一种升降消毒灯的制作方法

本实用新型涉及一种消毒装置，具体涉及一种可升降的紫外线消毒灯管。

背景技术：

紫外线辐照消毒因使用方便、杀菌广谱、对物品无损害、消毒后无残留、透过空气的能力强，而被广泛地应用于各类医院、学校和各种实验室、制药车间、食品车间等的空气和物体表面的消毒。

目前紫外线消毒灯多采用托架移动式，由于卫生部门对医院、车间等场合的消毒有标准规范，其中包括消毒灯的功率、位置和消毒时间等，故目前采用的步骤是使用时由操作人员将灯架摆放至消毒位置，人撤离后进行规定时间的消毒，消毒完毕再拖移至房间角落位置，其存在的主要问题有：一、消毒灯工作时需要在房间不同位置来回拖移，容易因人为因素造成消毒不到位；此外闲置时占地面积较大，对于寸土寸金的医院病房等场合更为显著；即使在幼儿园等需要消毒的场所时，也会存在消毒灯不工作时对幼儿玩耍带来磕碰隐患；二、无法对使用中的紫外线灯每次照射时间和累积照射时间进行确定，没有智能化控制，以充分利用下班时间对无人房间进行消毒，同时无法及时发现灯管故障或者灯管的功率不够，影响消毒效果等情况。

申请号为201510167841.62015的中国专利“一种可升降的紫外线消毒灯”公开了一种可升降的消毒灯，工作时消毒灯下降至所需要的位置，确保消毒的效果，不工作时，消毒灯收起至墙顶的位置，不会对使用空间进行限制。但该装置需要通过导电轴套将电源引入缠绕的电线，电线在装置中充当供电和升降灯管的双重作用，存在的问题是当电线充当拉绳的作用时，会存在可靠性问题，使用时间长了之后容易造成安全隐患，其次是该装置需要增加导电轴套这一部件，将墙上的电源线引入至缠绕的灯线上，故存在绝缘等安全隐患；此外该装置与传统的卷帘门、升降衣架等原理类似，内部通常需要管状电机来驱动整个长轴的转动，来实现跨度较大的吊绳升降，故成本较高，限制了其市场推广。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种自动升降的紫外线消毒灯，使用中安全可靠，方便实用，并大大降低了装置成本。

本实用新型的技术方案如下：

一种升降消毒灯，包括消毒灯、升降机构和控制单元，升降机构包括电机、支架、绕线转轮、电源线和设置在支架两端的吊绳；所述的绕线转轮和电机固定在支架上，吊绳一端固定在房间顶部位置，另一端缠绕在绕线转轮上，电机在控制单元的控制下驱动绕线转轮转动，带动支架下方的消毒灯上升或下降，所述的电源线为螺旋状结构，随着消毒灯的升降而收缩或展开。

上述升降消毒灯中，其中一根吊绳从螺旋电源线的螺旋中心穿过。

上述升降消毒灯中，在支架上电源线的对应位置处设置有空心锥，电源线收缩后盘在空心锥上，空心锥的顶部开口，供吊绳穿出。

上述升降消毒灯中，空心锥的上方设置有盘线凹槽，盘线凹槽套在空心锥的上方，用于电源线的收纳。

上述升降消毒灯中，滑轮设置在空心锥的内部，并从空心锥侧面的孔穿出至绕线转轮。

上述升降消毒灯中，吊绳通过设置在支架端部的滑轮限位后缠绕在绕线转轮上。

上述升降消毒灯中，电机通过减速器驱动绕线转轮转动。

上述升降消毒灯中，升降机构包括顶板，所述的顶板固定在墙壁的顶部或侧面，顶板上的两个吊绳固定端的间距与吊绳在支架上的间距相等。

上述升降消毒灯中，顶板上设置有凸台，用于触发上位行程开关。

上述升降消毒灯中，螺旋电源线的螺旋直径小于支架上容纳槽口的宽度，螺旋电源线在消毒灯上升至高点时可收纳在支架内部。

本实用新型具有的有益技术效果如下：

(1)本实用新型将转动部件和灯管设置在移动支架上，制造中不需要价格较贵的管状电机来满足跨度较大的吊绳的升降，同时也不需要电源线充当吊绳作用，不存在安全隐患，同时有效降低了装置成本，更具市场推广价值。

(2)本实用新型将吊绳固定在顶板上的与支架上等距的固定位置，可确保吊绳垂直上升下降，同时在顶板上还设置了凸台，确保上行程开关的可靠触碰。在安装过程中只需要将顶板固定在墙壁或墙顶上，然后量取适当长度的吊绳即可，多余的吊绳可隐藏在顶板上，方便了后续的改动，

(3)本实用新型的采用带有自锁功能的电机或者电机通过减速器带动绕线转轮转动，可确保在电机断电时仍保持当前的位置。

(4)本实用新型电源线采用螺旋状结构，并且吊绳从螺旋电源线的中心穿过，可确保螺旋电源线可靠地收纳在空心锥上或者盘线凹槽内，不影响装置的美观；此外吊绳通过空心锥或者支架顶部的顶孔穿出，可防止装置升降中的侧翻。

(5)本实用新型采用下位行程开关检测当装置下降至底部位置时吊绳的位置和状态变化，从而可靠地给出装置到达最低位时的信号，控制电机停转。

(6)本实用新型通过检测电机负载电流的变化，从而判断得到装置下降至最低位，具有硬件成本低，简单方便等特点。

(7)本实用新型在电动升降原理的基础上，增加了手动旋转提升装置，通过在绕线转轮上设置离合器，及在支架边沿设置手动转轴，可在突然停电时手动将灯管提升至高位，减少停电期间对房间活动空间的影响，

(8)本实用新型采用同一只开关实现对消毒灯升降和开关四种状态的控制，以避免对老房间消毒灯线路的改造，相比于无线遥控额节约成本，减小串扰，更利于市场推广。

(9)本实用新型采用消毒灯和照明灯共线的方式，可利用现有的照明电路和开关实现照明灯和消毒灯的开启关闭，避免对老房间消毒灯线路的改造，相比于无线遥控额节约成本，减小串扰，更利于市场推广。

(10)本实用新型增加了消毒时刻和消毒时长设置功能，同增加了光电探测器对消毒功率进行监测，并在光电探测器前设置了紫外窄带滤光片实现有用光的准确测量，在消毒灯损坏或功率下降时可提醒用户，并对可消毒灯管的有效消毒时间进行统计。

附图说明

图1为本实用新型升降消毒灯的结构原理示意图；

图2为本实用新型增加了凸块和减速器的升降消毒灯结构原理图；

图3为本实用新型空心锥结构的电源线收纳单元工作原理示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本实用新型增加了盘线凹槽的电源线收纳单元工作原理示意图；

图6为本实用新型下位行程开关工作原理示意图；

图7为本实用新型吊绳在绕线转轮上复位并触碰下位触杆状态示意图；

图8为本实用新型基于电机电流变化检测的下位触发信号产生原理示意图；

图9为本实用新型手动旋转提升装置的原理示意图；

图10为本实用新型单向离合器工作原理示意图。

附图标记如下：1—支架；2—消毒灯；3—电源线；4—吊绳；5—顶板；6—容纳槽口；8—主轴；9—手动转轴；10—单向轴承；11—电机；12—基座；13—滑轮；14—绕线转轮；15—上位行程开关；16—上位触杆；17—下位行程开关；18—下位触杆；19—凸块；20—减速器；22—空心锥；25—上升方向；26—下降方向；27—凹槽；28—盘线凹槽；29—顶孔；30—穿绳孔；31—电源供电端子；32—取样电阻；33—电机驱动器；34—放大器；35—比较器。

具体实施方式

一、整体结构

如图1所示，本实用新型的升降消毒灯包括消毒灯管2、升降机构和控制单元，升降机构包括电机11、绕线转轮14、电源线3、支架1和设置在支架两端的吊绳4；升降机构通过固定在建筑物上的吊绳4实现支架1和消毒灯管2的整体上升或下降。吊绳4设置在支架1的两端，并通过滑轮13限位后缠绕在绕线转轮14上；消毒灯2为消毒灯管或其他结构的灯体，固定在支架1的下端。电机11在控制单元的控制下驱动绕线转轮14转动，带动支架1下方的消毒灯2上升或下降。绕线转轮14可以直接固定在电机的转轴上，也可以是电机11经过减速器20减速后，再将绕线转轮14固定在减速器20的输出轴上，除了满足低速转动的要求，还因为减速器20内部的涡轮蜗杆等结构可起到自锁作用，采用普通的非自锁电机即可满足使用要求。

电源线3为螺旋状，通常为两芯。当消毒灯上升至墙顶位置时，螺旋电源线3收缩在支架的内部，不影响装置的美观，随着消毒灯的升降而收缩或展开；当消毒灯管下降至消毒时，螺旋电源线3拉伸，下降中为了克服弹簧电线的拉力，故升降机构和灯管2固联为一体，同时上升和下降，增加重量。

其工作原理如下，吊绳4固定在绕线转轮的上，并且两边的吊绳4分别从绕线转轮14的两个方向绕在绕线转轮14上。平时吊绳4收在绕线转轮14上，故整个装置紧贴在墙顶，不影响房屋空间的使用。当接收到装置下降的指令后，在控制单元的控制下，电机11带动绕线转轮14沿图中的顺时针方向转动，吊绳4逐渐解开，装置下降，当到达设定的最低位置后，机构给出下位到位触发信号，控制单元控制电机11停转，接着打开消毒灯对房间消毒。当消毒完毕，控制单元接收到上升指令后，电机11直接驱动绕线转轮14沿图中逆时针方向转动，或者电机11带动减速器20驱动绕线转轮14沿图中逆时针方向转动，吊绳4缠绕在绕线转轮14上，装置上升。支架1的上端设置有上位行程开关15，当消毒灯上升至指定的最高位置时，上位行程开关15触发，给控制单元发出信号，停止电机转动及消毒灯上升，这时由于电机具有的自锁功能或者因减速器具有的自锁功能，即使断电后，装置也不会因为重力而自动下降。

二、顶板及上升到位触发

作为一种优选方式，吊绳4固定在安装在顶板5上，顶板5则通过螺栓或膨胀螺钉等方式固定在墙壁的顶部或侧面。顶板5上的吊绳4固定端间距与吊绳4在支架1上的间距相等，确保上升或下降时吊绳垂直。

如图2所示，顶板5的下部与上行程开关15对应的位置处设置有凸台19或其他部件，确保上行程开关15的触碰，使得装置安装在不同房屋环境时，均能可靠地触碰，从而触发消毒灯停止上升。安装时根据每个房间的情况多余的吊绳4可以藏在安装顶板上，以方便后续的改动。此外与图1的区别还在于图2中电机通过减速器20后再带动绕线转轮14转动。

三、电源线收纳

作为一种优选的实施方式，螺旋电源线3的螺旋直径小于支架上容纳槽口6的宽度，且其中的一根吊绳4从螺旋电源线从3的螺旋中心穿过，这样可确保螺旋线在收缩和拉伸的过程中不会偏离设定的位置，使其很容易即被收纳至容纳槽中。

如图3和图4所示，为了防止螺旋电源线3和吊绳4的相互影响，在支架1的底部固定了空心锥22，螺旋电源线3收缩后盘在空心锥22上，空心锥22的顶端开口，供吊绳穿出，滑轮13则设置在空心锥22的内部，并从空心锥22旁边的孔穿出至绕线转轮14。空心锥在装置中可以起到盘绕螺旋电源线3的作用，并防止螺旋电源线3与移动的吊绳4之间相接触。空心锥22的顶部开有顶孔29，使用中吊绳4从顶孔29中穿出，顶孔29设置在支架1的顶部位置，并且其直径略大于吊绳4的直径，这样可以防止整个消毒灯在上下过程中不稳引起的侧翻。在支架1没有螺旋电源线3的另一端，则是在支架1顶部的位置开有穿绳孔30，其处于支架1的顶部且居中的位置，直径略大于吊绳4的直径，其目的也同样在于防止消毒灯的整体侧翻。

如图5所示，作为一种优选的实施方式，也可以在图3的基础上增加轴对称结构的盘线凹槽28，盘线凹槽28位于空心锥22的上方，底部为空心，套在空心锥22的外部，上部固定在支架1上，盘线凹槽28底部的直径略大于螺旋电源线3的螺旋圈直径，口部的直径大于底部，呈锥形，螺旋电源线3平时收纳在其中，不影响外部的美观。

