Электрический светильник Советский патент 1940 года по МПК F21V29/02 

Возможность взрывов и пожаров по вине светильников в электроосветительной сети, а также загрязнение светильников является функцией большого количества факторов, сущность и действие которых, в свою очередь, определяются исключительным разнообразием производственной обстановки, индивидуально свойственной различным промышленным помещениям. В конечном итоге все это большое разнообразие факторов находится- в прямой зависимости от свойств той или иной среды, в которой работает светильник или электроосветительная сеть.

Полугерметические и герметические светильники с атмосферным давлением внутри не оправдывают своего назначения, как взрывобезопасные. Объясняется это легкой возможностью соприкосновения взрывоили пожароопасной среды с нитью накала лампы в случаях разрушения защитного стекла или колбы лампы. Принцип герметизации светильников в качестве средства, ограждающего от загрязнения его активные поверхности (отражательные поверхности стеклянных колпаков и колб ламп), себя не оправдывает по ряду причин:

а)не исключается возможность загрязнения наружных поверхностей светильника, например, стеклянного колпака, защитного стекла и т. п.;

б)не исключается возможность загрязнения внутренних поверхностей светильника вследствие быстрой потери его герметичности и старения резиновых и других уплотняющих прокладок, а также их затвердевания, а затем растрескивания и потери эластичности в результате химических и температурных воздействий; в) вследствие тяжелого температурного режима поверхность светильника, особенно в верхней его части, нагревается до температуры 100-160°, т. е. представляет собой в некоторых случаях непосредственную опасность пожара или взрыва (например, в смеси сероводорода с воздухом, температура воспламенения которой равна 120°, и др.).

Светильники с повышенным давлением внутри, а также с устройством для автоматического выключения нити накала лампы, в случае простого конструктивного их выполнения,также себя не оправдали, что подтверждают результаты их эксплоатадии.

Не останавливаясь на анализе ряда прочих типов взрывобезопасных светильников, получивших меньшее распространение, следует указать, что известен также прием конструирования взрывобезопасного светильника, когда лампа накаливания находится на пути пото.ка воздуха, непрерывно прогоняемого через соответствующий воздухопровод. При этом окружающий колбу лампы воздущный поток создает своеобразную защитную завесу, препятствующую доступу взрывоопасной среды к колбе лампы или к нити накала в случае разрущения колбы.

Соверщенно очевидно, что такой род защиты ограждает светильник и от загрязнений, продукты которых в отдельных случаях могут воспламеняться.

Предметом настоящего изобретения является конструкция взрывобезопасного светильника, основанная на указанном принципе защиты.

На прилагаемом чертеже фиг. 1-4 схематически изображают различные конструктивные формы выполнения светильника, согласно изобретению.

Принципиальная схема одного конструктивного оформления светильника с экранированием воздушной завесой представлена на фиг. 1. В данном случав светильник помещен в патрубок 5, соединенный через фланец 6, например, с магистралью приточной вентиляции и в основном служащий для подачи чистого воздуха в производственное помещение. К патрубку 5 лапами 7 прикреплен колпак 4 светильника, являющийся обтекателем для части потока чистого воздуха, создающего коническую воздушную завесу. Часть 5 колпака служит отражателем светильника и камерой для адиабатического расширения воздуха другой части воздушного потока. К отражателю 3 в горловине скобойР прикреплен патрон 2 с установленной в нем лампой J, Электрические провода 10 выводятся к стенке патрубка 5, причем они, как и другие детали, закрываются обтекателями 8,

Экранирование светильника воздушной завесой осуществляется следующим образом. Чистый воздух, поступающий в патрубок 5, распределяется на два noTOi:a. Воздушный поток, создающий воздушную коническую завесу, направляется к кольцевой выходной щели 1L Поверхности патрубка 5 и колпака 4 светильника, с которыми соприкасается воздух, - совершенно гладкие имеют обтекаемую форму в целях создания необходимых условий для ламинарного движения этой части воздушного потока и максимального снижения потерь на преодоление сопротивлений.

Для увеличения скорости этой части воздушного потока у выходной кольцевой щели // кольцевое пространство между стенками патрубка 5 и кожуха светильника плавно уменьшается. При выходе с необходимой скоростью из кольцевой выходной щели // свободная кольцевая струя чистого воздуха, соединяясь затем в один поток, образует коническую воздушную завесу, экранирующую содержимое светильника от внешней среды.

Коническая воздушная завеса в воображаемом разрезе в любой плоскости по оси конуса представляет собой два пересекающихся воздушных факела, выходящие из двух диаметрально противоположных отверстий кольцевой выходной щели 11,. под углом а к горизонтали.

Результаты ряда исследований, отраженные в литературе, показывают, что факел, по мере удаления от выходного отверстия, расширяется за: счет подсоса окружающей его среды, увлекая за собой частицы этой среды, в результате чего получается постепенное снижение начальной скорости. По мере удаления факела от выходного отверстия свободная струя воздуха постепенно как бы размывается окружающей средой, образуя на границе соприкосновения струи чистого воздуха с внешней средой все увеличивающийся слой смеси воздуха; струи с окружающей средой {пограничный слой). В конечном итоге скорость воздушной. струи доходит до нуля и факел полностью размывается окружающей средой.

в данном случае, имея в виду, что совокупность факелов, направленных из кольцевой выходной щели в одну точку, представляет собой коническую воздушную завесу, мы имеем с внешней стороны конуса чистого воздуха подсос взрыво-пожароопасной или загрязняющей среды производственного помещения, а с внутренней стороны - подсос чистого воздуха, эжектируемого из светильника. Таким образом, частицы внещней среды как бы захватываются конической струей чистого воздуха (наружным пограничным слоем) и скользят по внещнему образующему слою конуса чистого воздуха до точки пересечения, а затем выталкиваются снова в производственное помещение.

Коническая воздушная завеса создает подсос чистого воздуха, эжектируемого из светильника к внутренней своей части.

Из рассмотрения фиг. 1 видно, что воздух попадает внутрь светильника через горловину отражателя 3 с той же скоростью, с какой он направляется в патрубок 5 из магистрали приточной вентиляции. Если сохранить начальную скорость части воздушного потока, направленного внутрь светильника, не исключена была бы возможность нарушения экранирующей конической воздушной завесы светильника, создаваемой кольцевой струей чистого воздуха, выходящего из кольцевой щели 11. В целях исключения такой опасности, а также в це.чях создания профиля отражающей поверхности, удовлетворяющего светотехническим требованиям перераспределения светового потока лампы, внутренняя полость отражателя 3 значительно расширяется по пути воздушного потока. Адиабатическое расширение воздуха в этом случае создает необходимое снижение скоростей этой части воздушного потока.

В тех случаях, когда есть необходимость и возможность экономии расхода чистого воздуха, эжектируемого из светильника конической воздушной завесой, этот воздух может быть подан извне помещения отдельным трубопроводом, выведенным, например, за стену или выше крыши. При этом необходимо исключить возможность разрежения, в трубопроводе под влиянием внешних воздушных потоков, а также необходимо проверить способность эжекции воздушной конической завесой, чтобы исключить возможность нарушения ее экранирующих свойств.

Обеспечение постоянного подсоса конической воздушной завесой чистого воздуха из светильника обязательно. В противном случае (когда такая возможность была бы исключена) во внутренней части светильника и конической завесы должно образовываться разрежение. При каком-то критическом пониженном давлении fpaзpeжeнии) внутри светильника коническая воздушная завеса нарушается; чистый воздух конической завесы вместе с внешней взрывоопасной или загрязняющей средой устремляется внутрь светильника, пока не воестановится равновесие давлений внутренней и внешней стороны конической завесы чистого воздуха; какой-то незначительный отрезок времени коническая завеса работает нормально, а затем повторяются те же явления и т. д.

Таким образом, при разрежении внутри конической завесы она все время будет пульсировать от нормального состояния до состояния разрушения, что создаст опасность взрыва, пожара или загрязнения светильника.

В тех случаях, когда возникает необходимость экономии чистого воздуха для создания воздушной конической завесы, экранирующей светильник от внешней среды, легко достигнуть нужных резу.1ьтатов и другими различными приемами конструирования таких светильников.

Примером другой формы конструктивного выполнения светильника может быть светильник, изображенный на фиг. 2.

Светильник помешен в патрубок 7, соединенный с магистралью приточной вентиляции и предназначенный в основном для подачи чистого воздуха в производственное помещение. К патрубку 7 прикреплен светильник

обтекаемой формы, удовлетворяющей требованиям аэродинамики. Светильник снабжен лампой / необходимой мощности, помещенной в патроне 2. Патрон 2 крепится тем или иным -способом в патрубке 7. Необходимое перераспределение светового потока осуществляется колпаком 3. Кожух 4 светильника и стеклянный прозрачный колпак 5 придают светильнику обтекаемую форму. Электрические провода 6 и другие детали, встречающиеся на пути воздушного потока, закрываются специальными обтекателями 8 с целью исключения возможности возмущения воздушного потока.

Применение обтекателей, обтекаемой формы светильника,гладких поверхностей, обтекаемых воздушным потоком, имеет основной целью исключить возможность образования завихрений (возмущения потока), а следовательно, исключение возможностей перехода ламинарного режима воздушного потока в турбулентный.

В конечном итоге чистый воздух от приточной вентиляционной магистрали обтекает непрерывным потоком светильник, создавая экран между поверхностью светильника и взрывоопасной или загрязняющей средой помещения.

Светильники с экранированием непрерывным потоком чистого воздуха могут найти применение как взрывобезопасные только в том случае, если исключена всякая возможность разрушения колбы лампы или нижнего защитного стекла обтекаемой формы. В противном случае, т. е. когда колба лампы или стеклянный колпак будут разрушены, воздушный поток будет работать, как коническая воздушная завеса, без притока из светильника эжектируемого воздуха.

Выше было указано, что для создания надежного экранирования светильника от внешней среды необходима устойчивая воздушная коническая завеса. Ее устойчивость зависит от начальной скорости выхода кольцевой воздушной струи из кольцевой щели, соответственно подобранной расчетным путем, в зависимости от напора в магистрали приточной вентиляции, а также от создания ряда других предпосылок, о которых говорилось выще.

При определенном напоре необходимая начальная скорость должна быть величиной постоянной для каждого случая, в зависимости от щкрины кольцевой щели. Расход воздуха определяется живым сечением кольцевой щели выхода воздушной конической завесы и начальной скоростью выхода воздуха из кольцевой щели.

Если для какого-либо светильника все перечисленные выше элементы устойчивой работы конической воздушной завесы определены и постоянны, расход воздуха будет зависеть исключительно от сечения кольцевой щели:

d Ь,

где F-сечение кольцевой щели, d - диаметр осевой окружности

кольцевой щели, b - ширина кольцевой щели.

Из приведенной формулы очевидно, что для определенного случая ширина b кольцевой щели может быть принята за постоянную величину; тогда расход воздуха для определенного случая может быть уменьшен или увеличен в соответствии с изменением диаметра d, что зависит от конструктивного оформления светильника. Таким образом, расход воздуха пропорционален диаметру d осевой окружности кольцевой щели. Следовательно, в целях экономии расхода чистого воздуха на образование конической воздушной завесы, при конструировании таких светильников необходимо стремиться к максимальному сокращению диаметра осевой окружной кольцевой щели.

Примерами конструктивного выполнения этой задачи могут служить светильники, изображенные на фиг. 3 и 4.

На фиг. 3 изображен светильник для лампы накаливания мощностью 1000 W, по своему принципу действия аналогичный светильнику, изображенному на фиг. 1. В этом светильнике имеются все конструктивные элементы, характерные для светильника, изображенного на фиг. 1, несколько лишь измененные по форме. Изменен профиль отражателя и значительно уменьшен диаметр d осевой окружности кольцевой ш.ели, чем достигается значительная экономия расхода воздуха на образование устойчивой конической воздушной завесы.

На фиг. 4 изображен светильник также для лампы накаливания мощностью 1000 W, но конструкция этого светильника еше прош,е. Диаметр осевой окружности кольцевой щели Б нем сведен до возможного минимума.

Светильник состоит из патрубка - нижнего огражателя 5, в.. котором укреплен патрон 2 с лампой накаливания / обтекаемой формы мощностью 1000 W. Отражатель составляется кадмированной или хромированной или покрытой белой эмалью внутренней поверхностью юбочной (конической) части патрубка-нижнего отражателя 5, и кроме того, посеребренной, а затем омедненной верхней частью колбы лампы.

Обтекаемая форма нижней части колбы лампы предусмотрена в целях создания ламинарного движения кольцевой струи чистого воздуха, выходящей из кольцевой щели, т. е. для исключения возможности образования между конической воздушной струей и колбой лампы разрежения, что было отмечено выше.

Во всех предлагаемых автором конструкциях светильников с экранированием от внешней среды конической воздушной завесой или потоком чистого воздуха (фиг. 1, 2, 3, 4), не ис; лючена возможность регулирования ширины кольцевой щели путем перемещения светильника или лампы обтекаемой формы по их вертикальной оси. Такая регулировка в большом диапазоне может быть создана дополнением простых констоуктивных элементов, применяемых в приборостроении.

Предмет изобретения.

1.Электрический светильник с непрерывно прогоняемым около источника света воздушным потоком, служащим для создания защитной завесы, отличающийся тем, что, с целью получения конической или близкой к таковой формы защитной воздушной завесы, колпак светильника помещен в выходном отверстии патрубка воздухопровода, имеющего форму, обеспечивающую образование кольцевой щели, концентричной колпаку, и воздущной завесы надлежащей формы.

2.В светильнике по п. 1 применение защитного стекла или источника света, имеющего обтекаемую форму, обеспечивающую ламинарный режим выходящего воздушного потока.

фигЛ

к авторскому свидетельству № 58027

7 ю 8

фиг