專利名稱：包括輻射源模塊和冷卻裝置的流體處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)將流體暴露給高能輻射來(lái)對(duì)流體進(jìn)行處理的流體處理系統(tǒng)。這種流體處理系統(tǒng)包括用于接收流體流動(dòng)的殼體，該殼體具有流體入口、流體出口、設(shè)置在流體入口與流體出口之間的輻射區(qū)以及設(shè)置在該輻射區(qū)內(nèi)的至少 一個(gè)輻射源模塊。所述至少一個(gè)輻射源模塊包括至少一個(gè)高能輻射源以及用于該高能輻射源的冷卻裝置。
特別構(gòu)思出 一種作為輻射源的介質(zhì)阻擋放電燈。
背景技術(shù)：
對(duì)于使用向高能輻射尤其是高能紫外輻射暴露的流體處理系統(tǒng)而言，有多種用途，如滅菌、漆和合成樹脂的固化、煙道氣凈化、特殊化學(xué)復(fù)合物的分解和合成。
根據(jù)本發(fā)明的這種器件的其它應(yīng)用與水和廢水技術(shù)有關(guān)，在這種
技術(shù)中，污水是要被處理的流體?？商峒暗倪@類處理的實(shí)例有a)消毒，b)污染物和染料的分解及異味的去除，以及c)消滅存在于水中的溶劑殘留。
根據(jù)本發(fā)明的器件也可用于除了水之外的其他液體和溶劑的處理，以及用于氣體的處理。
這些應(yīng)用一般以光物理或光化學(xué)工藝為基礎(chǔ)。為了在這些過(guò)程中的任何過(guò)程中使用，輻射源必須能夠用高能輻射(如(V)UV輻射)有效地照射工藝流體，因?yàn)?V)UV光子啟動(dòng)了所希望的光物理或光化學(xué)反應(yīng)。而且，應(yīng)該非常精確地將所述輻射的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)到預(yù)期工藝。
因此，通過(guò)光物理或光化學(xué)過(guò)程進(jìn)行的流體處理需要提供高強(qiáng)度群輻射(優(yōu)選地為UV輻射)的輻射源，這些輻射源發(fā)射在窄的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的特定輻射。
3準(zhǔn)分子燈(excimer lamp )(尤其是以介質(zhì)阻擋放電(DBD )燈的形式提供的)可以極佳地滿足這些要求。在DBD燈中，電能由電容裝置耦合到放電體積。當(dāng)在充氣放電隙上施加高電壓時(shí)，可實(shí)現(xiàn)DBD燈，該DBD燈由至少一個(gè)介質(zhì)阻擋從多個(gè)電極中分隔開。介質(zhì)阻擋包括如玻璃或石英。由于放電產(chǎn)生在大氣壓力下的非熱等離子體的特性，所以在將稀有氣體或混合稀有氣體以及卣素用作放電氣體時(shí)，產(chǎn)生受激雙原子分子(準(zhǔn)分子)。在這些準(zhǔn)分子衰變時(shí)，它們會(huì)在紫外光譜范圍內(nèi)發(fā)射高能輻射。
介質(zhì)阻擋放電燈具有多種優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)是常規(guī)的低壓汞燈和常規(guī)的高壓放電燈所不具備的；例如，可實(shí)現(xiàn)具有短波的紫外輻射的放射和具有單個(gè)高效波長(zhǎng)的光的同時(shí)生成，這些短波如172nm、 222mn
和308mn，且這些波長(zhǎng)大致類似于線譜。這種放射波長(zhǎng)取決于充氣的類型，例如，充填的氙氣提供172nm的放射。
對(duì)于流體處理系統(tǒng)而言，典型地使用雙管型的介質(zhì)阻擋放電燈，其包括內(nèi)管和外管。
也就是說(shuō)，該內(nèi)管的壁跨越腔體，這種腔體同樣在該放電容器內(nèi)形成內(nèi)翻類型的區(qū)段， 一個(gè)或者多個(gè)內(nèi)電極位于該放電容器內(nèi)。
為了安全起見(jiàn)，該內(nèi)電極位于高壓側(cè)，且在外管的電極位于接地側(cè)。這樣就保護(hù)了這些內(nèi)電極免于被無(wú)意進(jìn)入。
存在一種趨勢(shì)使用可能的最小數(shù)量的燈并以高功率密度運(yùn)行這些燈。
由于以高功率密度運(yùn)行的燈具有比以較低功率運(yùn)行的燈更高的內(nèi)部溫度，所以存在這樣的問(wèn)題這些電極和放電氣體在使用過(guò)程中可能會(huì)過(guò)熱。這些電極過(guò)熱改變了所發(fā)射的輻射的波長(zhǎng)、降低了燈的效率并且可能導(dǎo)致這些電極和介質(zhì)材料的降質(zhì)，從而降低燈的使用壽
