DE2154104A1

DE2154104A1 - Modulierte Strahlungsquelle

Info

Publication number: DE2154104A1
Application number: DE19712154104
Authority: DE
Inventors: Harry B Newton Center Hill Jacques A Lincoln Mass Dyner (V St A )
Original assignee: Sanders Associates, Ine , Nashua, NH (V St A )
Priority date: 1970-10-29
Filing date: 1971-10-29
Publication date: 1972-05-04
Also published as: NL7114965A; AU3425871A; CA943028A; BE774605A; SE399759B; FR2113206A1; JPS5710360B1; DE2154104C2; NL172696B; GB1363933A; CH534324A; IL37833A0; IL37833A

Description

29. Oktober I97I

Unsere Zeichen: A 30371-Pp/La

Firma SANDERS ASSOCIATES, INC.

Daniel Webster Highway, South Nashua, New Hampshire 03060

USA

Modulierte Strahlungsquelle

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsquelle, insbesondere eine mechanisch modulierte Infrarotquelle, wobei erfindungsgemäß die Quelle von einer neuartigen Brennkammer gebildet wird.

Die bis heute hauptsächlich bekannten Strahlungsquellen im Infraroten sind schwarze Körper mit Bogenlampen und elektrischer Versorgung. Der größte Nachteil derartiger Vorrichtungen besteht in ihrem niedrigen Wirkungsgrad im Verhältnis zu einem hohen elektrischen Leistungsverbrauch. Bei manchen Anwendungen, wo elektrische Leistung

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sehr teuer ist, wird dieser niedrige Wirkungsgrad zu einem ausgesprochenen Hinderungsgrund. Außerdem erbringt die Modulation der von einer Bogenlampe herbeigeführten IR-Strahlung keine gerade trivialen Probleme, indem nämlich darauf geachtet werden muß, daß die Elektroden der Lampe in der Vorrichtung nicht sichtbar angeordnet sind, damit stets ein gleichmäßiger Modulationsgrad erreicht wird. Pur eine kom-

^ plexe Modulation der Ausgangsstrahlung der Bogenlampe werden auch Forderungen von unangemessener Kompliziertheit an die Modulator-Elektronik gestellt. Die Modulation der Quelle eines schwarzen Körpers wird im allgemeinen durch die Verwendung eines rotierenden Unterbrechers erreicht, wobei sich zufriedenstellende Ergebnisse nur bei kleinen öffnungen erwiesen haben. Wenn aber die Anwendung einer großen Quellenöffnung verlangt wird, müßten die Rotationsunterbrecher für eine praktische Anwendung zu große

P Ausmaße bekommen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung einer IR-Strahlungsquelle mit Modulator zu schaffen, die nur eine geringe elektrische Leistung benötigt, deren Ausgangsöffnung verhältnismäßig groß ist und die die besondere Eigenschaft besitzt, im Betrieb bewegbar zu sein.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Verbrennungskammer aus Keramik mit hoher Temperaturisolierung und hohem Strahlungsvermögen an einem Ende durch ein durchlässiges Fenster verschlossen ist, daß ein Brenngas zusammen mit Sauerstoff oder Luft in die Brennkammer eintritt und verbrennt, daß die Flamme die Kammerwände aus Keramik bis knapp unter deren Schmelzpunkt erhitzt und daß die Verbrennungserzeugnisse durch eine Mischkammer, in welcher sie mit Kühlluft vermischt werden, nach außen austreten. Die erhitzten Keramikwände emittieren infrarote Strahlung, die durch das Fenster hindurchtritt. Ein motorgetriebener Modulator mit Dreh-Blenden ist vor der Ausgangsöffnung angebracht, womit eine ausreichende Amplitudenmodulation der Ausgangsstrahlung erreicht wird.

