紫外射灯及放射源模组以及含有该紫外射灯的处理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种紫外射灯。该紫外射灯包含一个基本上密封的空腔，其包含含汞的材料；位于密封空腔内的灯丝；以及与灯丝接触的电控制元件，该电控制元件的作用在于将含汞的材料的温度调节或保持在预定的温度。该结构使得本发明专利技术的紫外射灯可以以最佳效率工作而无需额外的组件以向含汞材料提供热量或除去热量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紫外射灯及放射源模组以及含有该紫外射灯的处理系统
一方面，本专利技术涉及一种紫外射灯。另一方面，本专利技术涉及一种包含该紫外射灯的放射 源模组。再一方面，本专利技术涉及一种包含该紫外射灯的液体处理系统。
技术介绍
液体处理系统在该领域内被人们所熟知。例如，美国专利4,482,809、 4,872,980、 5,006,244、 5,418,370、 5,539,210以及Re:36,896 (都是以Maarschalkerweerd的名义，并且都转让给本专利技术的代理人)都描述了采用了紫外 (UV)照射的重力反馈液体处理系统。通常，以前这样的液体处理系统采用一个紫外射灯发射特定波长或波长范围(一般在 185 400 nm之间)的射线以实现对于待处理液体的杀菌或其他处理。已知的很多传统紫外 射灯为低压汞灯。近年来，低压汞灯的工艺技术随着所谓的低压高输出(LPHO)以及汞齐UV射灯的发展 而得到了发展。这些灯被广泛用于UV照射的水处理系统，尤其被用于城市饮用水及废水的 处理。这里提及的低压UV射灯指的是包括传统UV射灯、LPHO UV射灯以及汞齐UV 射灯。在使用时，在该灯中通常必需具有冷却部分作为灯的汞池，因此可以保持适当的汞 蒸气压从而有效地发射紫外线。汞池可以是液态汞，也可以是汞和其他材料例如铟的汞齐。 如果冷却部分的温度不在一个较窄的温度范围内，则低压汞灯中的汞蒸气压不适用于有 效地产生UV射线。更具体的说，冷却部分的温度过高或过低会造成发射UV射线的效率 损失。这会导致对待处理液体的处理不充分，尤其由于液体温度会变化，并且功率水平和导 致灯的温度也会发生变化。当该汞灯被用于液体处理系统例如上述Maarschalkerweerd专利中所述并例举的一个特定 的系统时，该必需的冷却部分是通过与待处理的水进行热交换实现的。使用被动的方法保持必需的冷却部分，这是在本
内所公知的。例如，美国专利6,217,834 [Hosein等人]提出了一种在紫外线灯外部安置一种吸热部件作为被动方法从而 在灯中形成冷却部分，使得紫外线有效地发射。在使用时，该吸热部件在该紫外射灯中被 用作在灯外表面的散热装置。这样，在使用中，吸热部件从灯与其接触的区域除去热量。 结果是在与该区域对应的灯的内表面(也就是包含汞蒸气的地方)形成了 冷却部分。汞蒸 气在冷却部分冷凝从而使紫外线从灯中有效地发射出来。还已知使用通过热传导至低温环境或结构被动控制的汞池(汞齐)，并且使该热连接随着 例如双金属部件的温度而变化，参见例如美国专利3,309,565。还参见例如国际专利申请号 WO 96/31902，提出了通过双金属开关从汞齐部件上可变地将热量导出，从而控制汞齐温度。还已知使用外部调节加热器以控制过冷的汞池温度，也就是Hosein等人研究的相反的情 况。该方法需要使用(i)由加热器到电源的电力连接，以及(ii)由加热器到电力调节装置的 传感器信号。已知使电流通过灯丝以使灯丝保持在适用于电子发射的温度。以前的工艺将汞齐置于灯丝附近以利用由灯丝工作自然产生的热量，并且如上所述，以 前的工艺涉及使用外部加热器以提高汞齐温度。待审的美国专利申请S.N. 60/682,809 [Fmser等人]提出了一种紫外射灯，其中加热单元 位于包含含汞材料的空腔的外部。该加热单元被置于与包含含汞材料的空腔的第一部分相接 触。加热单元具有可调节的热输出。这些先前的工艺方法需要使用额外的部件以提供热量或从灯上除去热量，以控制汞齐的 温度。在先前的工艺中己知控制灯丝温度在较低的灯输入能量设置可以提高灯丝的寿命。还已 知通过使用加热或制冷部件控制汞齐或汞池温度，从而可以通过控制汞蒸气压提高灯的效率。还已知使用贴合或接近灯丝的汞齐，从而使汞齐被电弧或灯丝的温度所加热。该方法的 缺点在于汞齐的温度不是与灯电弧电流无关。当电弧功率下降时汞齐温度会下降，并且灯的 效率也相应地下降。紫外射灯是热装置，在更高的功率水平下工作以提供更大的紫外线输出，因此需要控制 热条件的升高，从而优化灯的效率。例如，当冷却部分在65 100^的范围内时一些汞 齐灯可以产生最佳的UV输出。因此，现在需要一种射灯工艺，尤其是紫外射灯，结合了其中汞齐点或汞池的有效温度 控制，但不需要存在额外的部件向灯提供热量或由灯除去热量以控制汞齐的温度。理想情况 下，该射灯可以在或接近最适宜的汞压下工作，因此有最佳的效率，与待处理的液体温度、射灯光源的功率设置和/或外部保护筒(如果存在的话)的直径无关。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于避免或减轻以前工艺的上述缺点中的至少一个。 因此，在一个方面，本专利技术提供了一种紫外射灯，包含 一个基本上密封的空腔，其包含含汞的材料； 位于密封空腔内的灯丝；以及与灯丝接触(也就是说电接触)的电控制元件，该电控制元件的作用在于将含汞的材料 的温度调节或保持在预定的温度。