專利名稱：照射源模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及照射源模塊以及具有照射源模塊的流體處理系統(tǒng)。
紫外燈一般在燈和市電電源之間需要一個電源裝置(有時稱為鎮(zhèn)流器)，以便傳送、調(diào)節(jié)和/或控制提供給燈的電能。按照慣例，這些用途的電源裝置，無論是電子的還是電磁的，都需要安裝在干燥的位置，以免受水或濕氣的影響。人們還知道，這些傳統(tǒng)的電源裝置以廢熱的形式耗散一部分所傳輸?shù)哪芰?，?dǎo)致電源裝置部件溫度升高。而且，電源裝置的周圍的環(huán)境條件可能導(dǎo)致電源裝置部件的工作溫度升高。
由于過高的溫度會縮短電源裝置的使用壽命和/或可能引起災(zāi)難性的故障，通常在系統(tǒng)設(shè)計中有必要包括一套消散廢熱并限制周圍熱環(huán)境影響的裝置。
需要低功率燈泡的紫外線照射系統(tǒng)一般能夠通過其所處的周圍空氣環(huán)境的自然對流充分地消散電源裝置產(chǎn)生的廢熱。這樣的系統(tǒng)的實例可以在以下專利中找到美國專利4,482,809；美國專利4,872,980；以及美國專利5,006,244。
近來，對于紫外線照射系統(tǒng)中使用更高功率的燈表現(xiàn)出了很高的興趣。這些更高功率的燈一般需要具有用強迫通風冷卻電源裝置殼的大的倉室，和/或如果電源要安裝在更緊湊的容器內(nèi)，具有用于強迫通風和/或冷卻液體的復(fù)雜裝置。例如參閱以下任何專利美國專利5,418,370；美國專利5,539,210；以及美國專利5,590,390(Re.36,896)。
使用大的倉室容納電源的需要導(dǎo)致在小面積內(nèi)安裝這樣的系統(tǒng)很困難。而且，系統(tǒng)的資金成本增加。并且，空氣流出和流入倉體經(jīng)常受到堵塞過濾器的阻礙，因此有必要添加其它附件。而且，如果用強制液體冷卻，系統(tǒng)的資金成本和復(fù)雜性都會增加。
此外，在上述系統(tǒng)中，必須使用各個導(dǎo)線經(jīng)較長距離將電力由電源傳送給燈，這還會進一步增加復(fù)雜性和成本。當采用高頻交流電使燈工作時，與這些較長導(dǎo)線相關(guān)的問題變得更加難以解決。
具有一種可以用在流體處理系統(tǒng)中的照射源模塊克服上述現(xiàn)有技術(shù)的一個或幾個缺點是合意的。
本發(fā)明的另一個目標就是要提供一種流體處理系統(tǒng)，它消除或減輕了上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺點。
因此，本發(fā)明一方面提供了一種照射源模塊，包括具有一個第一支撐件的框架；至少一個從第一支撐件伸出、并與第一支撐件接合的照射源模塊；一個安裝在照射源模塊內(nèi)的照射源；將照射源模塊固定在流體處理系統(tǒng)中的連接裝置；以及與框架相連、適合與流體接觸的一個電源。


圖1具有完全浸沒的電源的紫外燈組件的等比例視圖。
圖2從模塊框架下拆下的浸沒電源以及燈和套筒。
圖3具有浸沒電源的紫外燈組件的側(cè)視圖。
圖4從模塊框架下拆下的浸沒電源以及燈和套筒。
圖5固定在模塊框架件(左)上且被密封的密封電源。傳送輸入電源和狀態(tài)/控制信號的插頭在左側(cè)與電源相連，套筒架通過與相應(yīng)的狹槽嚙合的可拆卸的突起固定在電源盒上，O型密封圈將套筒架密封，與電源的外殼隔離，右側(cè)的插頭將電力從電源傳送到燈。
圖6密封的電源在密封固定在模塊框架件(圖的左側(cè))上之前的截面圖。電源輸入以及控制和狀態(tài)信號通過左側(cè)的插頭相連，右側(cè)的插頭將電力輸送給燈，注意，為清楚起見，該圖未畫出套筒。
圖7右側(cè)為套筒架的末端，具有密封和將套筒固定在電源盒上的作用的O型密封圈和突起。注意為清楚起見，該圖未畫出燈。
圖8組裝的密封電源的截面圖。
圖9第二(上方)端蓋在安裝好第一端蓋和電路板之后，與導(dǎo)線相連。在固定第二端蓋之前，可以用合適的導(dǎo)熱高度電絕緣(也就是不導(dǎo)電)的材料(如3MTM生產(chǎn)的FluorinertTMLiquid#FC-40)填充電源外殼，使用如上所述的導(dǎo)熱材料改善了廢熱(由電源產(chǎn)生)由電源向殼體的傳輸，殼體繼而將熱傳輸給周圍的液體(具有代表性的是水)。
