частицы 51 жидкости 9, которая засасывается в трубку 11 из сосуда 8. Частицы 51 оседают на сферической стенке рабочей камеры 2, образуя мелкие капельки 52, которые стекают на дно рабочей камеры 2. Мелкодисперсные частицы 51 облучаются фотонами 53, прошедшими через кварцевую стенку рабочей камеры 2. Капельки 52 жидкости облучаются как прямыми лучами 54, так и отраженными 55 от зеркальной поверхности 30 облучателя 1. Облученная жидкость 56 удаляется и рабочей камеры 2 через отверстие 14 и гибкий шланг 37 в емкость для сбора облученной жидкости (не показана).

По сравнению с прототипом предложенное устройство позволяет повысить эффективную дозу поглощения ультрафиолетового излучения молекулами жидкости, что достигается сферической фокусировкой лучистой энергии в рабочей камере, где распыляется и стекает жидкость. Данный физический эффект позволяет использовать предложенное устройство для целей дезинфекции жидкости, например питьевой воды

Источники информации (аналоги)

1. Авторское свидетельство СССР №1393438, МПК А 61 N 5/06, 1984.

2. Патент РФ №2038105, МПК А 61 N 5/06, 1991.

3. Патент РФ №2213592, МПК А 61 N 5/06, 2003.

1. Устройство для облучения жидкости ультрафиолетовым излучением, содержащее рабочую камеру из кварцевого стекла со средством для транспортировки жидкости, примыкающую через охладительный канал к ультрафиолетовому излучателю газоразрядного типа с впаянными металлическими электродами, имеющему внешнее зеркальное покрытие, отличающееся тем, что рабочая камера, охладительный канал и ультрафиолетовый излучатель выполнены в форме взаимовложенных сфер, причем в основании этой конструкции имеется сквозное отверстие, закрытое пробкой, соединенной с крышкой сосуда, заполненного жидкостью, а средство для транспортировки жидкости в рабочую камеру выполнено в виде пульверизатора, выходная трубка которого проходит через пробку в рабочую камеру, заборная трубка погружена в жидкость, заполняющую сосуд, а входная трубка соединена с патрубком, закрепленным в боковой части крышки сосуда и соединенным с воздушным компрессором, кроме того, в пробке и крышке имеется отверстие, соединяющее рабочую камеру со сливным патрубком, а через боковую стенку рабочей камеры, охладительного канала и излучателя проходит сквозное отверстие, в котором закреплен выхлопной клапан, дополнительно к этому сферическая полость излучателя разделена перегородками из кварцевого стекла на равные секции, например, шесть, в каждую из которых впаяны два металлических электрода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем установлен клапан мембранного типа.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздушный компрессор имеет микропроцессор, управляющий его работой.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что секции излучателя ориентированы вертикально относительно основания сосуда.