Малогабаритный подводный светильник

 

Изобретение относится к светотехнике. Сущность: предложенный малогабаритный подводный светильник содержит герметичный корпус, расположенный в корпусе рефлектор, вогнутая отражательная поверхность которого образована телом вращения в виде усеченного эллипсоида, галогенную лампу, закрепленную и установленную так, что продольная ось лампы выставлена вдоль главной оптической оси эллипсоида, а центр тела накала лампы размещен в первом фокусе эллипсоида, и термостойкое окно, которое выполнено из пластины кристалла лейкосапфира, ось которого перпендикулярна главной оптической оси рефлектора. Термостойкое окно герметично перекрывает лицевую поверхность корпуса и отстоит от первого фокуса эллипсоида на расстоянии в пределах от одной трети до одной второй расстояния между фокусами эллипсоида. 1 ил.

Изобретение относится к светотехнике, в частности к высоко интенсивному компактному подводному осветительному устройству, предназначенному для работы в водных технологических растворах ядерных энергетических установок.

Такие осветительные устройства должны отвечать требованиям высокой интенсивности освещения при минимально затрачиваемой мощности, они должны быть удобны в обслуживании и иметь небольшие габариты, обладать долговечностью и обеспечивать желаемый состав света по спектру.

Все подводные светильники можно условно разделить на светильники с незащищенными лампами и светильники с лампами, заключенными в герметичный корпус. Первые подводные светильники не могут быть применены для обслуживания ядерных установок по причине их малой надежности, обусловленной возможным случайным разрушением лампы. Удаление осколков лампы в этом случае представляет собой сложную проблему.

Вторые подводные светильники являются более надежными, поскольку источник света размещен в герметичном корпусе, выходное окно которого перекрыто стеклом. Для сокращения габаритов подводных светильников и для увеличения интенсивности освещения в качестве источника света применяют галогенные лампы накаливания, а выходное окно изготавливают из термостойкого стекла.

Галогенные лампы имеют высокую температуру, которая диктует тщательное соблюдение теплового режима светильника для поддержания галогенного цикла лампы и извлечения всех преимуществ, которые может дать галогенная лампа. Благодаря образованию в лампе при 300 - 400oC газообразных соединений вольфрама нити накала с галогенами, например иода, и их распаду вблизи поверхности тела накала исключается осаждение на стенках колбы частиц вольфрама. Поэтому лампа обладает более длительным ресурсом работы, а размеры колбы лампы можно резко сократить без опасения большого снижения светового потока в течение срока службы лампы, кроме того, колба лампы не мутнеет.

При этом возникает проблема, связанная с охлаждением термостойкого стекла светильника. Вследствие высоких температурных напряжений возможно растрескивание стекла. Стекло при этом теряет свою прозрачность, а вода, просачившаяся через трещины в герметичный корпус, вступая в контакт с раскаленной лампой, приводит к ее разрушению. В то же время чрезмерный отвод тепла от выходного окна светильника также не желателен, поскольку он может привести к нарушению галогенного цикла.

Таким образом, нельзя допускать чрезмерного разогрева выходного окна светильника, но в то же время нельзя его охлаждать ниже определенного уровня.

Отвод тепла от осветительного блока может осуществляться либо путем обдува воздухом, либо с помощью воды [1-3]. Способы охлаждения приводят к дополнительному увеличению габаритов подводного светильника, вызывают большие неудобства в обслуживании и затрудняют манипулирование светильником.

Поэтому более привлекательными являются подводные светильники, в которых отвод тепла осуществляется путем его рассеивания в окружающую среду.

Известно подводное осветительное устройство для бассейна выдержки ядерного реактора [4, 5]. Это устройство плавает на поверхности воды и излучает параллельный световой поток. Устройство содержит плавающий корпус и расположенный в корпусе прожектор с системой ориентации, обеспечивающей вращение прожектора вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. Излучение проходит через стеклянную пластину в днище корпуса. Во избежании попадания осколков стекла в бассейн при случайном разбивании стекла днище корпуса затянуто прозрачной пленкой. Эта пленка частично поглощает световой поток источника света, т.е. снижается интенсивность освещения, а поскольку устройство излучает параллельный световой поток, то требуется лампа повышенной мощности, что увеличивает габариты светильника и усложняет проблему отвода тепла.

