Устройство для стабилизации работы амальгамных бактерицидных ламп

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для очистки или обеззараживания воздушных сред при больших скоростях обдува, в частности для обеззараживания воздуха в системах вентиляции и кондиционирования транспортных средств.
Бактерицидные установки применяются в системах вентиляции и кондиционирования в случае потенциального риска контаминации воздушной среды патогенными, санитарно-показательными и иными микроорганизмами в количествах, влияющих на безопасность потребления воды и пребывания людей. Эксплуатация УФ-ламп в системах вентиляции и кондиционирования транспортных средств накладывает ряд требований, среди которых энергоэффективность из-за ограничения по потребляемой мощности, поэтому могут применяться только источники с высоким значением преобразования потребляемой электроэнергии в бактерицидное излучение и требование к малым габаритам из-за ограниченных размеров воздуховодов в транспортных средствах и, как следствие – ограничение максимального линейного размера УФ-ламп.
0
Наиболее полно указанным требованиям отвечают амальгамные разрядные лампы низкого давления. В амальгамных лампах источником УФ-излучения является дуговой разряд низкого давления в парах ртути и инертных газах. Источником паров ртути является амальгама – твердый сплав ртути с металлами. Одной из основных характеристик разрядных ртутных ламп низкого давления является давление паров ртути к колбе. Оптимальное давление паров ртути составляет 0,7-1,5 Па. При таких условиях до 60% от электрической мощности разряда переходит в излучение с длиной волны 254 нм, обладающее высокой бактерицидной эффективностью. Как снижение, так и превышение оптимального давления паров ртути приводит к значительному снижению этого показателя. При применении амальгамы оптимальное давление паров ртути достигается при высоких температурах колбы лампы, а, следовательно, и при высоких мощностях разряда. Таким образом, можно поднять погонную электрическую мощность разряда до 2-3 Вт/см, что позволяет создать компактные и мощные источники бактерицидного излучения. В наиболее простом варианте амальгамной лампы, содержащий сплав ртути размещение амальгамы непосредственно на внутренней стенке разрядной трубки. Фиксация навеска амальгамы к внутренней стенке достигается предварительным нанесениям на внутреннюю поверхность разрядной трубки золотой подложки. В зависимости от состава амальгамы оптимальное давление паров ртути достигается при рабочей температуре в пределах от 80 до 130С. Температура амальгамы в таких лампах зависит от количества тепла, подводимого к амальгаме и интенсивности отвода тепла от стенки колбы лампы, находящейся под амальгамой. Характеристики закрытых бактерицидных облучателей при применении их для обеззараживания воздуха в системах вентиляции и кондиционирования транспортных средств значительно ухудшаются. В первую очередь это связано с тем, что облучатели работают в режиме обдува со скоростями от 2 до 7 м/с вследствие чего, значительно увеличивается теплоотвод от стенок лампы, а температура стенок и амальгамы уменьшается. В результате понижения температуры снижается давление паров ртути в колбе лампы и эффективность преобразования электрической мощности в бактерицидное излучение. При скоростях обдува превышающих 4 м/сек, бактерицидная отдача таких ламп уменьшается в 2-5 раз. Для эффективного использования амальгамных ламп в таких установках должны быть предусмотрены технические решения, позволяющие регулировать температуру амальгамы в зависимости от внешних условий.
Известен источник УФ – излучения (RU 2325727, кл. H01J61/24, 2008 г), включающий ртутную амальгамную лампу низкого давления, содержащую, по крайней мере, один слой амальгамы, и средство поддержания оптимальной температуры амальгамы, размещенное в области расположения амальгамы. Средство поддержания оптимальной температуры амальгамы выполнено в виде воздухонепроницаемой насадки, из материала, устойчивого к воздействию ультрафиолетового излучения, установленной вокруг лампы непосредственно в месте расположения амальгамы, с образованием воздушного зазора от 1 до 6 мм между боковыми стенками лампы и насадки.
Однако средство поддержания оптимальной температуры в виде насадки необходимо устанавливать на колбу лампы только в заводских условиях. Процесс установки насадки трудоемкий и требует аккуратности для исключения повреждения колбы лампы. Кроме того требуется широкая размерная линейка источников УФ излучения для различных систем вентиляции и кондиционирования.
Проблемой полезной модели является разработка простого по изготовлению и применению средства поддержания оптимальной температуры амальгамных бактерицидных ламп, с возможностью его установки в процессе монтажа в системе обеззараживания и кондиционирования воздуха на железнодорожных транспортных средствах.
Техническим результатом полезной модели является повышение стабилизации работы стандартных амальгамных бактерицидных ламп.
