專利名稱：輻射源組件和流體處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種輻射源組件，更詳細(xì)地涉及一種紫外線 輻射源組件。在其另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種流體處理系統(tǒng)，更詳細(xì)地，涉及一種紫外 線輻射水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
流體處理系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是公知的。更詳細(xì)地，紫外線(UV)輻射源流體處理系統(tǒng) 在本領(lǐng)域中是公知的。早先，處理系統(tǒng)包括全封閉的腔室設(shè)計(jì)，該全封閉的腔室包含一個(gè)以上輻射(優(yōu) 選UV)燈。這些較早設(shè)計(jì)存在某些問題。這些問題尤其在被應(yīng)用于大流量處理系統(tǒng)時(shí)變得 明顯，大流量處理系統(tǒng)典型的是較大規(guī)格的城市廢水或飲用水處理廠。因此，這些類型的反 應(yīng)器與下列問題相關(guān)聯(lián)·比較高的反應(yīng)器的基本投資；·難以接近被浸沒的反應(yīng)器和/或弄濕的裝備(燈、套筒清潔器等)；·與從流體處理裝備中移除污穢材料相關(guān)聯(lián)的困難；·相對低點(diǎn)流體消毒效率，和/或·為了維護(hù)浸漬的部件(套筒、燈等)而需要設(shè)置的完全多余的裝備。傳統(tǒng)封閉式反應(yīng)器的缺點(diǎn)導(dǎo)致開發(fā)一種所謂的“明槽”流體處理系統(tǒng)。例如，美國專利4，482，809，4，872，980和5，006，244(所有申請均 以Maarschalkerweerd的名義申請并且轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人，以下稱為 Maarschalkerweerd#l專利)都描述了采用紫外線(UV)輻射的重力饋送流體處理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括UV燈模塊(例如框架)陣列，燈模塊包括若干UV燈，每個(gè)UV燈都 被安裝在套筒內(nèi)，這些套筒在附接于十字塊上的一對支腿之間延伸并被這對支腿支撐。典 型的，燈功率相對較小并且長度在3英寸到5英寸。被如此支撐的套筒(包含UV燈)被浸 沒到然后將根據(jù)需要被照射的、將要被處理的流體中。流體所要被曝光的輻射量通過流體 與燈的接近程度、燈的輸出功率和流體流經(jīng)燈的流動速率來確定。典型的，一個(gè)以上UV傳 感器可能被采用來監(jiān)測燈的UV輸出，并且借助于水平門(level gate)等來將處理裝置下 游的液面典型地控制到某種程度。Maarschalkerweerd#l專利中教導(dǎo)的流體處理系統(tǒng)的特征在于，具有流體的自由 表面流(典型地，頂部流體表面沒有被有目的地控制或者約束)。因此，系統(tǒng)將典型地順應(yīng) 明槽流體的行為。由于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本來包括液體的自由表面流，所以在任意一個(gè)或另一個(gè) 液壓相鄰的陣列將受到水位改變的不利影響之前，對每個(gè)燈或者燈陣列能夠處理的最大液流存在約束。在較高液流或者液流明顯變化時(shí)，將允許不受限制的或者自由表面流動的流 體，以便改變處理容積和流體流動橫截面形狀，由此導(dǎo)致反應(yīng)器相對低效。如果陣列中的每 個(gè)燈的功率相對低，每個(gè)燈的后續(xù)流體流將相對低。全明槽流體處理系統(tǒng)的概念將在這些 較低燈功率和隨之較低液壓負(fù)載的處理系統(tǒng)中夠用。這里的問題在于，利用較低功率的燈， 需要相對大量的燈來處理相同體積的流體流。因此，系統(tǒng)的固有成本將過大和/或無法與 自動燈管清潔和大流體體積處理系統(tǒng)的附加特征相競爭。這導(dǎo)致所謂的“半封閉”流體處理系統(tǒng)。美國專利5，418，370，5，539，210 和 Re36, 896 (所有專利均以 Maarschalkerweerd 的名義申請并且都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，以下稱為Maarschalkerweerd#2專利)都描述 了用在采用UV輻射的重力饋送流體處理系統(tǒng)中的改進(jìn)的輻射源模塊。一般而言，改進(jìn)的輻 射源模塊包括從支撐構(gòu)件密封懸伸的輻射源組件(典型地包括輻射源和保護(hù)性(例如水 晶)套筒)。支撐構(gòu)件可以進(jìn)一步包括適當(dāng)手段來將輻射源模塊固定在重力饋送流體處理 系統(tǒng)中。因此，為了解決具有大量的燈和增加的與每個(gè)燈相關(guān)聯(lián)的清潔高成本，更高輸 出的燈被用于UV流體處理。結(jié)果是，與上述“明槽”流體處理系統(tǒng)相比，燈的數(shù)量和每個(gè) 燈的后續(xù)長度被顯著減小。