Die Vorteile vorliegender Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung besonders deutlich.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:

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Pig. 1 einen Querschnitt durch eine Brennkammer als Infrarotstrahlungsquelle in der praktischen Anwendung der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Modulators mit Drehblenden für die Verwendung an der in Pig. I gezeigten Strahlungsquelle;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Brennkammer als Infrarotstrahlungsquelle mit mechanischer Modulation, insbesondere für die Verwendung in einem bewegbaren Anwendungsfall; und

W Fig. 4 ein Blockdiagramm einer vollständi

gen Anlage einer amplituden-modulierten Infrarot-Übertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Querschnitt einer vereinfachten Form einer Infrarot-Strahlungsquelle gemäß der Erfindung dargestellt. Die Quelle besteht aus einer Brennkammer lO für hohe Temperaturen aus einem Material hohen Emisionsvermögens, die an einem Ende durch ein Fenster 12 verschlossen ist, das über einen * vorbestimmten spektralen Strahlungsbereich durchlässig ist. über eine Brenneröffnung 14 wird das Brenngas in die Brennkammer 10 geleitet, wobei die Richtung vorzugsweise so im Verhältnis zur Brennkammer 10 gewählt ist, daß eine rasche Mischung und Verbrennung erreicht wird. Da das Fenster 12 in direkter Berührung mit dem heißen Verbrennungsgas steht, wird der für die Verbrennung des

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Gases notwendige Sauerstoff, oder die dazu notwendige Luft, bei niedriger Temperatur durch einen dünnen Zylinderschlitz 16 in der Planscheibe 18 am Rand des Fensters 12 eingebracht. Das Fenster 12 wird an der Planscheibe 18 durch einen Fensterrahmen 20 dicht gehaltet. Um den radialen Wärmeverlust der Brennkammer zu vermindern, ist diese von einer thermischen Isolationsschicht 22 umgeben. Die Wärmeübertragung vom heißen Verbrennungsgas wird so auf ein Maximum gebracht und die Wände der Brennkammer besitzen so eine infrarotstrahlende Oberfläche.

Die aus der Kammer 10 über die Auspuffdüse 24 abzugebenden Verbrennungserzeugnisse sind zunächst noch heiß und müssen vor dem Verlassen der Quelle gekühlt werden. Die Kühlluft für den Auspuff wird durch Kanäle 26 der Mischkammer für Abgase 28 zugeführt. Die Auspuffgase werden somit auf eine gewünschte Temperatur abgekühlt, die durch das Mischungsverhältnis von Kühlluft zu Auspuffgas bestimmt wird.

Es hat sich gezeigt, daß verschiedene Formen von Zirkonoxyd bei der Herstellung von Brennkammern

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besonders brauchbar sind, obwohl auch jedes andere Material, das widerstandsfähig gegen die hohen Verbrennungstemperaturen ist, bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwendet werden kann. Vorzugsweise wird beim Aufbau der Brennkammer ein Kernstück mit Zirkonoxyd-Gespinst verwendet, das mit Zirkonoxyd-Verguß in einer ähnlichen Weise imprägniert wird, so wie Kunststoffharze mit Glasfaserverstärkungen versetzt werden. Auf diese Weise können komplexe Formen mit höchster Widerstandskraft gegen plötzliche, thermische Beanspruchungen auf einfache Weise hergestellt werden.

Ebenso hat es sich bei der praktischen Durchführung der Erfindung gezeigt, daß ein Gas mit einer möglichst hohen Flammentemperatur vorgesehen werden soll, daß aber auch bei der praktischen Wahl des Gases Überlegungen bezüglich Verwendbarkeit und Giftigkeit angestellt werden müssen. Beispielsweise ist die Temperatur einer Azetylensauerstoff-Flamme 3087⁰ C und somit könnte das Azetylen als brauchbares Brenngas erscheinen. Dieses Brenngas jedoch ist explosiv und bei manchen Anwendungen, insbesondere bei solchen, die beweglich sind, ist es notwendig, das Azetylen in Azeton

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zu lösen, womit das Speichergewicht pro Gewichtseinheit des Nutzgases entsprechend zunimmt. Ein verhältnismäßig neues Brenngas ist das sog. MApp-Gas, eine Mischung von Methylazetylen, Allylen, Propan und Propylen. Dieses Gas ist stabiler als Azetylen und kann somit unter seinem eigenen Dampfdruck ohne eine Explosionsgefahr in flüssigem Zustand aufgehoben werden. Ein anderes, leicht zu handhabendes Brenngas ist flüssiges Propan.