圖10第一端蓋(下方)在插入殼體之前與電路板連線。
圖11電源固定在框架件上并浸沒在液體表面之下的紫外燈組件。注意在該裝置中，一個單獨的電源有可能為多個燈供電(圖中所畫為一個電源為兩個燈供電，通過一個插頭電連接)，電源的電子器件被完全密封在防水殼內(nèi)，可以用合適的導(dǎo)熱高度電絕緣(也就是不導(dǎo)電)的材料(如3MTM生產(chǎn)的FluorinertTMLiquid#FC-40)填充電源內(nèi)的內(nèi)腔，使用如上所述的導(dǎo)熱材料改善了廢熱(由電源產(chǎn)生)由電源向殼體的傳輸，殼體繼而將熱傳輸給周圍的液體(具有代表性的是水)。
圖12通過密封插頭實現(xiàn)為燈以及控制/狀態(tài)信號輸入、輸出電力的電連接。模塊框架件和電源之間的襯墊進一步提供了密封性，以防止水接觸到電連接。
圖13所畫的插頭連接器利用密封O型密封圈防止水進入電接觸配件的區(qū)域。通過密封插頭實現(xiàn)為燈以及控制/狀態(tài)信號輸入、輸出電源的電連接。
圖14當安裝在模塊框架件上時，電源盒的幾何尺寸可以是這樣的即它充分浸沒在液體的上表面以下，但電連接高于液體的上表面，這樣的結(jié)構(gòu)使的產(chǎn)生熱的元件可以被完全環(huán)繞鎮(zhèn)流器艙的液體冷卻，從而允許電連接器只額定為具有適宜的環(huán)境耐受性并適用于暫時浸沒(而不是連續(xù)浸沒)，這就能減少成本和電連接器件的復(fù)雜度。
圖15所畫的電源外殼(其中裝有電子器件)安裝在模塊框架件上，高于液體的上表面。電源基本上高過液體的上表面，但至少有一個導(dǎo)熱表面直接與液體接觸，在圖15中，有一個導(dǎo)熱翅片從電源外殼向下伸入液體，電子器件產(chǎn)生的熱通過電源外殼上的翅片傳遞并排入液體，這樣的結(jié)構(gòu)使得電源外殼和連接部分能夠只需具有適宜的環(huán)境耐受性以及適合暫時浸沒，減少了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和成本。
圖16如圖15，但電源從模塊框架件上拆開了。
圖17圖15和圖16中的電源，有導(dǎo)熱翅片從艙體伸出。
具體實施例方式
因此，本發(fā)明涉及一種用于照射源模塊的新穎電源裝置部件，以便消除或減輕上述現(xiàn)有技術(shù)的問題。下面參照紫外線照射源模塊和包括這種模塊的流體處理系統(tǒng)對本發(fā)明進行說明，領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員會了解本發(fā)明通?？梢越Y(jié)合一個照射源用于包括液體和氣體在內(nèi)的不同流體。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例將電源安裝在照射源模塊中，使它被照射源模塊的照射源處理的流體所淹沒。這就為電源提供了一種較高容量的冷卻的介質(zhì)，使得使用高功率照射源更便利。這種裝置無需使用較大外殼來容納電源。這種裝置的另一個優(yōu)點在于電源可以安裝在接近照射源的位置，從而使照射源和電源之間的導(dǎo)線的長度減少到最小的程度。
本發(fā)明的另一實施例將電源安裝在容器內(nèi)的流體(最好是液體)內(nèi)，該流體遠離被處理的流體。這種裝置在所處理的流體不適合浸沒電源的情況下很有用。而另一實施例則涉及一種電源浸沒在一種流體中的系統(tǒng)，并且照射源發(fā)出的照射能被用來照射一種氣體或氣體的混合物，以處理其中所含的污染物。當空氣清洗被用來去除水中的污染物，隨后裝載有污染物的空氣被照射時，該實例是實用的。在該例中，有一個準備好的水源，電源可以浸沒在其中以得到充分的冷卻而無需其它外殼或冷卻裝置。
本發(fā)明的另一實施例涉及一種設(shè)計，其中電源的一部分被浸沒在處理的流體中以利于廢熱消散。
圖1-17示出了本發(fā)明的不同實施例。各圖附有關(guān)于各實施例的更詳細的文字說明。
