具有泄漏测试程序的用于通过臭氧对伤口进行消毒的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于生产臭氧的装置和方法的改进。该装置包括：差压注射器、用于使水流体循环通过该差压注射器的机构和可编程控制机构。臭氧发生器被提供用于经由氧气输送导管连接到氧气源，并且第一阀机构位于该氧气输送导管中。臭氧发生器经由臭氧输送导管流体地连接到差压注射器上，并且第二阀机构位于该臭氧输送导管中。压力监视机构位于臭氧发生器和第一阀机构之间，用于向控制机构提供压力测量值。阀机构和流体循环机构可运行以在氧气输送导管和臭氧输送导管中产生负压力，并且压力测量值被控制机构用于确定氧气输送导管和臭氧输送导管的完整性。
【专利说明】具有泄漏测试程序的用于通过臭氧对伤口进行消毒的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于生产臭氧的装置和方法的改进。
【背景技术】
[0002]臭氧是在地球的大气中存在的强氧化性气体。臭氧可通过使氧气的流通过高压放电或通过紫外线灯而制造。臭氧可溶于水以产生氧化溶液，其可用作杀菌剂以处理大范围的表面。臭氧可通过多种方式溶于水，但最常见的是经由气泡扩散器或常被称为文氏注射器的差压注射器。当流体流动通过差压注射器时，这些差压注射器产生了真空。此真空的量级取决于注射器的进口压力和出口压力。差压注射器用于将臭氧气体带入流体中，并且臭氧质量传输的效率与真空相关。需要确保差压注射器在其最佳质量传输效率下工作，来以快速的方式生产高浓度的臭氧水(aqueous ozone)溶液(大约20ppm)。
[0003]臭氧发生器以氧气供应，该氧气被转化成臭氧气体。氧气可从干燥的空气源获得，或备选地从诸如罐或筒的专用氧气供应获得。当使用固定容积的筒或罐时，必须调节被输送至臭氧发生器的氧气的压力。在小的、一次性的、固定容积的罐中，在氧气输送期间的压力变化是连续且快速的，需要对至臭氧发生器的供应进行持续的调节。
[0004]臭氧是有毒气体，具有0.1ppm的职业接触限值。臭氧发生器可生产数万ppm量级的气态臭氧浓度。确保防止由臭氧发生器生产的臭氧气体逃逸入适于呼吸的大气是重要的。
[0005]诸如文氏注射 器的差压注射器通常在臭氧水发生系统中用作用于将臭氧带入流体中的机构。一些示例如下所述。
[0006]US-B-5151250公开了一种系统，其结合了臭氧发生机构、文氏注射器、氧气源和流体，带有将该流体泵送通过文氏注射器的机构。通过注射器的流体流动在臭氧发生器的下游产生了负压力。
[0007]US-B-6086833公开了一种基于臭氧的食物洗涤系统，其使用了压力计，用于监视从固定容积的筒至臭氧发生器的氧气的供应。该系统还具有用于控制臭氧发生器下游的压力并调节至文氏注射器的臭氧气体的供应的机构。该系统不具有用于测量、计算和优化注射器的质量传输效率的机构。该系统不具有用于调节臭氧发生器上游(并且因此通过臭氧发生器)的压力的机构。
[0008]US-B-5431861公开了一种用于生产“高浓度臭氧水溶液”的装置，所提到的该溶液的最大浓度为14ppm。该系统展示了一种氧气筒源，该氧气筒源具有用于监视和控制至臭氧发生器的压力的机构。
[0009]TW-A-200427428公开了一种概念，通过该概念，水的流动在文氏注射器之内产生负压力。该负压力由开关检测到并且启动臭氧发生器，因此将臭氧输送至流动的水。
[0010]US-A-2008/0302139公开了一种基于臭氧的洗衣系统,其利用负压力来确保臭氧气体不泄漏至大气中。
[0011]W0-A-2004/103452公开了一种用于对表面进行去污的基于臭氧的系统，该系统包括差压注射器、氧气源和用于控制来自臭氧发生器上游的氧气源的压力的机构。
[0012]US-A-2005/0061512公开了一种用于使用摩擦来对流体进行加热的方法。该流体在闭合回路之内循环；然而，在该发明之内的节流孔的使用不会帮助与差压注射器相关的流体流动控制。
[0013]CN-A-1557230公开了一种方法，其使用经过节流孔的流体的气穴现象以在流体之内产生高的温度和压力从而对所述流体进行消毒。就差压注射器而言，节流孔不具有多功能的用途。
【发明内容】
[0014]本发明的一个目的是提供如下方法和装置，该方法和装置通过确定产生的负压力的大小和控制被输送至臭氧发生器(该臭氧发生器向差压注射器供料)的氧气的量，优化差压注射器的质量传输效率，允许高浓度臭氧水溶液的快速产生。进一步的目的是设法确保无臭氧气体被释放至大气，同时对氧气筒供应之内的压力变化进行补偿。
[0015]本发明因此提供了用于生产高浓度臭氧水的装置，其包括:
差压注射器； 用于使水流体循环通过差压注射器的机构；
可编程控制机构；
用于经由氧气输送导管连接到氧气源的臭氧发生器；
位于氧气输送导管中的第一阀机构；
所述臭氧发生器经由臭氧输送导管流体地连接到差压注射器；
位于臭氧输送导管中的第二阀机构；以及
位于臭氧发生器和第一阀机构之间的压力监视机构，其用于向控制机构提供压力测量
值；
其中，阀机构和流体循环机构可运行以在氧气和臭氧输送导管中产生负压力，并且压力测量值被控制机构使用来确定氧气和臭氧输送导管的完整性。
[0016]控制机构可被编程为具有最小负压力，当流体循环机构启动时达到该最小负压力，在臭氧发生器启动前，第一阀机构关闭并且第二阀机构打开。
[0017]优选地，控制机构被编程以使用在预定时间段测得的最大负压力值确定最佳压力设定点，用于从臭氧发生器向差压注射器的臭氧的输送，以使臭氧进入流体的夹带(entrainment)最大化。
[0018]第一阀机构优选地为比例电磁阀，其可用于控制最佳压力设定点。
[0019]比例电磁阀优选地用于使用控制回路来调节进入氧气输送管线内的氧气的流动，该控制回路基于来自压力监视机构的压力测量值。
[0020]该装置优选地进一步包括作为氧气源的固定容积容器。
[0021]存储机构优选地被提供用于存储循环通过差压注射器的流体。
[0022]本发明另外提供了一种用于生产高浓度臭氧水的方法，其包括下列步骤:
通过使加压的流体循环通过流体环路中的差压注射器来在该流体环路中产生负压
力；
测量该负压力；使用最大的测得的负压力确定用于经由臭氧发生器向注射器输送氧气的最佳压力设定点，以使臭氧气体进入流体的夹带最大化；
其中，测得的负压力优选地用于确定流体环路中的输送管线的完整性。
[0023]优选地，最佳设定点低于周围环境压力以防止臭氧气体释放至大气。
[0024]比例电磁阀优选地用于控制该最佳压力设定点。
[0025]比例电磁阀优选地用于使用基于测得的压力的控制回路调节氧气向臭氧发生器的流动。
[0026]本发明因此解决了下列问题:怎样控制氧气向臭氧发生器的流动以生产高浓度臭氧气体，并且随后使用差压注射器将该气体带入流体中，产生高浓度臭氧水溶液，差压注射器的夹带真空依赖于由推动流体通过注射器的泵送机构所产生的压力；问题在于该泵送机构是可变的。本发明进一步解决了所描述的问题，同时也监视臭氧气体输送管线的完整性，以确保没有臭氧气体逃逸进入大气。
[0027]本发明的实施允许使用在流体管线中的差压注射器来生产高浓度臭氧水溶液，此处注射器的上游或下游压力可改变。流体压力中的变化改变了由差压注射器产生的真空，其改变进入流体的臭氧气体的质量传输的效率。流体被移动通过差压注射器，同时至注射器的吸入/气体进口被完全限制，产生了可被监视和记录的限定的负压力。计算算法用于基于由差压注射器所产生的负压力来计算最佳臭氧气体输送压力，以最大化臭氧质量传输，因此尽可能快地生产高浓度臭氧水溶液。臭氧气体输送压力受连接到压力传感器(pressure transducer)上的比例电磁阀控制。最佳臭氧气体输送压力被进一步控制，以确保其保持在相对于周围环境的负压力下，确保没有臭氧气体逃逸至大气的情况能够发生。臭氧气体输送压力的控制允许小的固定容积的氧气源被用作用于臭氧发生器的供应。由于固定容积筒中的压力随着时间降低，所以比例电磁阀调整以将氧气输送管线保持在用于臭氧质量传输的最佳压力下。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 参照附图并且如附图中所示，仅通过示例的方式，现在将描述本发明的一个实施例，在图中:
图1是本发明的一个优选实施例的示意图；以及 图2是结合了多用途节流孔的本发明的另一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0029]本公开基于一种特定的商业上可用的差压注射器。因而，所描述的所有的定时(timing)和值均与这种注射器的使用有关。然而，本发明的原理不限于这种注射器的使用，并且可应用于更大或更小的差压注射器。
[0030]图1图示了可用于生产高浓度臭氧水流体的装置10的一种布置。优选为净化水的合适的流体源容纳在接触箱11之内并且通过泵12经由导管14从该接触箱11抽取。流体被引导通过差压注射器13并且经由导管15返回至接触箱11。
[0031]阀16位于将注射器13的吸入进口连接到臭氧发生器18上的导管17中。臭氧发生器18具有开流结构(open flow structure),并且通过导管19连接到比例控制阀20。压力传感器21位于在臭氧发生器18和比例控制阀20之间的导管19中。氧气罐22在比例控制阀20的另一侧上连接到导管19的端部。
[0032]在使用中，比例控制阀20是关闭的，并且当阀16打开时在导管17和19中产生负压力。
[0033]当阀16打开时倒计时定时器启动，倒计时为诸如10秒的短的周期。该定时器周期允许在注射器13和比例阀20之间的导管17、19中形成一致的负压力。该压力由压力传感器21监视，并且一旦倒计时定时器结束计时控制器记录下稳定值。
[0034]另外，控制器被编程为具有必须达到的最小负压力值。达到最小值失败将导致程序中断和/或向操作员发出警报或警示。该最小负压力值确保导管17、19免于泄漏。如果泄漏出现，则无法产生实质的负压力并将吸入空气防止臭氧气体的逃逸。
[0035]控制器在计算中使用该稳定的负压力值，该计算涉及在限定时间段内产生臭氧气体的最佳质量传输/夹带并且因此产生最高的臭氧水浓度所要求的由通过注射器13的流体的流动所产生的最大或“零流量”(dead head)负压力和相应的氧气气体管线压力。
[0036]该计算确定了由注射器13发生的稳定负压力所要求的最佳氧气气体管线压力。
[0037]然后，比例控制阀20打开以允许氧气气体离开氧气罐22。使用基于来自压力传感器21的反馈的控制回路，该比例控制阀20受控制器控制以实现所计算出的最佳气体管线压力。当氧气管线压力已在稳定在最佳点处时，臭氧发生器18被打开，从流过该臭氧发生器18的氧气气体产生臭氧。臭氧气体被注射器13带入流体中。
[0038]由于氧气气体离开氧气罐22，所以罐22之内的压力降低，改变了在氧气管线中的压力。该压力改变由压力传感器21监视，并且比例控制阀20受控制器调整以保持最佳氧气管线压力设定点。
[0039]在控制器使用公式确定最佳氧气管线压力设定点时，基于计算出的数据设定了高压和低压警报设定点。例如，如果计算出的最佳设定点是800mbar(绝对值)，则高位压力警报将为SlOmbar且低位压力警报将为790mbar。如果在氧气管线之内的压力变动到这些值之外，则系统将中断运行并/或警报。这些警报设定点允许系统检测在氧气/臭氧气体输送管线或臭氧发生器之内的任何泄漏或者在水向差压注射器13的流动中的失效。
[0040]在臭氧化阶段完成时，臭氧发生器18关闭，比例控制阀20和阀16关闭并且泵12关闭。
[0041]图1展示了本发明的优选实施例，其使用接触箱11上的流体回路。此实施例是优选的，因为其允许生产高浓度溶液。然而，本发明同样适用于在线系统。在此类系统中，导管14、15分别连接到原料流体供应和使用臭氧化流体的系统上。
[0042]为了最小化或消除由于压力上升或下降产生的压力波动(例如那些由自来水压或由于泵电压变化引起的)，可在差压注射器的上游布置节流孔以用作流动流畅化器件。通过使至注射器的流动流畅，减小了真空压力中的变化，最小化了氧气管线比例控制阀所需做出的改变。该节流孔还可用于将系统之内的流体加热至预定的温度。流体移动通过节流孔，同时至差压注射器的气体进口关闭。
[0043]图2图示了增强有多功能节流孔23和温度监视装置24的图1的装置10。通过使至差压注射器13的流体的流动流畅，节流孔23起到最小化泵12性能上的任何改变的影响的作用。此泵性能变化可能是由于电压供应的改变或由于机械磨损产生的。在必须谨慎控制臭氧水浓度或待被施以臭氧水的表面对温度敏感的应用中，温度监视机构24测量流体的温度。如果其低于所需的预臭氧化温度，则泵12开启，流体移动通过节流孔23，在节流孔23处流体通过摩擦被加热。阀16关闭并且流体通过注射器13，在该注射器13处可对流体进行另外的、不太多的温度改变。流体返回至箱11，并且继续再循环通过回路，直到温度监视装置24显示已经达到预定的温度。
[0044]流动限制和流畅化节流孔的使用产生了再循环流体的非电力加热。
[0045]节流孔板的多功能使用最小化了注射器上游的任何压力波动的影响，同时也用作非电力的、基于摩擦的流体加热机构。流体的加热可有益于控制生产的臭氧水的浓度。臭氧在水中的溶解度取决于温度；因此对流体温度进行控制改善了臭氧水浓度的控制。对流体进行加热将降低可能的最大臭氧水浓度。然而，太冷的杀菌溶液会不利地影响诸如人类皮肤的一些表面，因此需要 对流体进行加热。
【权利要求】
1.用于生产高浓度臭氧水的装置，其包括: 差压注射器； 用于使水流体循环通过所述差压注射器的机构； 可编程控制机构； 用于经由氧气输送导管连接到氧气源的臭氧发生器； 位于所述氧气输送导管中的第一阀机构； 所述臭氧发生器经由臭氧输送导管而流体地连接到所述差压注射器； 位于所述臭氧输送导管中的第二阀机构；以及 位于所述臭氧发生器和所述第一阀机构之间的压力监视机构，所述压力监视机构用于向所述控制机构提供压力测量值； 其中所述阀机构和所述流体循环机构能够运行以在所述氧气输送导管和所述臭氧输送导管中产生负压力，并且所述压力测量值被所述控制机构用于确定所述氧气输送导管和所述臭氧输送导管的完整性。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制装置被编程为具有最小负压力，当所述流体循环机构启动时达到所述最小负压力，在所述臭氧发生器启动前，所述第一阀机构关闭并且所述第二阀机 构打开。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中所述控制机构被编程为使用在预定时间段测得的最大负压力值确定用于从所述臭氧发生器向所述差压注射器的臭氧的输送的最佳压力设定点，以使臭氧进入流体的夹带最大化。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中所述第一阀机构是比例电磁阀。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述比例电磁阀用于控制所述最佳压力设定点。
6.根据权利要求4所述的装置，其中使用基于来自所述压力监视机构的压力测量值的控制回路，所述比例电磁阀用于来调节进入所述氧气输送管线的氧气的流动。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，进一步包括作为氧气源的固定容积容器。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，进一步包括存储机构，所述存储机构用于存储循环通过所述差压注射器的流体。
9.一种用于生产高浓度臭氧水的方法，其包括下列步骤: 通过使加压的流体循环通过流体环路中的差压注射器来在所述流体环路中产生负压力； 测量所述负压力； 使用最大的测得的负压力确定用于经由臭氧发生器向所述注射器输送氧气的最佳压力设定点，以使臭氧气体进入所述流体的夹带最大化； 其中，所述测得的负压力用于确定所述流体环路中的输送管线的完整性。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述最佳设定点低于周围环境压力以防止臭氧气体释放至大气。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中使用比例电磁阀控制所述最佳压力设定点。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，其中使用基于所测得的压力的控制回路，用比 例电磁阀调节氧气向所述臭氧发生器的流动。
【文档编号】C01B13/10GK103687629SQ201280023554
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年5月14日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】A.K.F.G.孔特, J.G.切温斯 申请人:拜奥奎尔英国有限公司