CN110575555A - 一种紫外水下防污装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紫外水下防污装置及其制备方法，装置包括防污装置支架，防污装置支架的底部为基板，防污装置支架的顶部设置有固定卡套，基板、固定卡套和防污装置支架通过螺丝固定，基板上表面设置有紫外光源并位于固定卡套的下方，紫外光源通过石英罩封装在基板上，紫外光源通过电缆连接有光源控制器。本发明将紫外光源安装在高热导率的基板上，基板通过散热片与海水直接接触，紫外光源产生的热量通过基板和散热片快速传输到海水里，可以提高光源的发光效率和使用寿命。同时，紫外光源对传感器的工作部位进行有效照射，避免了水下传感器被海水生物附着的问题，确保水下传感器长期作业的有效性。

Description

一种紫外水下防污装置及其制备方法

技术领域

本发明属于水下传感器领域，特别涉及一种紫外水下防污装置及其制备方法。

背景技术

海洋传感器是海洋研究的重要设备，长时间工作时，海水中的细菌和浮游生物会附着在外壁上，并产生石灰质沉积，水中的藻类等海洋生物也会覆盖在海洋传感器外壁，影响其正常工作，严重缩短了传感器使用寿命。因此防止海洋生物在传感器工作部附着和生长具有重要意义。

采用紫外LED发射260-280nm的紫外线照射传感器工作部，可以破坏海洋生物的细胞复制，防止海洋传感器表面的细菌吸附和浮游生物生长，抑制藻类等海洋生物的细胞增殖，避免海洋生物附着在传感器工作部，大大提高传感器的工作寿命。

目前紫外LED的光电转换效率很低，特别是260～280nm的深紫外LED，其光电转换效率不足10％，也就是说紫外LED工作时，超过90％的电能转换为热能，这些热量会明显提高紫外LED的温度，降低的发光效率，缩短紫外LED的使用寿命。

中国专利(CN 104803445A)公开了一种水下紫外线杀菌器，采用260-280nm的紫外LED实现水下杀菌和抑制生长生长。此专利的LED安装在发光基板上，外面由下端开口的圆柱状石英玻璃罩密封保护，整个系统散热性能很差，发出的热量聚集在石英保护状内部，会明显提高玻璃罩内部温度，导致紫外LED发光性能下降，寿命降低。

中国专利(CN 105424092A)公开了一种海洋生物附着的海洋温盐深探测仪，利用紫外发光二极管抑制因生物附着造成的传感器性能失效、检测数据不可靠等问题。此专利也存在散热性能差，紫外LED工作温度过高，性能和寿命下降等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种紫外水下防污装置。

本发明还提供上述一种紫外水下防污装置的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种紫外水下防污装置，包括基板，基板上设置有防污装置支架，防污装置支架顶部连接有固定卡套，基板上表面设置有紫外光源并位于固定卡套的下方，固定卡套内部设置有传感器。

基板通常采用例如AlN陶瓷、不锈钢等高导热率的材料，所述传感器可以是PH传感器、盐度传感器、叶绿素传感器、溶解氧传感器中的一种或者几种。

优选的，所述紫外光源上侧设置有石英罩，石英罩与基板连接。

进一步优选的，所述石英罩为半球形，石英罩的底边设有向外延伸的凸缘，石英罩通过密封螺栓、密封压板按压凸缘安装在基板上，密封螺栓贯穿密封压板螺纹连接在基板上。

进一步优选的，基板上设有四个密封压板，四个密封压板均匀分布在凸缘一周上。通过四个密封压板按压石英罩的凸缘，可对石英罩用力按压均匀。

进一步优选的，所述石英罩与基板之间安装有密封橡胶圈。

使得石英罩与基板之间的密封效果更好，防止海水进入。

优选的，所述基板下底面设置有散热翅片。

散热翅片通常通过焊接连接在基板上，也可使用其他固定连接手段，散热翅片通常设置有多个，可以有效的帮助散热。

优选的，所述固定卡套形状与传感器相适应。

固定卡套以卡紧的方式卡住传感器固定。

优选的，所述装置还设置有控制装置，控制装置包括光源控制器，光源控制器嵌入设置在基板内，光源控制器一端与紫外光源连接、另一端与外部电缆连接。

优选的，所述装置还设置有控制装置，控制装置包括光源控制器，光源控制器设置在基板外部并通过外部电缆与紫外光源连接。

通过外部电缆与外界电源连接，对整个装置供电。

进一步优选的，所述外部电缆通过防水插头与基板一侧连接，防水插头通过螺纹与基板连接，防水插头和基板之间设置有橡胶圈。

通过螺纹与与橡胶圈的组合，防止海水进入，损坏机器。

优选的，所述基板上开设有两个同心圆凹槽，同心圆凹槽用于放置密封橡胶圈，密封橡胶圈数量为两个且为直径不同。

一种紫外水下防污装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)加工制得基板、防污装置支架和有圆形凹槽的固定卡套，使用螺丝将三者连接固定。

