Ламповый модуль УФ излучения

Изобретение относится к области светотехники, а именно, к газоразрядным бактерицидным лампам низкого давления, применяемым для обработки различных сред (воды, воздуха, поверхности) при помощи ультрафиолетового бактерицидного (УФ-С) или вакуумного (ВУФ) излучения.
В случае применения ультрафиолетовых (УФ) ламп как источника бактерицидного излучения в некоторых обрабатываемых средах, например, при обеззараживании воды, УФ лампы не должны находиться в непосредственном контакте с обрабатываемой средой, для чего заключаются в специальный оболочку (чехол), изготовленную из материала, пропускающего УФ излучение (например, кварца). Главным назначением чехла, помимо защиты ламповой колбы от загрязнений и механических воздействий, является термоизоляции лампы от обрабатываемой среды и обеспечение ее теплового режима.
Поэтому, для обеспечения работоспособности лампы и ее эффективной эксплуатации, между внешней стенкой колбы лампы и внутренней стенкой защитного чехла должен быть обеспечен определенный воздушный зазор, исключающий контакт лампы с чехлом, а также предохраняющий лампу от переохлаждения или перегрева. Величина указанного зазора во многом определяет тепловой режим лампы, от которого, в свою очередь, зависит интенсивность бактерицидного УФ потока.
Таким образом, при разработке конструкции установок для обеззараживания различных сред УФ излучением, обеспечение центровки лампы внутри чехла с определенной величиной зазора между ними, является важной технической задачей.
Для решения указанной задачи в конструкциях газоразрядных ламп часто используются специальные средства и приспособления, позволяющие центрировать лампу внутри чехла, сохраняя требуемую величину зазора постоянной и достаточной для поддержания температуры стенки колбы лампы такой, при которой обеспечивается оптимальное давление паров ртути в газовом разряде и максимальный выход УФ или ВУФ-излучения.
Известна установка для обеззараживания жидкостей УФ излучения, в которой в качестве источников УФ излучения используются ламповые модули, состоящие из газоразрядной лампы, включающей в себя цилиндрическую герметичную колбу, внутри которой установлены электроды с контактными выводами, соосного установленную в кварцевом чехле. Для крепления лампы внутри чехла, на колбе лампы установлена разделительная упругая прокладка в виде кольца, обеспечивающая надежное крепление лампы в чехле без контакта с ним, и снижающая вибрацию и деформацию кварцевых чехлов при высоких скоростях потока обрабатываемой жидкости. Упругая прокладка содержит упругое разрезное кольцо или манжету, которая может защелкиваться вокруг лампы. По окружности манжеты имеется множество пружинящих пальцев, которые согнуты наружу таким образом, чтобы центрировать лампу внутри пространства чехла Другие варианты исполнения прокладок между чехлом и лампой также позволяют закреплять лампу в чехле с зазором между их стенками. (Патент США 4767932, G01N 21/01). Одно из преимуществ известного изобретения заключается в улучшении крепления ламп внутри чехла за счет конструкции прокладки, устанавливаемой в зазоре между ними.
К недостаткам аналога можно отнести сложность изготовления прокладок, а также снижении их жесткости из-за процесса старения материала под воздействием УФ.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является УФ излучатель, который содержит цилиндрическую газоразрядную лампу, герметичная колба которой окружена прозрачным для УФ излучения чехлом, расположенным соосно лампе. Внутренний диаметр чехла больше внешнего диаметра ламповой колбы. В зазоре между корпусом колбы и чехлом установлено, по крайней мере, одно демпфирующее кольцо. Демпфирующее кольцо включает в себя первый боковой элемент, второй боковой элемент и, по меньшей мере, одну соединительную часть, которая соединяет боковые элементы между собой. Оси первого и второго боковых элементов находятся на определенном расстоянии друг от друга. Кольца коаксиально окружают лампу и удерживаются на ней за счет трения. Одно кольцо может одеваться на свободный конец колбы лампы, в то время как другой ее конец закреплен в электрическом разъеме, то, таким образом, за счет кольца центрируется свободный конец колбы лампы внутри чехла. В случае односторонней лампы электрические провода, необходимые для соединения с электродами, проходят от свободного конца колбы лампы к другому концу, который удерживается в электрическом разъеме, между колбой лампы и чехлом через специальные углубления кольца, что также облегчает фиксацию и расположение этих проводов. Демпфирующее кольцо имеет специальную форму, так что ее трение по наружному диаметру (по чехлу) меньше, чем по внутреннему (по лампе), за счет чего позиция кольца на лампе может надежно сохраняться на месте. Кроме того, обеспечивается сохранение минимального зазора 0.5-1 мм между демпфирующей деталью и чехлом.
