устройство для комбинированной бактерицидной обработки (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство для комбинированной бактерицидной обработки, содержащее соединенный с источником сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных колебаний и выполненный в виде круглого волновода с рабочим типом волны ТЕ₀₁ СВЧ-тракт, по меньшей мере один участок которого снабжен излучателем энергии СВЧ в виде по крайней мере одной СВЧ-прозрачной продольной щели в стенке круглого волновода и источником ультрафиолетового (УФ) оптического излучения, размещенным с внешней стороны стенки круглого волновода, отличающееся тем, что источник УФ оптического излучения выполнен в виде системы из по меньшей мере одной безэлектродной СВЧ-газоразрядной трубчатой прямолинейной лампы, а участок круглого волновода с излучателем энергии СВЧ и источником УФ-излучения снабжен соосными посадочными фланцами, которые закреплены с внешней стороны стенки круглого волновода и выполнены с радиальными пазами по числу безэлектродных ламп источника УФ оптического излучения, при этом лампы размещены параллельно оси круглого волновода, перекрывают по крайней мере часть СВЧ-прозрачных щелей излучателя энергии СВЧ и установлены с возможностью радиального перемещения в соответствующих пазах посадочных фланцев.

2. Устройство для комбинированной бактерицидной обработки, содержащее соединенный с источником сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных колебаний и выполненный в виде коаксиальной линии передачи с наружным и центральным проводниками СВЧ-тракт, по меньшей мере один участок которого снабжен излучателем энергии СВЧ в виде по крайней мере одной СВЧ-прозрачной квазипоперечной щели в наружном проводнике коаксиальной линии передачи и источником ультрафиолетового (УФ) оптического излучения, размещенным с внешней стороны наружного проводника коаксиальной линии передачи, отличающееся тем, что источник УФ оптического излучения выполнен в виде системы из по меньшей мере одной безэлектродной СВЧ-газоразрядной трубчатой прямолинейной лампы, а участок коаксиальной линии передачи с излучателем энергии СВЧ и источником УФ оптического излучения снабжен соосными посадочными фланцами, которые закреплены с внешней стороны наружного проводника коаксиальной линии передачи и выполнены с радиальными пазами по числу безэлектродных ламп источника УФ оптического излучения, при этом лампы размещены параллельно оси коаксиальной линии передачи, перекрывают по крайней мере часть СВЧ-прозрачных щелей излучателя энергии СВЧ и установлены с возможностью радиального перемещения в соответствующих пазах.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что по крайней мере часть наружного проводника коаксиальной линии передачи выполнена в виде спирали с зазорами между ее витками на участке излучателя энергии СВЧ.

4. Устройство для комбинированной бактерицидной обработки, содержащее соединенный с источником сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных колебаний и выполненный в виде коаксиальной линии передачи с наружным и центральным проводниками СВЧ-тракт, по меньшей мере один участок которого снабжен излучателем энергии СВЧ в виде по крайней мере одной СВЧ- и УФ-прозрачной щели, расположенной в наружном проводнике, и источником ультрафиолетового (УФ) оптического излучения, размещенным между наружным и центральным проводниками коаксиальной линии передачи, отличающееся тем, что источник УФ оптического излучения выполнен в виде системы из по меньшей мере одной безэлектродной СВЧ-газоразрядной трубчатой прямолинейной лампы, а участок коаксиальной линии передачи с излучателем энергии СВЧ и источником УФ оптического излучения снабжен соосными посадочными фланцами, которые размещены и закреплены в коаксиальной линии передачи между ее наружным и центральным проводниками и выполнены с радиальными пазами по числу безэлектродных ламп источника УФ оптического излучения, при этом лампы размещены параллельно оси коаксиальной линии передачи, перекрывают по крайней мере часть СВЧ- и УФ-прозрачных щелей излучателя энергии СВЧ и установлены с возможностью радиального перемещения в соответствующих пазах посадочных фланцев.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что по крайней мере часть наружного проводника коаксиальной линии передачи выполнена в виде спирали с зазорами между ее витками на участке излучателя энергии СВЧ.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области электротехнических устройств, используемых для стерилизации жидких и газообразных сред. В более узком приложении изобретение относится к микроволновым установкам бактерицидного ультрафиолетового (УФ) и сверхвысокочастотного (СВЧ) облучения для обеззараживания различных сред, инфицированных патогенной микробной флорой. В частности, изобретение относится к установкам обеззараживания проточной или заполняющей резервуар жидкости, а также к облучательным установкам обеззараживания поверхностей различных предметов и воздушной среды.

Известны различные устройства для стерилизации жидких сред, воздуха и поверхностей предметов с помощью автономных УФ- и СВЧ-облучений. Известны также установки камерного типа для обеззараживания объектов комбинированным воздействием УФ- и СВЧ-излучений и образующегося озона. Такое воздействие обладает наибольшей бактерицидной эффективностью.

Ряд технических решений, относящихся к конкретному устройству УФ-облучателей, отражен в общетехнической литературе (например, Сарычев Г.С. Облучательные светотехнические установки. Энергоатомиздат, 1992. - [1]).

Существующие установки, содержащие источники УФ-излучения (в том числе озонообразующие) используют преимущественно ртутные газоразрядные лампы низкого давления, питаемые от электрической сети через соответствующие пускорегулирующие аппараты (ПРА). Известны, однако, и источники УФ-излучения на базе безэлектродных СВЧ-газоразрядных ламп, питаемых непосредственно СВЧ-энергией.

В частности, примерами установок, близких к заявляемой либо по назначению, либо по отдельным техническим приемам, являются следующие.

В Патенте США №5451791 от 19.09.1995 г. (автор F.M.Mark) - [2] предложена установка для дезинфицирования воды. Установка снабжена камерой, в которой размещен источник УФ-излучения - традиционная трубчатая ртутная УФ-лампа, питаемая через ПРА от сети переменного тока. В той же камере под ртутной лампой расположены УФ-прозрачные трубы, по которым протекает подлежащая обеззараживанию вода. В этой установке использовано единственное средство воздействия на проточную воду, а именно УФ-облучение.

В Патенте ФРГ №3627367 от 17.12.1987 г. (автор W.Schinke) - [3] предложена установка для стерилизации инфицированного больничного мусора, содержащая микроволновую рабочую камеру, в которую через окна электродинамической связи поступает энергия СВЧ-электромагнитных колебаний, излучаемых внешними генераторами. В этой установке используется единственное средство бактерицидного воздействия - СВЧ-облучение.

