Патент на изобретение №2296492

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ТЕКУЧИХ СРЕД

(57) Реферат:

Устройство относится к области обеззараживания текучих сред источниками бактерицидных лучей путем подавления жизнедеятельности опасных для здоровья человека микроорганизмов и может быть использовано в сфере пищевой промышленности и медицины для обеззараживания пищевых и иных текучих сред. Устройство содержит входной и выходной патрубки, корпус с торцевыми фланцевыми элементами, заключенные в нем сообщающиеся между собой цилиндрообразные камеры облучения K₁,…,K_n снабженные коаксиально установленными в них лампами бактерицидного излучения Л₁,…,Л_n в прозрачных для излучения чехлах, причем камеры облучения размещены одна за другой с интервалом L, величина которого удовлетворяет условию:

2rL2R,

где r – внешний радиус цилиндрического чехла лампы, R – радиус кривизны цилиндрообразной стенки камеры облучения. Камеры сообщаются между собой посредством щелевидных сквозных проемов. Устройство также снабжено перегородками, которые укреплены в области сообщения камер между торцевыми фланцевыми элементами встык между чехлами соседних ламп вдоль них, а высота перегородки соответствует выражению:

M=L-2r,

где М – высота перегородки, при этом перегородки расположены по ходу плоскости, пролегающей с включением осевых линий камер, параллельных друг другу, и делящей рабочее пространство устройства пополам, образуя тем самым пары полукамер А и В, симметрично расположенных относительно упомянутой плоскости. Каждая из полукамер снабжена своим патрубком, один из которых служит входным патрубком устройства, а другой – выходным, оболочки камер облучения совокупно составляют с плавными переходами в зонах сообщения камер общую оболочку ламп устройства, служащую корпусом, внутренняя поверхность которого является отражающей для излучения ламп. Технический результат – повышение производительности и эффективности обеззараживания текучих сред, повышение возможности энергосбережения, обеспечение экологической чистоты конечного продукта и производства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Предложенное устройство относится к устройствам обеззараживания текучих сред источниками бактерицидных лучей, подавления жизнедеятельности опасных для здоровья человека микроорганизмов и может быть использовано в области пищевой промышленности и медицины для обеззараживания пищевых и иных текучих сред.

Известны устройства для обеззараживания жидкостей, в которых проточный лоток с горизонтально расположенными над ним источниками бактерицидного излучения, в частности ламп УФ-излучения, снабжены укрепленным сверху над ними кожухом ( см., например, а.с. №276813, C 02 F 3/00 ).

Недостатком таких устройств является недостаточно эффективное использование энергии источников бактерицидного излучения, что в ряде случаев не позволяет обеспечить высокий уровень обеззараживания текучей среды. Кроме того, эти устройства громоздки, не всегда удобны в эксплуатации.

Известно также устройство включающее входную и выходную камеры, снабженные соответственно входным и выходным патрубками, последовательно установленные между ними цилиндрообразные камеры облучения, с коаксиально установленными в них n лампами бактерицидного излучения в прозрачных для последнего чехлах, сообщающиеся между собой посредством расположенных между ними переходных камер (см. а.с. №981238, С 02 F 1/32 – прототип).

Однако устройства такого типа также обладают рядом недостатков. Так, в силу конструктивного устройства в зоне переходных камер сталкиваются встречные полупотоки после прохождения камеры облучения (где чехол лампы разделяет идущий снизу поток на полупотоки), а это приводит к возмущениям среды, завихрениям. Возникающие таким образом зоны турбулентности оказывают тормозящее действие на перемещение потока в целом, возрастает величина гидравлического сопротивления, снижается производительность устройства. Кроме того, сталкивание микропотоков, их завихрения в зонах турбулентности не способствуют стабильности оптических характеристик обрабатываемой среды, жидкости, в частности ее прозрачности, что в ряде случаев снижает эффективность обработки, например при обработке пищевых жидкостей. Функциональные возможности устройства ограничены. Оно не приспособлено для обработки широкого диапазона наименований текучих сред, в частности разного рода жидкостей, т.к. эффективность бактерицидного воздействия, необходимая для текучей среды одного вида (например, вода), может оказаться недостаточной при обработке текучей среды другого вида (например, пиво, особенно темных сортов). Следует также отметить, что устройство достаточно громоздко и имеет ряд неудобств при сборке, ремонте, эксплуатации.