命
出于放電容器內(nèi)的溫度差異的原因，在這種燈所產(chǎn)生的發(fā)射輻射的波長(zhǎng)中也可能存在差異。這就導(dǎo)致所發(fā)射的輻射的更寬光譜，這種更寬光譜可在流體處理過(guò)程中產(chǎn)生并不希望的結(jié)果。
因此，本領(lǐng)域中一個(gè)重要的問(wèn)題是如何克服這些器件內(nèi)的局部溫
4度差異，以及如何保持燈足夠冷以有效地產(chǎn)生uv或vuv輻射。
從US5834784中可知一種燈，這種燈是以兩個(gè)同心石英柱體的形式構(gòu)成，這兩個(gè)柱體在末端密封，且在這兩個(gè)柱體之間有準(zhǔn)分子氣體填充。穿過(guò)內(nèi)石英柱體內(nèi)的中心區(qū)域抽運(yùn)冷卻液體，其中，并不與該內(nèi)柱體接觸的導(dǎo)電管道用于提供這種冷卻液體。雖然這種導(dǎo)電管道不與該內(nèi)石英柱體接觸，但該中心管道也起到該高壓電極的作用。電纜將該中心管道附接到高電壓AC電源，但該高電壓電極通過(guò)長(zhǎng)度適合的也提供這種冷卻液體的電絕緣管與冷卻液體源電絕緣。
在水處理廠簡(jiǎn)陋條件下，若該電絕緣管不受到謹(jǐn)慎保護(hù)而意外破裂，則這種燈可能會(huì)對(duì)安全性造成威脅。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于創(chuàng)建一種用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的輻射源的內(nèi)部冷卻，這種內(nèi)部冷卻并不降低這種流體處理系統(tǒng)的操作安全性，而卻可以4吏這種輻射源的內(nèi)管有效地冷卻。
為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明提供一種流體處理系統(tǒng)，這種流體處理系統(tǒng)包括具有用于工藝流體的流體入口和流體出口的殼體、設(shè)置在該流體入口與流體出口之間的輻射區(qū)、以及包括至少一個(gè)輻射源的至少一個(gè)輻射源模塊，該輻射源包括帶有外壁和內(nèi)壁的放電容器，該內(nèi)壁封閉內(nèi)部體積，該內(nèi)部體積具有至少一個(gè)開口以及用于點(diǎn)火并維持放電的裝置，該輻射源模塊還包括可潛入框架，這種框架具有引導(dǎo)裝置，以將工藝流體導(dǎo)入和導(dǎo)出該輻射源的內(nèi)部體積。
在操作期間，使工藝流體通過(guò)該輻射源的內(nèi)部體積并起到冷卻劑的作用。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)可以從下述事實(shí)看出在放電間隙中通過(guò)放電產(chǎn)生的、經(jīng)由這種燈的內(nèi)部體積中的流體流動(dòng)并與這些內(nèi)部電極接觸的熱耗M本上比經(jīng)由從該內(nèi)部電極分離的冷卻通道的耗散更有效。這樣基本上就比較容易將這種放電氣體保持在近乎最佳的溫度。同時(shí)，提供更強(qiáng)的冷卻而無(wú)額外成本。
這兩種改進(jìn)均允許將這種UV源用于水處理中的大功率應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該輻射源是一種介質(zhì)阻擋放電燈。這些燈具有在所希望波長(zhǎng)范圍內(nèi)的狹窄的光譜、具有所發(fā)射的輻射的窄強(qiáng)度分布、并且有助于相對(duì)廉價(jià)地制造和操作。
根據(jù)本發(fā)明，將工藝流體導(dǎo)入和導(dǎo)出該輻射源內(nèi)部體積的引導(dǎo)裝置包括緊固所述輻射源的內(nèi)部體積的至少一個(gè)開口的至少 一個(gè)終端帽，并且包括用于該工藝流體的入口端口和出口端口。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該輻射源的內(nèi)部體積包括由第 一端帽和第二端帽終結(jié)的第一開口和第二開口，其中，該第一端帽包括入口
端口，且該第二端帽包括出口端口。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，引導(dǎo)裝置包括阻擋裝置。