В установке по международной заявке №89/09068 от 05.10.89 (автор P.Hirsch) - [4] в одном устройстве размещен УФ-излучатель в форме двухэлектродной лампы в СВЧ-камере, где образуется озон, дезинфицирующий воздушную среду в камере и, соответственно, предметы, помещенные в нее.

Общими недостатками этих аналогов являются следующие.

Во-первых, недостаточная бактерицидная эффективность, что обусловлено использованием автономных, а не совокупных средств (либо УФ, либо СВЧ, либо озон) воздействия на обрабатываемый объект.

Во-вторых, недостаточная универсальность, ограничивающая или затрудняющая построение "масштабных" систем бактерицидной обработки.

Первый из указанных недостатков является принципиальным.

Более близким к заявляемому объекту аналогом является установка для бактерицидной обработки по патенту РФ №2173562, кл. 61 L 11/00, 2/12, 2/20, Опубл. бюл. №26 от 20.09.01, автор Шлифер Э.Д. - [5], содержащая одновременно источники СВЧ-энергии и УФ-оптического излучения, которое, в свою очередь, является озонообразующим фактором. СВЧ-источником служит так называемый печной магнетрон, а источником УФ-излучения - безэлектродная СВЧ-газоразрядная лампа, конфигурация и особенности которой описаны в статье Шлифера Э.Д. "Некоторые особенности и проблемы в создании осветительных и облучательных устройств на базе безэлектродных газоразрядных ламп с СВЧ-накачкой" ("Светотехника", изд-во "Знак", М., янв.-февр. 1999 г., стр.6-9 - [6]). Главная особенность указанной безэлектродной лампы состоит в том, что в ее кварцевой осесимметричной оболочке выполнена сквозная вневакуумная полость. В аналоге [5] в указанной полости размещен отрезок коаксиальной линии передачи, канализирующий СВЧ-энергию к СВЧ-излучателю, являющемуся возбудителем СВЧ-разряда в упомянутой безэлектродной лампе. В аналоге [5] имеется расположенный вблизи УФ-источника СВЧ- и УФ-прозрачный трубопровод, по которому канализируются проточные жидкости, подлежащие комбинированной бактерицидной обработке. Собственно трубопровод размещен в рабочей камере установки. В этой же камере расположен СВЧ- и УФ-прозрачный рабочий стол (поддон) с возможностью вращения. На указанном поддоне по усмотрению пользователя устанавливаются предметы (объекты), подлежащие обеззараживанию совместным действием СВЧ- и УФ-излучений и озона.

Достоинством установки-аналога [5] является совмещение СВЧ- и УФ-бактерицидных факторов в одном устройстве, возможность воздействия на различные объекты и среды, в том числе - на проточные жидкости.

Недостатками установки-аналога [5] являются:

а) неприспособленность устройства в целом для работы в качестве облучателя погружного типа, т.е. для работы непосредственно в жидкой среде (например, в резервуаре с питьевой водой или в сборнике сточных вод и т.п.);

б) малая производительность при обеззараживании проточной жидкости, связанная с ограниченностью объема рабочей камеры установки, не позволяющей разместить в ней трубопровод (змеевик) большого поперечного сечения. Это, однако, особенность конкретного исполнения установки [5], являющейся объектом "индивидуального" (кабинетного) пользования.

Известен более производительный аналог - устройство комбинированной бактерицидной обработки жидкостей (Патент РФ №2173561, кл. A 61 L 2/08, 2/12, опубл. бюл. №26 от 20.09.01, автор Шлифер Э.Д. - [7]), который по технической сущности наиболее близок к первому из предлагаемых вариантов устройств и может быть выбран в качестве его прототипа.

В качестве источника СВЧ-энергии в прототипе [7] использован магнетрон, например, аналогичный устанавливаемому в бытовые микроволновые печи. В качестве источника УФ-излучения (бактерицидного и озонообразующего) применена безэлектродная СВЧ-газоразрядная лампа, содержащая стартовый газ (например, аргон) и рабочее вещество (например, ртуть или амальгаму), в парогазовой смеси которых инициируется и поддерживается безэлектродный разряд при введении в лампу электромагнитного излучения от СВЧ-генератора. Материал оболочки лампы (кварцевое стекло) выбран СВЧ-прозрачным и прозрачным для УФ-оптического излучения на длинах волн =253,7 нм и =185 нм. Сквозная вневакуумная полость в кварцевой оболочке лампы ограничена цилиндрической стенкой этой оболочки. Круглый волновод, размещенный в указанной полости, снабжен излучателем энергии СВЧ в виде продольных щелей, пересекаемых кольцевыми СВЧ-токами на волне TE₀₁. При этом предусмотрено, что при многозвенном и многоламповом построении устройства протяженный круглый волновод выполнен в виде последовательности секций, и каждая секция, снабженная безэлектродной СВЧ-газоразрядной лампой, имеет свою группу продольных щелей, не обязательно тождественных другой группе, имеющейся в той же или соседней секции волновода, по размерам и количеству щелей.

В прототипе [7] предусмотрена герметичная постановка СВЧ- и УФ-прозрачного (кварцевого) чехла для погружного или прокачиваемого исполнения устройства. Предусмотрена и постановка трубопровода, коаксиального с волноводом и лампой.

В устройстве [7] безэлектродная СВЧ-газоразрядная лампа имеет такую же, как и в [5], [6] конфигурацию оболочки и так же содержит сквозную вневакуумную полость, в которой размещена линия передачи с излучателем энергии СВЧ. Однако в качестве линии передачи в [7] использован круглый волновод с рабочим типом волны ТЕ ₀₁, а излучателем СВЧ-энергии (питающей источник УФ-оптического излучения, выполненный в виде безэлектродной лампы и являющейся бактерицидным воздействующим фактором) служит система окон электромагнитной связи, выполненных, в частности, в виде продольных щелей и перекрытых безэлектродной лампой. В [7] предусмотрено, что круглый волновод может быть выполнен из последовательно состыкованных секций (звеньев), образуя протяженную "линейку" со многими лампами. При этом сочленение звеньев при использовании в качестве рабочего TE₀₁-тип волны не требует обеспечения гальванического контакта на стыках секций, ибо СВЧ-токи в стенке волновода на TE₀₁-волне только кольцевые и, следовательно, не пересекают указанные стыки. Это - важное достоинство аналога [7].