Предложенное устройство отличается тем, что камеры облучения размещены одна за другой с интервалом L, величина которого удовлетворяет условию:

2rL2R,

где r – внешний радиус цилиндрического чехла лампы,

R – радиус кривизны цилиндрообразной стенки камеры облучения,

при этом камеры сообщаются между собой посредством щелевидных сквозных проемов, преимущественно прямоугольной конфигурации, в соответствии с линиями пересечения в пространстве геометрических тел цилиндров, определяющих поверхность стенок камер облучения, устройство снабжено перегородками, которые укреплены в области сообщения камер между торцевыми фланцевыми элементами встык между чехлами соседних ламп, вдоль них, при этом высота перегородки соответствует выражению:

М=L-2r,

где М – высота перегородки,

причем перегородки расположены по ходу плоскости, пролегающей с включением осевых линий камер, параллельно друг другу, и делящей рабочее пространство устройства пополам, образуя тем самым пары полукамер А, В, симметрично расположенных относительно упомянутой плоскости, соответственно К_1A, К_1B,…,К_(n-1)A, K_(n-1)B, стенка камеры облучения К_n в той ее области, которая не является соседней по отношению к предыдущей камере, свободна от перегородки и выполнена глухой, каждая из полукамер К_1A, К_1B снабжена своим патрубком, один из которых служит входным патрубком устройства, а другой – выходным, при этом входной и выходной патрубки, преимущественно одинаковой конструкции, в области их присоединения к указанным полукамерам выполнены с поперечным сечением, соответствующим щелеобразному входному/выходному отверстию надлежащей полукамеры, оболочки камер облучения совокупно составляют с плавными переходами в зонах сообщения камер общую оболочку ламп устройства, служащую корпусом, цельным или сборным, внутренняя поверхность которого является отражающей для излучения ламп, выполнена преимущественно из листового материала, металла, в т.ч. с нанесенным на его поверхность защитным покрытием, не препятствующим/способствующим процессу отражения излучения, перегородки выполнены съемными, изготовлены из водонепроницаемого пластического материала, армированного элементами из более жесткого материала, преимущественно нержавеющей стали, устройство дополнительно укомплектовано деталью/деталями – заглушкой/заглушками, преимущественно в виде части поверхности цилиндра, которая перекрывает отверстия симметрично расположенных сквозных проемов пары полукамер А, В, устройство снабжено блоком переключателей, n выходов которого связаны с блоком питания ламп т.о., что обеспечивают включение, в т.ч. вручную, ламп Л₁,…,Л_n раздельно либо в любом сочетании. Перегородки могут быть выполнены обеспечивающими отражение светового излучения от обеих боковых поверхностей, обращенных к области потока текучей среды. Конструкция камеры облучения К_n может быть выполнена аналогичной конструкции камеры К₁, т.е. разделена на полукамеры К_nA, К_nB, каждая из которых снабжена своим патрубком.

Устройство и его электрическая блок-схема представлены на чертежах Фиг.1-4, где:

1 – корпус,

2 – торцевой фланцевый элемент,

3 – патрубок (входной),

4 – патрубок (выходной),

5 – лампа бактерицидного излучения,

6 – чехол лампы,

7 – камера облучения,

8 – перегородка,

9 – заглушка,

10 – блок питания ламп,

11 – блок переключателей.

Устройство работает следующим образом.

Текучая среда, подлежащая обработке, поступает по входному патрубку 3 в левую половину первой камеры облучения 7. Далее благодаря наличию в устройстве перегородок 8 между чехлами 6 соседних ламп 5, которые делят все рабочее пространство устройства на две половины (условно А и В), поток текучей среды проходит последовательно все левые (А) полукамеры облучения (от 1-й до n-й).

В последней, n-й камере облучения 7, где оконечная перегородка отсутствует, текучая среда, огибая чехол 6 лампы 5 этой камеры, поступает в правую половину устройства, также последовательно, только в обратном порядке, обходя правые половины камер 7, т.е. правые полукамеры облучения (В), от n-й до 1-й, и далее – к выходному патрубку 4.