該框架還可以包括增強(qiáng)穿過(guò)該輻射源的內(nèi)部體積的工藝流體的
流動(dòng)的裝置。這提高了第一流體的速度并改進(jìn)了熱傳遞。
優(yōu)選地，用于點(diǎn)火和維持放電的裝置包括附接到該放電容器的外
壁的至少一個(gè)第一低壓接地電極以及附接到該放電容器的內(nèi)壁的至
少一個(gè)第二高壓電極。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該輻射源的第一電極包括該工藝流體，且該工藝流體導(dǎo)電。
若這種工藝流體鄰近于該輻射源放電間隙的外壁并與之熱接觸，則這種工藝流體用于將過(guò)量的熱從該放電容器帶走。


附圖示意性地且特別地示出了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。圖1示出了同軸燈形式的本發(fā)明的示范性實(shí)施例的截面圖，這種燈帶有引導(dǎo)工藝流體穿過(guò)該燈的內(nèi)部體積的裝置。
圖2示出了同軸燈形式的本發(fā)明的示范性實(shí)施例的截面圖，這種燈帶有引導(dǎo)工藝流體穿過(guò)該燈的內(nèi)部體積的阻擋裝置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種流體處理系統(tǒng)，這種流體處理系統(tǒng)包括用于接收流體流的殼體以及至少一個(gè)輻射源模塊，該殼體包括流體入口、流體
6出口以及設(shè)置在該流體入口與流體出口之間的照射區(qū)，所述至少一個(gè)輻射源模塊包括照射這種流體的輻射源，
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，這種流體所接收的輻射量是輻射強(qiáng)度與暴露時(shí)間的乘積。輻射強(qiáng)度隨著輻射所通過(guò)的距離的平方而變化，而暴露時(shí)間隨著流體的流動(dòng)速度而線性變化。因此，所希望的是保持盡可能接近于這些輻射源對(duì)這種流體進(jìn)行處理。
為了這種目的，所述至少一個(gè)輻射源模塊包括安裝在可潛入框架內(nèi)的至少一個(gè)輻射源。在操作期間，將封閉該輻射源的框架浸入要被處理的流體中，然后根據(jù)需要照射該流體。
常規(guī)的系統(tǒng)通常包括多于一個(gè)輻射源，即附接到共用框架輻射源陣列。
該輻射源是選自但不限于低壓力或中壓力汞燈、脈沖氙燈和汞放電燈以及介質(zhì)阻擋放電燈。
優(yōu)選地，將介質(zhì)阻擋放電燈用作這種輻射源。用于產(chǎn)生并發(fā)射紫
外輻射的介質(zhì)阻擋放電(DBD)燈包括至少部分地由至少一個(gè)內(nèi)壁和
一個(gè)外壁形成和/或包圍的放電間隙，因此，這些壁中的至少一個(gè)是
介質(zhì)壁，且這些壁中的至少一個(gè)具有至少部分地透明的部分。將該外
壁和內(nèi)壁側(cè)向地互相密封，以形成所述放電容器。
在用于本發(fā)明的燈中，該放電容器的內(nèi)壁包圍內(nèi)部體積。反過(guò)來(lái)，該內(nèi)部體積也由環(huán)狀放電容器包圍。另外，該輻射源的幾何形狀可在
寬限度內(nèi)適合于使用這種輻射源的工藝。優(yōu)選地，這種燈的幾何形狀選自大面積平板箱形燈的幾何形狀、同軸燈的幾何形狀、圓拱形燈的幾何形狀等。
特別適用于本發(fā)明的輻射源是細(xì)長(zhǎng)的并且具有基本上垂直于或平行于通過(guò)該照射區(qū)的流體流動(dòng)方向的縱軸并且完全浸在通過(guò)該照射區(qū)的流體中。因此，這種燈的內(nèi)部體積是帶有垂直于或平行于流體流動(dòng)方向的縱軸的伸長(zhǎng)空間。
為了工業(yè)目的，內(nèi)部體積的直徑比放電間隙的直徑大的同軸DBD燈優(yōu)選地將實(shí)現(xiàn)易于制造的燈，且該燈包括大的有效面積和高的機(jī)械穩(wěn)定性。
7對(duì)于同軸燈，放電容器通常呈圓柱形并且包括內(nèi)管壁和外管壁，內(nèi)管壁和外管壁被同軸設(shè)置在該環(huán)狀放電容器的中心軸周圍，并且在端部與該放電容器密封在一起，且氣體填充在該內(nèi)管與外管之間。該內(nèi)部體積包括兩個(gè)側(cè)向移位的開放末端。
對(duì)于圓拱形燈，放電容器通常呈圓柱形并且包括內(nèi)管壁和外管壁，內(nèi)管壁和外管壁被同軸設(shè)置在該環(huán)狀放電容器的中心軸周圍，并且該內(nèi)壁以及外壁被護(hù)蓋、板等側(cè)向閉合。該內(nèi)部體積包括一個(gè)閉合端和在該內(nèi)部體積的遠(yuǎn)端的一個(gè)開口 。