一般地說，圖1-10中所列的各實施例涉及一種能用于流體處理系統(tǒng)的照射源模塊，如美國專利5,590,390中所述的系統(tǒng)。如圖所示，在支撐腿和石英套筒的突出部分以及燈模塊之間安裝了一個電源(鎮(zhèn)流器)。各模塊可通過緊固件(如螺栓等)和/或咬合連接件連接。在所列的實施例中，鎮(zhèn)流器被完全浸沒在流體中。而且，在所列的實施例中，每個燈模塊各配有一個單獨的鎮(zhèn)流器。正象領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員所了解的，由鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的廢熱完全消散在處理流體中。而且，從電源將電傳送給鎮(zhèn)流器所需的導(dǎo)線的長度相對較短。在圖5-10中，提供了鎮(zhèn)流器是如何安裝在模塊中的進一步細節(jié)，并且對防止流體從支撐腿一側(cè)或燈、保護套筒一側(cè)進入鎮(zhèn)流器區(qū)域的密封裝置進行了描述。只是一般地示出了鎮(zhèn)流器內(nèi)的具體模塊，因為它們是現(xiàn)有技術(shù)，而且熟悉本技術(shù)的都了解這些模塊。在一個優(yōu)選實施例中，在一個含有導(dǎo)熱的，便于冷卻用的絕緣流體的密閉艙內(nèi)有一個電源轉(zhuǎn)換裝置一一參看圖9和11。
參看圖1，示出了具有一個支撐件110的一個照射源模塊100。與支撐件110相連的是一個連接棒120。從支撐件110上伸出四個支撐臂130。配有照射源模塊140，它包括安裝在一個防照射穿透的套筒150內(nèi)的一個照射燈145。電源155以流體密封的六式安置于每個支撐臂130和每個照射源模塊140之間。
參看圖2，示出圖1中的電源155的局部放大圖。這樣，電源155包括一對O型密封圈157、159。從電源155的最近端伸出一個包括多根插腳163的電插頭161。在電源155的近端還配有一些有螺扣的裝置165。一組螺栓167以流體密封的方式穿過支撐臂130和電源155的有螺扣的裝置165。
圖5示出電源155的優(yōu)選實施例的截面圖以及電源155是如何與支撐臂130以及照射源模塊140的保護套筒150相連接的。
如圖所示，套筒架170與保護套筒150相連。套筒架170能夠偏離保護套筒150的縱軸。正如熟悉本技術(shù)的人所理解的，這種偏離行為與一組O型密封圈175相結(jié)合，起到在套筒架170和電源150之間密封流體的作用。安裝在電源155內(nèi)的是一塊包括電源155的電氣部件的電路板200。
圖6-8畫出了電源155其它的不同視圖。
圖9-10說明了電源155的結(jié)構(gòu)。即，示出鎮(zhèn)流器外殼180。電路板200通過電連接184與第一端蓋182相連。與其相對的是與一個第二端蓋188相連的燈導(dǎo)線186，第二端蓋188包括一個用來與燈145相連的插座190。第一端蓋182和第二端蓋188通過一組螺栓192與鎮(zhèn)流器外殼180相連，螺栓192結(jié)合O型密封圈起到密封流體的作用，以消除或減少流體進入鎮(zhèn)流器外殼180內(nèi)的電路板200。
在圖11-13中，畫出了本照射源模塊的另一實施例。再一次地，圖11-13中的模塊可用于如美國專利5,590,390中所述的流體處理系統(tǒng)。在該實施例中，電源或鎮(zhèn)流器位于支撐腿上與燈/保護套筒的起始面相對的一個面上。如圖所示，一個電源將控制一對燈。正如熟悉本技術(shù)的人所了解的，圖11-13中所示實施例的優(yōu)點包括對于消除或減少流體進入電源具有更簡單的密封機構(gòu)。而且，電源的維修方便，不必破壞石英套筒和模塊其余部分之間的密封。電源的細節(jié)與圖1-10中所列的實施例相似。
參看圖11-13，示出包括一個支撐件210和一個連接棒220的一個照射源模塊200。從支撐件210伸出四個支撐臂230。與每個支撐臂230各連接一個照射源模塊250。在支撐件210的對側(cè)是一對電源255，其中的每個電源各包括一個鎮(zhèn)流器257和通過螺栓260固定在支撐件210上的一個襯墊265。
參看圖12和13，可見電源255包括一個具有一個陽電接插件259的鎮(zhèn)流器257。陽電接插件259與支撐件210上的陰電接插件261接合。
