DE2829099A1

DE2829099A1 - Cooling device for xenon lamp in testing appts. - has lamp surrounding cylindrical cooling tube of UV transparent glass with end and middle restrictions

Info

Publication number: DE2829099A1
Application number: DE19782829099
Authority: DE
Inventors: Shigeru Suga
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-07-03
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1980-01-17

Abstract

The xenon lamp is intended as a light source for an explosion-proof testing device. The lamp (2) is surrounded by a cooling tube of UV transparent glass. The tube has restrictions near the lamp ends containing the electrodes. Its length is such that it exrends over the both (HV, LV) lamp electrodes. The upper end (HV) carries an annular cap (32) hermetically sealed together with the high voltage terminal (29) and at its periphery. From the wall of the cap extends laterally a short discharge tube (31). In the middle section of a connecting part is screwed down the LV terminal and which forms a flow aperture. A second annular cap (36) is provided at the LV (lower) end, to whose inner surface the connecting part is screwed down.

Description

"Eühlvorrichtung für eine Xenon-Lampe""Eühlvorrichtung for a Xenon lamp"

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine Xenon-Lampe, insbesondere bei Verwendung als Lichtquelle in einer Wetterfestigkeitsprüfeinnchtung, die im folgenden als Prüfeinrichtung bezeichnet wird.The invention relates to a cooling device for a xenon lamp, especially when used as a light source in a weather resistance test facility, hereinafter referred to as the test facility.

Xenon-Lampen werden üblicherweise in großer Zahl zu Werbezwecken sowie ganz allgemein zur Beleuchtung eingesetzt, äedoch außerordentlich selten bei Prüfeinrichtungen zur Untersuchung der Lichtfestigkeit. Bei. Verwendung von Xenon-Lampen zu Beleuchtungszwecken ist im Hinblick auf die Qualität der Lampe die Energie im sichtbaren Bereich von wesentlicher Bedeutung, während die Intensität im UV-Bereich sowie die scharfe Abschwächung dieser Intensität beim Gebrauch, was derartigen Entladungslampen inhärent ist, keinerlei Probleme aufwirft. Die Lampe wird vielmehr in der Praxis zusammen mit einem Filter eingesetzt, um den W-Spektralbereich abzuschneiden.Xenon lamps are commonly used in large numbers for advertising purposes as well Generally used for lighting, but extremely rarely in testing facilities to investigate light resistance. At. Use of xenon lamps for lighting purposes In terms of the quality of the lamp, the energy is in the visible range of essential, while the intensity in the UV range as well as the sharp attenuation this intensity in use, which is inherent in such discharge lamps, does not have any Poses problems. In practice, the lamp is used together with a filter used to cut off the W spectral range.

Bei der Prüfung der Lichtfestigkeit sind jedoch bisher Untersuchungen angestellt worden, um die Eigenschaften der Xenon-Lampe zu verbessern, beispielsweise die Transmissionsverluste der Lampe für das hier wesentliche UV-Licht aufgrund des Aufbaues der Wasserkühlung für die Lampe, die Abnahme der UV-Intensität während Langzeituntersuchungen (500 bis 2000 Stunden) sowie die Zerstörung oder Beschädigung der Xenon-Lampe.So far, however, investigations have been carried out to test the light resistance has been employed to improve the properties of the xenon lamp, for example the transmission losses of the lamp for the UV light that is essential here due to the Construction the water cooling for the lamp, the decrease in UV intensity during long-term studies (500 to 2000 hours) as well as the destruction or Damage to the xenon lamp.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Innenansicht einer Prüfeinrichtung mit einer bekannten Kühlvorrichtung für die Xenon-Lampe, Fig 2 eine schematische Innenansicht einer Prüfeinrichtung mit der erfindungsgemäßen Kühl einrichtung der Xenon-Lampe, Fig. 3 einen Längsschnitt einer Xenon-Lampe mit bekannter Kühlvorrichtung, Fig. 4 einen Längsschnitt einer Xenon-Lampe mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in Fig. 4, Fig. 6 einen Längsschnitt der Sockelverbindung am Niederdruckende sowie die sogenannte Parker-Eupplung eines Kupferrohrs und Fig. 7 die Temperaturverteilung bei der Lichtemission der Xenon-Lampe.The invention is described below with reference to the accompanying drawing explained in more detail. 1 shows a schematic interior view of a test device with a known cooling device for the xenon lamp, FIG. 2 is a schematic Interior view of a test device with the cooling device according to the invention Xenon lamp, FIG. 3 shows a longitudinal section of a xenon lamp with a known cooling device, 4 shows a longitudinal section of a xenon lamp with a cooling device according to the invention, Fig. 5 is a cross-sectional view along the line A-A in Fig. 4, and Fig. 6 is a longitudinal section the base connection at the low pressure end as well as the so-called Parker coupling one Copper tube and FIG. 7 shows the temperature distribution during the light emission of the xenon lamp.