這導(dǎo)致自動燈套筒清潔裝備的商業(yè)承受力、處理系統(tǒng)所需空 間的減小和其他有益效果。為了使用更大功率的燈(例如中壓UV燈)，如果反應(yīng)器表面 不在所有表面上都封閉，每個(gè)燈在系統(tǒng)使用期間的液壓負(fù)載將被增大到使得反應(yīng)器中流 體的處理體積/橫截面積將明顯改變的程度，因此這種系統(tǒng)將表現(xiàn)得相對低效。因此， Maarschalkerweerd#2專利的特征在于，具有封閉正在反應(yīng)器的處理區(qū)域內(nèi)被處理的流體 的閉合表面。該閉合處理系統(tǒng)具有實(shí)際上布置在明槽內(nèi)的開口端。浸沒或者浸漬的裝備 (UV燈、清潔器等)將用鉸鏈、滑塊和其他各種允許將裝備從半封閉反應(yīng)器移除到自由表面 的裝置抽出。MaarschalkerweercW〗專利中描述的流體處理系統(tǒng)的典型特征在于，燈的長度相 對短，燈懸伸到大致豎直支撐臂(例如燈僅在一端被支撐)。這允許燈樞軸旋轉(zhuǎn)或者從半封 閉反應(yīng)器中抽出燈。這些明顯較短并且功率更大的燈的固有特征在于，在將電能轉(zhuǎn)換成UV 能量方面沒有那么有效。與裝備相關(guān)聯(lián)的物理上接近并支撐這些燈的成本是顯著的。所謂的“閉合”流體處理系統(tǒng)是已知的，例如參見美國專利 5，504，335(Maarschalkerweerd#3)禾口 美國專利 6，500，346[Taghipour et al (Taghipour) J0 一般而言，這些系統(tǒng)的特征在于，UV輻射源在加壓流體腔室(例如管子) 內(nèi)地放置。流體處理區(qū)域在所有側(cè)面/表面上封閉流體。上述類型的已知流體處理系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)施已經(jīng)基于使用具有圓形截面的輻射源 (或者將這種源放置在具有圓形截面的石英套筒中)，其中輻射源的縱軸(i)平行于流體 流過流體處理系統(tǒng)的方向，或者(ii)垂直于流體流過流體處理系統(tǒng)的方向。更進(jìn)一步地， 在布置(ii)中，通常將燈布置成陣列，使得從流體處理系統(tǒng)的上游端到下游端，下游輻射 源被直接放置在上游輻射源的后面。可惜，對于大體積的流體處理而言，布置(ii)可能出于許多原因而是不利的。首先，布置(ii)中的大量照射光源的使用造成相對大的拖曳力，該拖曳力導(dǎo)致在 流體處理系統(tǒng)的長度范圍存在相對大的液體壓力損失/梯度——這也同樣是布置(i)存在的問題。對于布置(i)和布置(ii)中的每一個(gè)，隨著流動速率增大，通過流體處理系統(tǒng)的 液壓阻力也增大。作為增大的燈功率的作用，該液壓阻力最終限制布置(i)在UV流體處理 系統(tǒng)中商業(yè)應(yīng)用，即使是被應(yīng)用于上面提到的“半封閉”和“閉合”流體處理系統(tǒng)也是如此。 實(shí)際上，對在大多數(shù)城市廢水或者飲用水處理廠的可用液面改變(可用壓頭損失)有限制。 例如，典型存在的城市廢水處理廠可以容忍1到3英尺的液面改變。因此，對流體處理系統(tǒng) 增加導(dǎo)致液壓阻力增大的其他元件可能超出這個(gè)公差范圍。第二，輻射源在布置(ii)中的使用形成鄰近每個(gè)輻射源的上游和下游區(qū)域之間 的壓差。這導(dǎo)致輻射源所受應(yīng)力的增大，引起輻射源破損可能性增大。第三，大量輻射源在布置(ii)中的使用會產(chǎn)生旋渦效應(yīng)(這些效應(yīng)將在下面更詳 細(xì)的探討)，引起輻射源的受迫振蕩——這種受迫振蕩增大了輻射源和/或保護(hù)套筒(如果 有的話)破損的可能性。作為UV燈技術(shù)中最新發(fā)展的結(jié)果，可以獲得相對較長、功率更大并將高效率的UV 輻射源。然而，在設(shè)計(jì)傳統(tǒng)流體處理系統(tǒng)(反應(yīng)器)中的限制制約了全部履行和成本節(jié)約 潛力來使用這些相對新的大功率的長燈。這些也有能效的大功率的UV燈將減少UV流體處 理系統(tǒng)的直接材料/制造成本(DMC)并且使UV流體處理系統(tǒng)更簡單和更易于維護(hù)，同時(shí)還 提供更低的運(yùn)行成本。由于當(dāng)使用更大功率的UV燈時(shí)，這種UV燈將需要用來獲得規(guī)定輻 射輸出能級，所以這種情況是可能的。更大功率的UV燈的使用目前受限，因?yàn)樵谑褂眠@些燈時(shí)，上述“明槽”流體處理系 統(tǒng)不合適。這是因?yàn)橄緟^(qū)域內(nèi)的自由表面由于更高的液壓負(fù)載(增大的流動速率)而變 得難以管理，也就是說需要利用功率更大的UV燈。早先的研究已經(jīng)顯示上述“明槽”流體 處理系統(tǒng)被局限于較小范圍的燈功率內(nèi)。另外，這些呈交叉流的布置的燈的使用導(dǎo)致上述 壓力差的形成和相因而生的燈破損可能性的增大。