Недостатком же устройства [7], связанным с использованием именно TE₀₁-волны, является необходимость выбора весьма большого диаметра круглого волновода, ибо условие распространения СВЧ-энергии на TE₀₁-волне - это , где D_вн - внутренний диаметр круглого волновода, а _раб - рабочая длина волны СВЧ-колебаний. При использовании разрешенной частоты СВЧ-накачки 2450 МГц ( _раб=12,25 см), из условия следует, что диаметр волновода D_вн должен быть больше 14,94 см, например, D_вн=160 мм. При использовании же частоты 915 МГц (длина волны _раб=33,3 см) диаметр волновода уже должен быть более 406 мм.

Это означает, во-первых, что безэлектродная лампа, в сквозной вневакуумной полости которой необходимо согласно [7] разместить волновод большого диаметра, должна быть так же весьма большого диаметра и, следовательно, громоздкой, тяжелой, дорогой и трудно изготавливаемой в производстве.

Во-вторых, бактерицидная установка большого диаметра занимает значительный объем в резервуаре (при погружном построении) или в трубопроводе (при прокачиваемом исполнении), что обуславливает целесообразность ее применения преимущественно в крупных стационарных сооружениях (станциях водоподготовки, коллекторах обеззараживания стоков и т.п.) и ограничивает возможности использования в быту, на подвижных (транспортных) средствах, в полевых условиях и в небольших объектах, не требующих (или не допускающих) монтажа крупногабаритных обеззараживателей.

В-третьих, следует подчеркнуть опасность, возникающую при непосредственной (или через промежуточные жесткие элементы) посадке безэлектродной лампы на волновод. Большой диаметр волновода, необходимый для работы на TE₀₁-волне, при увеличении температуры его стенки обуславливает и большие расширения, что может создать значительные радиальные (разрывающие) усилия и привести к гибели лампы - т.е. к катастрофическому отказу установки. Отсюда следует, что необходимо изыскать технические решения, направленные на повышение эксплуатационной надежности конструкции.

Существенно меньшие поперечные размеры при использовании той же рабочей частоты СВЧ-колебаний присущи другому известному устройству, предложенному в патенте РФ №2211051, кл. A 61 L 2/08, 2/12, опубл. бюл. №24 от 27.08.03, автор Шлифер Э.Д. - [8], которое по технической сущности наиболее близко ко второму из предлагаемых вариантов устройств и может быть выбрано в качестве его прототипа. В этом устройстве также используется источник УФ-оптического излучения в виде безэлектродной СВЧ-газоразрядной лампы с вневакуумной сквозной полостью, в которой размещена линия передачи с излучателем СВЧ-энергии. Однако в устройстве [8], в отличие от [7], в качестве линии передачи СВЧ-энергии применена коаксиальная линия с рабочим типом волны ТЕМ, а не круглый волновод с Те₀₁-типом волны. Коаксиальная линия передачи, в отличие от волновода, допускает канализацию энергии и на коротких, и на длинных волнах (да и на постоянном токе) независимо от размеров поперечного сечения, т.е. по терминологии, принятой в СВЧ-технике, не имеет "отсечки". Это означает, что одна и та же коаксиальная линия допускает распространение ТЕМ-волны на упомянутых выше частотах 2450 МГц и 915 МГц, не требуя изменения диаметров ни внутреннего, ни наружного проводников. Таким образом, устройство [8] может быть значительно более компактным, чем [7], и более широко применимым. Хотя и решающим ту же задачу, что и [7], и использующим такой же, как в [7], источник СВЧ-энергии - печной магнетрон. Коаксиальная линия в [8] снабжена излучателем СВЧ-энергии в виде щелевой системы электромагнитной связи и, в частности, в виде поперечных (а точнее - квазипоперечных) щелей, которые выполнены в наружном проводнике коаксиальной линии и могут иметь различные формы и размеры, а также могут быть образованы зазорами между витками спирали, если наружный проводник выполнен именно в виде спирали. При этом в [8] предусмотрена возможность формирования указанной спирали не только в виде свободной проволочной навивки, но и в виде профильного металлизационного слоя на диэлектрической подложке.

Как и в [7], в [8] обеспечена возможность построения многозвенных, многоламповых протяженных "линеек".

Однако и устройство [8] не свободно от недостатков. Во-первых, использование коаксиальной линии передачи требует введения дополнительных конструктивных элементов для крепления и центровки внутреннего (центрального) проводника, чего, естественно, не требуется, если линией передачи является волновод, как это сделано в аналоге [7]. Необходимо отметить в качестве недостатка устройства [8] нежесткость наружного проводника, особенно при исполнении его в виде свободной спирали. Введение же локальных или распределенных фиксирующих диэлектрических опор между наружным и внутренним проводниками хотя и не запретно, но сопряжено с усложнением сборки, увеличением отражений и потерь СВЧ-энергии.

Во-вторых, при той же СВЧ-мощности, передаваемой по линии передачи, СВЧ-потери в проводниках коаксиальной линии выше, чем в стенках волновода. Это приводит к заметному нагреву проводников, их термическому расширению и удлинению, причем неодинаковому для наружного и внутреннего проводников, что требует нахождения конкретных технических решений для предотвращения тепловых деформаций линии и излучателя СВЧ-энергии.

В-третьих, тепловыделения от линии передачи, расположенной в сквозной вневакуумной полости лампы, в той или иной степени нагревают стенки ее оболочки, причем этот нагрев в разных участках оболочки в общем случае неодинаков. Возможность же выравнивания распределения температуры оболочки по длине лампы и по азимуту, например, за счет осуществления ее теплового контакта с наружным проводником коаксиальной линии передачи (непосредственно или через переходные элементы - трубки, втулки и т.п.) требует, в свою очередь, корректного выбора материалов с соответствующими коэффициентами теплового расширения, посадочных размеров и полей допусков. Невыполнение этих условий таит в себе опасность катастрофического отказа - разрушения (разрыва) оболочки безэлектродной лампы. Если учесть, что начальная температура обрабатываемой среды и устройства в целом может быть различной, в т.ч. и достаточно низкой, а при включении устройства передающая линия в сквозной полости лампы нагревается быстрее, чем оболочка этой лампы, и, соответственно, диаметр наружного проводника увеличивается больше, чем диаметр сквозной полости, то именно режим включения чреват появлением главным образом разрывных (радиальных) усилий. Поэтому легко видеть, что традиционная для описанных выше аналогов [7], [8] конфигурация безэлектродных ламп не стопроцентно безопасна, а конструкции устройств [7], [8] в целом - недостаточно надежны.