Die spektroskopischen Eigenschaften von Xenon-Lampen sind ähnlich denen des Sonnenlichts, daher werden sie häufig als Lichtquellen in Prüfeinrichtungen zur Untersuchung der Lichtfestigkeit eingesetzt.The spectroscopic properties of xenon lamps are similar those of sunlight, therefore they are often used as light sources in test facilities used to investigate light resistance.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Prüfeinrichtung ist eine Xenon-Lampe 2 vertikal in der Mitte eines Untersuchungsbehälters 1 angeordnet; ferner ist ein Probenrahmen 4 mit einer Probe 3 vorgesehen, die am Umfang des Rahmens 4 im Abstand zur Xenon-Lampe 2 gehaltert und ausgerichtet ist, wos1n bei dieser Abstand beibehalten wird, wenn/das Mittelteil mit Hilfe einer Welle 5, einem Lager 6, einem Kegelradgetriebe 7 und einem Untersetzungsmotor 8 dreht. Bei diesem Umlauf wird die Probe 3 mit dem von der Xenon-Lampe emittierten Licht bestrahlt, so daß die Alterung, die Verfärbung und der Verschleiß der Probe beschleunigt werden. Die Lufttemperatur innerhalb des Behälters 1 ist aufgrund der von der Lampe 2 bei der Lichtemission erzeugten Wärme erhöht. Daher ist ein mit einem Temperaturwächter verbuS.ines Gebläse 10 zum Ansaugen von Umgebungsluft vorgesehen, um die im Innern befindliche Luft mit der Umgebungsluft auszutauschen und so automatisch die Lufttemperatur innerhalb des Behälters 1 auf einem konstanten Wert zu halten; zu diesem Zweck ist ein Abgasventil 11 vorgesehen, das sich aufgrund des Gebläsedrucks des Gebläses 10 öffnet oder schließt.The test device shown in FIG. 1 is a xenon lamp 2 arranged vertically in the middle of an examination container 1; further is a Sample frame 4 is provided with a sample 3, which is spaced on the circumference of the frame 4 to the xenon lamp 2 is held and aligned, where this distance is maintained if / the middle part with the help of a shaft 5, a bearing 6, a bevel gear 7 and a reduction motor 8 rotates. During this cycle, the sample 3 with the irradiated light emitted by the xenon lamp, so that the aging, the discoloration and the wear of the sample can be accelerated. The air temperature within the Container 1 is due to the heat generated by the lamp 2 when emitting light elevated. A blower 10 is therefore used for suction with a temperature monitor provided by ambient air to the air located inside with the ambient air exchange and so automatically the air temperature inside the container 1 keep a constant value; an exhaust valve 11 is provided for this purpose, which opens or closes due to the blower pressure of the blower 10.

In diesem Fall wird die Lichtemission der Xenon-Lampe 2, die als Lichtquelle in der Prüfeinrichtung den wesentlichsten Deil bildet, mit Hilfe einer Beleuchtungssteuereinrichtung 12 stabilisiert. Um einen Bruch der Lampe 2 aufgrund der hohen Wärmeentwicklung bei der Licht emission zu verhindern, ist der Mantel der Lampe wassergekühlt.In this case, the light emission of the xenon lamp 2 serving as the light source forms the most essential part in the testing device, with the help of a lighting control device 12 stabilized. To a breakage of the lamp 2 due to the high heat generation To prevent light emission, the jacket of the lamp is water-cooled.

Der Aufbau einer bekannten Wasserkühlung für die Xenon-Lampe wird im folgenden mit Bezug auf die Fig. 3 erläutert. Die Xenon-Lampe 2 ist von einem zylindrischen Innenrohr 13 umgeben, das aus W-durchlässigem Glas besteht, und die Außenseite des Innenrohrs 13 ist von einem Außenrohr 14 umgeben, das aus ähnlichem Material besteht. Das Kühlwasser tritt am Einlaßrohr 15 ein, strömt nach unten zwischen der Xenon-Lampe 2 und dem Innenrohr 13 und kühlt dabei die Oberfläche der Lampe, fließt dann von unten nach oben zwischen dem Innenrohr 13 und dem Außenrohr 14 und wird schließlich durch ein Auslaßrohr 16 nach außen abgeführt.The construction of a known water cooling system for the xenon lamp will be explained below with reference to FIG. The xenon lamp 2 is of one surrounding cylindrical inner tube 13, which consists of W-permeable glass, and the Outside of the inner tube 13 is surrounded by an outer tube 14, which is made of similar Material. The cooling water enters at the inlet pipe 15, flows down between the xenon lamp 2 and the inner tube 13 and thereby cools the surface the Lamp then flows from bottom to top between the inner tube 13 and the outer tube 14 and is finally discharged to the outside through an outlet pipe 16.