Die Wahl der Arbeitstemperatur für die Strahlungsquelle gemäß Fig. 1 kann auf dem minimalen spezifischen Verbrauch an Brenngas basieren, der von Quellengröße und optischer öffnung abhängt. In einer vom Anmelder hergestellten Ausführungsform arbeitet die mit Propan versorgte Vorrichtung bei einer Temperatur von 2130° C und benötigt dafür eine Brennkammer mit einem Durchmesser von 2,5 cm. Der Verbrauch an Propangas belief sich auf 263 g/h und der an Sauerstoff auf 958 g/h. Die so hergestellte Vorrichtung liefert eine gesamte Ausgangsstrahlung von 325 Watt.

Figur 2 zeigt schematisch einen mechanischen

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Drehblenden-Modulator, der bei der praktischen Durchführung der Erfindung im Zusammenhang mit der in Fig. gezeigten Strahlungsquelle verwendbar ist. Dieser Modulator besitzt zumindest eine Reihe von fortwährend rotierenden Blättern 30, wovon jedes zwischen Halterahmen 32 in Lage anordnungen 34 angebracht ist. Die Blätter 30 werden durch einen Motor 36 über das Abgaberad 38 und das Übersetzungszahnrad 4o in eine

P Umdrehung versetzt. Nebeneinanderliegende Blätter werden in entgegengesetzten Richtungen mittels der im wesentlichen identischen Zahnräder 42 angetrieben. Um ein Verdrehen der einzelnen Blätter 30 zu vermeiden, wird jedes an beiden seiner Enden angetrieben. Zusätzlich zu dem Antrieb der Zahnräder 42 treibt der Motor 36 außerdem das Zahnrad 44 an, das mit einem Zahnradvorgelege über eine Welle verbunden ist, welches im wesentlichen identisch zu der mit 4o und 42 bezeich-

^ neten Anordnung ist, jedoch auf der Außenseite des gegenüberliegenden Halterahmens 3² angebracht ist. Um die Verwindungs-Möglichkeit der Blätter 30 noch weiter zu vermindern, kann die Lageanordnung 34 eine leichte Vorspannung erhalten, so daß die Blätter 30 einer gewissen Spannung ausgesetzt sind. Es hat sich gezeigt, daß ein Motor mit der Typgröße I5 mit einem Drehmoment

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von ca. 36 cmg bei 24 000 r/min, und einem Anzugsdrehmoment von ca. 63 cmg einen angemessenen Antrieb für eine Reihe von neun Blättern mit jeweils der Breite von 80 mm darstellt, die in einem Mittelpunktsabstand von 76 mm angeordnet sind. Die Lage*anordnungen y\ sind handelsübliche Standardtypen und die Zahnräder können beispielsweise gebräuchliche Standardzahnräder mit 20° Abwälzfläche sein (standard twenty degree pressure angle gears). Es ist leicht einzusehen, daß zur Erfüllung der Erfordernisse für eine gegebene Modulationsfrequenz eine große Auswahl an Lageranordnungen und geeigneten Zahnrädern zur Verfügung steht.

In der Fig. 2 ist noch ein zweiter Antriebsmotor 46 mit sich daran anschließendem Zahnradsystem 48 dargestellt, das gleich dem System ist, das mit den Blättern 30 verbunden und oben beschrieben worden ist. Dieser zweite Motor 46 und das Zahnradsystem 48 treibt eine zweite Reihe von drehbaren Blättern an (auf der Zeichnung nicht zu sehen, da von den Blättern J50 verdeckt). Mit einer derartigen zweiten Anordnung von unabhängig angetriebenen Blenden-Blättern ist es möglich, der Modulation der Ausgangsstrahlung einer infraroten oder einer anderen optischen Quelle etwas komplexere

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Punktionen zu geben. Beispielsweise kann der Antriebsmotor 36 bei einer konstanten Geschwindigkeit arbeiten und somit die Blätter 30 derart modulieren, daß die Ausgangsstrahlung eine bestimmte, vorher festgelegte Frequenz besitzt. Der zweite Antriebsmotor 46 kann mit veränderlicher Geschwindigkeit betrieben werden und damit kann er die zweite Reihe der Blenden-Blätter derart antreiben, daß die Amplitude der Strahlung mit fester fc, Frequenz moduliert wird. Die veränderliche Geschwindigkeit des Antriebsmotors für die zweite Reihe von Blendenblättern kann dadurch erreicht werden, daß der Motor 46 mittels eines spannungsgeregelten Oszillators 50, angekoppelt an eine LeistungsVersorgung 52, angesteuert wird. Des weiteren ist einzusehen, daß entweder einer der Motore 36 und 46 oder beide Motore mit konstanter oder veränderlicher Geschwindigkeit laufen können, abhängig von dem Anwendungsfall, bei welchem die modulierte Infrarotquelle verwendet werden soll.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt einer mechanisch modulierten Infrarotstrahlungsquelle schematisch dargestellt, welche insbesondere für die Verwendung in beweglichen Anwendungsbereichen geeignet ist. In dieser Ausführungsform ist der Strahlungshohlraum 60 kegel-

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stumpfförmig und doppelwandig, um die thermischen Verluste von der Rückseite der inneren Wand 62 zu vermindern. Die innere Wand 62 weist eine Vielzahl von Durchlässen 66 auf, damit das heiße Verbrennungsgas aus der Verbrennungskammer in den Zwischenraum 68 zwischen den Wänden 62 und 64 gelangen und durch eine Auspuffdüse 70 am unteren Teil der Strahlungsquelle austreten kann.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung würde es vorzuziehen sein, den Strahlungshohlraum mit einer einzigen Schicht hoher Temperatur zu isolieren, das heißt mit einem Isolationsmaterial hoher Wirksamkeit. Jedoch tritt hierbei das Problem auf, daß die meisten Materialien mit guter Isolierung im allgemeinen gegen hohe Temperaturen nicht sehr widerstandsfähig sind. So ist es bei Hochtemperatur-Quellen notwendig, eine Schicht 72 von hoher Temperaturisolierung zu verwenden, wie beispielsweise Zirkonoxyd, das sich unmittelbar an die äußere Hohlraumwand 64 anschließt. Die Dicke muß ausreichend sein, damit das Temperaturmaximum an der äußeren Oberfläche der Schicht 72 auf einer Höhe gehalten wird, die verträglich für die

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Isolationsschicht ?4 aus Siliziumoxyd-Glas ist, welches wiederum einen höheren Wirkungsgrad in Bezug auf Isolierung aufweist, jedoch nur eine Verträglichkeit für niedrigere Temperaturen als die in der Schicht 72 besitzt. Bei Bedarf kann auch in ähnlicher Weise eine dritte oder äußere Schicht 76 von sehr hoher Isolationswirkung, jedoch mit niedriger Temperaturverträglichkeit verwendet werden, wie beispielsweise MIN-K, ein Isolationsmaterial von äußerst geringer Leitfähigkeit bei Anwendung von Temperaturen von kleiner als ca. 900° C. Der isolierte Strahlungshohlraum sitzt in einem Gehäuse 78, das mit einer Vielzahl von Längsrippen 80 zum Wärmeaustausch versehen ist.

Der Strahlungshohlraum 60 ist an seinem Ausgangsende durch ein Fenster 82 verschlossen, welches für den Wellenlängenbereich der interessierenden Aust gangsstrahlung durchlässig ist. Für die Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich könnte zum Beispiel ein Quarzfenster eine vernünftige Lösung darstellen, da diese billig ist und den besten Widerstand gegen thermische Beanspruchung bietet. Selbstverständlich würden für andere Bereiche des Spektrums andere Materialien als Fenster bevorzugt werden. Um eine Entglasung des Quarzfensters zu vermeiden, wird der für die Ver-

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brennung in dem Hohlraum 6o notwendige Sauerstoff (oder die Luft) über eine Sauerstoff-Versorgungsleitung 84 in einen zylindrischen Schlitz 86 am Außenrand des Fensters 82 geleitet. Der kalte Sauerstoff gelangt so über das Fenster 82 und dient damit dazu, die Temperatur des Fensters in annehmbaren Grenzen zu halten. Es hat sich gezeigt, daß diese Technik die Fenstertemperatur auf weniger als 900° C hält, während die Wände des Strahlungshohlraumes auf 2300° C aufgeheizt wurden. Außerdem wurde festgestellt, daß die Strahlungsabgabe von der Quelle im wesentlichen unbeeinflußt bleibt, wenn ein großer Anteil des Sauerstoffs so lange über das Fenster 82 geführt wird, bis die Verbrennung in dem Hohlraum 60 vollendet ist.