Технический результат указанного изобретения заключается в увеличении выхода УФ излучения за счет улучшения центровки лампы в чехле, а также в достижении демпфирующего эффекта за счет конструкции и упругости материала кольца, благодаря чему лампа предохраняется от механических повреждений или вибрации (Европейский патент ЕР 3206221, H01J 61/34, 2017 г.).
Недостатком прототипа является как сложность самой конструкции демпфирующего кольца, так и его изготовления. Поскольку в известном изобретении демпфирующее кольцо располагается в чехле с минимальным зазором или без такового, значительную сложность будет представлять сама сборка лампоузла в установке для УФ обеззараживания, так как необходимо предусмотреть соответствие размера диаметра установочного отверстия в корпусе установки, который должен быть не меньше внутреннего диаметра чехла.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что ламповый модуль, содержащий газоразрядную лампу, внутри цилиндрической герметичной колбы которой, установлены электроды с присоединенными к ним изолированными электрическими проводами, и заключенную в прозрачный для УФ излучения чехол, установленный соосно лампе, а также средства для центровки лампы внутри чехла, расположенные между внешней стенкой колбы лампы и внутренней стенкой чехла, согласно полезной модели, в качестве средства для центровки лампы используются электрические провода, парно навитые на колбу лампы.
Ламповые провода, соединяющие один из электродов и цоколь лампы, на котором осуществляется подключение к электрическому ламповому разъему, навиваются на колбу лампы парно.
Предпочтительно, чтобы с целью надежного исключения касания внешней стенки лампы с внутренней поверхности чехла и сохранения необходимого зазора, навивка проводов на колбу лампы имела 2 и более витков на 1 погонный метр лампы.
Техническим результатом предложенной полезной модели является упрощение и снижение материалоемкости конструкции лампового модуля.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен ламповый модуль УФ излучения.
Ламповый модуль 1 состоит из газоразрядной лампы 2, колба которой изготовлена из кварцевого стекла с высоким коэффициентом пропускания линии 253.7 нм, и кварцевого чехла 3, окружающего ламповую колбу и установленного соосно ей. Лампа упирается в деталь 4, изготовленную из материала, устойчивого к воздействию ВУФ/УФ излучения, которая служит для предохранения чехла от контакта с лампой при монтаже и препятствует повреждению чехла.
Электроды 5 лампы соединены электрическими проводами 6, материал изоляции которых устойчив к воздействию ВУФ/УФ излучения. Провода проходят от одного из электродов к противоположному ему электроду, где соединяются с выводами лампового цоколя 7, который подсоединен к ламповому разъему 8. Разъем соединен проводами с питанием лампы (ЭПРА). Провода 6, протянуты от электрода к электроду таким образом, что они парно навиваются на колбу лампы 2, причем плотность навивки проводов на колбу лампы должна составлять не менее 2-х витков на 1 погонный метр лампы.
Пример: В установке для УФ обеззараживания воды, ртутная амальгамная лампа типа ДБ 350 с диаметром колбы 28 мм и длиной 1600 мм располагается внутри кварцевого чехла длиной 1900 мм, с наружным диаметром 36 мм и толщиной стенки 2 мм. При этом зазор между внутренней поверхностью чехла и наружной поверхностью колбы лампы составляет 2 мм. Электроды лампы соединены изолированными электрическими проводами в тефлоновой (PTFE) изоляции толщиной 1,8-1,9 мм. На колбу лампу парно навиты 3 витка провода. Лампа вставлена в кварцевый чехол таким образом, что между стенками лампы и чехлом всегда сохраняется минимальный зазор, даже с учетом возможной кривизны стенок лампы и чехла. Лампа касается внутренней поверхности чехла в нескольких точках только своими навитыми проводами. Наличие парной навивки провода исключает контакт колбы лампы с чехлом, коаксиально центрирует лампу внутри чехла и демпфирует при возможных вибрациях при обработке воды.
Кроме того, использование в качестве средства для центровки лампы в чехле ее же электрических проводов не только существенно упрощает конструкцию модуля, но и значительно уменьшает затраты на его производство за счет отсутствия необходимости использования специальных средств.