這些介質(zhì)壁的材料選自介質(zhì)材料。而且，必須對(duì)這些介質(zhì)壁的材料進(jìn)行選擇，以使在放電間隙內(nèi)產(chǎn)生的輻射能夠穿過(guò)該外介質(zhì)壁的至少一部分，以施加用于流體處理的輻射。石英玻璃是優(yōu)選的介質(zhì)材料。
此外，可將磷光體或發(fā)光層覆蓋或涂覆在這種燈的介質(zhì)壁的內(nèi)表面或外表面上，以用于將在放電間隙內(nèi)產(chǎn)生的輻射的光鐠向更高的波長(zhǎng)變換/移位。
該放電管的環(huán)狀放電空間充有放電氣體，以產(chǎn)生由介質(zhì)阻擋放電而導(dǎo)致的準(zhǔn)分子。
所述放電氣體典型地包括惰性氣體或者在放電條件下形成準(zhǔn)分子的物質(zhì)，如稀有氣體或稀有氣體/金屬蒸汽的混和物、稀有氣體/
卣素混合物，若有必要，將另一種稀有氣體(Ar， He， Ne)用作緩沖
氣體o
輻射的波長(zhǎng)根據(jù)放電氣體的種類和發(fā)光涂層的類型而變化，并且
可在如uv、 (v)uv、紅外線、可見(jiàn)光或者任何其他適用的范圍內(nèi)變化。
當(dāng)在電極之間產(chǎn)生電場(chǎng)且在這些電極之間具有對(duì)電流的高電阻時(shí)產(chǎn)生形成這些輻射受激子種所必需的介質(zhì)放電。
因此，用于點(diǎn)火和維持輻射源的放電的裝置包括至少一個(gè)第一低壓接地電極和至少一個(gè)第二高電壓電極，該第二高電壓電極由介質(zhì)阻擋從放電間隙分開，以提供對(duì)這些電極之間的電流的大電阻，且這些電極具有高電容。
為了安全起見(jiàn)，將高壓電極附接到放電容器的內(nèi)壁，并且將低壓電極附接到外壁并接地。這樣做的原因是內(nèi)部的高壓電極接觸到個(gè)人
8等僅僅是小概率事件。
內(nèi)部電極可具有不透光特征，以防止從這種放電發(fā)^f的高能輻射 進(jìn)入燈的內(nèi)部體積。
內(nèi)部電極優(yōu)選地是一種與該內(nèi)壁表面緊密接觸的形狀。因此，可 通過(guò)其中的內(nèi)部電極直接由金屬涂層在內(nèi)管的內(nèi)表面上形成的方法 或者通過(guò)其中將具有與內(nèi)管的內(nèi)面形狀一致的形狀的金屬盤插入的 方法或其它方法形成該內(nèi)部電極。
用于這些內(nèi)部電極的適當(dāng)材料是抗腐蝕劑材料，如銀、金、鉑、 不銹鋼、鋁、鋁合金、銅、氧化銅、含銅合金、含氧化銅合金等。
該外部電極的形狀還優(yōu)選地與該放電容器的外表面緊密接觸。
輻射可穿過(guò)該外部電極射出是重要的?？赏ㄟ^(guò)透光的導(dǎo)電層或者 通過(guò)將細(xì)篩線柵、多孔板或淀積的線性帶用作電極來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題， 這些細(xì)篩線柵、多孔板或淀積的線性帶基本上對(duì)輻射是透明的。
作為外部電極，優(yōu)選地使用由銀、金、白金、不銹鋼、鋁等制成 的抗腐蝕材料。
在根據(jù)本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)中，工藝流體與DBD燈的外表面直 接接觸。若這種工藝流體是良好的電導(dǎo)體，則它可以用作DBD燈的低 壓接地電極。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，直接將被照射的流體用作 低壓接地外部電極，以替代金屬外部電極。
可替代地，若這種工藝流體導(dǎo)電，則第二高壓電極可包括這種工 藝流體。
這是有利的，因?yàn)橛眠@種方式所產(chǎn)生的輻射直接穿透被照射的流 體，同時(shí)，這種流體可用作冷卻劑。
而且，金屬網(wǎng)外部電極的缺失增加了發(fā)射的輻射量，因?yàn)闆](méi)有由 于金屬網(wǎng)的吸收/反射而導(dǎo)致的輻射損失。
除了這些電極以外，用于點(diǎn)火和維持放電的裝置還包括適合于將 該電極對(duì)連接到高壓高頻電源的電導(dǎo)管構(gòu)件，以在該電極對(duì)之間施加 高壓并且在這些電極表面之間的產(chǎn)生放電。這些器件是本領(lǐng)域中所公 知的，并且不再進(jìn)行進(jìn)一步描述。