Путь потока текучей среды по сравнению с прототипом, а следовательно, и время экспозиции, увеличивается вдвое. Это имеет место благодаря наличию перегородок 8, которые установлены в камерах облучения по всей длине их рабочего пространства, при этом они размещены между торцевыми фланцевыми элементами 2 (на чертеже фиг.1 представлен один из них), встык между чехлами 6 ламп 5. Увеличение времени экспозиции повышает степень бактерицидности воздействия излучения ламп 5, повышая эффективность обработки, что несомненно важно при обработке, например, пищевых жидкостей.

Устройство может быть снабжено сменным набором /наборами соответствующих друг другу по размерам чехлов и перегородок, в каждом i-ом наборе удовлетворяющих условию:

2r_i+М_i=L,

где: r_i – внешний радиус цилиндра чехла лампы,

М_i – высота перегородки, при этом обеспечивается величина зазора _i между чехлом лампы и стенкой камеры:

_i=R-r_i.

Понятно, что можно обеспечивать больший или меньший зазор между стенкой камеры 7 и чехлом 6 и таким образом регулировать толщину потока текучей среды, что способствует эффективности обработки, а также расширяет возможности устройства. При уменьшении величины повышается степень бактерицидности воздействия на поток текучей среды, при увеличении же величины возрастает производительность установки.

Пример использования чехлов и перегородок, обеспечивающих величины зазоров ‘ и ”, представлен на чертежах фиг.2 и 3.

Одновременно чертежи иллюстрируют плавность перехода (скругленность) стенок камер облучения и зонах сквозных проемов при переходе от одной камеры к другой.

Кроме того, чертеж фиг.2 иллюстрирует использование дополнительной детали – заглушки 9 (представлена пунктиром). Как следует из чертежа, при необходимости обеспечивается возможность сократить число работающих камер облучения, не меняя при этом кострукции устройства в целом, удалив соответствующую перегородку, установив заглушку. При этом следует добавить – и отключив питание соответствующих ламп.

Последнее обстоятельство не вызывает затруднений, поскольку, как следует из фиг.4, устройство снабжено блоком переключателей 11, n выходов которого связаны с блоком питания 10. Число переключателей n соответствует числу ламп устройства Л₁,…,Л_n, и обеспечивает при манипулировании ими возможность включить или выключить любую из ламп устройства раздельно либо в любом сочетании (что само по себе известно и не требует специальных новшеств – см., например, В.А.Козинский. Электрическое освещение и облучение. Москва: ВО Агропромиздат, 1991 г, с.177). В частности, при невысокой загрязненности жидкости микроорганизмами и высокой степени ее прозрачности может быть использована лишь часть ламп устройства. Так, лампы могут быть включены, например, через одну. Либо они могут быть задействованы только в нескольких первых, следующих друг за другом камерах, например К₁,…,К_S, установлена заглушка 9 (фиг.2). Очевидно, что в обоих случаях сберегается электроэнергия.

Следует отметить, что в одном из вариантов исполнения К_n-ая камера устройства может быть выполнена по своей конструкции аналогично 1-й камере устройства, т.е. снабжена патрубками (пунктирное изображение 3′ и 4′ на фиг.1) и имеет надлежащие щелевые отверстия для них в соотвествующей области полукамер (разделительная перегородка между полукамерами со стороны патрубков 3′ и 4′ не представлена, чтобы не усложнять чертеж по основному варианту исполнения – только с двумя патрубками 3 и 4). Понятно, что в сочетании с заглушкой (или заглушками) устройство получает дополнительные преимущества при его эксплуатации. Так, при временном выходе из строя по какой-либо причине одной или нескольких первых камер (профилактика, ремонт, смена ламп и т.п.) можно тем не менее производить обработку текучей среды с оконечных камер («задом наперед»), отсоединив при этом с помощью блока переключателей эти камеры в сочетании с установкой надлежащей заглушки. Кроме того, при таком исполнении оконечной камеры появляется дополнительная возможность производить обработку двух потоков, в частности параллельно друг другу, по каналам А и В левых и правых частей камер, полукамер, используя для этого соответственно одну пару патрубков (например, 3 и 4) в качестве входных, а другую (соответственно – 3′ и 4′) в качестве выходных. Понятно, что повышается производительность устройства.