Das Brenngas wird durch die Brenngas-Versorgungsleitung 88 und durch eine kleine, tangential an der Innenwand 62 des Strahlungshohlraumes 60 angeordneten öffnung 90 eingeleitet. Für bewegliche Anwendungen ist Propan ein angemessenes Brenngas, was den Kriterien entspricht, die für die Wahl des Brenngases im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert worden sind.

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Das einfachste Entzündungssystem bei der praktischen Durchführung vorliegender Erfindung ist ein elektrischer Funke, der durch die Entladung eines Kondensators über eine Funkenstrecke erzeugt wird. Zu diesem Zweck werden Kupferelektroden 92 und 94 in den Strahlungshohlraum 6o durch eine hochtemperaturverträgliche Einsatzdichtung 96 eingeführt, wie beispielsweise ein auswechselbarer Zirkonoxyd-Einsatz. Die Elek-

™ troden 92 und 9^ sind an ihren anderen Enden durch das Gehäuse 78 hindurch mit einem elektrischen Anschlußstecker 98 in bekannter Art verbunden und bestimmte Einzelheiten darüber sind deshalb nicht besonders dargestellt. Ist die Verbrennung in dem Hohlraum einmal zustande gekommen, so beginnen die Elektroden 9² und 94 zu schmelzen und die Entzündung wird durch die heiße Hohlraumwand 62 aufrechterhalten.

)f Die Strahlung von der erhitzten Hohlraumwand

62 läuft durch das Fenster 82 und wird mechanisch durch einen Drehblenden-Modulator lOO moduliert, wie dies anhand der Figur 2 beschrieben worden ist. Der elektrische Anschluß an den Modulatorantrieb ist schematisch mit dem Bezugszeichen lO2 gekennzeichnet. Nach Bedarf kann ein Strahlungsreflektor Io4 irgendeiner vorgewählten Geometrie an der Ausgangsseite des Modulators lOO verwendet

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werden, um eine besondere Raumverteilung der modulierten Ausgangsenergie zu erreichen. Auch kann eine Vielzahl von Wärmeaustausch-Rippen I06 außen um den Reflektor Io4 herum angeordnet werden. Je nach Anwendung kann nach Bedarf zusätzlich ein geeigneter Filter I08 über die Ausgangsöffnung des Reflektors Io4 gegeben werden.

Die Kühlung der Strahlungsquelle erfolgt in der bewegten Umgebung durch eine Luftführung in Kanälen. Die Abgase strömen aus der Auspuffdüse 70 in eine Mischkammer HO, die einen Teil des Gehäuses 78 darstellt. Um eine Erosion des Gehäuses 78 zu vermeiden und um die Erhitzung des elektrischen Anschlußsteckers 98 zu vermindern, kann eine Schicht 112 aus einem Material von hoher Temperaturwiderstandsfähigkeit gegenüber der Düse 70 angeordnet werden. Durch die Öffnung 114 wird Kühlluft in die Mischkammer HO beigegeben, die mit dem heißen Abgas vermischt und durch die Leitung 116 an die Umgebung abgegeben wird. Es hat sich gezeigt, daß das Abgas von einer mit Propan brennenden Strahlungsquelle durch Vermischen mit einem Luftstrom bei einem Massenverhältnis von über 35 auf eine Temperatur von weniger als 120° C reduziert werden kann.

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Kühlluft wird ebenso über Luftschaufeln 118 eingeführt, welche als Teil einer äußeren Ummantelung 120 ausgeformt sind. Diese Luft gelangt über die Wärmeaustausch-Rippen Io6 auf den Reflektor 1O4, sodann über die Antriebsmotor des Modulators 100 und schließlich über die Längsrippen 8o des Wärmeaustausches am Gehäuse 78. Diese Luft kann entweder direkt an die Umgebung abgegeben werden, oder aber durch die Abgasleitung 116.

In der Abgasmischkammer 110 kann ein Thermoschalter 121 angeordnet werden, um fortwährend die Temperatur des Abgases anzuzeigen. Ist beispielsweise die Temperatur des Abgases nicht auf einem vorbestimmten Wert innerhalb einer gegebenen Zeitdauer nach der Funken-Entzündung über die Elektroden 92 und 94 angestiegen, so kann eine Wiederzündung eingeleitet werden, wie dies im nachstehenden beschrieben wird. Ein zweiter Thermoschalter 122 kann an irgendeiner geeigneten Stelle nahe am Ausgangsfenster 82 angeordnet werden. In dem Falle, daß das Fenster zerbricht, würde das Verbrennungsgas sehr rasch in den optischen Hohlraum eindringen und ein Temperaturanstieg würde anschließend erfolgen. Dieser Temperaturanstieg könnte damit dafür verwendet werden,

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einen Abschalt-Vorgang einzuleiten, wie nunmehr beschrieben wird.

In Fig. 4 ist ein Blockdiagramm dargestellt, das im Zusammenhang mit den Grundideen vorliegender Erfindung einen vollständigen, mechanisch modulierten, gasgeheizten Infrarotstrahlungs-Übertrager zeigt. Die Verbrennungskammer des Strahlungshohlraumes 124 ist über die Versorgungsleitungen 126 und 128 mit einer Sauerstoff- und Brenngas-Vers orgung lj5O, bzw. 1^2 verbunden; jede Versorgungsleitung ist mit einem Spulen-Ventil 1;54 und Ij56 ausgestattet. Die Sauerstoffversorgung kann ein Tank mit flüssigem Sauerstoff sein oder könnte ein Sauerstofferzeuger auf chemischem Wege sein, durch welchen beispielsweise Sauerstoff auf chemischem Wege aus Natriumchlorat gewonnen wird. Eine solche chemische Sauerstoffgewinnung ist bereits bekannt.

Die Verbrennung des Brenngases heizt die Brennkammer 124, welche infrarote Strahlen aussendet. Diese Strahlung gelangt durch das Fenster I38 in der Strah^ lungskammer und wird durch den oben beschriebenen mechanischen Modulator I4o moduliert. Die Antriebsmotore

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142 des Modulators werden durch irgendeine geeignete Leistungsquelle 144 betrieben.

Die Verbrennungserzeugnisse werden von der Verbrennungskammer 124 in die Abgasmischkammer 146 geleitet, wo sie mit Kühlluft vermischt werden, die über eine Lufteinlaßöffnung 148 zugeführt wird. Das abgekühlte Gas wird über die Auspuffleitung 150 an die Umgebung abge-™ geben.

Die ZUndungs-Funkenstrecke 152 ist über den logischen Steuerkreis 154 mit der Leistungsquelle 144 verbunden. Der logische Steuerkreis 154 empfängt vom Temperaturfühler I56 des Abgases, vom optischen Temperaturfühler I58 und von den Startelementen I60 entsprechende elektrische Signale. Im Betriebsablauf wird anfänglich ein Startsignal von den Startelementen I60 an den logischen Steuerkreis 154 gegeben, das dazu dient, die LeistungsVersorgung 144 für die Antriebsmotore des Modulators und für die Entzündungsfolge einzuschalten. Diese Folge beinhaltet das Laden des Zündkondensators 162 und das öffnen der Magnetventile 1^4 und I36 in den Sauerstoff- bzw. Brenngas-Versorgungsleitungen 126 und 128. Ist der Zündkondensator 162 einmal voll aufge-