Известно еще одно устройство для бактерицидной обработки (см. Патент РФ №2228766, МКИ A 61 L 2/10, 2/12, опубл. бюл. №4 от 20.05.2004 г., автор Шлифер Э.Д.) [9], которое по технической сущности наиболее близко к третьему варианту из предлагаемых устройств и может быть признано его прототипом. В устройстве-прототипе [9], как и в уже рассмотренных [7], [8], в качестве источника УФ-оптического излучения используется безэлектродная СВЧ-газоразрядная лампа (а при многозвенном построении, как в [7] и [8] - множество ламп), имеющая сквозную вневакуумную полость. Однако в этой полости размещен только центральный проводник участка коаксиальной линии передачи на ТЕМ-волне. Наружный же проводник участка коаксиальной линии содержит СВЧ-излучатель и выполнен УФ-прозрачным, например, в виде электропроводящей спирали, обвивающей снаружи безэлектродную лампу. Такое построение предусматривает возможность компоновки погружных, прокачиваемых и антенно-облучательных установок. Как и в устройстве [8], в устройстве [9] рабочим типом волны в коаксиальной линии передачи является ТЕМ. В СВЧ-электромагнитном поле ТЕМ-волны, сосредоточенном в пространстве между наружным и внутренним (центральным) проводниками коаксиальной линии, находится безэлектродная СВЧ-газоразрядная лампа той же конфигурации, что и в аналогах [5]-[8].

При размещении безэлектродной СВЧ-газоразрядной лампы описанной выше конструкции внутри коаксиальной линии, что является особенностью устройства-прототипа [9], эта лампа сама может играть роль опоры, фиксирующей соосное взаиморасположение центрального и наружного проводников коаксиальной линии передачи.

Для выполнения функции указанного фиксатора безэлектродная лампа должна иметь достаточно плотную посадку (непосредственную или через промежуточные установочные втулки или иные контактообразующие элементы) на центральном проводнике коаксиальной линии.

Это расположение лампы определяет такие преимущества, как: а) быстрое и устойчивое "зажигание" СВЧ-разряда; б) возможность быстрого установления стационарного распределения температуры как в самих проводниках коаксиальной линии, так и в оболочке лампы; в) простота крепления и центровки внутреннего проводника коаксиальной линии передачи.

При этом размещение наружного проводника участка коаксиальной линии на внешней стенке оболочки лампы, а не в сквозной полости, только уменьшает опасность возникновения разрушающих оболочку усилий, ибо при нагреве наружного проводника он "отходит" от оболочки, а при разогреве лампы она "прижимается" к наружному проводнику, который отчасти отпружинивает, а отчасти создает сжимающее (а не разрывающее) усилие на внешнюю стенку оболочки лампы.

Нагрев же центрального проводника, находящегося внутри сквозной полости и в контакте с оболочкой лампы, если не принять меры по охлаждению этого центрального проводника, остается опасным фактором, обуславливающим пониженную надежность устройства.

Таким образом, и в устройстве-прототипе [9], как и в устройствах-прототипах [7] и [8], использующих безэлектродные СВЧ-газоразрядные лампы идентичных конфигураций, тепловое расширение проводника, контактирующего с оболочкой лампы со стороны сквозной вневакуумной полости, создает разрывающие усилия, что может явиться причиной гибели лампы и отказа устройства в целом. Этот недостаток является общим для всех устройств [7], [8], [9].

Задачей изобретения, решающей проблему устранения указанного общего недостатка, является создание ряда модификаций бактерицидных устройств, базирующихся на общей идеологии и конструкторских подходах, которые позволяют предотвратить разрушение безэлектродных ламп и тем самым обеспечить существенное повышение эксплуатационной надежности установок комбинированной бактерицидной обработки в целом.

Технические результаты, которые могут быть получены при осуществлении предлагаемых вариантов устройств, заключаются в следующем:

а) достигается полное исключение разрывающих усилий, воздействующих на оболочки безэлектродных ламп при любых различиях температур собственно оболочки ламп и контактирующих с ней элементов и сред, будь то соприкасающиеся с лампой проводники линии передачи энергии СВЧ, переходные и установочные детали или сама облучаемая среда, в частности - вода. При этом указанный технический результат достигается как в переходном (например, стартовом) режиме, так и в стационарном. В итоге обеспечивается повышенная безотказность и надежность устройства;

б) открывается возможность осуществления плотного термоконтакта оболочки лампы с посадочными или фиксирующими элементами, имеющими различные теплопроводности и коэффициенты теплового расширения, чем обеспечивается свобода регулировки распределения температуры по длине лампы, не прибегая к технологически сложному профилированию оболочки лампы, такому как выполнение ее с переменной по длине толщиной стенки или с переменными диаметрами;

в) обеспечивается возможность уменьшения поперечных размеров устройства в целом.

Итоговый технико-экономический эффект заключается в достижении повышенной долговечности, эксплуатационной надежности и экологической безопасности устройства в целом.

Указанные технические результаты и решение задачи изобретения достигаются по первому варианту тем, что в устройстве для комбинированной бактерицидной обработки, содержащем соединенный с источником сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных колебаний и выполненный в виде круглого волновода с рабочим типом волны TE₀₁ СВЧ-тракт, по меньшей мере один участок которого снабжен излучателем энергии СВЧ в виде по крайней мере одной СВЧ-прозрачной продольной щели в стенке круглого волновода и источником ультрафиолетового (УФ) оптического излучения, размещенным с внешней стороны стенки круглого волновода, источник УФ-оптического излучения выполнен в виде системы из по меньшей мере одной безэлектродной СВЧ-газоразрядной трубчатой прямолинейной лампы, а участок круглого волновода с излучателем энергии СВЧ и источником УФ-излучения снабжен соосными посадочными фланцами, которые закреплены с внешней стороны стенки круглого волновода и выполнены с радиальными пазами по числу безэлектродных ламп источника УФ-оптического излучения, при этом лампы размещены параллельно оси круглого волновода, перекрывают по крайней мере часть СВЧ-прозрачных щелей излучателя энергии СВЧ и установлены с возможностью радиального перемещения в соответствующих пазах посадочных фланцев.