(2)将紫外光源底部涂敷导热硅脂后安装在制得的基板上表面；

(3)将光源控制器安装在基板内部，光源控制器的电源输出端与紫外光源连接；

(4)在基板上表面的圆形凹槽内放入密封橡胶圈10，将石英罩放在紫外光源和橡胶圈上方，石英罩的凸缘按压橡胶圈，再将密封压板放在石英罩凸缘上方，拧紧密封压板上的密封螺栓连接在基板上；

(5)将散热翅片活动安装到基板下底面上；

(6)采用防水插头，使外部电缆与光源控制器的输入端连接并保持密封；

(7)使用防污装置支架和固定卡套，将基板和传感器分别固定在防污装置支架两端，保证传感器工作部在紫外光源的照射范围内。

本发明的有益效果在于：

(1)将紫外光源安装在高热导率的基板，基板通过散热片与海水直接接触，紫外光源产生的热量通过基板和散热片快速传输到海水里，可以提高光源的发光效率和使用寿命。

(2)所述石英罩为半球形，石英罩的底边设有向外延伸的凸缘，石英罩通过密封螺栓、密封压板按压凸缘安装在基板上，密封螺栓贯穿密封压板螺纹连接在基板上，通过四个密封压板按压石英罩的凸缘，可对石英罩用力按压均匀，所述石英罩与基板之间安装有密封橡胶圈。基板上开设有凹槽，密封橡胶圈设置在凹槽内，密封效果更好，防止紫外光源进水。

附图说明

图1为本发明光源控制器在内的结构示意图；

图2为本发明光源控制器在外的结构示意图；

图3为本发明实施例1与传统无散热装置的紫外光源强度随时间变化示意图；图中横坐标为时间，单位为小时；纵坐标为相对强度；

其中，1、传感器；2、固定卡套；3、防污装置支架；4、防水插头；5、外部电缆；6、散热翅片；7、基板；8、密封螺栓；9、密封压板；10、密封橡胶圈；11、石英罩；12、紫外光源；13、光源控制器。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1和图3所示，一种紫外水下防污装置，包括基板7，基板7上设置有防污装置支架3，防污装置支架3顶部连接有固定卡套2，基板7上表面设置有紫外光源12并位于固定卡套2的下方，固定卡套2内部设置有传感器1。基板7通常采用高导热率的材料。所述紫外光源12上侧设置有石英罩11，石英罩11与基板7连接；所述石英罩11为半球形，石英罩11的底边设有向外延伸的凸缘，石英罩11通过密封螺栓8、密封压板9按压凸缘安装在基板7上，密封螺栓8贯穿密封压板9螺纹连接在基板7上。基板7上设有四个密封压板9，四个密封压板9均布按压在凸缘一周上，通过四个密封压板9按压石英罩11的凸缘，可对石英罩11用力按压均匀。所述石英罩11与基板7之间安装有密封橡胶圈10。使得石英罩11与基板7之间的密封效果更好，防止海水进入。所述基板7下底面设置有散热翅片4；所述固定卡套2形状与传感器1外形相适应；传感器1为是PH传感器，所述紫外水下防污装置还设置有控制装置，控制装置包括光源控制器13，光源控制器13嵌入设置在基板7内，光源控制器13一端与紫外光源12连接、另一端与外部电缆5连接；所述外部电缆5通过防水插头4与基板7一侧连接，防水插头4通过螺纹与基板7连接，防水插头4和基板7之间设置有橡胶圈。

利用本实施例所提供的装置与传统无散热装置的紫外光源进行强度记录，结果由图3所示，由图3可知，本发明装置的紫外光源强度衰减幅度小、发光效率持续稳定，衰减幅度小可以提高设备使用寿命，减少维护次数。例如光强下降到80％需要更换光源的话，原来的使用几百小时后就需要更换，使用散热结构后，使用时间可以提高到几千小时。

实施例2：

一种紫外水下防污装置，其结构如实施例1所述，与实施例1不同的是，如图2所示，光源控制器13设置在基板7外部并通过外部电缆5与紫外光源12连接、另一端与外部电缆5连接。

实施例3：

一种紫外水下防污装置，其结构如实施例1所述，与实施例1不同的是，所述传感器1还可以是盐度传感器、叶绿素传感器、溶解氧传感器中的一种或者几种。

实施例4：

一种紫外水下防污装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)加工制得基板7、材质为铝支架和有圆形凹槽的固定卡套2，使用螺丝将三者连接固定。

(2)将紫外光源12底部涂敷导热硅脂后安装在制得的基板7上表面；紫外光源12波长200nm，功率1mW；

(3)将光源控制器13安装在基板7内部，其电源输出端与(2)所述的紫外光源12连接；所述光源控制器13可以对紫外光源12通断进行控制，周期(一次开启时间与一次关闭时间之和)60秒；占空比(开启时间/周期)90％；所述光源控制器13在基板7内部；