在另一方面，本专利技术提供了一种紫外射灯，包含一个基本上密封的空腔，其包含具有预定最佳温度范围的含汞材料，在该温度范围内含 汞材料处在蒸发状态；位于密封空腔内的灯丝；以及与灯丝接触(也就是说电接触)的电控制元件，该电控制元件的作用在于将含汞的材料 的温度基本保持在预定的最佳温度范围内。在另一方面，本专利技术提供了一种紫外射灯，包含一个基本上密封的细长的空腔，其包含第一灯丝和第二灯丝，位于其中接近其相对的两端；位于空腔中的汞池；位于汞池中的含汞材料，该含汞的材料具有预定的最佳温度范围，在该温度范围内含汞 材料处在蒸发状态；以及与灯丝接触(也就是说电接触)的电控制元件，该电控制元件的作用在于将含汞的材料 的温度基本上保持在预定的最佳温度范围内。在另一方面，本专利技术提供了一种紫外射灯，包含一个基本上密封的空腔，其包含含汞的材料；位于密封空腔内的灯丝；一个探测器，用于在灯工作时测定来自密封的空腔的紫外线(例如UV-C);以及 与探测器和灯丝接触的电控制元件，该电控制元件的作用在于将含汞的材料的温度调节 或保持在预定的温度。在另一方面，本专利技术涉及一种放射源组件，包含该紫外射灯。在另一方面，本专利技术涉及一种放射源模组，包含该紫外射灯。 在另一方面，本专利技术涉及一种液体处理系统，包含该紫外射灯。附图说明图1所示为闭环温度控制的第一个实施方式的一个非限制的实施例，其中加热水平是基 于目标汞齐温度的反馈。图2所示为闭环温度控制的第二个实施方式的一个非限制的实施例，其中加热水平是基 于灯的UV-C输出的反馈。图3所示为开环温度控制的实施方式的一个非限制的实施例，其中加热水平仅基于工作 条件(没有上文中的用于控制加热水平而进行的汞齐温度测定或灯的UV-C输出测定)。图4所示为间接反馈控制的实施方式的一个非限制的实施例，其中加热水平是基于与目 标温度相关的温度。具体实施例方式因此，本专利技术者发现了一种不同的方法以调节紫外射灯中含汞的材料的温度控制，即通 过控制施加在灯丝上的电流从而向含汞的材料供热。这样使本专利技术的紫外射灯以最佳的效率 工作而无需使用额外的部件向含汞的材料加热或除去热量。因此，本专利技术涉及通过调节流过灯丝的加热电流以控制汞齐/汞的温度。汞齐温度应该保 持在预定的范围内，该范围部分依赖于汞池的属性。纯汞具有相对较窄的适用的温度范围， 而一些多组分的汞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外射灯，包括：　　　　包含含汞材料的一个基本密封的空腔；　　　　位于所述密封空腔内的灯丝；以及　　　　与所述灯丝接触的电控制元件，所述电控制元件配置成用以将含汞材料的温度调节到或保持在预定温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-8-31 60/712,4091.一种紫外射灯，包括包含含汞材料的一个基本密封的空腔；位于所述密封空腔内的灯丝；以及与所述灯丝接触的电控制元件，所述电控制元件配置成用以将含汞材料的温度调节到或保持在预定温度。2. 如权利要求l所述的紫外射灯，其特征在于，进一步包含用于检测含汞材料的温度变 化并作出响应的热感应器。3. 如权利要求2所述的紫外射灯，其特征在于，所述电控制元件与所述灯丝及热感应器 保持电连接，所述电控制元件用于在温度与指定温度不同时，对来自热感应器的信号作出响 应，改变灯丝温度。4. 如权利要求2 3中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述热感应器包含热电偶。5. 如权利要求2 3中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述热感应器包含热开关 或者RTD。6. 如权利要求2 5中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述热感应器的一部分是 位于所述空腔中。7. 如权利要求2 5中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述热感应器是位于围绕 至少一部分所述空腔的环状元件中。8. 如权利要求1 7中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，进一步包含位于所述空腔 一端的电连接单元以及包含至少一个与所述灯丝保持电连接的电连接器。9. 如权利要求8所述的紫外射灯，其特征在于，所述电连接单元包含位于射灯一端的第一连接单元和与第一连接单元以可拆卸的方式相啮合的第二连接单元。10. 如权利要求9所述的紫外射灯，其特征在于，所述电控制元件是位于第一连接单元里。11. 如权利要求9所述的紫外射灯，其特征在于，所述电控制元件是位于第二连接单元里。12. 如权利要求9 11中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述第一连接单元和第 二连接单元以基本上互补的方式相配合。13. 如权利要求9 12中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述第二连接单元包含 接收器部分，当第一连接单元与第二连接单元相啮合时用以接收所述至少一个电连接器。14. 如权利要求2 13中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述含汞材料位于空腔 的第一部分中。15. 如权利要求14所述的紫外射灯，其特征在于，所述空腔的第一部分基本上位于灯丝 附近。16. 