因此，本領(lǐng)域內(nèi)存在對用于流體處理系統(tǒng)中的輻射源組件的需求，該輻射源組件 將排除和/或減輕至少一個(gè)上面提到的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新穎的流體處理系統(tǒng)，該流體處理系統(tǒng)排除或者減輕 至少一個(gè)上面提到的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。因此，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種輻射源組件，包括具有非圓橫截面 的細(xì)長輻射發(fā)射外部和細(xì)長輻射源。在其另一方面中，本發(fā)明涉及一種流體處理系統(tǒng)，包括至少一個(gè)這種輻射源組件。在其另一方面中，本發(fā)明涉及一種輻射源模塊，包括至少一個(gè)這種輻射源組件。在其另一方面中，本發(fā)明涉及一種流體處理系統(tǒng)，包括至少一個(gè)這種輻射源模塊。正如貫穿本說明書所使用的，術(shù)語“流體”想要具有寬泛含義并且包含液體和氣 體。用于利用本系統(tǒng)處理的優(yōu)選流體為液體，最好為水(例如廢水、工業(yè)廢水、再用水、飲用 水、地下水等等)。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明的實(shí)施典型地包括使用密封等以提供流 體處理系統(tǒng)中相鄰元件之間的有效流體密封。例如，那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，使用 聯(lián)接螺母、0形密封圈、襯套等等組合以在輻射源組件外部(例如水)與包含輻射源(例如紫外線輻射燈)的輻射源組件內(nèi)部之間提供本質(zhì)上流體不泄漏的密封在本領(lǐng)域中是眾所 周知的。密封等使用的細(xì)節(jié)例如可以參照上面提到的內(nèi)容從現(xiàn)有技術(shù)中獲得。


下面將參照

本發(fā)明的實(shí)施例，其中用同樣的數(shù)字來標(biāo)識同樣的元件，其 中圖1圖示了流體的流動路徑和在具有圓形套筒的交叉流(CF)反應(yīng)器內(nèi)的渦流線 (如圖所示，流體流分離發(fā)生在相對于圓形套筒表面的更下游)；圖2圖示了流體的流動路徑和在具有橢圓形套筒的CF反應(yīng)器內(nèi)的渦流線(如圖 所示，流體流分離發(fā)生在相對于橢圓形套筒表面的更下游)；圖3圖示了用于多種數(shù)量的行的橢圓形套筒的系統(tǒng)應(yīng)力和流體損失的比較(當(dāng)與 具有圓形套筒的CF反應(yīng)器相比，在具有橢圓形套筒的CF反應(yīng)器中，流體壓頭損失大約是 1/2，而彎曲應(yīng)力大約為14)；圖4圖示了用于橢圓形套筒反應(yīng)器與圓形套筒反應(yīng)器對比的在不同數(shù)量的燈排 時(shí)，系統(tǒng)消毒性能(效率)和流體損失的比較(當(dāng)與具有僅有8行圓形套筒的CF反應(yīng)器比 較時(shí)，可以用于具有橢圓形套筒的CF反應(yīng)器的行數(shù)將多出大約75%，而消毒效率將高出大 約25% (例如為14行))；圖5a圖示具有圓形套筒的CF反應(yīng)器的實(shí)例；圖5b圖示了具有橢圓形套筒的CF反應(yīng)器的實(shí)例；圖6圖示了包括布置與橢圓形套筒內(nèi)的UV燈在內(nèi)的本輻射源組件的實(shí)例的放大 剖視圖；圖7圖示了包括布置與橢圓形套筒內(nèi)的UV燈在內(nèi)的本輻射源組件的實(shí)施例的放 大剖視圖，其中橢圓形套筒的套筒壁厚度可變；圖8圖示了包括布置在橢圓形套筒內(nèi)的UV燈在內(nèi)的本輻射源組件的實(shí)施例的放 大剖視圖(UV燈到套筒中心等距離)；圖9圖示了包括布置在橢圓形套筒內(nèi)的UV燈在內(nèi)的本輻射源組件的實(shí)施例的放 大剖視圖(UV燈到套筒中心等距離)，有UV反射鏡介于UV燈之間；圖IOa圖示了本輻射源組件的外表面的第一優(yōu)選構(gòu)造的剖視圖，包括對短軸和長 軸的指示以及對長寬比(即長軸比短軸的比率)的定義；圖IOb圖示了本輻射源組件的外表面的第二優(yōu)選構(gòu)造的剖視圖，包括對長軸的指 示；以及圖11圖示了本輻射源組件的外表面的應(yīng)力(歸一化)和長寬比(即長軸比短軸 的比率)之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用非圓形的套筒或者燈外表面減小作用在流體處理系統(tǒng)中 的這些元件上的應(yīng)力，在流體處理系統(tǒng)中，輻射源組件橫截(例如垂直)于流體流過系統(tǒng)的 流體處理區(qū)域的方向布置。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種輻射源組件，包括具有非圓橫截面的細(xì)長輻射發(fā)射外部和細(xì)長輻射源。在一個(gè)實(shí)施例中，細(xì)長的輻射發(fā)射外部和細(xì)長輻射源是整體的(例如，在國際公 布文本第 W02007/071042 [Fraser et al]號、國際公布文本第 W02007/071043 [Fraser et al]號和國際公布文本第W02007/071074[Fraser et al]號中描述的DBD輻射源)。