УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ УФ-ИЗЛУЧЕНИЕМ
APPARATUS FOR TREATING LIQUIDS WITH UV RADIATION

Устройство относится к области дезинфекции и стерилизации жидкостей с помощью ультрафиолетового (УФ) излучения бактерицидного диапазона, полученного светодиодными излучателями, и может быть использовано в закрытых многоламповых системах.
В настоящее время насущным является использование энергосберегающих технологий, в том числе путем перехода от ламп накаливания к полупроводниковым источникам - светодиодам. В настоящее время системы обработки воды оснащены стандартными ртутными бактерицидными лампами низкого давления (типа ДБ-75), усовершенствование конструкций которых идет по пути решения таких задач, как уменьшение количества УФ ламп, повышение эффективности использования их излучения при помощи организации оптимальной гидродинамической структуры потока и снижение потерь напора.
В известных устройствах подобного типа лампы расположены перпендикулярно направлению потока жидкости (поперечное обтекание) или вдоль (продольное обтекание). При поперечном обтекании оптимально используется вся длина дуги излучения лампы. Примером устройства с поперечным расположением является патент РФ 2058068 [1]. Такая конструкция рассчитана на число ламп более 200. Известное техническое решение позволяет повысить эффективность обработки воды за счет соответствующей организации проходящего зону облучения потока, однако обладает значительными потерями напора.
При продольном обтекании потери напора могут быть значительно снижены, однако при указанных расходах воды и количестве ламп свыше 16 диаметр входного и выходного патрубков занимает непропорционально большую часть корпуса установки. Пример устройства с продольным расположением описан в патенте [2], содержащем цилиндрический корпус, имеющий соосно расположенные входной и выходной патрубки. В зоне облучения, расположенной между патрубками, параллельно образующим корпуса установлено 16 УФ ламп.
Недостатком использования рассмотренных выше источников УФ-излучения без дополнительных устройств - концентраторов световой энергии является неэффективность использования излучателей, когда интенсивность излучения в указанных конструкциях также уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния от них. Учитывая, что мощность светодиодов меньше, чем УФ ламп, решение задачи снижения энергоемкости процедуры обеззараживания путем замены ламп светодиодами без концентраторов представляется проблематичным.
Известно устройство для стерилизации жидкостей [3], содержащее источник ультрафиолетового излучения, выполненный в виде продольно-цилиндрического излучателя и отражатель, выполненный в виде двух секций, первая из которых представляет собой плоский отражающий элемент, а вторая - эллиптический полуцилиндр, причем в фокусной зоне последнего размещены источник ультрафиолетового излучения и фотореактор. Указанный эллиптический полуцилиндр, представляющий собой вторую секцию отражателя, образован в результате сечения исходного эллиптического цилиндра продольной плоскостью, ориентированной нормально к плоскости, в которой находятся фокусные зоны исходного эллиптического цилиндра, причем плоский отражающий элемент размещен в упомянутой продольной плоскости сечения, которая размещена симметрично относительно фокусных зон исходного эллиптического цилиндра.
Недостатком устройства является использование в качестве водовода спирали, которая «тормозит» поток проходящей через нее жидкости и создает дополнительное сопротивление потоку. Несмотря на то что ультрафиолетовое излучение облучает как внутренние, так и наружные поверхности витков спирали, т.е. как бы полностью используется для стерилизации жидкости, интенсивность наружного освещения спирали с протекающей по ней жидкостью на порядок меньше, чем освещение с внутренней стороны, т.е. происходит потеря световой энергии, что ведет к потере производительности устройства.
Целью изобретения является повышение эффективности обработки воды.
Известно устройство [4], состоящее из светоизлучающих диодов, размещенных на внутренней поверхности параболоида, что позволяет получить в фокальной плоскости увеличенную плотность излучения.
Известно взятое за прототип устройство [5], представляющее собой матрицу светодиодов, выполненную в виде эластичного коврика, которое используется путем обвертывания в него частей тела человека.
Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемого изобретения, состоит в том, что в состав устройства в качестве источника излучения включаются полупроводниковые элементы - собранные в виде матрицы светодиоды, излучающие в УФ-диапазоне, размещенные внутри корпуса в фокусной зоне, причем корпусу придается форма, по крайней мере, одного эллиптического цилиндра.
На фиг.1 и 2 схематически изображено предлагаемое устройство.
Фиг.1:
- продольный разрез - а);
- поперечный разрез - б);
фиг.2 - многокорпусное исполнение устройства.
Устройство для обработки жидкостей УФ-излучением содержит источник ультрафиолетового излучения, выполненный в виде свернутого в цилиндр УФ светодиодного коврика 1, с расположенными на внешней стороне цилиндра светодоодами и установленный в первом фокусе 2 корпуса 3, выполненного в виде эллиптического цилиндра с отражающей в УФ-диапазоне внутренней поверхностью и боковыми крышками-держателями 4 и с клеммами питания 5. Соосно второму фокусу 6 корпуса 3 расположена пропускающая УФ-излучение труба 7, по которой течет подлежащая облучению жидкость 8. Работа устройства основана на геометрическом свойстве эллиптического тела иметь два фокуса, причем при размещении источника энергии в одном фокусе, она фокусируется в области второго фокуса.
Устройство работает следующим образом.
В режиме использования устройства, предусматривающем облучение жидкости 8, излучающий элемент 1 устанавливают соосно первому фокусу 2 корпуса 3. При данной конфигурации отражателя - внутренней поверхности корпуса 3 поток излучения УФ источника 1, размещенного в фокусной зоне корпуса 3, облучает внутреннюю поверхность корпуса и после отражения от нее возвращается во вторую фокусную зону 6 корпуса 3, формируя в ней световой жгут повышенной интенсивности.
В случае объединения нескольких корпусов в один корпус (фиг.2), они совмещаются областью фокуса, в котором размещается труба с текущей жидкостью.
Источники информации
1. Бутин В.М., Дрожжин В.В., Жуков В.К, Костюченко С.В., Кудрявцев В.Н., Кудрявцев Н.Н., Куркин Г.А., Филюгин И.В., Якименко А.В. Установка для дезинфекции жидкости. Патент РФ на изобретение №2058068 // Изобретения. Полезные модели, от 10.04.1996.
2. Maarschalkerweerd Jan М. UV fluid treatment device and method. Патент №EP 788462.
3. Верещагин В.Л., Занин В.П., Паур В.А., Верещагин Л.А. Устройство для стерилизации жидкостей. Патент РФ №2071946 // Изобретения. Полезные модели, от 20.01.1997.
4. Lison J., Mendes Е. Radiation therapy apparatus Using LED matrix. UK Patent Application 2212010, 12.07.89, МКИ5 A61N 5/06.
5. Патент US 20020029071. Therapeutic light source and method.