Die Xenon-Lampe 2 weist einen Hochspannungsanschluß 17 sowie einen Niederspannungsanschluß 18 am unteren bzw. am oberen Ende auf, wobei eine Hochspannungszuleitung 19 und eine Niederspannungszuleitung 20 mit dem Hochspannungs- bzw. Niederspannungsanschluß verbunden sind. Die anderen Enden dieser Leitungen 19, 20 sind mit der erwähnten Beleuchtungssteuereinrichtung 12 verbunden. Aufgrund der konstruktiven Verbindung der Prüfeinrichtung 1 mit der Kühlvorrichtung für die Xenon-Lampe ist jedoch die Hochspannungsleitung 19 innerhalb des Versuchsbehälters zwischen der Xenon-Lampe 2 und der Probe geführt und ist daher dem emittierten Licht ausgesetzt.The xenon lamp 2 has a high-voltage connection 17 and a Low-voltage connection 18 at the lower or upper end, with a high-voltage lead 19 and a low-voltage supply line 20 with the high-voltage or low-voltage connection are connected. The other ends of these lines 19, 20 are with the mentioned Lighting control device 12 connected. Because of the constructive connection the test device 1 with the cooling device for the xenon lamp, however, is the High-voltage line 19 inside the test container between the xenon lamp 2 and the sample and is therefore exposed to the emitted light.

Ferner liegt während des Betriebs der Lampe an der Leitung 19 eine hohe Spannung von einigen Kilovolt oder mehr an.Furthermore, there is a line 19 on the line 19 during operation of the lamp high voltage of a few kilovolts or more.

Insbesondere wird mit der Anordnung gemäß Fig. 3 keine ausreichende Stabilität der Prüfbedingungen während des Lichtfestigkeitstests erzielt. So hat die in Fig. 3 dargestellte Kühlvorrichtung für Xenon-Lampen die folgenden Nachteile: 1. Der Wirkungsgrad des Wärmeaustausches zum Kühlen der Lampe ist gering: so fließt das Kühlwasser zwischen der Lampe 2 und dem Innenrohr 13 von oben nach unten und kühlt dabei die Oberfläche der Xenon-Lampe 2 während die Temperatur des Kühlwassers ansteigt; das so erwärmte Wasser strömt zwischen dem Innenrohr 13 und dem Außenrohr 14 von unten nach oben. Dadurch ergibt sich ein Wärmeübergang von dem nach oben strömenden Kühlwasser mit höherer Temperatur außerhalb des Innenrohrs zu dem nach unten strömenden Kühlwasser mit niedriger Temperatur im Innern des Innenrohrs, so daß der Kühlwirkungsgrad verschlechtert wird.In particular, the arrangement according to FIG. 3 is not sufficient Stability of test conditions achieved during the lightfastness test. So had the cooling device for xenon lamps shown in Fig. 3 has the following disadvantages: 1. The efficiency of the heat exchange for cooling the lamp is low: so flows the cooling water between the lamp 2 and the inner tube 13 from top to bottom and cools the surface of the xenon lamp 2 while the temperature of the cooling water increases; the water heated in this way flows between the inner pipe 13 and the outer pipe 14 from bottom to top. This results in a heat transfer from the to the top flowing cooling water with a higher temperature outside the inner tube to the after cooling water with low temperature flowing down inside the inner tube, see above that the cooling efficiency is deteriorated.