(4)在基板7上表面的同心圆凹槽内放入密封橡胶圈10，将石英罩11放在紫外光源12和橡胶圈上方，石英罩11的凸缘按压密封橡胶圈，再将密封压板9放在石英罩11凸缘上方，拧紧密封压板9上的密封螺栓8连接在基板7上；使整体系统具有很好的防水性能。

(5)将散热翅片4活动安装到基板7下底面上；散热翅片4材质为铝。

(6)采用防水插头4，使外部电缆5与光源控制器13的输入端连接并保持密封；

(7)使用和固定卡套2，将基板7和传感器1分别固定在防污装置支架两端，保证传感器1工作部在紫外光源12的照射范围内。

实施例5：

一种高散热效率的紫外防污装置，如图2所示，包括固定卡套2，防污装置支架3，防水插头4，防污装置电缆5，散热翅片6，基板7，密封螺栓8，密封压板9，密封橡胶圈10，石英罩11，紫外光源12，光源控制器13。制备步骤如下：

(1)加工基板7，材质为不锈钢；

(2)将紫外光源12底部涂敷导热硅脂后安装在(1)所述的基板7正面上；紫外光源12波长300nm，功率100mW；

(3)将光源控制器13安装在基板7外部，其电源输出端与(2)所述的紫外光源12连接；所述光源控制器13可以对紫外光源12通断进行控制，周期(一次开启时间与一次关闭时间之和)6000秒；占空比(开启时间/周期)10％；所述光源控制器13在线缆内部；

(4)在(1)所述的基板7凹槽处放入O型橡胶圈，将石英罩11放在紫外光源12和橡胶圈上方，再将密封压板9放在石英罩11上方，拧紧密封螺栓8，使整体系统具有很好的防水性能。

(5)将散热翅片4安装到(1)所述的基板7背面；散热翅片4材质为铝散热翅片4材质处了铝之外是否可以选择其他材料。

(6)采用防水插头4，使外部电缆5与光源控制器13的输入端连接，并保持密封；

(7)使用防污装置支架3和固定卡套2，将基板7与传感器1固定在以前，保证传感器1工作部在紫外光源12的照射范围内。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种紫外水下防污装置，其特征在于：包括基板，基板上设置有防污装置支架，防污装置支架顶部连接有固定卡套，基板上表面设置有紫外光源并位于固定卡套的下方，固定卡套内部设置有传感器。

2.根据权利要求1所述的紫外水下防污装置，其特征在于：所述紫外光源上侧设置有石英罩，石英罩与基板连接。

3.根据权利要求2所述的紫外水下防污装置，其特征在于：所述石英罩为半球形，石英罩的底边设有向外延伸的凸缘，石英罩通过密封螺栓、密封压板按压凸缘安装在基板上，密封螺栓贯穿密封压板螺纹连接在基板上，基板上设有四个密封压板，四个密封压板均匀分布在凸缘一周上。

4.根据权利要求2所述的紫外水下防污装置，其特征在于：所述石英罩与基板之间安装有密封橡胶圈，所述基板上开设有同心圆凹槽，密封橡胶圈设置在同心圆凹槽内，同心圆凹槽的数量为两个，密封橡胶圈的数量为两个。

5.根据权利要求1所述的紫外水下防污装置，其特征在于：所述基板下底面设置有散热翅片。

6.根据权利要求1所述的紫外水下防污装置，其特征在于：所述固定卡套形状与传感器相适应。

7.根据权利要求1所述的紫外水下防污装置，其特征在于：所述装置还设置有控制装置，控制装置包括光源控制器，光源控制器嵌入设置在基板内，光源控制器一端与紫外光源连接、另一端与外部电缆连接。

8.根据权利要求1所述的紫外水下防污装置，其特征在于：所述装置还设置有控制装置，控制装置包括光源控制器，光源控制器设置在基板外部并通过外部电缆与紫外光源连接、另一端与外部电缆连接。

9.根据权利要求7所述的紫外水下防污装置，其特征在于：所述外部电缆通过防水插头与基板一侧连接，防水插头通过螺纹与基板连接，防水插头和基板之间设置有橡胶圈。

10.一种紫外水下防污装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)加工制得基板、防污装置支架和有圆形凹槽的固定卡套，使用螺丝将三者连接固定；

(2)将紫外光源底部涂敷导热硅脂后安装在制得的基板上表面；

(3)将光源控制器安装在基板内部，光源控制器的电源输出端与紫外光源连接；

(4)在基板上表面的同心圆凹槽内放入密封橡胶圈，将石英罩放在紫外光源和橡胶圈上方，石英罩的凸缘按压密封橡胶圈，再将密封压板放在石英罩凸缘上方，拧紧密封压板上的密封螺栓连接在基板上；

(5)将散热翅片活动安装到基板下底面上；

(6)采用防水插头，使外部电缆与光源控制器的输入端连接并保持密封；

(7)使用防污装置支架和固定卡套，将基板和传感器分别固定在防污装置支架两端，保证传感器工作部在紫外光源的照射范围内。