在另一實(shí)施例中，細(xì)長的輻射發(fā)射外部和細(xì)長的輻射源為獨(dú)立元件。例如，細(xì)長的 輻射發(fā)射外部可以包括輻射透明套筒元件(例如由石英制成)。輻射可透射的套筒元件和 細(xì)長的輻射源可以布置成實(shí)質(zhì)上同軸的布置或者非同軸的布置。有可能將本輻射源組件構(gòu)造成使得多個(gè)細(xì)長的輻射源布置在單個(gè)輻射可透射的 套筒元件內(nèi)。例如，有可能將兩個(gè)細(xì)長的照射光源布置在單個(gè)輻射可透射的套筒元件中。優(yōu) 選地，在這樣的布置中，輻射反射元件介于一對細(xì)長的輻射源之間。輻射可透射的套筒元件可以包括一對開口端。在此情況下，優(yōu)選細(xì)長的輻射源包 括在其一端的第一電連接器和在其另一端的第二電連接器。可選擇地，輻射可透射的套筒元件可以包括開口端和封閉端。在這種情況下，優(yōu)選 細(xì)長的輻射源包括在其一端的第一電連接器和第二電連接器。優(yōu)選地，細(xì)長的輻射發(fā)射外部具有包括沿第一軸線(長軸)的第一尺寸和沿第二 軸線(短軸)的第二尺寸的橫截面形狀，第一尺寸大于第二尺寸。圖10圖示了細(xì)長的 輻射發(fā)射外部的優(yōu)選橫截面形狀。優(yōu)選第一軸線垂直于第二軸線。同樣優(yōu)選第一軸線和第 二軸線其中之一或者兩者為對稱軸。在一個(gè)實(shí)施例中，細(xì)長的輻射發(fā)射外部包括大致均勻的厚度。在另一個(gè)實(shí)施例中，細(xì)長的輻射發(fā)射外部包括可變的厚度。優(yōu)選地，可變厚度為在 第一軸線截距和第二軸線截距之間沿著細(xì)長的輻射發(fā)射外部的范圍(span)的厚度梯度的 形式，(截距定義為各個(gè)軸線接觸輻射發(fā)射外部的點(diǎn))。更優(yōu)選地，可變厚度是在第一軸線 和第二軸線之間沿著至少細(xì)長的輻射發(fā)射外部的范圍的減小的厚度梯度的形式。更加優(yōu)選 地，可變厚度是在第一軸線截距和第二軸線截距之間沿著細(xì)長的輻射發(fā)射外部的每個(gè)范圍 減小的厚度梯度的形式。優(yōu)選地，第一軸線與細(xì)長的輻射發(fā)射外部的最大厚度相連。在本文中，細(xì)長的輻射 發(fā)射外部可以包括與第一軸線對齊的最大厚度尺寸。細(xì)長的輻射發(fā)射外部具有非圓形的橫截面。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，橫截面形狀包 括卵形。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，橫截面形狀包括長圓形(obroimd)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施 例中，橫截面形狀包括透鏡形(lens)。在又一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例中，橫截面形狀包括水滴形狀。 在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，橫截面形狀包括橢圓形。優(yōu)選地，用在本輻射源組件中的輻射源是紫外線輻射源。由于本公開內(nèi)容的其他部分將參照具有橢圓形橫截面的套筒，這僅用于舉例說明 目的，本發(fā)明的范圍不應(yīng)局限于使用這種套筒的輻射源組件。試驗(yàn)和分析研究(經(jīng)典流體力學(xué))顯示，橢圓形的套筒將具有極低的流體阻力。流 體阻力可以進(jìn)一步通過增大它的長軸尺寸比它的短軸尺寸的長寬比(下面將更詳細(xì)地討 論)降低，尤其是在流體流動方向上降低。用于降低橢圓形套筒的流體阻力的機(jī)構(gòu)以及參考圖1和圖2舉例說明。比較沿著圓形套筒(見圖1)和橢圓形套筒(見圖2)的流動路徑，很明顯，與橢圓形的套筒相比，套筒 表面上的流體流的分離點(diǎn)對于圓形套筒而言是不同的。圓形套筒表面上的分離點(diǎn)更加靠近 圓形套筒的前面。這將在套筒后方形成相對大的低壓區(qū)域。這個(gè)情況將產(chǎn)生與套筒相交的 大的動態(tài)壓差并且還將產(chǎn)生高的對進(jìn)入流體流動的流體阻力。然而，在橢圓形套筒表面上 的流體流的分離點(diǎn)將在橢圓形套筒上更下游的地方。就相比比例而言，在橢圓形套筒后方 的這個(gè)分離區(qū)遠(yuǎn)小于圓形套筒。結(jié)果是，與圓形套筒相比，較高的壓力被維持在橢圓形套筒 的下游部上。這導(dǎo)致橢圓形套筒比圓形套筒具有更小的動態(tài)壓差。因此，橢圓形套筒將具 有對進(jìn)入流體流的小流體阻力，并且因此承受來自由流動誘發(fā)的壓差的較小的物理力(即 較小的由流動誘導(dǎo)的應(yīng)力)。在本流體處理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，橢圓形套筒的長軸定位成使得它的長軸大致 平行于流體流過系統(tǒng)的流體處理區(qū)域的方向。該取向?qū)е聦θ魏螐澢鷳?yīng)力的阻力增加可觀 的程度。與圓形套筒相比，橢圓形套筒將更加難以進(jìn)入給定運(yùn)行環(huán)境(例如流體流動速率、 輻射源的行數(shù)等)。該優(yōu)點(diǎn)的主要結(jié)果可以在圖3和4中發(fā)現(xiàn)?？梢钥闯?，在類似運(yùn)行條件下，橢圓形 套筒上的彎曲應(yīng)力是比作用在圓形套筒上的彎曲應(yīng)力小4倍。例如，在1000磅/平方英寸 的應(yīng)力極限下，具有2. 6米長度的交叉流(CF)反應(yīng)器和120毫米x60毫米的橢圓形套筒 (2 1)將在流體序列中使用得UV燈的數(shù)量是具有圓形套筒的CF反應(yīng)器在相同運(yùn)行條件下 (即每個(gè)燈所處理的流量)的大約1.75倍。還顯示，由于系統(tǒng)中較大的行數(shù)和橢圓形套筒 本身的增大的消毒效率，具有橢圓形套筒的CF反應(yīng)器中的消毒效率將提高大約25%。此外，具有橢圓形套筒的UV流體處理系統(tǒng)將比具有圓形套筒的UV流體處理系統(tǒng) 具有相對高的消毒效率。這是因?yàn)闄E圓形套筒具有更長的周長，該更長的周長將提高流體 流經(jīng)套筒周圍以接收更多UV光線的可能性。這導(dǎo)致具有橢圓形套筒的UV反應(yīng)器具有更高 的消毒效率。概括地說，具有橢圓形套筒的UV反應(yīng)器將具有更大的流動能力(低的流體壓頭損 失)和更高的消毒效率及系統(tǒng)冗余。重要的附加優(yōu)點(diǎn)是通過能夠在流體序列中具有更多的 UV燈來提高UV系統(tǒng)的冗余。在流體序列中具有更多UV燈來允許在UV燈被開關(guān)(更精確 的劑量調(diào)節(jié)和更長的燈壽命)并且為了系統(tǒng)維護(hù)而在溝渠之外，以及在裝備或燈出現(xiàn)故障 的情況下的冗余方面有更多的選擇。優(yōu)選地，本發(fā)明涉及一種包括交叉流輻射源組件的UV流體處理系統(tǒng)，該交叉流輻 射源組件包括橢圓形套筒。橢圓形套筒應(yīng)該被放置成最優(yōu)模式，以具有更小的流體阻力 (參見優(yōu)選實(shí)施例的圖5)。輻射源(優(yōu)選UV燈)應(yīng)該被置于橢圓形套筒的空腔內(nèi)，該橢圓 形套筒將防止廢水直接作用于UV燈上。橢圓形套筒的長軸優(yōu)選定位在與大多數(shù)流體流相 同的方向上，以減小作用在套筒上的彎曲應(yīng)力。橢圓形套筒的長軸比它的短軸的優(yōu)化比率 (這也被稱為長寬比——見圖10)可以通過作用在套筒上的應(yīng)力和消毒性能來經(jīng)驗(yàn)性的確 定，然而，比率通常應(yīng)該大于1—見圖示本輻射源組件外表面的應(yīng)力(歸一化)和長寬比 (即長軸比短軸的比率)之間關(guān)系的圖11。輻射源組件(即與橢圓形套筒相結(jié)合的輻射 源)特別優(yōu)選的定向在公開的國際專利申請序列號PCT/CA2007/001989[Zheng et al]中 有描述。參考圖10b，圖示了用于本輻射源組件的可選優(yōu)選套筒構(gòu)造的橫截面。如圖所示，圖IOb中的套筒構(gòu)造沿著平行于流體流動方向(這就是套筒的優(yōu)選定向——即套筒的“尾” 部指向下游方向)的縱軸對稱。更進(jìn)一步地，如圖所示，套筒的形狀具有在從上游端到下游 端的方向上沿著縱軸減小的寬度。想象該實(shí)施例的另一途徑是，從套筒的上流端到下游端 的寬度尺寸的減小梯度。橢圓形套筒可以在橢圓形套筒的空腔內(nèi)具有單個(gè)UV燈或者兩個(gè)UV燈。優(yōu)選單個(gè) UV燈被相對于橢圓形套筒同軸地布置在空腔內(nèi)。優(yōu)選兩個(gè)UV燈與橢圓形套筒的中心點(diǎn)等 間距地放置在空腔內(nèi)。為了使從兩個(gè)UV燈發(fā)射的UV光線最大，UV反射鏡可以被放置在橢圓形套筒的中 心(見圖9)。UV反射鏡應(yīng)該設(shè)計(jì)成使得反射鏡將產(chǎn)生將最佳地將來自橢圓形套筒內(nèi)部的 部分UV光線反射到水中的反射角。在優(yōu)選實(shí)施例中，橢圓形套筒的套筒強(qiáng)度可以通過在它的側(cè)壁內(nèi)合并不均勻的厚 度來增大(見圖7)。在橢圓形套筒的前面(上游)或后面(下游)，套筒壁的厚度比側(cè)面 處的厚度更厚。套筒的側(cè)面將相對較薄。因此，套筒將具有增大的抵抗彎曲應(yīng)力的阻力并 且將使UV光通過石英套筒壁的投射損失最小。石英壁在存在較高物理材料應(yīng)力的套筒末 端(上游和下游)處更厚并且強(qiáng)度更高。更進(jìn)一步地，石英壁在側(cè)部相對較薄，因此在存在 較少物理或材料應(yīng)力并且有更多UV光線更重要(即有更高的流動速度)的地方UV更易透 射。由于已經(jīng)參考示意性的實(shí)施例和實(shí)例說明了該發(fā)明，該說明并不應(yīng)作限制性解 釋。因此，在參考該說明的前提下，示意性實(shí)施例以及本發(fā)明的其他實(shí)施例的各種變形對 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。例如，可能在某些情況下，優(yōu)選將本流體處理系 統(tǒng)實(shí)施為具有開放的或者其他非閉合的橫截面(即諸如上面提到的MaarschalkerweercWl 專利中描述的明槽系統(tǒng))的流體處理區(qū)域。再更進(jìn)一步，可能在某些情況下，優(yōu)選將本流體 處理系統(tǒng)實(shí)施為具有半封閉的橫截面(即諸如上面提到的MaarSChalkerWeerd#2專利中描 述的明槽系統(tǒng))的流體處理區(qū)域。再更進(jìn)一步，可能在某些情況下，優(yōu)選將本流體處理系 統(tǒng)實(shí)施為具有采用所謂的“混合”輻射源模塊(例如在國際公布文本第W02002/048050號 [Traubenberg et al]號或者國際公布文本第 W02004/000735 號[Traubenberg et al]中 描述的那樣)的流體處理區(qū)域。再更進(jìn)一步，可能結(jié)合機(jī)械的或者化學(xué)/機(jī)械的清潔系統(tǒng) 以便從輻射源組件外部除去污穢材料，就像所描述的特洛伊科技有限公司的各種公布的專 利申請和提交的專利那樣。再更進(jìn)一步，由各種材料制成的各種傳統(tǒng)密封系統(tǒng)可以被用于 本流體處理系統(tǒng)中。為了獲得足夠的密封，密封材料的選擇及其放置沒有特別的限制。再 更進(jìn)一步，可能改變圖示的實(shí)施例，而在上游、下游或者上下游兩者處使用堰(weirs)、壩 (dams)和閘(gates)來使限定在本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)中的流體處理區(qū)域的上游和下游 處的流體流。再更進(jìn)一步，可能改變圖示實(shí)施例，以在流體序列中設(shè)置多排輻射源組件。再 更進(jìn)一步，可能改變圖示的實(shí)施例，以運(yùn)用包括布置在保護(hù)性套筒(即，有時(shí)在現(xiàn)有技術(shù)中 被稱為“燈束”)內(nèi)的多個(gè)輻射源的輻射源組件。因此預(yù)期所附權(quán)利要求將覆蓋所有這類變 形或?qū)嵤├?。在此提到的所有公布文本、專利和專利申請通過引用而被完全結(jié)合到本文中，就 像每個(gè)單個(gè)公布文本、專利或?qū)＠暾埍辉敿?xì)且單獨(dú)的表示而通過引用結(jié)合在本文中。
權(quán)利要求
一種輻射源組件，包括細(xì)長的輻射發(fā)射外部和細(xì)長的輻射源，所述細(xì)長的輻射發(fā)射外部具有非圓形橫截面。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射源組件，其特征在于，所述細(xì)長的輻射發(fā)射外部和所述細(xì) 長的輻射源是整體的。
3.如權(quán)利要求1所述的輻射源組件，其特征在于，所述細(xì)長的輻射發(fā)射外部和所述細(xì) 長的輻射源是獨(dú)立元件。
4.如權(quán)利要求3所述的輻射源組件，其特征在于，所述細(xì)長的輻射發(fā)射外部包括輻射 可透射的套筒元件。
5.如權(quán)利要求4所述的輻射源組件，其特征在于，所述輻射可透射的套筒元件和所述 細(xì)長的輻射源設(shè)置成大致同軸布置。
6.如權(quán)利要求4所述的輻射源組件，其特征在于，所述輻射可透射的套筒元件和所述 細(xì)長的輻射源設(shè)置成非同軸布置。
7.如權(quán)利要求6所述的輻射源組件，包括布置在單個(gè)輻射可透射的套筒元件中的多個(gè) 細(xì)長的輻射源。
8.如權(quán)利要求6所述的輻射源組件，包括布置在單個(gè)輻射可透射的套筒元件中的兩個(gè) 細(xì)長的輻射源。
9.如權(quán)利要求7-8中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，進(jìn)一步包括介于一對細(xì)長的輻射源 之間的輻射反射元件。
10.如權(quán)利要求4-9中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述輻射可透射的套 筒元件包括一對開口端。
11.如權(quán)利要求10所述的輻射源組件，其特征在于，所述細(xì)長的輻射源包括位于其一 端的第一電連接器和位于其另一端的第二電連接器。
12.如權(quán)利要求4-9中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述輻射可透射的套 筒元件包括封閉端和開口端。
13.如權(quán)利要求12所述的輻射源組件，其特征在于，所述細(xì)長的輻射源包括在其一端 的第一電連接器和第二電連接器。
14.如權(quán)利要求1-13中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述細(xì)長的輻射發(fā) 射外部具有包括沿第一軸線的第一尺寸和沿第二軸線的第二尺寸的橫截面形狀，所述第一 尺寸大于所述第二尺寸。
15.如權(quán)利要求14所述的輻射源組件，其特征在于，所述第一軸線垂直于所述第二軸線。
16.如權(quán)利要求14-15中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述第一軸線為對 稱軸。
17.如權(quán)利要求14-15中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述第二軸線為對 稱軸。
18.如權(quán)利要求14-15中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述第一軸線和第 二軸線中的每一個(gè)都為對稱軸。
19.如權(quán)利要求14-18中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述細(xì)長的輻射發(fā) 射外部包括實(shí)質(zhì)上均勻的厚度。
20.如權(quán)利要求14-18中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述細(xì)長的輻射發(fā) 射外部包括可變的厚度。
21.如權(quán)利要求20所述的輻射源組件，其特征在于，所述可變厚度為在所述第一軸線 和所述第二軸線之間沿著所述細(xì)長的輻射發(fā)射外部的范圍的厚度梯度的形式。
22.如權(quán)利要求20所述的輻射源組件，其特征在于，所述可變厚度為在所述第一軸線 截距和所述第二軸線截距之間至少沿所述細(xì)長的輻射發(fā)射外部的范圍的減小的厚度梯度 的形式。
23.如權(quán)利要求20所述的輻射源組件，其特征在于，所述可變厚度為在所述第一軸線 截距和所述第二軸線截距之間沿所述細(xì)長的輻射發(fā)射外部的每個(gè)范圍的減小的厚度梯度 的形式。
24.如權(quán)利要求20-23中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述第一軸線與所 述細(xì)長的輻射發(fā)射外部的最大厚度相連。
25.如權(quán)利要求20-23中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述細(xì)長的輻射發(fā) 射外部包括與所述第一軸線對齊的一對最大厚度尺寸。
26.如權(quán)利要求14-25中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述橫截面形狀包 括卵形。
27.如權(quán)利要求14-25中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述橫截面形狀包 括橢圓形。
28.如權(quán)利要求14-25中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述橫截面形狀包 括長圓形。
29.如權(quán)利要求14-25中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述橫截面形狀包 括透鏡形。
30.如權(quán)利要求1-29中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，其特征在于，所述輻射源是紫外 線輻射源。
31.一種用于流體處理系統(tǒng)的輻射源模塊，所述模塊包括具有第一支撐構(gòu)件的框架；至少一個(gè)如權(quán)利要求1-30中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件，所述輻射源組件從第一支 撐構(gòu)件開始延伸并與所述第一支撐構(gòu)件接合。
32.如權(quán)利要求31所述的輻射源模塊，其特征在于，所述框架進(jìn)一步包括與所述第一 支撐構(gòu)件相對并且橫向隔開的第二支撐構(gòu)件，所述至少一個(gè)輻射源組件布置在所述第一支 撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件之間。
33.如權(quán)利要求32所述的輻射源模塊，其特征在于，所述框架進(jìn)一步包括與所述第一 支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件互連的第三支撐構(gòu)件。
34.如權(quán)利要求31-33中任意一項(xiàng)所述的輻射源模塊，其特征在于，所述框架進(jìn)一步包 括用于控制所述至少一個(gè)輻射源的鎮(zhèn)流器。
35.如權(quán)利要求31-33中任意一項(xiàng)所述的輻射源模塊，其特征在于，所述第一支撐構(gòu)件 包括中空的通道，用于接納用于將電力傳輸?shù)剿鲋辽僖粋€(gè)輻射源的電連接器。
36.如權(quán)利要求31-35中任意一項(xiàng)所述的輻射源模塊，其特征在于，包括與單個(gè)框架接 合的多個(gè)輻射源組件。
37.一種流體處理系統(tǒng)，包括流體處理區(qū)域；布置在所述流體處理區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)如權(quán)利要求1-30中任意一項(xiàng)所述的輻射源組件。
38.如權(quán)利要求37所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述流體處理區(qū)域包括封閉腔 室，流體流過所述封閉腔室。
39.如權(quán)利要求37所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)輻射源組件被固 定到封閉腔室。
40.如權(quán)利要求38-39中任意一項(xiàng)所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述封閉腔室布 置在用于接納流體的明槽中。
41.如權(quán)利要求37所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述流體處理區(qū)域包括用于接 納流體的明槽。
42.如權(quán)利要求37-41中任意一項(xiàng)所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)輻 射源組件被定位成使得它的縱軸實(shí)質(zhì)上平行于流體流過所述流體處理系統(tǒng)的方向。
43.如權(quán)利要求37-41中任意一項(xiàng)所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)輻 射源組件被定位成使得它的縱軸橫與流體流過所述流體處理系統(tǒng)的方向相交叉。
44.如權(quán)利要求37-41中任意一項(xiàng)所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)輻 射源組件被定位成使得它的縱軸垂直于流體流過所述流體處理系統(tǒng)的方向。
45.如權(quán)利要求44所述的輻射源組件，其特征在于，所述輻射源組件的細(xì)長的輻射發(fā) 射外部具有包括沿第一軸線的第一尺寸和沿第二軸線的第二尺寸的橫截面形狀，所述第一 尺寸大于所述第二尺寸，所述第一軸線實(shí)質(zhì)上與流體流過所述流體處理系統(tǒng)的方向?qū)R。
46.一種流體處理系統(tǒng)，包括流體處理區(qū)域；布置在所述流體處理區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)如權(quán)利要求31-36中任意一項(xiàng)所述的輻射源 模塊。
47.如權(quán)利要求46所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述流體處理區(qū)域包括封閉腔 室，流體流過所述封閉腔室。
48.如權(quán)利要求46所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)輻射源組件被固 定到封閉腔室。
49.如權(quán)利要求47-48中任意一項(xiàng)所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述封閉腔室布 置在用于接納流體的明槽中。
50.如權(quán)利要求46所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述流體處理區(qū)域包括用于接 納流體的明槽。
51.如權(quán)利要求46-50中任意一項(xiàng)所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)輻 射源組件被定位成使得它的縱軸實(shí)質(zhì)上平行于流體流過所述流體處理系統(tǒng)的方向。
52.如權(quán)利要求46-50中任意一項(xiàng)所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)輻 射源組件被定位成使得它的縱軸實(shí)質(zhì)上與流體流過所述流體處理系統(tǒng)的方向相交叉。
53.如權(quán)利要求46-50中任意一項(xiàng)所述的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)輻 射源組件被定位成使得它的縱軸實(shí)質(zhì)上垂直于流體流過所述流體處理系統(tǒng)的方向。
54.如權(quán)利要求53所述的輻射源組件，其特征在于，所述輻射源組件的細(xì)長的輻射發(fā) 射外部具有包括沿第一軸線的第一尺寸和沿第二軸線的第二尺寸的橫截面形狀，所述第一 尺寸大于所述第二尺寸，所述第一軸線實(shí)質(zhì)上與流體流過所述流體處理系統(tǒng)的方向?qū)R。
全文摘要
一種輻射源組件，包括具有非圓形橫截面的細(xì)長輻射發(fā)射外部和細(xì)長輻射源，細(xì)長輻射發(fā)射外部具有非圓形橫截面。還揭示了輻射源模塊結(jié)合輻射源組件的流體系統(tǒng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用非圓形的套筒或者燈外表面減小作用在流體處理系統(tǒng)中的這些元件上的應(yīng)力，在流體處理系統(tǒng)中，輻射源組件橫截(例如垂直)于流體流過系統(tǒng)的流體處理區(qū)域的方向布置。
文檔編號C02F1/30GK101896264SQ200880121081
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者喬治·特勞本貝格, 馬力正 申請人:特洛伊科技有限公司