Указанные технические результаты достигаются по второму варианту тем, что в устройстве для комбинированной бактерицидной обработки, содержащем соединенный с источником сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных колебаний и выполненный в виде коаксиальной линии передачи с наружным и центральным проводниками СВЧ-тракт, по меньшей мере один участок которого снабжен излучателем энергии СВЧ в виде по крайней мере одной СВЧ-прозрачной квазипоперечной щели в наружном проводнике коаксиальной линии передачи и источником ультрафиолетового (УФ) оптического излучения, размещенным с внешней стороны наружного проводника коаксиальной линии передачи, источник УФ-оптического излучения выполнен в виде системы из по меньшей мере одной безэлектродной СВЧ-газоразрядной трубчатой прямолинейной лампы, а участок коаксиальной линии передачи с излучателем энергии СВЧ и источником УФ-оптического излучения снабжен соосными посадочными фланцами, которые закреплены с внешней стороны наружного проводника коаксиальной линии передачи и выполнены с радиальными пазами по числу безэлектродных ламп, при этом лампы размещены параллельно оси коаксиальной линии передачи, перекрывают по крайней мере часть СВЧ-прозрачных щелей излучателя энергии СВЧ и установлены с возможностью радиального перемещения в соответствующих пазах.

Указанные технические результаты достигаются по третьему варианту тем, что в устройстве для комбинированной бактерицидной обработки, содержащем соединенный с источником сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных колебаний и выполненный в виде коаксиальной линии передачи с наружным и центральным проводниками СВЧ-тракт, по меньшей мере один участок которого снабжен излучателем энергии СВЧ в виде по крайней мере одной СВЧ- и УФ-прозрачной щели, расположенной в наружном проводнике, и источником ультрафиолетового (УФ) оптического излучения, размещенным между наружным и центральным проводниками коаксиальной линии передачи, источник УФ-оптического излучения выполнен в виде системы из по меньшей мере одной безэлектродной СВЧ-газоразрядной трубчатой прямолинейной лампы, а участок коаксиальной линии передачи с излучателем энергии СВЧ и источником УФ-излучения снабжен соосными посадочными фланцами, которые размещены и закреплены в коаксиальной линии передачи между ее наружным и центральным проводниками и выполнены с радиальными пазами по числу безэлектродных ламп, при этом лампы источника УФ-оптического излучения размещены параллельно оси коаксиальной линии передачи, перекрывают по крайней мере часть СВЧ- и УФ-прозрачных щелей излучателя энергии СВЧ и установлены с возможностью радиального перемещения в соответствующих пазах посадочных фланцев.

Предусмотрено, что в устройствах по второму и третьему вариантам по крайней мере часть наружного проводника коаксиальной линии передачи выполнена в виде спирали с зазорами между ее витками на участке излучателя энергии СВЧ.

Выполнение источника УФ-оптического излучения во всех трех вариантах устройств в виде системы безэлектродных СВЧ-газоразрядных трубчатых прямолинейных ламп дополнительно к указанным техническим результатам позволяет сохранить работоспособность устройства и доминирующее пространственное распределение СВЧ- и УФ-излучений даже при случайном повреждении части ламп из системы источника УФ-оптического излучения.

В свете построения заявляемого объекта следует отметить известность безэлектродных трубчатых ламп УФ-диапазона с СВЧ-накачкой. Так, среди отечественных безэлектродных СВЧ-газоразрядных ламп УФ-диапазона достаточно упомянуть прямолинейную трубчатую лампу ДРТБЭ-3000. Это металлогалогенная лампа из кварцевого стекла, аналогичная широко известной в мировой практике УФ-безэлектродной лампе фирмы Fusion Systems Corp. (США). Лампа излучает в диапазоне 340-400 нм, что для сопоставления с заявляемым объектом не принципиально, ибо речь идет не о рабочем наполнителе и не о сфере применения, а об известности конфигураций.

Так, лампа ДРТБЭ выполнена в виде прямолинейной трубки с переменными по длине наружным и внутренним диаметрами. Возбуждение лампы осуществляется СВЧ-генератором. Известна и трубчатая прямолинейная лампа с неизменным по ее длине внутренним диаметром, но с переменной толщиной стенки. Такая безэлектродная газоразрядная лампа предложена в Патенте США №5.541.475, МКИ H 01 J 61/00, НКИ 313/484, опубл. 30.07.1996, авторы Ch.H.Wood и др. - [10]. Лампа [10] имеет два участка с утоньшенной стенкой в обеспечение требуемого теплораспределения по длине лампы. Устройство же облучательной установки в компоновке с этой лампой в [10] не рассматривается. Однако очевидно, что конструкция этой известной лампы [10] не решает задачу, поставленную в предлагаемом изобретении.

Сопоставительный анализ предлагаемых вариантов конструкции установки для комбинированной бактерицидной обработки с уровнем техники и отсутствие описания аналогичных технических решений в известных источниках информации позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемых устройств критерию "новизна".

Заявляемые устройства характеризуются совокупностью признаков, проявляющих новые качества, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 и 2 показаны соответственно продольный и поперечный по А-А разрезы фрагмента устройства для комбинированной бактерицидной обработки по первому варианту, использующего круглый волновод с рабочим типом волны TE₀₁.

На фиг.3 и 4 показаны соответственно продольный и поперечный по А-А разрезы фрагмента устройства для комбинированной бактерицидной обработки по второму варианту, использующего коаксиальную линию передачи.

На фиг.5 и 6 схематично показаны относительные расположения ламп и щелей связи вдоль оси линии передачи соответственно с частичным перекрытием щели одной лампой и с перекрытием одной лампой нескольких щелей.

На фиг.7 в поперечном сечении показано устройство с неравномерным по азимуту расположением ламп.

На фиг.8 и 9 в продольном и поперечном по А-А сечениях схематично показан фрагмент устройства по третьему варианту с размещением ламп между центральным и наружным проводниками в коаксиальной линии передачи.

Показанное на фиг.1 устройство для бактерицидной обработки содержит линию передачи 1, выполненную в виде круглого волновода с рабочим типом волны TE₀₁ . Это обеспечивается выбором внутреннего диаметра: , где _раб - рабочая длина волны электромагнитных СВЧ-колебаний, генерируемых магнетроном (на фиг.1 не показан). На участке этой линии передачи 1 выполнен излучатель энергии СВЧ в виде системы окон электромагнитной связи, которые в конкретном представлении на фиг.1 имеют вид продольных щелей 2. Таких систем окон (щелей 2) вдоль линии передачи 1 может быть одна и более в зависимости от выбранной общей протяженности устройства.