Известен подводный светильник, который содержит теплопроводный корпус, герметично закрытый оптическим стеклом [6]. Внутри корпуса установлен теплопроводный рефлектор, внутри которого размещена лампа накаливания. Светильник содержит также теплопроводные элементы из металлической ваты, которые расположены между рефлектором и корпусом и находятся в тепловом контакте с ними.

Этот светильник имеет повышенный диаметральный размер, поскольку между рефлектором и герметичным корпусом необходимо разместить теплопроводные элементы. Кроме того, в этом светильнике имеет место многоступенчатая передача тепла, образованная цепочкой : рефлектор - теплопроводные элементы - герметичный корпус - окружающая среда.

Однако такой способ отвода тепла имеет широко известные недостатки.

Наиболее близким по своей технической сущности по отношению к изобретению является подводный светильник, содержащий герметичный корпус, размещенный в корпусе рефлектор с вогнутой отражательной поверхностью, образованной телом вращения, галогенную лампу, закрепленную в держателе и установленную так, что ее продольная ось выставлена вдоль главной оптической оси поверхности рефлектора, и термостойкое окно, герметично закрывающее лицевую поверхность корпуса [7].

Отвод тепла в таком светильнике осуществляется в основном за счет рассеивания тепла герметичным корпусом в окружающую среду. Для этого корпус светильника выполнен из алюминия, который обладает, как известно, высокой теплопроводностью.

Однако подобный светильник не может быть применен для освещения подводных объектов ядерных установок, что обусловлено запретом на применение алюминия и его сплавов (см. правила ПН АЭ Г. 7-008-89). Правила диктуют применять в этих случаях нержавеющую сталь, коэффициент теплопроводности которой в десять раз меньше алюминия. Поэтому при изготовлении лампы тех же габаритов и той же мощности, но корпус которой выполнен не из алюминия, а из нержавеющей стали, не возможно обеспечить требуемый для длительной эксплуатации лампы тепловой режим светильника. В таких светильниках лампы будут часто перегорать, а это связано с большими трудностями по их замене, учитывая область применения светильника. Следует также отметить, что применяемые термостойкие стекла в таких светильниках под действием радиационного излучения окрашиваются и темнеют. В силу этого эффективность использования светового потока источника света значительно снижается. Для достижения светового потока требуемого уровня необходимо увеличивать исходную мощность источника света, а это приводит к увеличению его габаритов и ужесточению требований по обеспечению теплового режима светильника.

Таким образом, имеется настоятельная необходимость в улучшении малогабаритных подводных светильников применительно к атомной энергетике.

Целью изобретения является увеличение долговечности светильника.

В основу изобретения была положена задача разработать малогабаритный подводный светильник, который бы обладал повышенной долговечностью, имел бы уменьшенные габариты и обладал бы повышенной интенсивностью излучения. Эта задача решается тем, что в малогабаритном подводном светильнике, содержащем герметичный корпус, размещенный в корпусе рефлектор с вогнутой отражательной поверхностью, образованной телом вращения, галогенную лампу, закрепленную в держателе и установленную так, что ее продольная ось выставлена вдоль главной оптической оси поверхности рефлектора, и термостойкое окно, герметично закрывающее лицевую поверхность корпуса, согласно изобретению отражательная поверхность рефлектора выполнена в виде усеченного эллипсоида, в первом фокусе которого размещен центр тела накала галогенной лампы, а термостойкое окно установлено в герметичном корпусе так, что оно расположено от первого фокуса эллипсоида на расстоянии в пределах от одной трети до одной второй расстояния между фокусами эллипсоида, и выполнено из пластины кристалла лейкосапфира, причем ось кристалла лейкосапфира перпендикулярна главной оптической оси поверхности рефлектора.