Поставленная проблема и указанный технический результат достигаются за счет того, что устройство для стабилизации работы амальгамных бактерицидных ламп выполнено в виде трубчатой насадки из материала устойчивого к воздействию ультрафиолетового излучения, установленной в области расположения амальгамы. Согласно полезной модели трубчатая насадка выполнена в виде разрезной втулки, с возможностью плотного прилегания к ней. Толщина насадки составляет от 1 до 50 мм, а ее длина - от 5 до 100 мм. Насадка выполнена из упругого материала с высоким коэффициентом отражения электромагнитного излучения и низкой теплопроводностью.
Со стороны прилегания к колбе трубчатая насадка покрыта светоотражающим слоем.
Для плотного прилегания трубчатой насадки к колбе она закреплена на ней хомутом.
Плотное прилегание трубчатой насадки к цилиндрической колбе предотвращает ее сдвиг при обдуве воздухом, обеспечивая оптимальные условия работы устройства.
Выполнение трубчатой насадки разрезной позволяет ее легко надевать на цилиндрическую колбу амальгамной бактерицидной лампы непосредственно на месте ее монтажа в системе кондиционирования. За счет удобства установки трубчатой насадки возможно использования серийных амальгамных бактерицидных ламп для систем кондиционирования, путем размещения на них в области расположения амальгамы трубчатой насадки в условиях монтажа системы кондиционирования. Учитывая, что насадка разрезная и выполнена из упругого материала, ее легко отогнуть со стороны разреза, и охватить колбу вокруг области расположения амальгамы на золотой подложке.
Выполнение трубчатой насадки из материала с высоким коэффициентом отражения электромагнитного излучения и низкой теплопроводностью, толщиной от 1 до 50 мм и длиной от 5 до 100 мм, обусловлено тем, что в зависимости от толщины оболочки из фторопласта h (от 1 до 50 мм) коэффициент отражения от нее может варьироваться в пределах 10 – 99%. При меньшей толщине втулки из фторопласта УФ-излучение практически не отражается. При большей толщине - увеличивается вес втулки и ее аэродинамическое сопротивление потоку воздуха. Длина втулки L (от 5 до 100 мм) влияет на площадь отражающего покрытия и выбирается в зависимости от размеров устройства и мощности источника УФ – излучения. При меньшей длине втулка не перекрывает золотую подложку и расположенную на ней амальгаму, снижая тем самым коэффициент отражения. Увеличение длины втулки не целесообразно из-за необоснованного превышения ее веса и увеличения аэродинамического сопротивление потоку воздуха. Выбранные параметры втулки обеспечивают оптимальные условия температурного режима амальгамы в широких диапазонах температур обрабатываемого воздуха и скорости обдува лампы.
Выполнение трубчатой насадки из упругого материала и разрезной позволяет для конкретной системы кондиционирования и вентиляции устанавливать свой типоразмер насадки, в заявленных пределах, на стандартную колбу амальгамной бактерицидной лампы, исключая необходимость в заводском изготовлении широкой линейки источников УФ излучения для каждой конкретной системы кондиционирования.
Выбор материала для трубчатой оболочки – фторопласта, обусловлено тем, что это доступный материал, обладающий высоким коэффициентом отражения электромагнитного излучения и одновременно низкой теплопроводностью.
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами, где, на фиг. 1 представлена трубчатая насадка с хомутом: на фиг. 2 расположение трубчатой насадки на колбу амальгамной лампы.
Устройство для стабилизации работы амальгамных бактерицидных ламп включает разрезную втулку 1, расположенную на цилиндрической колбе 2 в области расположения амальгамы на золотой подложке (на фиг. не показано). Втулка 1 выполнена из материала устойчивого к воздействию ультрафиолетового излучения, например из фторопласта. Для надежной фиксации втулки 1 на колбе 2 сверху ее установлен хомут 3.
Для установки разрезной втулки 1 из упругого материала, преимущественно из фторопласта, ее сопрягаемые края раздвигаются и, за счет упругости материала, втулка 1 легко насаживается на колбу 2. При этом втулка 1 плотно охватит внешнюю поверхность колбы 2 в области расположения амальгамы на золотой подложке, предохраняя тем самым амальгаму от переохлаждения. Для надежной фиксации втулки 1 в процессе эксплуатации, в условиях сильного потока воздуха, сверху на втулку 1 устанавливают хомут 3, который стягивает концы втулки 1, для исключения просвета между концами, обеспечивая соблюдения температурного режима в колбе 2.
В настоящее время источник УФ - излучения для бактерицидных установок прошел экспериментальные испытания и готов к серийному производству для обеспечения систем кондиционирования и вентиляции железнодорожных вагонов и вагонов метро.