В качестве источника оптического излучения в ультрафиолетовой (УФ) части спектра использована система из по меньшей мере одной безэлектродной СВЧ-газоразрядной трубчатой прямолинейной лампы 3 (а на фиг.1 их показано несколько). Эти лампы 3 показаны в виде одинаковых по длине и диаметру прямолинейных осесимметричных трубок. В принципиальном плане незапретно использование неодинаковых ламп 3. Оси этих трубчатых ламп 3 размещены параллельно оси линии передачи 1, а сами лампы 3 контактируют с ней через промежуточный герметизирующий чехол 4, который выполнен из СВЧ-прозрачного материала (например, из фторопласта) и плотно охватывает стенку 5 линии передачи 1 по ее наружному диаметру D_нар. Соосно с линией передачи 1 установлен диэлектрический СВЧ- и УФ-прозрачный цилиндр 6 (например, из кварцевого стекла). Этот цилиндр 6 предохраняет безэлектродные СВЧ-газоразрядные лампы 3 от случайного повреждения при монтаже устройства в трубопроводе 7 и/или при попадании в обрабатываемую жидкость неотфильтрованных твердофазных частиц. Все устройство герметично смонтировано и закреплено посредством стяжек-шпилек 8 на соосных с линией передачи 1 посадочных фланцах 9, снабженных соосными центрирующими выступами 10, в которых выполнены радиальные пазы 11, обеспечивающие возможность сборки устройства, но главное, радиального перемещения безэлектродных ламп 3 при тепловых расширениях линии передачи 1, т.е. при увеличении ее наружного диаметра D _нар, a также при увеличении диаметра собственно безэлектродных ламп 3 при их нагреве в режиме "горения" разряда.

Особенностью конструкции по фиг.1 и по поясняющей ее фиг.2 является то, что безэлектродные лампы 3 размещены снаружи линии передачи 1 и дистанцированы одна от другой на азимутальном расстоянии, определяемом углами _i, которые в общем случае могут быть разными для каждой пары соседних безэлектродных ламп 3: _{i i+1}. При этом в предельном случае в устройстве может быть применена единственная лампа 3. Существенно, что число радиальных пазов 11 во фланце 9 выбрано не меньшим, чем число используемых безэлектродных ламп 3, а угловые расстояния между пазами 11 выбраны такими же, как и между соответствующими безэлектродными лампами - _i. Как показано на фиг.2, безэлектродные лампы 3 размещены каждая над своим окном (щелью 2) электромагнитной связи. В представленном на фиг.1, 2 исполнении азимутальное число безэлектродных ламп 3 и азимутальное число продольных щелей 2 (окон электромагнитной связи) одно и то же, и угловые расстояния между лампами показаны одинаковыми _i= _i+1. Это не является обязательным. Над частью щелей 2 могут быть вообще не установлены безэлектродные лампы 3. Не является запретным и неполное по длине перекрытие лампами 3 щелей 2, как схематично показано на фиг.5 для многозвенного (по терминологии, использованной в [7]) построения заявляемого объекта. Незапретно и продольное перекрытие одной и той же лампой 3 нескольких окон связи (щелей 2), отстоящих друг от друга вдоль оси линии передачи 1, как это схематично показано на фиг.6. На фиг.7 схематично показано неравномерное по азимуту размещение щелей 2 и ламп 3, что позволяет разместить стяжки-шпильки 8 в непосредственной близости к линии передачи 1 и тем самым сократить размеры поперечного сечения устройства в целом.

Возвращаясь к фиг.1, отметим еще некоторые особенности конструкции. Так, фиксация трубчатых безэлектродных ламп 3 в прижатом к линии передачи 1 (через промежуточный герметизирующий чехол 4) положении осуществлена охватывающим пружинным (разрезным) кольцом 12, которое механически удерживает безэлектродные лампы 3, не препятствуя их радиальному перемещению при тепловых расширениях как линии передачи 1 (с увеличением ее наружного диаметра D_нар), так и самих ламп 3. В трубопроводе 7 предусмотрен входной патрубок 13, конструкция которого не существенна для предлагаемого устройства. В установке проточного типа, естественно, содержатся и входной 13, и непоказанный выходной патрубки, а также ряд уплотнителей и др. элементов. В погружном исполнении заявленного объекта (для использования в резервуаре) трубопровод 7 и патрубок 13 могут вообще отсутствовать. Не является принципиально необходимым, хотя и традиционно используемым, СВЧ- и УФ-прозрачный (например, кварцевый) защитный цилиндр 6, так как в конструкции заявляемого объекта предусмотрен герметизирующий чехол 4. Возможна и другая ситуация: герметизирующий чехол 4 не установлен, а защитный кварцевый цилиндр 6 введен и герметично закреплен. На фиг.1, 2 для полноты представления показано устройство, содержащее обе позиции 4 и 6.

В рамках описанного конструктивного исполнения, использующего в соответствии с задачей изобретения трубчатые безэлектродные лампы 3, возможно применение различных СВЧ-линий передачи 1 и рабочих типов волн в линии. Это, например, линии передачи:

а) на круглом волноводе с волной TE ₀₁ ;

б) на круглом волноводе с волной ТЕ₁₁

в) на квадратном волноводе с волной ТМ₁₁ (со стороной квадрата а) (а> _раб);

г) на прямоугольном волноводе с волной ТЕ₁₀ (с размером широкой стороны a) .

Конфигурации перечисленных линий передачи общеизвестны и дополнительных иллюстраций не требуют.

При использовании одной и той же рабочей длины волны СВЧ-колебаний допустимые размеры поперечных сечений для различных типов волны различны. Распределение СВЧ-токов в стенках волноводов определяется структурой полей для данного типа распространяющейся волны.

Поэтому и расположение окон электромагнитной связи (щелей 2) в стенках 5 линии передачи 1 при одном и том же расположении ламп 3 должно быть различным для различных же типов волн. При этом главным критерием правильности выбора расположения окна (щели 2) является обеспечение пересечения его СВЧ-током.