Выполнение рефлектора в виде эллипсоида, а термостойкого окна из пластины кристалла лейкосапфира, ось кристалла которого ориентирована определенным образом, с установкой термостойкого окна на определенном расстоянии относительно фокуса рефлектора, в котором размещен центр тела накала галогенной лампы, позволяет осуществить необходимый отвод тепла от галогенной лампы через термостойкое окно светильника, следствием которого является надежная и долговечная работа светильника.

На чертеже показан предлагаемый светильник.

Малогабаритный подводный светильник 1 содержит герметичный корпус 2 из нержавеющей стали, выполненный в виде пустотелой двухступенчатой цилиндрической оболочки, образованной первой ступенью 3 на переднем конце корпуса 2 и второй ступенью 4 на его противоположном конце. Диаметр первой ступени оболочки больше диаметра второй ступени. Обе ступени соединены между собой с образованием переходной области 5. Внутренняя поверхность переходной области 5 оболочки и частично первой ступени 3 оболочки выполнена в виде вогнутой поверхности, образованной телом вращения, и представляет собой усеченный эллипсоид 6. Форма эллипсоида определяется угловой апертурой выходящего светового пучка, определяемой исходя из необходимого размера освещаемой зоны на освещаемом объекте.

Применение эллипсоида позволяет достичь необходимой освещенности объекта освещения при меньшей исходной мощности галогенной лампы, а значит, несколько уменьшить проблему отвода тепла. При этом одновременно достигается некоторое уменьшение габаритов светильника.

На поверхность эллипсоида 6 нанесено покрытие, которое обработано известным способом с образованием рефлектора 7. Главная оптическая ось поверхности рефлектора 7 совмещена с продольной осью герметичного корпуса 2. По центру рефлектора выполнено отверстие 8, продольная ось которого совпадает с главной оптической осью поверхности рефлектора. Через отверстие 8 проходит галогенная лампа 9, закрепленная известным способом в держателе 10, при этом держатель 10 обеспечивает выставление продольной оси лампы 9 вдоль главной оптической оси поверхности рефлектора 7.

Открытый передний конец корпуса 2 герметично перекрыт термостойким окном 11. Герметизация достигается за счет прижатия термостойкого окна 11 с помощью гайки 12 через уплотнительные кольца 13 и 14 к ступени 3 оболочки. Уплотнение 13 выполнено из радиационно-стойкой резины марки ИРП, а уплотнение 14 выполнено из материала, который исключает проворот термостойкого окна 11 при завинчивании гайки 12. Термостойкое окно 11 выполнено из пластины кристалла лейкосапфира, причем ось кристалла лейкосапфира перпендикулярна главной оптической оси поверхности рефлектора. Благодаря этому через термостойкое окно может быть отведено большее количество тепла, так как в этом направлении оси кристалла пластина лейкосапфира имеет наибольший коэффициент теплопроводности.

Термостойкое окно 11 устанавливается в герметичный корпус 2 так, что оно должно отстоять от первого фокуса эллипосида на расстоянии в пределах от одной трети до одной второй расстояния между фокусами эллипсоида.

Первый предел установки термостойкого окна 11 от первого фокуса эллипсоида обусловлен исходя из необходимого отвода тепла от галогенной лампы для обеспечения галогенного цикла. Если термостойкое окно приблизить на более близкое расстояние к первому фокусу эллипсоида, то произойдет нарушение галогенного цикла, так как вода, окружающая светильник, окажется вблизи галогенной лампы и она будет охлаждена ниже допустимого предела, при котором возможен галогенный цикл. Второй предел установки термостойкого окна 11 от первого фокуса эллипсоида определяется угловой апертурой выходящего светового пучка, определяемой исходя из максимально возможного размера освещаемой зоны на освещаемом объекте.