9在受到輻射時(shí)，介質(zhì)阻擋放電燈產(chǎn)生熱。根據(jù)本發(fā)明，為了防止 放電容器和這些電極過(guò)熱，將這種工藝流體布置成流經(jīng)這種燈的內(nèi)部 體積，以提供額外的冷卻。
出于這種目的，將該輻射源模塊包括在包括引導(dǎo)裝置的可潛入框 架中，以將這種工藝流體導(dǎo)入和導(dǎo)出該輻射源的內(nèi)部體積，從而冷卻 該內(nèi)部電極。
優(yōu)選地，通過(guò)支撐構(gòu)件將這種框架緊固到所述殼體?？蓪⑦@些支 撐構(gòu)件附在這種處理系統(tǒng)中的流體液面以下的任何位置，且可將燈卸下。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，輻射源的形狀是帶有縱軸的伸長(zhǎng)管狀，且所述 框架包括支撐構(gòu)件，以將該輻射源的縱軸保持在基本上垂直于工藝流 體流動(dòng)的位置。
該框架還包括至少一個(gè)終結(jié)端帽，以將這種燈的內(nèi)部體積的至少 一個(gè)開口從所述工藝流體分離。典型地，這種終結(jié)端帽集成在一種支 撐構(gòu)件中。
提供所述至少一個(gè)端帽以將這種燈的內(nèi)部體積的所述至少一個(gè) 開口密封在這種殼體中，以防止所述內(nèi)部體積與殼體內(nèi)的流體流的直 接接觸，進(jìn)而避免用于電能的替代路徑流動(dòng)離開所述放電間隙以及接 地電流的泄漏。
所述框架還包括用于導(dǎo)管裝置的穿通，其將內(nèi)電極連接到高頻高 壓激勵(lì)電壓源，相對(duì)于所述端帽和殼體通過(guò)絕緣環(huán)將這種高頻高壓激 勵(lì)電壓源緊固。
所述輻射源的相反端也附接到支撐構(gòu)件上，該支撐構(gòu)件又附接到 所述殼體。在燈的設(shè)計(jì)包括相反的一端的第二開口的情況下，也將這 種開口緊固在該支撐構(gòu)件內(nèi)并將該端帽集成在在支撐構(gòu)件中。
所述框架還包括用于將工藝流體引入這種燈的內(nèi)部體積的入口 端口和用于將工藝流體從這種燈的內(nèi)部體積排出的出口端口 。
將所述入口端口、燈的內(nèi)部體積以及出口端口相連接，以限定基
本上貫穿整個(gè)燈的寬度的流體流動(dòng)通道。
應(yīng)當(dāng)理解，所述入口端口和出口端口的設(shè)計(jì)可根據(jù)該流體流動(dòng)通道的構(gòu)造而變化。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述框架包括至少一個(gè)終結(jié)帽，該至 少一個(gè)終結(jié)帽包括用于這種工藝流體的入口端口和/或出口端口 。
入口端口和出口端口其中之一或兩者可包括垂直于穿過(guò)該殼體
的流體流的錐形區(qū)段。可替代地，可使用漏斗狀或鐘口形的入口和出O 。
該入口通過(guò)孔與這種燈的內(nèi)部體積連通，該孔形式為形成于該端 帽中的歧管的形式。在附圖中將該入口歧管示為矩形截面的弓形彎曲。
該出口端口通過(guò)類似形狀的出口歧管與這種燈的內(nèi)部連通。雖然 所示出的這些歧管呈矩形，但應(yīng)當(dāng)理解，這些歧管可以是任何適當(dāng)?shù)?截面形狀，如圓形。
應(yīng)當(dāng)注意，高壓內(nèi)部電極和接地電極經(jīng)由穿過(guò)這種燈的內(nèi)部體積 的冷卻渠道流體流通道而被電連接。
對(duì)于在該高壓電極與接地電極之間的潛在隔離，必須將這種流體 流通道設(shè)計(jì)成長(zhǎng)的路徑，該路徑具有足夠大的電阻以將冷卻劑成為用 于內(nèi)電極與外電極之間的電流流動(dòng)的可替換通道的可能性減到最低。
通過(guò)使該通道薄且盡可能地長(zhǎng)，冷卻劑渠道上方的電極之間的側(cè) 向電阻高于這些電極上的介質(zhì)層與該放電空間內(nèi)的放電氣體的阻抗 之和。因此，優(yōu)選的電流通過(guò)介質(zhì)層、通過(guò)氣體以及通過(guò)一個(gè)電極的 另 一部分從該電極發(fā)生，而不是直接經(jīng)由所述第二電極的流體通道途 徑介質(zhì)層在這些電極之間發(fā)生。
為了使該途徑盡可能地長(zhǎng)，可將這些孔設(shè)計(jì)成多個(gè)弧形彎曲或螺 旋結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例中，該輻射源的內(nèi)部體積包括由第 一端帽 和笫二端帽終結(jié)的第一開口和第二開口，其中，該第一帽包括入口端
