УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ ЛАМПА ДЛЯ УСТРОЙСТВ ОЧИСТКИ ВОДЫ
ULTRAVIOLET LAMP FOR WATER TREATMENT DEVICES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение в основном относится к усовершенствованию ламп, в частности ультрафиолетовых ламп для устройств очистки воздуха и воды.
Уровень техники
Известны бытовые и промышленные устройства очистки воздуха, воды или других жидкостей с помощью ультрафиолетового излучения для дезинфекции загрязненного воздуха, воды или других жидкостей. Такие устройства содержат по меньшей мере одну лампу, направляющую ультрафиолетовое излучение в камеру, заполненную загрязненными воздухом, водой или другой жидкостью, чтобы убить находящиеся в них микроорганизмы. Обычно такая лампа содержит два электрода, расположенные на некотором расстоянии друг от друга внутри продолговатой дуговой разрядной трубки, заполненной газом, в частности парами ртути с добавками или без них. На концах трубки установлены торцевые колпачки. Каждый электрод имеет два проволочных вывода, выходящих из спая лампы. Каждый вывод или, в некоторых случаях, только один из них электрически соединен с соответствующим контактом или штырьком. Лампа обычно вставлена во втулку, установленную в устройстве очистки воздуха, воды или другой жидкости. Устройство очистки может также не иметь втулки. Для упрощения вставки во втулку и электрического соединения контактные штырьки обычно устанавливают на одном из торцевых колпачков. Когда на электроды подано напряжение от источника электроэнергии, в газе между электродами возникает электрический разряд. Такой разряд взаимодействует со слоем испускающего излучение материала, нанесенным в виде покрытия на внутреннюю поверхность дуговой разрядной трубки, и вызывает испускание лампой ультрафиолетового излучения хорошо известным в технике способом.
Пример ультрафиолетовой лампы вышеупомянутого типа описан в документе US 5166527, все содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки. В этом документе описана лампа, специально предназначенная для использования в качестве ультрафиолетовой лампы в устройствах очистки воды. Лампа содержит продолговатую полую дуговую разрядную трубку, вытянутую вдоль продольной оси между противоположными концевыми участками. Трубка заполнена газом, предпочтительно парами ртути с добавками или без них. Два электрода расположены на некотором расстоянии друг от друга вдоль указанной продольной оси. Эти электроды установлены внутри дуговой разрядной трубки в ее концевых участках. На концах трубки установлены торцевые колпачки. Первый электрический контакт или пара электрических контактов или контактных штырьков выступают параллельно один другому вдоль продольной оси лампы и электрически соединены с одним или с обоими проволочными выводами одного электрода. Второй электрический контакт или пара электрических контактов или контактных штырьков выступают параллельно один другому вдоль продольной оси лампы и электрически соединены с одним или с обоими проволочными выводами другого электрода. Обе пары штырьков установлены на одном из торцевых колпачков и отходят от него наружу вдоль продольной оси. Проволочный проводник или два таких проводника расположены снаружи разрядной трубки и электрически соединены с одним контактным штырьком или с одной парой штырьков на одном конце трубки, а также с электродом на другом конце трубки.
Две известные лампы, описанные в указанном документе, показаны на фиг.1 и 2. Как показано на фиг.1 и 2, пары контактных штырьков смещены одна относительно другой вдоль продольной оси, что препятствует зажиганию электрической дуги между парами контактных штырьков вне дуговой разрядной трубки, в частности во влажной среде в устройстве очистки воды.
Как показано на фиг.1 и 2, торцевой колпачок имеет ступенчатую наружную торцевую стенку, содержащую пару параллельных участков, расположенных в плоскостях, по существу перпендикулярных продольной оси лампы. Первая пара контактных штырьков установлена на одном из участков торцевой стенки и выступает из него на заданное расстояние. Вторая пара контактных штырьков установлена на другом участке торцевой стенки и выступает из него на такое же заданное расстояние. Плоскости указанных участков торцевой стенки разделены промежутком больше указанного заданного расстояния, чтобы дополнительно воспрепятствовать возникновению электродугового разряда между парами контактных штырьков снаружи дуговой разрядной трубки. Барьерная стенка внутри торцевого колпачка физически разделяет электрические контакты двух пар контактных штырьков, чтобы воспрепятствовать зажиганию электрической дуги между указанными парами контактных штырьков внутри торцевого колпачка. Барьерная стенка преимущественно изготовлена из такого же диэлектрического материала, что и торцевой колпачок.