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laden, wird er über die Funkenstrecke 152 in der Brennkammer 124 entladen. Ist die Zündung ausreichend, so steigt die Temperatur des Abgases in der Abgas-Mischkammer rasch auf eine bestimmte Arbeltstemperatür an. Erreicht diese Temperatur innerhalb einer bestimmten Zeit nicht einen vorgegebenen Wert, so zeigt der Temperaturfühler des Abgases I56 dies an und die Zündfolge wird wiederholt. In diesem Fall sind die Ventile 1^4 und für den Sauerstoff und das Brenngas für eine zum Ab- I

lassen des Gases aus der Brennkammer 124 ausreichenden Zeit verschlossen und die oben beschriebene Zündfolge wird wiederholt. Je nach Bedarf kann eine bestimmte Anzahl von erfolglosen Zündversuchen als Kriterium dafür dienen, daß die gesamte Anlage außer Tätigkeit gestellt ist. Auch kann eine automatische Außerbetriebsetzung eingeleitet werden, wenn der optische Temperaturfühler Oegebenheiten anzeigt, die auf ein gebrochenes Fenster I38 schließen lassen. In solch einem Fall würden die Sauerstoff- und Brenngas-Ventile 13^, bzw. I36 geschlossen und die Leistungsversorgung für die Antriebsmotore 142 des Modulators abgeschaltet werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele

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beschränkt, sondern es sind diesen gegenüber zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

/■ *
( 1.) Modulierte Strahlungsquelle, gekennzeichnet

durch eine Brennkammer (lO;6o) aus einem bei Erhitzung Strahlungsenergie emittierenden Material, durch ein ein Ende der Brennkammer (lO;6o) verschließendes Fenster (12;82), das im wesentlichen durchlässig für die Strahlungsenergie ist, durch Einbringelemente (14;88) eines Brenngases in die Brennkammer, durch Einbringelemente (16;84) eines Oxydationsmittels in die Brennkammer, wobei sich eine Mischung des Oxydationsmittels mit dem Brenngas einstellt, durch eine Zündeinrichtung (96) für diese Mischung zum Abbrennen des Brenngases, zur Erhitzung der Brennkammer (lOjöO) und zur Strahlungsemision durch das Fenster (12;82), durch eine Auspuff einrichtung (24;70) für die Verbrennungserzeugnisse aus der Brennkammer und durch einen mechanischen Modulator (lOO) für die Strahlungsenergie, der aus einer ersten Anzahl von auf einer gleichen Anzahl von parallelen Achsen drehbar angeordneten Blättern (30 ) besteht, wobei diese Achsen im wesentlichen in einer ersten Ebene, anschließend an die Außenfläche des

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Fensters (12) liegen, und wobei jede einzelne Achse in einem der Breite der Blätter vergleichbaren Abstand zu den Nebenachsen liegt, und ferner aus einem Antrieb (36) für eine derart synchrone Drehung der ersten Anzahl von Blättern (30) besteht, daß die durch das Fenster emittierte Strahlungsenergie als Funktion der Winkelstellung der ersten drehbaren Blätter amplituden-moduliert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (1θ;6θ) aus Zirkonoxyd gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Ansprucbj2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer aus Zirkonoxyd aus einem Zirkonoxyd-Gespinst gebildet ist, das mit Zirkonoxyd-Verguß imprägniert ist.

4. Vorrichtung nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (6o) doppelwandig und kegelstumpfförmig mit einem Abgasdurchlaß (68) zwischen diesen Wänden (62,64) ausgebildet ist und daß die innere Wand (62) eine Vielzahl von öffnungen (66) besitzt, wobei der Abgasdurchlaß (68) in einer Auspuff düse (70) am Ende der

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Brennkammer (6O) und gegenüber dem Fenster (82) endet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (26;llO) für die aus der Brennkammer (lO;6o) austretenden Verbrennungserzeugnisse vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung aus einer Abgas-Mischkammer (HO) für die Aufnahme der Verbrennungserzeugnisse besteht und daß Zuführelemente in diese Abgas-Mischkammer (HO) für Kühlluft in einem bestimmten Mischverhältnis zu den Verbrennungserzeugnissen vorhanden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischverhältnis der zu den Verbrennungserzeugnissen beigemischten Kühlluft zumindest 35 ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Strahlungsenergie im sichtbaren Wellenlängenbereich das Fenster (12; 82) aus Quarz gebildet ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringelemente für das für das Verbrennungsgas einen unter Druck stehenden Behälter mit Brenngas aufweisen und daß eine Gasversorgungsleitung (I4j88) mit einem ihrer Enden in Verbindung mit diesem Behälter und mit dem anderen Ende in Verbindung mit der Brennkammer (60) steht.