四、下降到位触发单元

如图6和图7所示，吊绳4固定在绕线转轮14的绕线槽上，并按照如图1和2所示的方式，缠绕在绕线转轮14上。在未触及最低位的正常情况下，吊绳4沿着绕线转轮14的切线方向上移动，而当装置到达制定的最低位置时，吊绳4从绕线转轮14上全部解开，恢复至如7所示的初始固定位置，通过检测吊绳4在运行中和到达最低位时的位置变化，即可以得到下降到位触发信号。

如图1和图6所示，在基座12上靠近绕线转轮14的位置上设置有下位行程开关17，下位行程开关17的下位触杆18则与吊绳4呈交叉状，当吊绳4由正常工作中处在绕线转轮14切线方向变为最低位时的初始位置时，吊绳4会触碰下位触杆18，从而给出下位触发信号，提示电机运转到位，并按照后续的时序，开始进行房间消毒。

作为另一种优选的实施方式，控制单元包括下降到位触发单元，通过检测电机下降到最低位前后的电流变化来获取触发信号。在电机带动绕线转轮14下降的过程中，由于受到装置重力的作用，绕线转轮14在吊绳4的拉力下实质上有一个使得绕线转轮14顺时针转动的力矩，该力矩与电机在下降中的驱动力方向一致，故电机所需的驱动工作电流较小；一旦当装置到达最低位时，吊绳4从绕线转轮14上解开，并开始需要克服重力重新将吊绳4绕至绕线转轮14上时，则电机需要克服装置的重力才能实现，故此转换时刻电机的驱动电流会产生突变，通过监测电机在到达最低位处电流的瞬态变化即可判断出装置是否达到最低位。这种方案巧妙地利用了装置在转换时刻的电机负载的变化而引起驱动电流的变化特点，可以节省下位行程开关等硬件，并具有简单方便等特点。

电流检测的方案如图8所示，下降到位触发单元中电机11的供电电路上串联一个小阻值的取样电阻32，通过对32两端的电压信号采用放大器34进行放大处理后进行信号采集或者加入比较器35，根据采集或比较结果即可得到电机驱动电流的变化，从而判断给出下位触发信号，并输出至电机驱动器33，实现电机11的转动控制。

五、手动旋转提升装置

考虑到实际应用中的一种特殊情况，当消毒灯在下位工作时如果突然断电，则需要将消毒灯上升至墙顶避免对房间空间的影响，因此需要增加手动复位单元。

如图9和图10所示，作为一种优选方式，转动机构包括电机11和绕线转轮14，根据需要电机后配置减速器20，而在主轴8和绕线转轮14之间设置有单向离合器10，单向离合器10可以是单向轴承，也可以为其他离合器或棘轮，其主要目的是对绕线转轮14的转动方向进行限制。单向轴承的内圈固定在主轴8上，外圈固联在绕线转轮14的内孔上；单向离合器10安装时要注意其可旋转方向要与消毒灯上升过程中主轴8旋转的方向一致；若主轴8沿该方向旋转，则会带动单向轴承的内圈、外圈和绕线转轮14旋转，如果主轴8沿该反方向旋转，则无法带动外圈旋转。手动转轴9与主轴8同轴设置，其一端固定在绕线转轮14上，另一端为自由端，伸出至机壳的外部或者机壳开孔位置的边沿，且头部设置有凹槽27或凸起等，可采用工具加载至凹槽或凸起的地方旋转手动转轴9，进而带动绕线转轮14转动。设置手动转轴9的目的在于应付遇到突然停电时，可通过手动旋转的方式将消毒灯管上升至墙顶的位置，避免消毒灯悬在空中时对房间位置的占用，比如当用于幼儿园时消毒突然断电，则需要将消毒灯通过手动的方式转动至墙顶，避免悬垂下来的消毒灯对幼儿的活动产生影响。

手动旋转的工作原理如下：当电机11通过减速器20带动主轴8沿25所指的方向逆时针转动时，由于单向离合器10的可旋转方向也为逆时针方向，故主轴8会带动单向离合器10的内圈沿逆时针转动，再通过离合器内部的构件带动离合器的外圈转动，故带动绕线转轮14沿逆时针转动，使得转轮两边的吊绳4缠绕在绕线转轮14上，进而消毒灯管上升。当上升至指定位置的墙壁高点时，上行程开关15的上位触杆16碰到顶壁或凸台19时，产生触发信号时，电机停止转动并断电，由于减速器20中涡轮螺杆或其他机构的自锁作用，则整个消毒灯固定在该位置不动。