圖13從不同視角示出了圖12中的各種部件。如圖所示，接插件259包括一個O型密封圈258和一組電接觸插腳262。
參看圖14，示出對本照射源模塊所做的進一步修改。具體地，電源為棒形，并被固定在模塊的支撐腿的與燈/保護套筒的起始面相對的一個面上。如圖所示，支撐腿和電源之間的電連接高于水面，從而有利于進一步保持電源內(nèi)部電路的干燥，以消除或減少流體進入電源。而且，對電源進行維修時，不必破壞石英套筒和模塊其余部分之間的密封。
參看圖14，示出了本照射源模塊的另一個實施例。所示的照射源模塊300包括一個支撐件310和一個連接臂320。從支撐件310伸出四個支撐臂330，分別與照射源模塊340相連。在支撐件310的對側(cè)是一個包括一個鎮(zhèn)流器357和一個襯墊365的細長電源355，所述襯墊365通過一組螺栓360與支撐件310相連。鎮(zhèn)流器357具有一對與支撐件310上的陰電接插件261接合的陽電接插件359。
在圖15-17中示出進一步的修改。在該例中，電源的電路與模塊位于受處理流體之外的一部分相連。電源外殼至少有一部分是導(dǎo)熱的，并且這部分與處理流體相接觸，或至少部分浸沒在處理流體中。例如，如圖所示，一個導(dǎo)熱的“翅片”從電源外殼伸入處理溶液，從而利于消散電源產(chǎn)生的熱。盡管畫出了的“翅片”一種外形，熟悉本技術(shù)的人都知道，并不限制于“翅片”的具體形狀。
參看圖15-17，示出了本照射源模塊的另一個實施例。畫出了包括一個支撐件410和一個連接棒420的一個照射源模塊400。從支撐件410伸出四個支撐臂430。每個支撐臂430各與一個照射源模塊440相連。電源455從連接棒420垂出。電源455包括一個鎮(zhèn)流器457和一個通過一組螺栓460與連接棒420相連的襯墊465。鎮(zhèn)流器457包括一對與連接臂420內(nèi)的一對陰電接插件(未畫出)接合的凸電插頭459。從鎮(zhèn)流器457向下垂掛著冷卻翅片470。在一個實施例中，冷卻翅片470可以是一種固體導(dǎo)熱材料，它將鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的熱傳送給受處理流體(也就是說，該流體起冷源的作用)。在另一個實施例中，翅片或者可以是中空的，其中充滿冷卻流體以協(xié)助把熱從鎮(zhèn)流器傳送給處理流體。
雖然參照優(yōu)選的和具體圖示了的實施例對本發(fā)明進行了描述，熟悉本技術(shù)的人當然理解在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的條件下，對這些優(yōu)選和圖示了的實施例可以做各種修改。例如，雖然只是結(jié)合美國專利5,590,390中所述的流體處理系統(tǒng)對本照射源模塊進行了說明，熟悉本技術(shù)的人都將意識到本發(fā)明還可用于與美國專利4,482,809、4,872,980和5,006,244中所述的模塊相似的“雙腿”模塊。更進一步，參看圖1-14中所列的實施例，有可能修改電源外殼使之包括突出的翅片(未畫出)，這將利于熱的消散并制造混合，從而提高照射區(qū)處理流體的效率。更進一步，盡管上文中結(jié)合附圖具體描述的不同的實施例涉及常規(guī)使用的一種為紫外線照射源提供動力的電源一一例如，低頻交流(50Hz到500kHz)電源——那些熟悉本技術(shù)的人容易理解在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的條件下，其它電源也可用于本照射源模塊。例如，以下任何一種電源都可用于本照射源模塊直流電源，其它高頻射頻電源或微波激勵電源。本發(fā)明尤其適用于后兩種電源，其中當電源和照射源彼此緊密靠近時，效率得以提高并且電磁干擾減少。更進一步，盡管上文中結(jié)合附圖具體描述的不同的實施例涉及電源直接浸泡或淹沒得到成電源和受處理流體之間的直接熱交換，熟悉本技術(shù)的人立刻會意識到電源可以用另一種結(jié)構(gòu)的包裝(例如，照射源的支撐腿)，其與流體直接接觸以提供與處理的流體之間的熱交換，從而在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的條件下受本發(fā)明之益。熟悉本技術(shù)的人了解在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的條件下還可做其它的修改。