Держатель 10 установлен внутри второй ступени 4 корпуса 2 с возможностью линейного перемещения вдоль продольной оси корпуса и может быть зафиксирован известным способом внутри этого корпуса для того, чтобы центр тела наклона галогенной лампы 9 совпадал с первым фокусом эллипсоида.

Установка центра тела накала точно по фокусу эллиспоида позволяет получить высокую равномерность освещения в освещаемой зоне, что особенно важно при работе светильника совместно с телевизионной камерой. Лампа 9 электрически соединена (не показано) с двумя контактами 15 (показан один). Контакты 15 известным способом установлены и закреплены в изоляционной колодке 16, зафиксированной внутри ступени 4 корпуса 2. В той же колодке 16 жестко установлен направляющий штырь 17 для удобства присоединения светильника 1 к электроразъему (не показан) цепи подачи напряжения на галогенную лампу.

Для герметизации светильника на электроразъеме на наружной поверхности ступени 4 корпуса 2 размещено средство для крепления, условно показанное в виде накидной гайки 18 и радиационно-стойкого уплотнительного кольца 19.

Работа светильника осуществляется следующим образом.

Светильник 1 с помощью дистанционно управляемого оборудования стыкуется с электрическим разъемом (не показан). Для этого направляющий штырь 17 и контакты 15 вводятся в ответные им гнезда электрического разъема. С помощью накидной гайки 18 осуществляются одновременно фиксация и герметизация светильника на разъеме. Подается напряжение на электрический разъем и светильник зажигается.

В силу того, что эллипсоид 6 обладает свойством концентрации в одном фокусе лучей, вышедших из другого фокуса, то тепловые лучи также, как и световые лучи, исходящие от галогенной лампы 9 и отраженные от поверхности рефлектора 7, сходятся во втором фокусе эллипсоида, расположенном за термостойким окном 11 светильника 1. Вдоль главной фокальной оси распространяется основной конвенционный тепловой поток, исходящий от галогенной лампы 9, так как ее продольная ось выставлена вдоль главной оптической оси поверхности рефлектора.

Поскольку термостойкое окно 11 выполнено из кристалла лейкосапфира, ориентированного определенным образом, то благодаря такой ориентации термостойкое окно 11 имеет максимальную теплопроводность в направлении, совпадающем с направлением главной оптической оси поверхности рефлектора 7. Поскольку теплопроводность ориентированного подобным образом лейкосапфира выше теплопроводности корпуса 2, выполненного из нержавеющей стали, то через термостойкое окно 11 будет происходить преобладающий отвод тепла от галогенной лампы 9, которое рассеивается в воде, окружающий светильник.

Поэтому, установив пластину кристалла лейкосапфира от первого фокуса на расстоянии в ранее указанных пределах, удалось получить необходимый отвод тепла от галогенной лампы для обеспечения ее долговечности при максимально возможном сокращении ее габаритов и повышенную интенсивности освещения освещаемого объекта.

Следует отметить, что выполнение термостойкого окна из лейкосапфира имеет еще два дополнительных преимущества, особенно важных для подводных светильников, работающих при радиационном облучение. Во-первых, под действием радиационного излучения лейкосапфир не изменяет свою прозрачность, т.е. интенсивность освещения не будет изменяться по этой причине.

Во-вторых, лейкосапфир имеет высокую прочность, т.е. термостойкое окно не может быть случайно разрушено, что особенно важно применительно к ядерной энергетике, так как удаление осколков сложная проблема. Оба эти преимущества дополнительно увеличивают надежность и долговечность светильника.