当电机11接收到下降的信号时，电机11通过减速器20带动主轴8沿26所指的方向顺时针转动时，由于单向离合器10的在该方向是无法自由旋转的，只能是跟随主轴8的转动而转动。当主轴8带动单向离合器10的内圈顺时针转动一定角度后，由于受到重力的作用，绕线转轮14带动轴承外圈也跟随内圈转动相应的角度，最终带动支架1下降至装置设定的最低位置，此时控制器接收到下位行程开关的触发信号，停止电机转动。

六、开关控制和工作流程

现有的消毒灯由于不带升降装置，因此其控制开关只包括电源的开和关两种状态，而升降消毒灯包括装置的上升、下降和消毒灯的开关四种状态，通常情况下可在装置上增加遥控单元，并通过遥控器来控制消毒灯的状态；此外本实用新型还采用了一个开关连续开启和关闭来控制消毒灯的工作流程，以避免对现有房间消毒灯线路的改造，同时成本较低，使得装置更具备市场推广性。

具体方案是：不工作时消毒灯收拢在墙壁顶部，当开启开关时，装置下降至指定的低位，并启动消毒灯消毒；还可以设定延时，即在开启开关后延时一段时间后，装置再下降至指定的低位，并启动消毒灯。当按照设定的时长消毒完毕后，消毒灯关闭消毒功能并自动复位。如果消毒过程中需要强行停止消毒，则可以按动关闭按钮，关闭消毒灯，随后在设定的几秒钟时长内再次开启开关，等装置上升至墙顶的位置后再关闭开关。

为了防止幼儿园的儿童随意按动开关并开启消毒功能，本装置还采用了在指定时间内对连续多次开关脉冲进行指令识别的方式，比如在5秒钟内连续“开-关-开”，表示消毒灯下降并开启的指令；在5秒中内连续“关—开—关—开”则表示需要关闭消毒灯并上升复位。这种方式下，只需要在控制单元上设置一个大电容或电池充电，以维持在开关关闭情况下的控制单元供电，并在设定的时长内检测规定的电源通断脉冲数即可实现。

七、消毒灯和照明灯共线

本装置还可以与照明灯管共用同一只开关，也就是说在照明灯的开关和线路基本不变的情况下增加消毒灯，并可以利用照明灯的开关控制照明灯和消毒灯的开启关闭，具体原理是：照明灯管固定在墙顶上不动，而将照明灯电源线通过螺旋电源线3与控制单元相联，也就是原来消毒灯需要的2根螺旋电线现在改为4根，并通过控制单元实现对照明灯、消毒灯以及消毒灯的升降进行控制。其工作原理与前面的连续多次开关脉冲对指令识别的方式相同，比如在打开开关表示照明灯打开，关闭开关表示照明灯关闭，如果在5秒钟内连续“开-关-开”，表示消毒灯下降并开启的指令；在5秒中内连续“关—开—关—开”则表示需要关闭消毒灯并上升复位。

这种利用原来的开关进行多种状态的控制，可以减少对房间现有电线线路的改造，与无线遥控相比，不会出现不同消毒灯之间的无线串扰，并具有节省成本、市场推广性更强等特点。

八、其他功能

为了方便用户使用，控制单元可对消毒的时刻及消毒的时长进行人工设置，可通过支架上的拨码开关或定时器等器件来实现。同时为了对消毒灯的工作状态进行监测，在支架上设置了紫外光电探测器，可采用光电二极管或光电三极管，根据需要可在光电传感器外部设置紫外光窄带通滤光片，只获取紫外消毒光的信号，可实时记录所受到紫外辐照的时刻和信号幅值，并与设置的消毒时长和消毒功率相比较，一旦消毒灯管故障未达到设定的出光时长或者消毒灯管的功率下降，则进行故障显示报警及提示灯闪烁，提醒用户进行灯管更换等操作。根据需要还可以对消毒灯管的有效消毒时间进行统计。