口，且該第二帽包括出口端口，該出口端口與穿過(guò)這種燈的內(nèi)部體積 的軸向途徑流體連通，且該第一入口和該第一出口軸向隔開。
在這種構(gòu)造中，工藝流體的流動(dòng)平行于該內(nèi)部電極，并因此而垂 直于該放電間隙。
11因此，可充分地將該放電容器的內(nèi)壁以及所述內(nèi)部電極可以被充 分冷卻，因?yàn)橐龑?dǎo)裝置容納沿軸向方向的工藝流體的流動(dòng)，這種軸向 方向平行于穿過(guò)這種燈的內(nèi)部體積的這些內(nèi)部電極。
對(duì)于內(nèi)部電極與外部電極之間特別長(zhǎng)的分離，可將阻礙裝置用在 流體通道內(nèi)，以使流體沿著在具有軸向和/或徑向分量的通道上的流 體通路行進(jìn)，如在彎曲的、螺旋形的或正弦通道上。該阻礙裝置也起 到湍流增強(qiáng)器的作用，以增強(qiáng)熱交換。
優(yōu)選地，阻礙裝置可包括作為導(dǎo)流裝置的軸向或徑向片，從而使 流體在該入口與出口之間流動(dòng)時(shí)多次軸向或徑向轉(zhuǎn)彎。
在圖2所示的本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例中，提供作為直徑減小 的中空管的軸向片，該中空管的外徑小于這種燈的內(nèi)壁，其僅沿著這 種燈的內(nèi)壁長(zhǎng)度的一部分延伸并且在該中空管本身與該內(nèi)壁之間留 下環(huán)狀間隙。
阻礙裝置的供應(yīng)確保了該軸向片的所述至少一個(gè)端部與所述入 口端口和/或出口端口密封的連通，從而確保了這些軸向流通道的有 效延伸。
在根據(jù)圖2的示范性實(shí)施例中，所述直徑減小的中空管延伸到這 些端帽的入口端口或出口端口的孔內(nèi)并且因此而與該殼體內(nèi)的流體
流連通。
因此，在該入口端口和出口端口之間形成軸向流體流通道，以容 納在交替方向上的工藝流體流，這些交替方向平行于穿過(guò)這種燈的內(nèi) 部體積的這些內(nèi)部電極。這就增加了流體通道的長(zhǎng)度并且改進(jìn)了熱傳遞。
在根據(jù)圖2的示范性實(shí)施例中，工藝流體經(jīng)由阻礙裝置的流入和 排出發(fā)生在這種燈的內(nèi)部體積的同 一端。提供具有作為阻礙裝置的多 于一個(gè)的同軸或平行中空管道當(dāng)然在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，這些中空管
道相對(duì)于多個(gè)交替遠(yuǎn)端帽相互偏置。
雖然這里所示出和描述的優(yōu)選管道包括圓柱形管道，但應(yīng)當(dāng)理 解，這些管道可以是其它任何適當(dāng)?shù)男螤?。例如，該管道可具有選自 圖形和多邊形的相同或不同的截面形狀。優(yōu)選的圓形包括環(huán)形、卵形、橢圓形等，而優(yōu)選的多邊形包括規(guī)則的或不規(guī)則的多邊形，如正方形、 矩形、五邊形、六邊形等。這些管道與所述放電容器的內(nèi)壁之間的這 些環(huán)狀空間當(dāng)然可以采取各種形狀，這些形狀由這些管道和該內(nèi)壁的 形狀所決定。
另 一種可替代方案是向每個(gè)端帽提供入口端口和出口端口，并在 這種燈的內(nèi)部體積內(nèi)提供適當(dāng)?shù)淖璧K裝置，以用于相反流動(dòng)方向的兩 個(gè)軸向流通道。
在根據(jù)本發(fā)明的該可替代方案的實(shí)施例中，該中空管沿著這種燈 的內(nèi)部體積的整個(gè)長(zhǎng)度軸向延伸，并被緊固到第一端帽的入口端口和
所述遠(yuǎn)端帽的出口端口。
隨后，穿過(guò)該直徑減小的中空管從該第一端帽的入口端口至該第 二端帽的出口端口限定第一軸向流體流通道。這樣就避免了這種工藝 流體與該內(nèi)部電極的接觸。
而且，穿過(guò)該直徑減小的中空管與這種燈的內(nèi)部體積之間的環(huán)狀 間隙從該第二端帽的入口端口至該第一端帽的出口端口的相反方向 限定第二軸向流體流。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，冷卻渠道可包括阻礙裝置，以容納 工藝流體穿過(guò)這種燈的內(nèi)部體積以垂直于這些內(nèi)部電極的方向流動(dòng)， 以進(jìn)一步增大這種距離。這種阻礙裝置可包括單個(gè)巻曲的或多個(gè)巻曲 的中空管或以發(fā)卡形式彎曲的管道。