Формула изобретения

Малогабаритный подводный светильник, содержащий герметичный корпус, расположенный в корпусе рефлектор с вогнутой отражательной поверхностью, образованной телом вращения, галогенную лампу, закрепленную в держателе и установленную так, что ее продольная ось выставлена вдоль главной оптической оси поверхности рефлектора, и термостойкое окно, герметично закрывающее лицевую поверхность корпуса, отличающийся тем, что отражательная поверхность рефлектора выполнена в виде усеченного эллипсоида, в первом фокусе которого размещен центр тела накала галогенной лампы, а термостойкое окно установлено в герметичном корпусе так, что оно расположено от первого фокуса эллипсоида и на расстоянии в пределах от одной трети до одной второй расстояния между фокусами эллипсоида и выполнено из пластины кристалла лейкосапфира, причем ось кристалла лейкосапфира перпендикулярна главной оптической оси поверхности рефлектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к светотехнике, в частности к конструкции устройс гаа вчода и подвеса светильника

Изобретение относится к электротехнке, в частности к ламповым патронам

Изобретение относится к светотехнике, в частности к герметичным светильникам

Изобретение относится к светотехнике - к герметичным светильникам, и позволяет упростить конструкцию и технологию изготовления светильника

Изобретение относится к светотехнике , а именно к водозащищенным светильникам , и позволяет упростить конструкцию ввода питающего кабеля

Изобретение относится к светотехнике , а именно к светильникам, защищенным от аэрозольных частиц, и позволяет повысить степень защиты источников 1 оптического излучения

Изобретение относится к светотехнике, в частности к герметичным световым приборам на светодиодах, предназначенным для световой маркировки или светоограждения объектов

Изобретение относится к плавучим фонарям

Изобретение относится к светотехнике, в частности к герметичным световым устройствам на светодиодах, предназначенным для подсветки садово-паркового ландшафта, фонтанов, подводных объектов

Изобретение относится к устройствам для уличного освещения, а также для освещения помещений, таких как читальные залы библиотек, спортивные залы, заводские цеха и др

Изобретение относится к конструкции фары для транспортного средства

Изобретение относится к области светотехники, а именно к осветительным системам и устройствам, в частности, работающим в условиях повышенной влажности, и может быть использовано в различных областях, где требуется влагонепроницаемость световых систем, например, таких как специальные производства, бани, автомойки, теплицы и т.п

Изобретение относится к светильникам

Изобретение относится к фарам для транспортного средства. Фара транспортного средства содержит корпус, источник света, отражатель и отверстия для оттока и притока воздуха. Корпус прикреплен к кузову транспортного средства и задает световую камеру, открытую вперед из кузова транспортного средства. Источник света встроен в световую камеру. Отражатель расположен между источником света и корпусом и сконфигурирован так, чтобы отражать свет, излучаемый из источника света, вперед из кузова транспортного средства. Линза соединена с корпусом во внешней периферийной части и закрывает переднюю сторону световой камеры. Отверстие для оттока воздуха обеспечивает возможность световой камере сообщаться с первой областью, находящейся снаружи световой камеры, и сконфигурировано так, чтобы выпускать воздух, присутствующий в световой камере, наружу из световой камеры. Отверстие для притока воздуха обеспечивает возможность световой камере сообщаться со второй областью, находящейся снаружи световой камеры, и сконфигурировано так, чтобы вводить воздух снаружи световой камеры в световую камеру. Корпус включает в себя выпускной проточный канал для направления воздуха, присутствующего рядом с внутренней поверхностью линзы, к отверстию для оттока воздуха. Первая область и вторая область соответственно заданы в области, где, когда транспортное средство движется вперед, давление первой области ниже, чем давление второй области. Достигается возможность очищения внутренней поверхности линзы, замутненной вследствие конденсата. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение прочности и влагозащищенности. Технический результат достигается за счет того, что в фонаре, включающем корпус, расположенные внутри него батарейный картридж и выключатель нажимного действия, установленный в торце корпуса, торцевую крышку, снабженную кнопкой, связанной с выключателем нажимного действия, а также уплотнительный элемент, расположенный между кнопкой и выключателем нажимного действия, уплотнительный элемент выполнен в виде колпачка из эластомерного материала, имеющего кольцевую поверхность прижима и выступ, отходящий от указанной кольцевой поверхности прижима. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх