Вводное устройство для волоконно-оптического световода Советский патент 1993 года по МПК F21S19/00 

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано при экспозиционном освещении с применением высокоинтенсивных источников света.

Цель изобретения - повышение эффективности за счет увеличения удельной мощности устройства и облегчения условий эксплуатации.

В предлагаемом устройстве воздухоохладитель выполнен в виде оребренных трубок, соединенных в коллектора, внутри которых протекает холодоноситель, а снаружи воздух, подаваемый вентилятором системы отвода тепла.

Вводное устройство для волоконного световода (фиг. 1) выполнено в виде корпуса (1), в котором размещены входные торцы волоконных световодов (2). перекрытые теп- лофильтрами (3). Интенсивные источники

света с эллипсоидными отражателями (4) закреплены в разделительной панели воздушного тракта (5) с помощью уплотнителя (7) таким образом, что выходные отверстия отражателей расположены в плоскости разделительной панели, а сами эллипсоидные отражатели расположены под разделительной панелью в нижнем канале, что позволяет использовать повторно для их охлаждения отработанный на охлаждении теплофильтров и торцов световодов воздух. Разделительная панель расположена таким образом, что делит корпус ВУ на две не равные по сечению части, причем сечение верхней части много меньше, чем нижней. Входные торцы волоконных световодов (2) закреплены в разделительной панели (6) воздушного тракта с помощью уплотнителя (7), Входной

00 СЬ

ю ю

OJ

нагнетательный канал (8) системы отвода тепла имеет щелевое сопло (9). В корпусе (1) размещена направляющая панель (10) воздушного тракта и выходной канал (11) системы отвода тепла. Направляющая панель объединяет верхний и нижний каналы вводного устройства в один воздушный тракт. Входной и выходной нагнетательные каналы (8, 11) соединены замкнутым воздуховодом (12), в который вмонтирован вентилятор

(13) и поверхностный воздухоохладитель

(14), через который протекает холодоноси- тель (15), Такая конструкция необходима для создания в верхней части ВУ высокой скорости воздушного потока, в котором расположены теплофильтры. имеющие малую поверхность, нагреваемую световым потоком до 400°С. При этом начальную скорость разбега воздушного потока на теплофильтры создает щелевое сопло. Для повышения эффективности отвода тепла источники света расположены в шахматном порядке. Только эти мероприятия позволяют обеспечить работоспособность теплофильтров, торцов световодов и вводного устройства в целом. Малая поверхность теплофильтров, хотя и нагретая до высоких температур, позволяет незначительно нагреть охлаждающий воздушный поток и использовать его повторно для охлаждения отражателей, которые пропускают инфракрасное излучение, нагревающее корпус вводного устройства, электрические провода и клеммы. Значительные поверхности этих элементов (по сравнению с площадью теплофильтров) позволяют отвести тепло от них воздухом с меньшими скоростями. При этом принятые конструктивные решения позволяют отвести почти полностью тепло, излучаемое источниками света, что подтверждено тепловым балансом большой серии экспериментов.

Вводное устройство для световода с системой отвода тепла работает следующим образом (фиг. 2).

Корпус вводного устройства (1) снабжен замкнутым воздуховодом (12), по которому с помощью вентилятора (13) прогоняется охлажденный обеспыленный воздух. Воздух охлаждается до нужной температуры, проходя через поверхностный воздухоохладитель (14). Использование замкнутого воздуховода (12) позволяет осуществлять обдув без очистки воздуха от пыли. Излучение от источников света с эллипсоидными отражателями (4) фокусируется на входных торцах волоконных световодов (2). При работе с волоконным световодом нормируется температура нз входном торце, которая не должна превышать 80°С при непрерывной работе. При использовании высокоинтенсивного источника света температура в фокусе эллипсоидного отражателя, т.е. в месте расположения входного торца волоконного световода составляет примерно 400°С. Часть тепловой нагрузки снимается с помощью теплофильтра (3), установленного перед входным торцом волоконного световода (2). Для нормального функционирова0 ния осветительной установки необходимо обдувать теплофильтр (3), входной торец волоконного световода (2), стеклянный отражатель высокоинтенсивного источника света (4). Установленное во входном канале

5 нагнетательном (8) системы отвода тепла щелевое сопло (9) позволяет перераспределить поток воздуха таким образом, чтобы максимально снимать тепло с теплофильтра (3) и входного торца волоконного световода

0 (2). Для организации потока воздуха внутри корпуса (1) вводного устройства применена направляющая панель (10) воздушного тракта, с помощью которой воздушный поток направляется на отражатель высокоин5 тенсивного источника света (4), а затем в выходной канал (11) системы отвода тепла. Источник холода выполнен в виде поверхностного воздухоохладителя, через который пропускается холодоноситель.