^ lO. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngas-Versorgungsleitung (88) in Bezug auf die Brennkammer(60) derart ausgerichtet ist, daß das Gas tangential in die Kammer eintritt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringelemente für das Oxydationsmittel eine unter Druck stehende Sauerstoffquelle aufweisen und daß eine Sauerstoff-Versorgungsleitung (84) mit einem ihrer Enden in Verbindung mit dieser Sauer-

™ Stoffversorgung und mit dem anderen Ende in Verbindung mit der Brennkammer steht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffversorgung aus einem Behälter mit flüssigem Sauerstoff besteht.

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l^. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffversorgung aus einem chemischen Sauerstofferzeuger besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf der inneren Seite und am äußeren Rand des Fensters (82) ein zylindrischer Schlitz (86) in der Brennkammer (6o) angeordnet ist, wobei dieser Schlitz (86) mit seinem Kreisumfang in Verbindung mit der Brennkammer (6o) steht, und daß die Zuführung des Oxydationsmittels derart mit diesem Schlitz (86) in Verbindung steht, daß das Fenster dabei gekühlt ist und dessen Temperatur eine bestimmte Grenze nicht überschreitet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zündung ein paar Elektroden (92, 9A) in die Brennkammer (60) auf der gegenüberliegenden Seite des Fensters hineinragen und daß Elemente für die Erzeugung eines elektrischen Funkens zwischen den Elektroden vorgesehen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Anzahl von auf einer zweiten

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Anzahl von parallelen Achsen drehbar angebrachten Blättern im wesentlichen in einer einzigen zweiten Ebene benachbart und parallel zur Ebene der ersten Blätter angeordnet ist, wobei jede Achse der zweiten Anzahl von Blättern in einem der Breite der Blätter vergleichbaren Abstand zu den Nebenachsen liegt, und daß ein Antrieb (46) diese zweite Anzahl von Blättern in einer synchronen,zur ersten ρ Anzahl von Blättern unabhängigen Drehung derart bewegt, daß der durch die erste Anzahl von Blättern amplituden-modulierten Strahlung eine Modulation aufgelegt ist, die eine Punktion der Winkelstellung der zweiten Drehblätter darstellt.

17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (j56) der ersten Anzahl von Blättern bei einer festen Geschwindigkeit und der Antrieb (46) der zweiten Anzahl von Blättern bei einer veränderlichen Geschwindigkeit arbeitet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reflektor (Io4) anschließend an den mechanischen Modulator für die Strahlungsenergie ange-

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ordnet ist, dessen Form der gewünschten räumlichen Verteilung der modulierten Strahlungsenergie entspricht.

19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Lichtreflektors (Io4) ein Durchlaßfilter (Io8) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmeaustausch-Rippen (l06) zur Wärmeübertragung am Lichtreflektor (1θ4) angebracht sind und daß eine Einrichtung (118) Kühlluft über diese Wärmeaustausch-Rippen (Io6) bringt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ventile (13¹O, C¹36) zur Unterbrechung der Brenngas- und Oxydationsmittel-Zuführung in die Brennkammer vorgesehen sind und daß ein Temperaturfühler (122) in der Nähe des Fensters (82) angebracht und mit den Ventilen (13^, 136) derart gekoppelt ist, daß dieser bei einem Temperaturanstieg über eine bestimmte Höhe die Unterbrechungsventile schaltet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß Ventile (1^4, I36) zur Unterbrechung der Brenngas- und Oxydationsmittel-Zuführung in die Brennkammer vorgesehen sind, und daß ein Temperaturfühler (121) in der Nähe der Auspuffanlage (70) der Verbrennungserzeugnisse angebracht und mit den Ventilen (13²J-* I36) derart gekoppelt ist, daß dieser bei einem Temperaturabfall unter eine bestimmte Grenze die Unterbrechungsventile schaltet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungs ventile (IjJ^, 136} in Form von Magnetventilen in den Zuleitungen (126, 128) für das Brenngas und das Oxydationsmittel zwischengeschaltet sind.

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