Способ зажигания амальгамной бактерицидной газоразрядной лампы Российский патент 2023 года по МПК H05B41/14 

Изобретение относится к области использования газоразрядных бактерицидных ультрафиолетовых ламп, применяемых для обеззараживания воздуха в системах кондиционирования и вентиляции в транспортном средстве.

В лампах такого типа излучение возникает за счет возбуждения газового разряда в колбе между спиральными электродами, покрытыми эмиссионным слоем. Зажигание лампы происходит после подогрева электродов. Затем на лампу подают стартовый высоковольтный импульс, обеспечивающий ионизацию, возникновение газового разряда и зажигание лампы. После возникновения газового разряда наступает режим поддержания горения лампы.

Бактерицидные амальгамные лампы в установках обеззараживания воздуха (УОВ) в системах обеспечения микроклимата транспортных средств должна обеспечивать:

- ресурс непрерывного горения - не менее 10 000 часов;

- количество включений-выключений - не менее 2 000.

Длительность пускового режима при интенсивном обдуве в 3 раза больше, чем при зажигании лампы без обдува. Поскольку при работе лампы в обдуве происходит интенсивное разрушение оксидного слоя из-за длительности пускового режима, ресурс включений снижается до 1000 и менее, что является неприемлемым условием эксплуатации при обеззараживании воздуха в системах обеспечения микроклимата железнодорожного пассажирского транспорта.

Известен способ зажигания газоразрядной лампы (RU 2328024, кл. Н05В 41/26, 2008г), включающий подогрев электродов лампы до зажигания лампы при шунтированном межэлектродном расстоянии лампы, а напряжение на межэлектродное расстояние лампы для зажигания и поддержание тока горения подается после окончания прогрева электродов и снятия шунтирования. Шунтирование межэлектродного расстояния лампы осуществляется высоковольтным ключом, который включается и выключается по алгоритму, заложенному в память микроконтроллера.

Недостатком предложенного способа является то, что поджиг лампы осуществляется только после предварительного шунтирования, и, если оно укажет на наличие каких-либо недостатков, лампа не зажжется. Это приемлемо и оправдано в случае возможности оперативной замены ламп. Но в системах обеспечения микроклимата транспортных средств процесс замены ламп достаточно сложен и длителен, и факт отсутствия зажигания лампы означает, что транспортное средство не может эксплуатироваться.

Известен способ зажигания лампы (RU 2319323, кл. H05B 1/02, H01J 61/02, 2008 г.), включающий подачу напряжения питания на межэлектродное расстояние лампы после прогрева электродов, запроса о состоянии лампы и анализа результата запроса, подогрева электродов лампы, приложение напряжения зажигания лампы, приложение напряжения поддержания горения лампы, прекращение подогрева электродов лампы. Подогрев электродов осуществляется приложением тока вторым независимым инвертором, а напряжение на межэлектродное расстояние лампы подается после подогрева электродов до приложения напряжения зажигания лампы. Выполнение зажигания лампы выполнено посредством системы управления.

В предложенном способе зажигание лампы осуществляется при постоянном режиме прогрева электродов и импульсе пробоя. В режиме обдува будет происходить усиленное разрушение оксидного покрытия электродов, что в конечном итоге не позволит использования лампы длительный срок, а, следовательно, известный способ не приемлем для транспортного средства.

Проблемой, на которую направлено изобретение, является устранение недостатков существующих способов зажигания амальгамных бактерицидных газоразрядных ламп.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, заключается в увеличении срока службы и количества циклов «включения-выключения» лампы в условиях интенсивного обдува со скоростью не менее 4 м/сек, применяемого системе обеспечения микроклимата в железнодорожном транспорте.

Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются за счет того, что способ зажигания амальгамной бактерицидной газоразрядной лампы выполнен посредством системы управления и включает подогрев электродов лампы, с последующим приложением напряжения зажигания лампы. Согласно изобретению система управления включает первоначальный подогрев электродов путем пропускания через электроды тока в 2 А в течение 10 секунд с последующей подачей импульса напряжения зажигания лампы с нарастающей амплитудой от 500 до 1000 В. В случае отсутствия зажигания лампы система управления включает поочередный дополнительный подогрев электродов каждый раз также в течение 10 секунд с последующей подачей очередного импульса напряжения.

Преимущественно первоначальный подогрев электродов осуществляют до 700°С, а каждый последующий подогрев превышает предыдущий подогрев на 100°С.

Количество дополнительных подогревов электродов, проводимых в течение 10 секунд, по мере постепенного разрушения оксидного покрытия электродов, как правило, увеличивается от 1 до 5 раз.

Первоначальный подогрев электродов путем пропускания через электроды тока в 2 А в течение 10 секунд обеспечивает первоначальный прогрев электродов до 700°С. Такой первоначальный нагрев электродов в начальный период работы амальгамной бактерицидной газоразрядной лампы, когда оксидный слой покрывающий электроды находится в неразрешенном состоянии, достаточен для зажигания лампы при подаче напряжения зажигания. При этом нагрев в 700°С и напряжение зажигания с нарастающей амплитудой от 500 до 1000 В будут достаточно щадящими для более длительного сохранения целостности оксидного покрытия электродов, что позволит в условиях интенсивного обдува продлить срок службы лампы и увеличить количество циклов «включения-выключения».

