Устройство для обеззараживания воды УФ-облучением

Полезная модель относится к устройствам для обеззараживания воды УФ-облучением и предназначена для использования в различных технологических процессах на пищевых производствах.
Одним из наиболее распространенных методов обеззараживания воды в настоящее время считается ультрафиолетовое (УФ) обеззараживание воды. Основным применением УФ-обеззараживания воды считается начальная стадия очистки воды от болезнетворных организмов. Столь широкое распространение ультрафиолетовое обеззараживание воды получило за счет своей безреагентной основы. Это не только исключает попадание в воду побочных продуктов и реагентов, но и никаким образом не сказывается на физико-химических свойствах обеззараживаемой воды.
Необходимость использования обеззараженной воды возникает постоянно, однако ее непрерывная подача экономически не выгодна. По мере необходимости вода под давлением подается к месту требования. В этот момент установка переходит в «активный» режим работы. Недопустимо каждый раз пока не требуется вода выключать установку, так как для выхода на рабочий режим УФ-лампы ей нужно около 30 секунд. Следовательно, в то время пока идет разогрев, через открытый клапан будет поступать необеззараженная вода.
Известно устройство для обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением (RU 23904298, Кл. C02F 1/32, A61L 2/10, 27.05.2010), содержащее безэлектродную газоразрядную лампу низкого давления, имеющую кварцевую газоразрядную колбу, заполненную инертным газом и парами ртути, канал для протекания обеззараживаемой воды вокруг лампы, высокочастотный источник питания. Безэлектродная газоразрядная лампа низкого давления герметично размещена внутри кварцевого цилиндрического кожуха, предохраняющего лампу от попадания воды. Кожух установлен внутри внешнего цилиндрического корпуса из нержавеющей стали с тангенциальным вводом и выводом воды и трубками для промывки системы с обеспечением протекания обеззараживаемой воды между внутренним кварцевым цилиндрическим кожухом и внешним цилиндрическим корпусом из нержавеющей стали. Кварцевая газоразрядная колба выполнена в виде тора с одним или несколькими ферритовыми сердечниками с первичной обмоткой, выполненной в виде одного или нескольких витков, подключенной к высокочастотному источнику питания, при этом ферритовые сердечники включены параллельно или последовательно.
Конструкция известного устройства достаточно сложная. Кроме того, при непрерывно включенной лампе, происходит ее перегрев, вызывающий выпадение из воды солей жесткости на поверхность кварцевого кожуха, требующей периодической его очистки.
Известно устройство для обработки жидкостей ультрафиолетовым излучением, которое принято за прототип (RU 2627368, Кл. C02F 1/32, 2017 г.), состоящее из герметичного цилиндрического корпуса-реактора с выходным и выходным патрубками, расположенными внутри вдоль его оси одной или нескольких ультрафиолетовых ламп, помещенных в герметичные кварцевые чехлы, имеющие как минимум один открытый конец, выходящий за пределы корпуса-реактора, блока питания, электрических кабелей, соединяющих лампы с блоком питания, цилиндрического выходного коллектора выполненного из материала, прозрачного для УФ - излучения, например, из кварца, установленного внутри корпуса-реактора соосно с ним и соединенного с выходным патрубком. Внутри корпуса-реактора, вблизи его поверхности, установлен вытянутый вдоль всей его длины входной коллектор, соединенный с входным патрубком и имеющий ряд равномерно распределенных по длине впускных отверстий. Выходной коллектор также вытянут вдоль всей длины корпуса-реактора, заглушен с противоположного от входного патрубка конца и имеет ряд равномерно распределенных по своей боковой поверхности выпускных отверстий. Впускные отверстия входного коллектора выполнены так, что входящий поток жидкости направлен тангенциально к боковой поверхности корпуса-реактора и перпендикулярен его оси, а суммарная площадь впускных отверстий меньше проходного сечения входного коллектора, но больше, чем суммарная площадь выпускных отверстий, которая в свою очередь также меньше проходного сечения выходного коллектора. По крайней мере, одна из ультрафиолетовых ламп вместе с ее кварцевым чехлом помещена внутрь выходного коллектора.
Известное устройство имеет сложную конструкцию. При этом при постоянно работающей лампе возможен ее перегрев и выпадение на внутренние поверхности устройства солей жесткости, что значительно снижает эффективность обеззараживания воды и требует периодическую его остановку для очистки.
Проблемой полезной модели является разработка установки для обеззараживания воды УФ-облучением, лишенной недостатков известных устройств.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности обеззараживания воды за счет обеспечения принудительного отвода тепла от корпуса устройства.