除了引導(dǎo)這種工藝流體穿過(guò)這種燈的內(nèi)部體積的裝置之外，冷卻 裝置還可包括增強(qiáng)穿過(guò)這種燈的內(nèi)部體積的工藝流體的循環(huán)的裝置。
穿過(guò)這種燈的內(nèi)部體積的流體流的增強(qiáng)循環(huán)源并不特別受限。例 如，可通過(guò)靜水壓力或湍流壓力或這種工藝流體的大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生這種 循環(huán)?？稍谌肟诙丝诤?或出口端口局部修改靜水壓力和液體壓力， 以增強(qiáng)冷卻流。例如，接近于該內(nèi)部冷卻的入口端口的工藝水速度的 局部增加會(huì)提高該端口上的液體(流動(dòng))壓力，從而通過(guò)燈的內(nèi)部引 導(dǎo)大量的冷卻流體流。
作為可替代方案，可通過(guò)液壓或氣動(dòng)或電力驅(qū)動(dòng)泵來(lái)維持冷卻 流，這些驅(qū)動(dòng)泵位于用于處理工藝流體的殼體的內(nèi)部。優(yōu)選地，使用
13液壓驅(qū)動(dòng)泵。從這種工藝流體獲取驅(qū)動(dòng)這種泵所要求的能量，而無(wú)需
具有到這種容器的外部的任何額外連接。由于DBD燈具有適當(dāng)?shù)男螤?且這些泵具有適當(dāng)?shù)膸缀谓Y(jié)構(gòu)，所以這些元件也可包括在這種燈的內(nèi) 部體積中。
本發(fā)明的特定實(shí)施例
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)的截面圖。將被照射的流 體加到殼體l內(nèi)，該殼體包括流體入口、流體出口、設(shè)置在該流體入 口和流體出口之間的流體處理區(qū)2，該流體處理區(qū)具有作為設(shè)置在該 流體處理區(qū)內(nèi)的輻射源3的DBD燈。
該DBD燈3包括雙壁石英管31，該雙壁石英管由內(nèi)壁32和該外 壁33組成并包含填充氣體34。位于內(nèi)壁32與外壁33之間的環(huán)狀空 間形成該放電間隙。
該DBD燈3潛入這種工藝流體中，該工藝流體用作第一外低壓接 地電極。將第二高壓電極35構(gòu)造成在這種燈的內(nèi)壁32的上的金屬層。 將交流電源(未示出)連接到這兩個(gè)電極。
該DBD燈3通過(guò)帶有集成的端帽5、 5'的支撐構(gòu)件4、 V緊固到 該殼體，端帽5、 5'通過(guò)墊圏7、 7'固定到這種燈的內(nèi)部體積的第一 通道6和第二通道6'。通過(guò)這些墊圈將該輻射源的內(nèi)部體積和該內(nèi) 部電極相對(duì)于該殼體內(nèi)的流體密封，以避免可替代的電流通路。
端帽5設(shè)有流體入口端口 50,該流體入口端口包括入口漏斗51 和延伸到這種燈的第一開口的伸長(zhǎng)孔52。端帽5'設(shè)有流體出口端口 5(K ，該流體出口端口包括延伸到這種燈的第二開口的伸長(zhǎng)孔52'。
流體通道由入口端口 50、這種燈的內(nèi)部體積以及出口端口 50' 限定。這種工藝流體的流動(dòng)方向由多個(gè)箭頭表示。
在操作期間，以基本上垂直于該輻射源的方式從該流體入口至該 流體處理區(qū)提供這種流體流；該流體流由流體處理區(qū)內(nèi)的DBD燈照 射；并且這種流體流經(jīng)由該流體出口離開該殼體。同時(shí)，將這種工藝 流體的 一部分進(jìn)行分路并輸送到這種燈的內(nèi)部體積，并且同時(shí)用作這 種燈的內(nèi)部體積和內(nèi)部電極的冷卻劑。
14圖2中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)的另一種實(shí) 施方式。
雖然該流體處理系統(tǒng)的總體的設(shè)計(jì)與根據(jù)圖1的實(shí)施例的相同， 但在根據(jù)圖2的設(shè)計(jì)中，端帽5設(shè)有流體入口端口 50，該流體入口 端口包括入口漏斗51和延伸到這種燈的第一開口的伸長(zhǎng)孔52，該端 帽還設(shè)有流體出口端口 50、該流體出口端口包括也延伸到這種燈的 第一開口的伸長(zhǎng)孔52'。
此外，將直徑減小的中空管8插入這種燈的內(nèi)部體積并緊固到入 口端口 50的孔。
這里，該流體通道由入口端口 50、直徑減小的中空管8、中空管 8與這種燈的內(nèi)壁之間的環(huán)形回路通道、以及出口端口 50'限定。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然在這里已對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行了描述， 但本發(fā)明并不僅限于這些示范性實(shí)施例，并且且在不背離由所附的權(quán) 利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到本 發(fā)明的變形和替代方案。
1權(quán)利要求
1. 一種流體處理系統(tǒng)，所述流體處理系統(tǒng)包括帶有用于工藝流體的流體入口和流體出口的殼體；設(shè)置在所述流體入口和流體出口之間的照射區(qū)；以及包括至少一個(gè)輻射源的至少一個(gè)輻射源模塊，所述輻射源包括帶有外壁和內(nèi)壁的放電容器，所述內(nèi)壁封閉具有至少一個(gè)開口和用于點(diǎn)火并維持放電的裝置的內(nèi)部體積，所述輻射源模塊還包括可潛入的框架，所述可潛入的框架帶有引導(dǎo)裝置以將所述工藝流體導(dǎo)入和導(dǎo)出所述輻射源的內(nèi)部體積。
2. 如權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述輻射源是介質(zhì)阻擋放電燈。
3. 如權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述引導(dǎo)裝置包括固定所述至少一個(gè)開口的至少一個(gè)終結(jié)端帽，并且包括用于所述工藝流體的入口端口和出口端口 。
4. 如權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述輻射源的內(nèi)部體積包括由第一端帽和第二端帽終結(jié)的第一開口和第二開口，其中所述第一端帽包括入口端口而所述第二端帽包括出口端口 。
5. 如權(quán)利要求l所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述引導(dǎo)裝置包括阻礙裝置。
6. 如權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述框架包括增強(qiáng)通過(guò)所述輻射源的內(nèi)部體積的所述工藝流體的流動(dòng)的裝置。
7. 如權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述用于點(diǎn)火和維持放電的裝置包括附接到所述放電容器的外壁的至少一個(gè)第一低壓接地電極和附接到所述放電容器的內(nèi)壁的至少一個(gè)第二高電壓電極。
8. 如權(quán)利要求7所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述第一低壓電極包括所述工藝流體，所述工藝流體是導(dǎo)電的。
9. 如權(quán)利要求7所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述第二高電壓電極包括所述工藝流體，所述工藝流體是導(dǎo)電的。全文摘要
一種流體處理系統(tǒng)，包括帶有用于工藝流體的流體入口和流體出口的殼體、設(shè)置在該流體入口和流體出口之間的輻射區(qū)、和包括至少一個(gè)輻射源的至少一個(gè)輻射源模塊，該輻射源包括具有外壁和內(nèi)壁的放電容器，該內(nèi)壁封閉內(nèi)部體積，該內(nèi)部體積具有至少一個(gè)開口和用于點(diǎn)火并維持放電的裝置，該輻射源模塊還包括可潛入框架，該框架具有將該工藝流體導(dǎo)入并導(dǎo)出該輻射源的內(nèi)部體積的引導(dǎo)裝置。在放電間隙中通過(guò)放電產(chǎn)生的、經(jīng)由這種燈的內(nèi)部體積內(nèi)的流體流動(dòng)并與這些內(nèi)部電極接觸的熱耗散基本上比經(jīng)由從該內(nèi)部電極分離的冷卻通道的耗散更有效。因此基本上比較容易將這種放電氣體保持在近乎最佳的溫度。
文檔編號(hào)C02F1/32GK101489939SQ200780026589
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者G·格魯爾, W·希恩 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司