В процессе эксплуатации лампы в условиях интенсивного обдува, оксидный слой электродов постепенно истончается и становится более гладким, поэтому в случае отсутствия зажигания лампы в течение первоначальных 10 сек. система управления включает дополнительный подогрев электродов также в течение 10 сек. При этом увеличение времени свыше 10 сек., приводит к перегреву электродов, а, следовательно, и оксидного слоя, покрывающего их, ускоренно разрушая его, что негативно влияет на продолжительность эксплуатации лампы. Сокращение нагрева меньше 10 сек. является недостаточным для обеспечения зажигания лампы.

Превышение каждого последующего подогрева электродов на 100°С обеспечивает более оптимальные и щадящие условия эксплуатации лампы для возможности ее эксплуатации в жестких условиях при интенсивном обдуве не менее 4 м/сек в течение не менее 10000 часов непрерывной работы и до 2000 циклов «включения-выключения».

Количество дополнительных подогревов электродов от 1 до 5 раз обусловлено тем, что более 5 раз проведение подогрева электродов нецелесообразно, так как в процессе эксплуатации оксидный слой разрушается и лампа становится полностью непригодной для использования и требуется ее замена. Как правило, именно после пятикратного прогрева электродов проходит не менее 10000 часов эксплуатации и до 2000 циклов «включения-выключения».

Способ зажигания амальгамной бактерицидной газоразрядной лампы иллюстрируется на примере использования ламп ЛАБ 270-П-100-19-Т,

применяемых в установках обеззараживания воздуха в установках обеззараживания воздуха транспортных средств.

Лампы имели одинаковую конструкция оксидного электрода, одинаковый состав буферного газа, одинаковую амальгаму. Испытания проводились на стенде поверки ресурса амальгамных ламп ООО «ЛитТранСервис».

Испытания проводились без обдува и при обдуве воздухом со скоростью 4 м/сек, соответствующему эксплуатации установки системы обеспечения микроклимата в установках обеззараживания воздуха в системах обеспечения микроклимата транспортных средств.

Испытания проводились в двух режимах зажигания ламп: контрольном (без обдува) и опытном (с обдувом воздухом).

Контрольный (традиционно используемый в блоках розжига, управления и контроля амальгамных ламп) режим: зажигание лампы осуществляли путем предварительного прогрева электрода током 2 А в течении 30 секунд с последующей подачей напряжения (импульса пробоя) в 1000 В.

После каждого зажигания лампа работала в течение 5 часов, далее лампа выключалась, остывала в течение 10 минут и снова включалась.

Визуальный контроль состояния лампы проводили через каждые 400 пусков (2000 часов горения). Контроль заключался в визуальной проверке наличии самого факта зажигания лампы и состояния оксидного покрытия. Состояние оксидного покрытия определяли визуально по факту появления на внутренней поверхности колбы, в области размещения электрода, характерного серебристого налета. Наличие налета указывало на факт наличия разрушения оксидного покрытия.

Результаты контрольного режима зажигания приведены в Таблицах 1 и 2.

Таблица 1.
Контроль (лампа ЛАБ-270 в режиме без обдува) Количество включений-выключений/ время горения в рабочем режиме, часов Устойчивость режима зажигания лампы Состояние оксидного покрытия 400/2000 Зажигание устойчивое Разрушения покрытия нет 800/4000 Зажигание устойчивое Разрушения покрытия нет 1200/6000 Зажигание устойчивое Разрушения покрытия нет 1600/8000 Зажигание устойчивое Частичное разрушение покрытия 2000/10000 Зажигание устойчивое Частичное разрушение покрытия

Таблица 2.
Контроль (лампа ЛАБ-270 в режиме обдува со скоростью 4 м/сек) Количество включений-выключений/ время горения в рабочем режиме, часов Устойчивость режима поджига Состояние оксидного покрытия 400/2000 Зажигание устойчивое Разрушения покрытия нет 800/4000 Зажигание устойчивое Разрушения покрытия нет 1200/6000 Зажигание устойчивое Частичное разрушение покрытия 1600/8000 Зажигание неустойчивое Значительное разрушение покрытия

Вывод: использование традиционного режима зажигания ламп при отсутствии обдува обеспечивает ресурс работы 10000 часов, а количество включений-выключений - 2000 раз. Однако при обдуве со скоростью 4 м/сек, ресурс работы продолжительность работы лампы не превышает 8000 часов (при этом ресурса включений-выключений не превышает 1600 раз). Причина - увеличение длительности пускового режима и, как следствие, интенсивное разрушение оксидного покрытия.

Опытный режим проводили без обдува и при обдуве лампы со скоростью 4 м/сек: в соответствии с предлагаемым решением. Первый импульс зажигания ламп осуществляли после предварительного прогрева электродов током 2А в течении 10 секунд с последующей подачей напряжения (импульса пробоя) с нарастающей амплитудой от 500 В до 1000 В. Наличие факта зажигания в отсутствии визуального контроля определяли автоматикой стенда испытаний по факту появления тока разряда в колбе лампы. При отсутствии зажигания, осуществлялся дополнительный прогрев электродов еще 10 секунд и снова подавалось напряжение с нарастающей амплитудой от 500 В до 1000 В. Автоматика стенда позволяла проводить до 5 последовательных пусков.

Визуальный контроль состояния ламп проводили через каждые 400 пусков (2000 часов горения). Контроль заключался в визуальном наличии самого факта зажигания и визуальном определении того, при каком последовательном импульсе происходило зажигание и в каком состоянии оксидное покрытие. Состояние оксидного покрытия определяли визуально по факту появления на внутренней поверхности колбы в области размещения электрода характерного серебристого налета. Наличие налета указывало на факт наличия разрушения оксидного покрытия.

Результаты опытного режима зажигания приведены в Таблицах 3 и 4.

Таблица 3
Лампа ЛАБ-270 в режиме без обдува Количество включений-выключений/ время горения в рабочем режиме, часов Устойчивость режима зажигания Состояние оксидного покрытия 400/2000 Зажигание устойчивое, происходит после первого пуска Разрушения покрытия нет 800/4000 Зажигание устойчивое, происходит после первого пуска Разрушения покрытия нет 1200/6000 Зажигание устойчивое, происходит после первого пуска Разрушения покрытия нет 1600/8000 Зажигание устойчивое, происходит после второго пуска Частичное разрушение покрытия 2000/10000 Зажигание устойчивое, происходит после второго пуска Частичное разрушение покрытия

Таблица 4
Лампа ЛАБ-270 в режиме обдува со скоростью 4 м/сек Количество включений-выключений/время горения в рабочем режиме, часов Устойчивость режима зажигания Состояние оксидного покрытия 400/2000 Зажигание устойчивое, происходит после первого пуска Разрушения покрытия нет 800/4000 Зажигание устойчивое, происходит после первого пуска Разрушения покрытия нет 1200/6000 Зажигание устойчивое, происходит после второго пуска Частичное разрушение покрытия 1600/8000 Зажигание устойчивое, происходит после второго пуска Частичное разрушение покрытия 2000/10000 Зажигание устойчивое, происходит после третьего пуска Частичное разрушение покрытия

Вывод.

Несмотря на наблюдавшееся в конце службы лампы частичное разрушение оксидного покрытия, предлагаемый режим зажигания обеспечивает ресурс работы 10000 часов, а количество включений-выключений - 2000 раз при обдуве со скоростью не менее 4 м/сек.

Предлагаемый режим зажигания амальгамной бактерицидной газоразрядной лампы обеспечивает устойчивый режим пуска при 2000 включений-выключений и 10000 часов горения (даже при наличии частичного разрушения оксидного покрытия).

Для наличия технологического запаса оптимальным режимом является 5 последовательно выполненных пусков

Изобретение относится к области использования газоразрядных бактерицидных ультрафиолетовых ламп, применяемых для обеззараживания воздуха в системах кондиционирования и вентиляции в транспортном средстве. Технический результат - увеличение срока службы и количества циклов «включения-выключения» лампы в условиях интенсивного обдува со скоростью не менее 4 м/с, применяемого в системе обеспечения микроклимата в железнодорожном транспорте. Способ зажигания амальгамной бактерицидной газоразрядной лампы выполнен посредством системы управления и включает подогрев электродов лампы, с последующим приложением напряжения зажигания лампы. Система управления включает первоначальный подогрев электродов путем пропускания через электроды тока в 2 А в течение 10 секунд с последующей подачей импульса напряжения зажигания лампы с нарастающей амплитудой от 500 до 1000 В. В случае отсутствия зажигания лампы система управления включает поочередный дополнительный подогрев электродов каждый раз также в течение 10 секунд с последующей подачей очередного импульса напряжения. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ зажигания амальгамной бактерицидной газоразрядной лампы, выполненный посредством системы управления и включающий подогрев электродов лампы, с последующим приложением напряжения зажигания лампы, отличающийся тем, что система управления включает первоначальный подогрев электродов путем пропускания через электроды тока в 2 А в течение 10 секунд с последующей подачей импульса напряжения зажигания лампы с нарастающей амплитудой от 500 до 1000 В, при этом в отсутствие зажигания лампы система управления включает поочередный дополнительный подогрев электродов каждый раз также в течение 10 секунд с последующей подачей очередного импульса напряжения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первоначальный подогрев электродов осуществляют до 700°С, а каждый последующий подогрев превышает предыдущий подогрев на 100°С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество дополнительных подогревов электродов, проводимых в течение 10 секунд, по мере постепенного разрушения оксидного покрытия электродов, увеличивается от 1 до 5 раз.