Поставленная проблема и технический результат достигаются тем, что устройство для обеззараживания воды УФ-облучением включает корпус с входным и выходным патрубками для воды, внутри которого установлена, по крайней мере, одна ультрафиолетовая лампа, помещенная в чехол, прозрачный для УФ-лучей. Согласно полезной модели корпус помещен в кожух с патрубком для подвода воздуха, при этом кожух оснащен оборудованием для принудительной подачи и отвода воздуха, установленного в конфузоре, связанным с кожухом.
Мощность ультрафиолетовой ламы должна быть от 50 до 500 Вт.
Зазор между корпусом и внутренними стенками кожуха должен составлять от 3 до 10 мм.
3
Оборудование для принудительной подачи и отвода воздуха преимущественно должно быть выполнено в виде вентилятора производительностью от 200 до 300 м/час на каждые 100 Вт потребляемой лампой мощности с обеспечением скорости прохождения воздуха в зазоре между корпусом и кожухом от 1,0 до 2,0 м/с.
Мощность ультрафиолетовой ламы должна быть от 50 до 500 Вт. Для создания такой мощности возможно использование нескольких ламп с указанной суммарной мощностью. Меньшая мощность не обеспечивает необходимого обеззараживания воды, а большая мощность - нецелесообразна, т.к. значительно увеличивает габариты устройства, для обеспечения возможности необходимого охлаждения УФ-ламп.
3
3
Расход воздуха от 200 м/час до 300 м/час на каждые 100 Вт потребляемой лампой мощности необходим для обеспечения оптимальной температуры воды в установке - не более 40°С, т.к. только при этой температуре и ниже обеспечиваются оптимальные условия для работы УФ-лампы. Низкая температура воды снижает скорость осаждения солей жесткости на защитный чехол, что позволяет реже производить очистку оборудования. При расходе воздуха меньше 1,0 м/с не обеспечивается необходимый теплоотвод, а при расходе воздуха больше 2,0 м/с - увеличиваются масса - габаритные и эксплуатационные характеристики вентилятора.
Размер зазора между корпусом и внутренними стенками кожуха находится в зависимости от мощности лампы и производительности вентилятора и составляет от 3 до 10 мм. При большем размере зазора увеличиваются масса - габаритные характеристики устройства, а при меньшем размере зазора увеличивается аэродинамическое сопротивление, что приводит к значительному повышению энергопотребления вентилятора.
Наличие конфузора, связанного с кожухом, с установленным в нем вентилятором, обеспечивает оптимальные условия работы оборудования для принудительной подачи и отвода воздуха.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1, представлена установка для обеззараживания воды УФ-облучением, в разрезе; на фиг.  - вид устройства со стороны конфузора; на фиг. 3 - установка в 3D изображении.
Устройство для обеззараживания воды УФ-облучением включает корпус 1 с входным и выходным патрубками 2 и 3 соответственно для воды. Внутри корпуса 1 установлена одна ультрафиолетовая лампа АГЛ мощностью от 50 до 500 Вт (на фиг. не показано), помещенная в кварцевый чехол 4. Корпус 1 помещен в кожух 5 с патрубком 6 для подвода воздуха. К кожуху 5 присоединен конфузор 7, в котором в качестве устройства принудительного отвода воздуха установлен вытяжной центробежный канальный вентилятор 8. Между корпусом 1 и внутренними стенками кожуха 5 образован зазор 9 размером от 3 до 10 мм.
Устройство работает следующим образом.
Во время потребления воды в активном режиме устройства, вода поступает во входной патрубок 2, проходит через корпус 1 в котором обеззараживается ультрафиолетовой лампой АГЛ и выходит из патрубка 3. В пассивный период, когда вода не потребляется, ультрафиолетовая лампа АГЛ в чехле 4 продолжает быть включенной для того, чтобы быть всегда активной и в любой момент времени, без дополнительного прогрева, производить обеззараживание воды. Для соблюдения температурного режима, постоянно в кожух 5 через патрубок 6 поступает воздух, который вытягивается через конфузор 7 вытяжным центробежным канальным вентилятором 8, создавая принудительный обдув воздухом внешних стенок корпуса 1, обеспечивая отвод тепла. Оптимальная скорость потока воздуха в зазоре - от 1,0 до 2,0 м/с (при температуре окружающего воздуха +20°С).
Для соблюдения эффективного режима обеззараживания воды используют УФ-лампы АГЛ с характеристиками:
Технические характеристика вентилятора для соблюдения температурного режима внутри корпуса, приведены в таблице.
Конструкция представленного устройства простая и может быть изготовлена известными средствами, она не требует дорогостоящего оснащения контролирующими приборами, всегда находится в рабочем режиме для необходимого потребления воды. Режим подачи воды регулируется заказчиком по месту размещения установки.
В настоящее время устройство для обеззараживания воды УФ-облучением находится на стадии разработки конструкторской документации.