Внутренняя поверхность корпуса, в т.ч. с нанесенным покрытием (последнее на чертежах не изображено), выполнена отражающей излучение ламп – за счет надлежащих свойств внутренней поверхности корпуса (например, листовой металл – нержавеющая сталь, алюминий и т.п.) либо за счет свойств нанесенного покрытия.

Покрытие не только препятствует/способствует или даже обеспечивает отражение излучения ламп, но и служит защитой внутренней поверхности корпуса от контакта с веществом текучей среды. Таковым покрытием, в частности, является водонепроницаемое термостойкое покрытие из высокомолекулярного пластического вещества, например политетрафторэтилена, стойкого к действию кислот, щелочей и растворителей.

Перегородки удобно выполнять из такого же пластического материала, однако армированного жесткими элементами (например, из нержавеющей стали).

Выполнение перегородок способными отражать световое излучение своими боковыми поверхностями, обращенными к потоку текучей среды, несомненно служит повышению эффективности обработки.

Выполнение внутренней полости устройства, как изложено выше, снабжение оного должным покрытием, при возможности различных вариантов включения ламп в камерах, использование при этом наборов сменных перегородок и чехлов, применение заглушек, использование патрубков в оконечной камере – все это в различных комбинациях и сочетаниях обеспечивает устройству дополнительные возможности использования, расширяет область применения, позволяет повышать производительность, увеличивать степень бактерицидности воздействия, сберегать электроэнергию. При этом высокая эффективность обработки позволяет при работе, в частности, с пищевыми жидкостями снизить количество обычно применяемых химических примесей, консервантов, что повышает экологическую чистоту конечного продукта и производства.

Формула изобретения

1. Устройство для обеззараживания текучих сред, содержащее входной и выходной патрубки, корпус с торцевыми фланцевыми элементами, заключенные в нем сообщающиеся между собой цилиндрообразные камеры облучения K₁,…K_n, последовательно расположенные друг за другом, снабженные коаксиально установленными в них лампами бактерицидного излучения Л₁,…Л_n, которые заключены в прозрачные для излучения чехлы и связаны с блоком питания ламп, отличающееся тем, что камеры облучения размещены одна за другой с интервалом L, величина которого удовлетворяет условию:

2rL2R,

где r – внешний радиус цилиндрического чехла лампы;

R – радиус кривизны цилиндрообразной стенки камеры облучения,

при этом камеры сообщаются между собой посредством щелевидных сквозных проемов, устройство снабжено перегородками, которые укреплены в области сообщения камер между торцевыми фланцевыми элементами встык между чехлами соседних ламп вдоль них, при этом высота перегородки соответствует выражению:

M=L-2r,

где М – высота перегородки,

причем перегородки расположены по ходу плоскости, пролегающей с включением осевых линий камер, параллельных друг другу, и делящей рабочее пространство устройства пополам, образуя тем самым пары полу камер А и В, симметрично расположенных относительно упомянутой плоскости, соответственно K_1A, K_1B,…,K_(n-1)A, K_(n-1)B, стенка оконечной камеры облучения К_n, в той ее области, которая не является соседней по отношению к предыдущей камере, свободна от перегородки и выполнена глухой, каждая из полукамер K_1A, K₁B снабжена своим патрубком, один из которых служит входным патрубком устройства, а другой – выходным, оболочки камер облучения совокупно составляют, с плавными переходами в зонах сообщения камер, общую оболочку ламп устройства, служащую корпусом, цельным или сборным, внутренняя поверхность которого является отражающей для излучения ламп, перегородки выполнены съемными, изготовлены из водонепроницаемого пластического материала, армированного элементами из более жесткого материала, устройство дополнительно укомплектовано заглушкой/заглушками в виде части поверхности цилиндра, которая перекрывает отверстия симметрично расположенных сквозных проемов пары полукамер А и В, устройство снабжено блоком переключателей, n выходов которого связаны с блоком питания ламп с обеспечением включения ламп Л₁,…,Л_n раздельно либо в любом сочетании.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перегородки выполнены обеспечивающими отражение светового излучения от обеих боковых поверхностей, обращенных к области прохождения потока текучей среды.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что конструкция камеры облучения К_n выполнена аналогичной конструкции камеры K₁, т.е. разделена на полу камеры К_nA, К_nB, каждая из которых снабжена своим патрубком.

РИСУНКИ