本文所引用的所有出版物、專利和專利申請的完整性如同每個單獨出版物、專利和專利申請被具體、單獨地引用的完整性。
權(quán)利要求
1.一種照射源模塊，包括具有一個第一支撐件的框架；至少一個從第一支撐件伸出，并與第一支撐件接合的照射源模塊；一個安裝在照射源模塊內(nèi)的照射源；將照射源模塊固定在流體處理系統(tǒng)中的連接裝置；以及一個與框架相連、適合與流體接觸的電源。
2.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，流體包括被處理的流體。
3.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，流體包括冷卻液體。
4.權(quán)利要求3所述照射源模塊，還包括一個裝冷卻液體的容器。
5.權(quán)利要求4所述照射源模塊，其特征在于，容器遠離模塊。
6.權(quán)利要求4所述照射源模塊，其特征在于，容器與模塊相連。
7.權(quán)利要求6所述照射源模塊，其特征在于，裝有冷卻液體的容器的一部分浸沒在處理的流體中。
8.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，電源適合完全浸沒在處理流體中。
9.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，至少一個照射源模塊以懸臂的形式從第一支撐件伸出。
10.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，電源介于支撐件和照射源之間。
11.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，電源與第一支撐件構(gòu)成整體。
12.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，為模塊中的每個照射源各設(shè)單個電源。
13.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，燈模塊中的每對照射源各設(shè)一單個電源。
14.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，燈模塊中的多個照射源各設(shè)一單個電源。
15.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，電源與連接裝置相連，并且電源的一部分適合浸泡在流體中。
16.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，電源與連接裝置相連，并且電源的一部分適合接觸冷卻液體。
17.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，框架包括一個第二支撐件，并且照射源模塊在它的相對兩端由第一支撐件和第二支撐件支撐。
18.權(quán)利要求17所述照射源模塊，框架包括一個與第一支撐件和第二支撐件相連的第三支撐件。
19.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，電源安裝在框架的一部分之內(nèi)。
20.權(quán)利要求1所述照射源模塊，其特征在于，電源與框架的外部相連。
21.一種包括如權(quán)利要求1所述的照射源模塊的流體處理系統(tǒng)。
全文摘要
本文介紹了一種經(jīng)過改進的照射源模塊,它具有適合至少部分浸沒在處理流體中的電源。在一實施例中,電源部分浸沒在處理流體中。在另一實施例中,電源完全淹沒在處理流體中。還描述了具有該照射源模塊的流體處理系統(tǒng)。
文檔編號C02F1/32GK1423567SQ00817296
公開日2003年6月11日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月17日
發(fā)明者邁克爾·P·薩切斯, 弗蘭科·A·施陶德爾 申請人:特洛伊人技術(shù)公司