0Пример выполнения предлагаемого вводного устройства.

Проводились испытания макетов осветительной установки с системой отвода тепла. Осветительная установка состоит из 8

5 высокоинтенсивных источников света типа КГИ 24-250, размещенных на разделительной панели в шахматном порядке. Источник света типа КГИ 24-250. выполнен в виде кварцевой малогабаритной галогенной лам0 лыс эллипсоидным отражателем. В фокусе каждого эллипсоидного отражателя размещен входной торец волоконного световода (макетный образец). При использовании волоконно-оптического коллектора нормиру5 ется температура на торце, которая не должна превышать 80°С в течение б ч непрерывной работы. Тепловые испытания источников света показали, что температура во втором фокусе эллипсоидного отражателя

0 без обдува составляет более 400°С. Часть тепла снимается теплофильтром. установленным между источником света и торцом волоконно-оптического коллектора. Однако, без принудительного отвода тепла до5 биться нормируемой температуры на торце волоконно-оптического коллектора не удается. Использование предлагаемой системы отвода тепла, содержащей входной нагнетательный канал (снабженный щелевым соплом), направляющую панель, выходной канал позволило снизить температуру на входном торце волоконно-оптического коллектора до 50°С, что позволяет эксплуатировать волоконно-оптический коллектор в течение 6 ч и более без перерыва.

Применение дополнительно введенного источника холода, последовательного соединенного замкнутым воздуховодом с вводным устройством, позволяет с помощью вентилятора направлять в корпус охлажденный обеспыленный воздух, что увеличивает срок службы оптических элементов и облегчает условия эксплуатации всей осветительной установки.

Расположение источников света в шахматном порядке и дополнение корпуса встроенным соплом, разделительной и направляющей панелями, а также выполнение воздуховода в виде замкнутого контура позволило повысить эффективность за счет увеличения удельной мощности устройства и облегчить условия эксплуатации.

Формула изобретения 1. Вводное устройство для волоконно- оптического световода, содержащее корпус с расположенными в нем волоконными световодами, источниками света и отражателями, оптически сопряженными с торцами световодов, а также воздуховод, вентилятор и воздухоохладитель, отличающееся

тем, что. с целью повышения эффективности за счет увеличения удельной мощности и облегчения условий эксплуатации, входные торцы волоконных световодов перекрыты

теплофильтрами, в корпусе выполнены разделительная и направляющая панели, причем разделительная панель размещена в корпусе продольно на большей части его длины, совпадает с плоскостью выходных

0 отверстий отражателей и делит корпус на верхнюю и нижнюю части, при этом сечение верхней части корпуса много меньше сечения его нижней части, причем сопло встроено в верхнюю часть корпуса, а

5 направляющая панель выполнена в виде изогнутой поверхности и установлена внутри корпуса противоположно соплу, частично перекрывая верхнюю и нижнюю части корпуса, при этом эллипсоидные отражатели установлены через уплотнения на разделительной панели в шахматном порядке, а воздуховод, вентилятор и воздухоохладитель составляют замкнутый контур.

2. Устройство поп. 1,отличающее- 5 с я тем, что воздухоохладитель выполнен в виде оребренного трубчатого теплообменника.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем. что на эллипсоидные отража- 0 тели нанесено интерференционное покрытие.

г

Использование: в области светотехники с применением высокоинтенсивных источников света. Сущность изобретения - вводное устройство имеет корпус, размещенные в нем эллипсоидные отражатели с источниками света, световоды, торцы которых оптически сопряжены с отражателями, а также воздуховод, вентилятор и воздухоохладитель, составляющие замкнутый контур. В корпусе имеются разделительная и направляющая панели. Разделительная панель установлена продольно корпусу на большей части длины и делит его на нижнюю и верхнюю части, причем последняя по сечению существенно меньше. Разделительная панель совпадает с плоскостью выходных отверстий отражателей, а сами отражатели через уплотнения крепятся к этой панели. Направляющая панель выполнена в виде изогнутой поверхности и установлена внутри корпуса.таким образом, что частично перекрывает его верхнюю и нижнюю части. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

фиг.1

№

Рие. г