На фиг.3, 4 схематично представлен фрагмент заявляемого объекта во втором варианте исполнения, использующем в качестве линии передачи 1 коаксиальную линию, центральный проводник 14 которой показан без центрирующих элементов. В этом варианте в наружном проводнике 15 участка коаксиальной линии 1 выполнен излучатель энергии СВЧ в виде системы окон электромагнитной связи (щели 2), в СВЧ-электромагнитном поле излучения которых размещены, как и на фиг.1, 2, прямолинейные трубчатые безэлектродные СВЧ-газоразрядные лампы 3. Так как в коаксиальной линии 1 с рабочим типом волны ТЕМ СВЧ-токам присуще только продольное направление, то система окон электромагнитной связи (щели 2), как известно, должна быть выполнена в виде пересекаемых СВЧ-токами поперечных или квазипоперечных щелей 2. Поскольку лампы 3 - продольные трубчатые, то это автоматически означает, что между соседними (по азимуту) безэлектродными лампами 3, даже если они расположены вплотную друг к другу, остаются не перекрытые ими участки поперечных щелей 2. Это сопоставимо с ситуацией, отраженной на фиг.5, где так же часть длины щелей 2 не перекрыта лампами 3. Если наружный проводник 15 коаксиальной линии 1 выполнен в виде спирали и окна электромагнитной связи 2 образованы междувитковыми зазорами этой спирали, то они так же остаются частично не перекрытыми лампами 3.

На фиг.3 показано также, что на наружном проводнике 15 коаксиальной линии передачи 1 соосно размещены посадочные фланцы 9, каждый из которых имеет соосный выступ 10. В теле этого выступа 10 выполнены радиальные пазы 11 по числу ламп 3, которые установлены с возможностью радиального перемещения и зафиксированы посредством пружинного разрезного кольца 12.

Герметизация коаксиальной линии 1 осуществлена посредством диэлектрического чехла 4, как и на фиг.1, 2.

На фиг.3, 4 и 8, 9 схематично показаны продольные и поперечные сечения коаксиальных линий передачи 1. При этом именно устройство на фиг.8, 9 представляет собой третий вариант исполнения заявляемого объекта. Главная особенность устройства на фиг.8, 9, в отличие от устройства на фиг.3, 4, состоит в расположении трубчатых безэлектродных ламп 3. На фиг.3, 4 лампы 3 размещены снаружи коаксиальной линии передачи 1, а на фиг.8, 9 - между наружным 15 и центральным 14 проводниками коаксиальной линии 1. Это обеспечено соответствующей постановкой соосных посадочных фланцев 9, снабженных выступами 10 с радиальными пазами 11.

Другие особенности устройства, показанного на фиг.8, заключаются в следующем:

- посадочные фланцы выполнены в виде СВЧ-прозрачных диэлектрических опор, взаимоцентрирующих проводники 14 и 15 коаксиальной линии 1. При этом на фиг.8 проиллюстрирована и упоминавшаяся выше возможность построения многозвенных протяженных вдоль оси устройств. Это не требует комментариев и видно из фиг.8. Очевидно, что при однозвенном построении и для оконечного звена многозвенного устройства оконечный же фланец 9 может быть выполнен из металла и играть роль короткозамыкателя в коаксиальной линии 1;

- наружный проводник 15 коаксиальной линии 1 в обеспечение высокого "выхода" СВЧ и УФ-излучений снабжен щелями 2 с необходимой СВЧ- и УФ-прозрачностью. На фиг.8 для обобщенной иллюстрации различных конструктивных решений, которые могут быть реализованы в рамках единой идеологии, наружный проводник 15 показан неоднородным по длине. На некотором (по усмотрению проектировщика устройства) участке СВЧ- и УФ-прозрачные щели 2 выполнены в виде поперечных прорезей, а на соседнем участке - образованы зазорами между витками спирали 16. Не противоречит идее и формуле изобретения то, что в конструкции устройства по фиг.8, 9 могут быть реализованы различные исполнения наружного проводника 15 и щелей 2 в нем как в пределах единственного звена устройства, так и от звена к звену (при многозвенном построении). При этом могут быть предусмотрены различия в ширине щелей 2, в расстояниях между ними по длине наружного проводника 15, в величинах шага спирали 16 и др.;

- последняя особенность конструкции варианта устройства по фиг.8, 9, не являющаяся признаком, защищаемым настоящим предложением, состоит в том, что диэлектрические посадочные фланцы 9 не являются силовыми (несущими) присоединительными элементами для монтажа устройства и герметичного сопряжения его, например, с внешним трубопроводом (см. позиции 7, 13 на фиг.1, 2). Поэтому в конструкции варианта устройства по фиг.8 показан дополнительный несущий соединитель 17.

Заметим, что в устройстве по фиг.8, 9 лампы 3 изначально могут быть установлены, соприкасаясь с центральным проводником 14 по образующей, но с обеспечением некоторого зазора 18 между лампой 3 и наружным проводником 15 коаксиальной линии 1.

Общей конструктивной особенностью всех приведенных вариантов построения заявленного устройства является использование автономных азимутально дистанцированных прямолинейных безэлектродных СВЧ-газоразрядных ламп 3, установленных с возможностью независимого радиального перемещения при любых тепловых расширениях соседних элементов и самих ламп. Дополнительными общими достоинствами, вытекающими из этой особенности, являются:

- неутрата работоспособности бактерицидного устройства при "незажигании" какой-нибудь из ламп (например, утратившей вакуумную плотность оболочки);

- возможность компоновать многоламповые устройства различных модификаций, любого размера поперечного сечения, используя унифицированные прямолинейные трубчатые лампы в требуемых количествах, не изготавливая для каждого типоразмера поперечного сечения и для устройств различной производительности новой громоздкой и дорогой лампы;

- возможность легкого монтажа, демонтажа, замены (при необходимости) ламп.

Приведенными вариантами не исчерпываются возможности построения устройств, использующих в качестве источника оптического излучения систему трубчатых безэлектродных СВЧ-газоразрядных ламп. В частности, могут быть осуществлены конструкции, использующие в качестве СВЧ-трактов уже упомянутые волноводы с другими типами волн и формами поперечного сечения.

Все предложенные варианты устройств допускают постановку внешнего СВЧ-экрана, если по условиям применения требуется исключить облучение объекта СВЧ-энергией и использовать только оптическое излучение. Такой экран показан, например, в устройстве-прототипе [7].