Кроме указанных двухъярусных цоколей известны другие многоярусные цоколи, изображенные на фиг.3-7.
Хотя описанные лампы хорошо приспособлены для своего основного назначения, сохраняется потребность в разработке усовершенствованных конструкций цоколей ламп, в частности, ультрафиолетовых.
Раскрытие изобретения
Лампа согласно настоящему изобретению содержит контактные штырьки, установленные на ее торцевом колпачке и выступающие наружу вдоль продольной оси торцевого колпачка. Эти контактные штырьки смещены один относительно другого вдоль указанной продольной оси. Торцевой колпачок имеет на одном конце полукруглые параллельные поверхности, так что контактные штырьки выступают наружу от соответствующих полукруглых параллельных поверхностей. Между указанными полукруглыми поверхностями перпендикулярно им расположена барьерная стенка. В первом варианте осуществления изобретения от барьерной стенки вдоль по меньшей мере части нижней полукруглой поверхности отходит выступ. Указанный выступ доходит до верхней полукруглой поверхности. В альтернативном втором варианте осуществления изобретения в граничной стенке выполнен паз, который проходит между верхней и нижней полукруглыми поверхностями.
Вышеописанный торцевой колпачок для лампы согласно настоящему изобретению может быть сопряжен с патроном ответной формы. Очевидно, что если в торцевом колпачке лампы имеется выступ, патрон ответной формы будет иметь обратную форму (т.е. иметь паз). Аналогично, если в лампе используется торцевой колпачок с пазом, ответный патрон будет иметь выступ.
Такая конструкция с выступом или пазом вдоль граничной стенки в соответствии с настоящим изобретением облегчает разделение пар контактных штырьков, а также упрочняет сопряжение торцевого колпачка с патроном. Такие варианты конструкции позволяют лампе и соединителю соответствовать определенному источнику питания, что уменьшает вероятность соединения ультрафиолетовой лампы с неправильным источником питания.
Лампа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно является ультрафиолетовой лампой и применяется в устройствах очистки воды, другой жидкости или воздуха.
Краткое описание чертежей
На чертежах аналогичные элементы обозначены одинаковыми номерами позиций.
На фиг.1-7 показаны торцевые колпачки известных ультрафиолетовых ламп, вид в перспективе;
на фиг.8 показан продольный разрез устройства очистки воды с ультрафиолетовой лампой в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.9 показано поперечное сечение по 9-9 на фиг.8;
на фиг.10 показан первый вариант выполнения торцевого колпачка для лампы в соответствии с настоящим изобретением, вид в перспективе сбоку;
на фиг.10А показан торцевой колпачок в разрезе по 10А-10А на фиг.10;
на фиг.11-14 показаны второй, третий, четвертый и пятый варианты выполнения торцевых колпачков в соответствии с настоящим изобретением, виды в перспективе сбоку;
на фиг.15-19 показаны патроны для торцевых колпачков, изображенных на фиг.10-14, соответственно, виды в перспективе сбоку;
на фиг.20-24 показаны дополнительные варианты выполнения торцевых колпачков с пазами в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения, виды в перспективе сбоку;
на фиг.25-29 показаны патроны для торцевых колпачков, изображенных на фиг.20-24, соответственно, виды в перспективе сбоку.
Осуществление изобретения
На фиг.8 показано устройство 10 очистки воды, содержащее цилиндрический корпус 12, вытянутый вдоль продольной оси. В центральной части корпуса 12 на некотором расстоянии друг от друга вдоль продольной оси расположены опорные стенки 18 и 20 с отверстиями. Между этими стенками вдоль продольной оси установлена полая втулка 14. Опорные стенки 18, 20 вместе со стенкой корпуса 12 и стенкой втулки 14 ограничивают внутреннюю полость 16. Через входное отверстие 22 подлежащая очистке вода под давлением поступает в полость 16. Через выходное отверстие 24 очищенная вода выходит из полости 16. Полость 16 служит проточным каналом для воды, которая, протекая по нему, подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, как будет описано ниже.