如权利要求14所述的紫外射灯，其特征在于，所述空腔的第一部分与灯丝相邻。17. 如权利要求1所述的紫外射灯，其特征在于，所述预定温度是结合至少一个与灯的 使用环境相关的参数经实验确定的。18. 如权利要求17所述的紫外射灯，其特征在于，所述预定温度是结合至少两个或更多 个与灯的使用环境相关的参数经实验确定的。19. 如权利要求17 18中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述至少一个参数是固 定参数。20. 如权利要求19所述的紫外射灯，其特征在于，所述固定参数选自套筒直径、灯的最 大功率、灯的功率范围、灯的取向、灯的直径、灯的内部设计、灯的基础设计、灯丝的尺寸、 灯丝的组成、灯丝的构形以及套筒中灯的取向。21. 如权利要求17 18中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述至少一个参数是可 变参数。22. 如权利要求21所述的紫外射灯，其特征在于，所述可变参数选自灯的功率、水温以 及在灯的使用期中发生的电极改变。23. 如权利要求17 22中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，进一步包含用至少一个 参数编码的集成电路。24. —种紫外射灯，包含基本密封的空腔，其包含具有预定最佳温度范围的含汞材料，在该温度范围下所述含汞 材料处在蒸发状态；位于密封空腔内的灯丝；以及与灯丝接触的电控制元件，所述电控制元件配置为使得含汞材料的温度基本保持在所述 预定最佳温度范围内。25. 如权利要求24所述的紫外射灯，其特征在于，进一步包含用于检测含汞材料的温度 变化并作出响应的热感应器。26. 如权利要求25所述的紫外射灯，其特征在于，所述电控制元件与所述灯丝及热感应 器保持电接触，所述电控制元件用于对来自热感应器的信号作出响应，改变灯丝温度，从而 使含汞的材料的温度基本上保持在所述预定最佳温度范围内。27. 如权利要求25 26中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述热感应器包含热电偶。28. 如权利要求25 26中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述热感应器包含热开 关或者RTD。29. 如权利要求25 28中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述热感应器的一部分 是位于所述空腔中。30. 如权利要求25 28中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述热感应器是位于围 绕至少一部分所述空腔的环状元件中。31. 如权利要求25 30中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，进一步包含位于所述空 腔一端的电连接单元以及包含至少一个与所述灯丝保持电连接的电连接器。32. 如权利要求31所述的紫外射灯，其特征在于，所述电连接单元包含位于射灯一端的 第一连接单元和与第一连接单元以可拆卸的方式相啮合的第二连接单元。33. 如权利要求32所述的紫外射灯，其特征在于，所述电控制元件是位于第一连接单元里。34. 如权利要求32所述的紫外射灯，其特征在于，所述电控制元件是位于第二连接单元里。35. 如权利要求32 34中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述第一连接单元和第 二连接单元以基本互补的方式相配合。36. 如权利要求32 35中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述第二连接单元包含 接收器部分，当第一连接单元与第二连接单元相啮合时用以接收所述至少一个电连接器。37. 如权利要求25 36中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述含汞材料是位于所 述空腔的第一部分中。38. 如权利要求37所述的紫外射灯，其特征在于，所述空腔的第一部分基本位于灯丝附近。39. 如权利要求37所述的紫外射灯，其特征在于，所述空腔的第一部分与灯丝相邻。40. 如权利要求24所述的紫外射灯，其特征在于，所述预定最佳温度范围是结合与灯使 用环境相关的至少一个参数经实验确定的。41. 如权利要求24所述的一种紫外射灯，其特征在于，所述预定最佳温度范围是结合与 灯使用环境相关的两个或更多个参数经实验确定的。42. 如权利要求40 41中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述至少一个参数是固 定参数。43. 如权利要求42所述的紫外射灯，其特征在于，所述固定参数选自套筒直径、灯的最 大功率、灯的功率范围、灯的取向、灯的直径、灯的内部设计、灯的基础设计、灯丝的尺寸、 灯丝的组成、灯丝的构形以及套筒中灯的取向。44. 如权利要求40 41中任一项所述的紫外射灯，其特征在于，所述至少一个参数是可 变参...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉姆弗雷泽，约瑟夫埃尔库，迈克尔沙什基斯，
申请(专利权)人：特洛伊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]