В этой связи следует отметить, что в предложенных вариантах в качестве источника оптического излучения можно использовать безэлектродную СВЧ-газоразрядную лампу 3 в виде прямолинейной трубки, но с рабочим веществом-наполнителем, обеспечивающим излучение не в УФ-диапазоне, а в диапазоне видимого света. Это открывает возможность использования предложенного устройства в качестве СВЧ-светоизлучателя, который может быть оптически сопряжен с внешним рефлектором, формирующим требуемую кривую силы света. Конструкция рефлектора и СВЧ-светоизлучателя в целом не является предметом настоящего изобретения. Следует лишь заметить, что именно при построении на базе предложенных устройств СВЧ-светоизлучателей СВЧ-энергия не должна "выпускаться" в окружающее пространство, в отличие от устройства комбинированного СВЧ-УФ-воздействия. Поэтому для СВЧ-светоизлучателя постановка вышеупомянутого СВЧ-экрана окажется необходимой.

Работу предложенного устройства по первому варианту рассмотрим на примере его исполнения по фиг.1, 2 в прокачной модификации.

При подаче СВЧ-мощности Р_свч в линию передачи, представляющую собой круглый волновод, в нем распространяется электромагнитная волна TE₀₁-типа. При этом СВЧ-токи в стенке 5 имеют только азимутальное направление. Система окон связи в виде продольных щелей 2 пересекается кольцевыми СВЧ-токами, что обеспечивает излучение СВЧ-энергии сквозь щели 2 в направлении к безэлектродным СВЧ-газоразрядным лампам 3. При этом малая часть СВЧ-энергии расходуется на нагрев стенки 5 СВЧ-токами и на нагрев диэлектрического герметизирующего чехла 4. В безэлектродных СВЧ-газоразрядных лампах 3, находящихся в поле СВЧ-излучения щелей 2, возникает СВЧ-разряд в стартовом газе (аргоне) и парах рабочего вещества-наполнителя (ртути) лампы 3. При этом на инициирование СВЧ-разряда и его поддержание расходуется 15% СВЧ-энергии, излучаемой из щелей 2. Непоглощенная в разряде СВЧ-энергия за вычетом малых потерь в оболочке ламп 3 и в защитном кварцевом цилиндре 6 поступает в качестве воздействующего фактора в обрабатываемый объект. В устройстве по фиг.1, 2 обрабатываемым объектом является вода, поступающая в трубопровод 7 через входной патрубок 13.

Для устройств, схематично показанных на фиг.5, 6, "механизм" излучения СВЧ-энергии аналогичен, причем доля СВЧ-энергии, неизлучившаяся сквозь щели 2 к лампам 3, поступает по круглому волноводу 1 далее в последующие звенья устройства.

Возникший СВЧ-разряд в безэлектродных лампах 3 создает оптическое излучение в УФ-диапазоне преимущественно на "бактерицидной" спектральной линии 253,7 нм, а также на озонообразующей линии 185 нм.

УФ-излучение воздействует на протекающую по трубопроводу 7 воду и на растворенный в ней воздух, образуя озон. В результате все три фактора СВЧ-, УФ-излучения и озон создают бактерицидный эффект.

В процессе работы устройства от момента включения до установления стационарного режима температуры его элементов и, в частности, стенки 5 волновода и ламп 3 меняются, причем неодинаково.

Соответственно, возникают тепловые изменения диаметра стенки 5, D_нар и диаметров ламп 3. При этих изменениях, благодаря наличию радиальных пазов 11 в посадочных фланцах 9 и нежесткому закреплению в них ламп 3, последние совершают радиальные перемещения, сохраняя угловые положения _i и не испытывая разрушающих усилий, но и не выпадая из пазов 11 благодаря сдерживающему действию пружинного кольца 12.

Таким образом предотвращаются гибель ламп и отказы устройства в целом. Это означает достижение не только повышенной долговечности устройства, но и гарантию непопадания в обрабатываемую жидкость осколков лампы и вещества-наполнителя, например ртути.

Работа других вариантов устройств в принципиальном плане не отличается от описанной.

Так, работа устройства по второму варианту (фиг.3, 4) происходит следующим образом. При подаче СВЧ-мощности Р_СВЧ в коаксиальную линию передачи 1 в ней распространяется ТЕМ-волна. При этом СВЧ-токи в линии 1 имеют только продольные составляющие, равномерно распределенные по азимуту как в центральном проводнике 14, так и в наружном 15. Поперечные щели 2 в наружном проводнике 15 пересекаются указанными СВЧ-токами и в силу этого излучают энергию СВЧ-колебаний, инициирующую и поддерживающую безэлектродный СВЧ-разряд в трубчатых лампах 3. При этом УФ-излучение разряда в лампах 3 является бактерицидным и озонообразующим фактором. Тепловое расширение наружного проводника 15 без порождения разрывающих усилий приводит к радиальному перемещению ламп 3, свободно установленных в радиальных пазах 11 посадочных фланцев 9, аналогично фиг.1. Непоглощенная в безэлектродном разряде часть излученной сквозь СВЧ-прозрачные щели 2 СВЧ-энергии также является бактерицидным фактором.

Работа устройства по третьему варианту (фиг.8, 9) отличается от описанной выше работы устройства по второму варианту (фиг.3, 4) только тем, что возбуждение безэлектродных ламп 3 происходит непосредственно в СВЧ-поле волны ТЕМ, проходящей почти без потерь и отражений сквозь диэлектрический посадочный фланец 9 и распространяющейся по коаксиальной линии передачи 1. В поле этой распространяющейся волны ТЕМ происходит "зажигание" и поддержание безэлектродного СВЧ-разряда в трубчатых лампах 3. Поскольку щели 2 (в том числе - межвитковые зазоры в спирали 16) в наружном проводнике 15 прозрачны и для СВЧ-, и для УФ-излучений, оба этих фактора воздействуют на облучаемый объект.

При нагреве и тепловом расширении ламп 3 и центрального проводника 14 лампы 3 не воспринимают разрывающих усилий, а свободно перемещаются в радиальном направлении, задаваемом пазами 11 в соосных посадочных фланцах 9. Этому перемещению не препятствует наружный проводник 15 в силу наличия корректно выбранного изначального зазора 18 между лампами 3 и наружным проводником 15.

Таким образом, во всех заявляемых вариантах устройства поставленная задача имеет свое решение.