На одном конце корпуса 12 поверх опорной стенки 18 установлена съемная крышка 26, которая прикреплена к корпусу 12 несколькими резьбовыми крепежными элементами 28, что обеспечивает доступ внутрь втулки 14 через отверстие в опорной стенке 18. Электрический патрон 30 установлен с возможностью съема в отверстии опорной стенки 18. Ультрафиолетовая лампа 32 согласно настоящему изобретению вставлена с возможностью скольжения внутрь втулки 14 через отверстие в опорной стенке 18. К патрону 30, как будет описано ниже, подведены электрические соединения. Во время работы лампа 32 испускает ультрафиолетовое излучение достаточной интенсивности, чтобы уничтожить микроорганизмы в воде, другой жидкости или в воздухе, находящихся в полости 16, с целью очистки для бытового или промышленного применения.
Лампа 32 содержит продолговатую полую запаянную дуговую разрядную трубку 34, выполненную из пропускающего свет материала, например кварцевого стекла, или другую стеклянную трубку, пропускающую ультрафиолетовое излучение. Трубка 34 имеет противоположные концевые участки 36 и 38, расположенные на некотором расстоянии друг от друга вдоль продольной оси, заполнена газом, предпочтительно парами ртути с добавками или без них и герметично запаяна.
Внутри трубки в концевых участках 36 и 38 расположены электроды 40 и 42. На концевых участках 36 и 38 на запаянных концах трубки установлены торцевые колпачки 44, 46 из диэлектрического материала, например, из керамики. Каждый торцевой колпачок имеет отверстие, закрытое основанием, в которое упирается запаянный конец трубки, когда он полностью вставлен в соответствующий торцевой колпачок. Торцевой колпачок 44 (лучше всего показан на фиг.10 и 10А) содержит также барьерную стенку 70а, 70b, проходящую между полукруглыми основаниями 72, 74, так что они образуют ступеньку, причем основание 72 является верхним или дальним основанием, а основание 74 является нижним или ближним основанием. В соответствии с важным признаком настоящего изобретения от барьерной стенки 70а, 70b вдоль нижнего основания 74 горизонтально отходит выступ 75. Выступ 75 занимает центральное положение относительно стенки 70а, 70b, разделяя ее на две секции 70а и 70b. Высота указанного выступа 75 равна расстоянию между соответствующими основаниями 72 и 74. Выступ 75 разделяет также нижнее основание 74 на две симметричные секции (каждая образует квадрант примерно 90°).
Как показано на фиг.10, первая пара электрических контактов или контактных штырьков 48, 50 выступает параллельно один другому вдоль продольной оси. Контакты или штырьки установлены на торцевом колпачке 44 и выступают от него наружу (из основания 72). Вторая пара электрических контактов или контактных штырьков 52, 54 также выступает параллельно один другому вдоль продольной оси. Эти контакты или штырьки также установлены на том же самом торцевом колпачке 44 и выступают от него наружу (из основания 74). Контактные штырьки 52 и 54 отделены друг от друга выступом 75. Контактные штырьки 48, 50 выполнены с возможностью входа в углубление 76, а контактные штырьки 52, 54 выполнены с возможностью входа в углубление 78 (фиг.10А).
Контактные штырьки 48, 50 электрически соединены внутри торцевого колпачка 44 с одним концом проволочного проводника 56. Данный проводник 56 расположен внутри трубки 34 и проходит вдоль продольной оси трубки к противоположному торцевому колпачку 46, где другой конец проводника 56 соединен с электродом 42. Контактные штырьки 52, 54 электрически соединены внутри торцевого колпачка 44 с электродом 40. Барьерная стенка 70а, 70b физически разделяет данные пары контактных штырьков.
Таким образом, как показано на фиг.10, торцевой колпачок 44 имеет ступенчатую наружную торцевую стенку, содержащую пару полукруглых участков 72, 74, расположенных параллельно друг другу в плоскостях, перпендикулярных продольной оси. Как показано на фиг.15, патрон 30 имеет ответную ступенчатую торцевую наружную стенку с выполненным в ее центральной части пазом 76. При сопряжении контактные штырьки 48, 50, 52, 54 входят в соответствующие гнезда 78, 80, 82, 84, а выступ 75 входит в ответный ему паз 76.
На трубке 34 установлены несколько центрирующих колец 62, 64, выполненных предпочтительно из синтетического полимерного материала. Кольца устанавливают на трубку 34 перед креплением торцевых колпачков к концевым участкам трубки 34. Кольца 62, 64 расположены вдоль оси трубки 34 и охватывают ее, удерживаясь на ней за счет сил трения. Эти кольца служат опорой для трубки 34 при ее центровке внутри втулки 14.
На фиг.11-14 показаны дополнительные варианты выполнения торцевого колпачка, изображенного на фиг.10. Все эти торцевые колпачки аналогичны колпачку, показанному на фиг.10, и включают в себя пару параллельных, расположенных на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении полукруглых оснований 72, 74, между которыми проходит барьерная стенка 70а, 70b, так что образуется ступенчатый цоколь. Кроме того, согласно настоящему изобретению от середины барьерной стенки 70а, 70b наружу отходит выступ. Хотя данный выступ имеет форму относительно тонкой стенки 75 на торцевом колпачке 44, изображенном на фиг.10, в различных вариантах, представленных на фиг.11-14, данный выступ имеет другую геометрическую форму. В частности, торцевой колпачок 86, показанный на фиг.11, имеет выступ 102 скругленной дугообразной формы (например, U-образной формы, полукруглой формы), проходящий между секциями барьерной стенки 70а, 70b. Торцевой колпачок 88, показанный на фиг.12, имеет выступ 104 прямоугольной коробчатой формы с парой противоположных боковых стенок 106, 108, отходящих наружу от соответствующих секций барьерной стенки 70а, 70b перпендикулярно указанной стенке. Торцевой колпачок 90, показанный на фиг.13, также имеет коробчатый выступ 110, аналогичный выступу 104 (фиг.12), однако выступ 110 имеет по существу квадратное сечение по сравнению с выступом 104. Таким образом, секции 70а и 70b барьерной стенки, показанной на фиг.13, относительно больше соответствующих секций 70а и 70b барьерной стенки, показанной на фиг.12. Торцевой колпачок 92, изображенный на фиг.14, имеет V-образный треугольный выступ 112, разделяющий секции 70а и 70b барьерной стенки.
Все дополнительные варианты осуществления изобретения, показанные на фиг.11-14, имеют общий с изображенным на фиг.10 вариантом признак: выступ отходит от барьерной стенки 70а, 70b наружу и имеет длину, соответствующую образующим ступеньку (т.е. расположенным не некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении) участкам 72, 74 основания. Очевидно, что в соответствии с настоящим изобретением указанный выступ может иметь любую подходящую форму помимо вариантов, показанных на фиг.10-14: он может быть симметричным, асимметричным, сферическим, коническим, не сферическим или любой другой формы.
Подобно патрону 30, показанному на фиг.15, для приема торцевого колпачка 44, изображенного на фиг.10, торцевым колпачкам в вариантах, показанных на фиг.11-14, соответствуют аналогичные ответные патроны 94, 96, 98 и 100, показанные на фиг.16-19 соответственно. Так, патрон 94, показанный на фиг.16, имеет паз 114 скругленной дугообразной формы для приема и сопряжения со скругленным или U-образным выступом 102, изображенным на фиг.11. Аналогично, патрон 96 имеет паз 116 прямоугольной формы, размеры и форма которого соответствуют прямоугольному выступу 104, изображенному на фиг.12. Патрон 98, показанный на фиг.18, имеет квадратный паз 118 для приема квадратного выступа 110, изображенного на фиг.13, а патрон 100, показанный на фиг.19, имеет V-образный паз 120 для приема V-образного выступа 112, изображенного на фиг.14. Очевидно, что патроны, показанные на фиг.15-19, могут иметь пазы любой подходящей формы, соответствующей форме выступа на сопрягаемом торцевом колпачке, позволяющей вставить данный выступ в паз.
Очевидно, что выступ на торцевом колпачке лампы и паз в ответном патроне можно поменять местами, так что на торцевом колпачке лампы будет выполнен паз, а патрон будет содержать ответный выступ для сопряжения с пазом колпачка. Такие альтернативные варианты выполнения торцевых колпачков показаны на фиг.20-24. Эти торцевые колпачки аналогичны соответствующим торцевым колпачкам, показанным на фиг.10-14, с той лишь разницей, что выступ заменен пазом. Таким образом, торцевой колпачок 44' содержит узкий паз 122 (аналогичный пазу 76, показанному на фиг.15), торцевой колпачок 86' содержит паз 124 дугообразной формы (аналогичный пазу 114, показанному на фиг.16), торцевой колпачок 88' содержит паз 126 прямоугольной формы (аналогичный пазу 116, показанному на фиг.17), торцевой колпачок 90', изображенный на фиг.23, содержит паз 128 квадратной формы (аналогичный пазу 118, показанному на фиг.18) и торцевой колпачок 92', изображенный на фиг.24, содержит V-образный паз 130 (аналогичный V-образному пазу 120, показанному на фиг.19).
Аналогично, на фиг.25-29 показаны патроны, выполненные с возможностью сопряжения с торцевыми колпачками, изображенными на фиг.20-24, соответственно. Таким образом, патрон 30', показанный на фиг.25, содержит выступ 132, размеры и форма которого соответствуют пазу 122, изображенному на фиг.20. Патрон 94', показанный на фиг.26, содержит выступ 134 дугообразной формы, размеры и форма которого соответствуют дугообразному пазу 124, изображенному на фиг.21. Аналогично, патрон 96', показанный на фиг.27, содержит прямоугольный выступ 136, размеры и форма которого соответствуют прямоугольному пазу 126, изображенному на фиг.22; патрон 98', показанный на фиг.28, содержит выступ 138 квадратной формы, размеры и форма которого соответствуют пазу 128 квадратной формы, изображенному на фиг.23, а патрон 100', показанный на фиг.29, содержит выступ 140 треугольной формы, размеры и форма которого соответствуют пазу 130 треугольной формы, изображенному на фиг.24.
Очевидно, что все рассмотренные варианты осуществления настоящего изобретения представляют собой усовершенствование торцевого колпачка ступенчатой формы согласно указанному выше патенту US 5166527, так как выступ (или в альтернативном варианте - паз), проходящий по середине торцевого колпачка вдоль барьерной стенки, улучшает соединение между лампой и патроном и обеспечивает правильное положение контактных штырьков в гнездах патрона.
Во время эксплуатации лампы снимают крышку 26 и вставляют лампу 32 внутрь втулки 14 через отверстие в опорной стенке 18. После этого соединяют патрон 30 с контактными штырьками 48, 50, 52, 54. Затем устанавливают крышку 26 на корпус 12. Электрические провода 66, 68 выходят из указанного патрона наружу к непоказанному источнику питания. Разность потенциалов между данными проводами 66, 68 возникает и между электродами 40, 42, создавая электрический разряд в трубке. Такой разряд вызывает эмиссию ультрафиолетового излучения. Данное излучение проходит сквозь прозрачную стенку втулки 14 для облучения воды, находящейся в полости 16.
Вышеупомянутая барьерная стенка 70а, 70b предотвращает возникновение электрической дуги внутри торцевого колпачка 44 путем физического разделения электрических соединений между контактными штырьками 48, 50 и проволочным проводников с одной стороны и электрических соединений между контактными штырьками 52, 54 и электродом 40 с другой стороны. Таким образом, указанные пары штырьков оказываются эффективно изолированными одна от другой.
Понятно, что каждый из вышеописанных элементов или несколько из этих элементов совместно могут также применяться в конструкциях других типов, отличных от описанных выше конструкций.
Настоящее изобретение описано для применения в ультрафиолетовой лампе, используемой в устройствах очистки воды, другой жидкости или воздуха, однако изобретение не ограничено такими примерами или их отдельными элементами, поскольку в него могут быть внесены различные модификации и изменения, не выходящие за пределы настоящего изобретения. Таким образом, лампы, являющиеся объектами настоящего изобретения, не должны быть ограничены ни источниками ультрафиолетового излучения, ни применением в устройствах очистки воды.
Хотя выше показаны и описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, в него могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы объема данного изобретения. Таким образом, понятно, что описанные примеры осуществления изобретения являются неограничивающими.