2. Der Druckverlust in dem strömenden Kühlwasser ist groß: Die Kühlvorrichtung weist eine Doppelrohrkonstruktion auf, wobei sowohl der Einlaß als auch der Auslaß für das Eühlwasser am oberen Ende ausgebildet sind und wobei die Rohre am unteren Ende gebogen sind, um die jeweilige Rckführung zu bilden; dadurch ist der Reibungswiderstand an der Oberfläche sehr groß (etwa dreimal so groß wie bei dem unten beschriebenen, einzelnen Kühlrohr gemäß der Erfindung). Da die Temperatur des Kühlwassers an der Oberflächengrenzschicht mit der heißen Xenon-Lampe erhöht ist, wird die Dichte des Wassers in dieser Grenzschicht geringer, und das Wasser strömt entgegen dem nach unten gerichteten Hauptstrom nach oben. Die gleiche Strömungsumkehr tritt allerdings in geringerem Maße in der Grenzschicht auf der Außenfläche des Innenrohrs 13 aufgrund des erwähnten Wärmeübergangs auf. Ferner besteht die Tendenz zur Ausbildung von Luftblasen in der Grenzschicht auf der erhitzten Lampenoberfläche, und die so erzeugten luftblasen bewegen sich entgegen dem Hauptstrom nach oben. Dies führt insgesamt- zu einem erheblichen Druckverlust. Wenn daher der Druck des zugeführten Wassers niedrig ist, kann die zum Kühlen erforderliche Wassermenge nicht erhalten werden; daher ist eine zusätzliche Pumpe zur Druckerhöhung erforderlich, was zu einem unnötigen Verbrauch an Einrichtungen und Wasser führt.2. The pressure loss in the flowing cooling water is great: The cooling device has a double tube construction, both the inlet and also the outlet for the Eühlwasser are formed at the upper end and wherein the Tubes are bent at the lower end to form the respective return duct; through this the frictional resistance on the surface is very large (about three times as large as in the single cooling tube according to the invention described below). Because the temperature of the cooling water at the surface boundary layer is increased with the hot xenon lamp is, the density of the water in this boundary layer is lower, and the water flows upwards against the main stream directed downwards. The same flow reversal occurs to a lesser extent in the boundary layer on the outer surface of the Inner tube 13 due to the heat transfer mentioned. There is also a tendency for the formation of air bubbles in the boundary layer on the heated lamp surface, and the air bubbles created in this way move upwards against the main flow. Overall, this leads to a considerable loss of pressure. Therefore, when the pressure of the supplied water is low, the amount of water required for cooling cannot obtained; therefore an additional pump is required to increase the pressure, which leads to unnecessary consumption of facilities and water.

3. Der Verlust an zur Probe 3 hingerichteter Steuerungsenergie ist, insbesondere durch Verminderung und Abschwächung der UV-Strahlung, groß: die Verschmutzung der beiden Oberflächen des Innenrohrs 13 und der Innenfläche des Außenrohrs 14, d.h. insgesamt drei Oberflächen, die sich'aus der Güte des Wassers ergibt, ist groß (dreimal so groß im Vergleich zu der weiter unten beschriebenen, einzigen Oberfläche des einen erfindungsgemäßen Rohrs). Die Wasserschicht, durch die das Licht hindurchtreten muß, ist dicker, und zwar etwa zweimal so dick wie die Schicht bei der weiter unten beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung. Aus diesen Gründen ist die Licht transmission gering, und die mit fortschreitender Zeit zu beobachtende Verminderung und Abschwächung der Intensität der UV-Strahlen wird insbesondere bei kurzen Wellenlängen besonders kritisch; dies gilt insbesondere bei langdauernden Untersuchungen wie beispielsweise während 500 bis 2000 Stunden.3. The loss of control energy executed on sample 3 is especially by reducing and weakening UV radiation, great: pollution the two surfaces of the inner tube 13 and the inner surface of the outer tube 14, i.e. a total of three surfaces resulting from the quality of the water is large (three times the size of the single surface described below of the tube according to the invention). The layer of water through which the light passes must is thicker, about twice as thick as the layer below described arrangement according to the invention. For these reasons, the light transmission low, and the decrease and weakening observed with the passage of time the intensity of UV rays are particularly effective at short wavelengths particularly critical; this applies in particular to long-term examinations such as for example for 500 to 2000 hours.

4. Die Verschlechterung oder Beschädigung der Hochspannungsleitung wird beschleunigt: wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde, wird die Hochspannungsleitung 13 (und in bestimmten Fällen die Niederspannungsleitung) durch den Zwischenraum zwischen der Probe 3 und der Xenon-Lampe 2 durchgeführt; dies istdeshalb erforderlich, da die Xenon-Lampe am Oberteil der Prüfeinrichtung befestigt ist und von diesem herabhängt; ferner ist der Probenrahmen 4 unterhalb der Lampe drehbar gehaltert. Folglich wird die Beschichtung der Leitung in der gleichen Weise wie die Probe 3 fortschreitend abgebaut, so daß die Wartungsintervalle verkürzt werden.4. The deterioration or damage to the power line is accelerated: as explained above with reference to FIG. 1, the High-voltage line 13 (and in certain cases the low-voltage line) through performed the gap between the sample 3 and the xenon lamp 2; this is why required because the xenon lamp is attached to the upper part of the test device and depends on this; Furthermore, the sample frame 4 is rotatable below the lamp held. Consequently, the coating of the wire is done in the same way as the sample 3 gradually degraded, so that the maintenance intervals are shortened.

5. Selbst eine geringfügige, dauernde Abschattung der Probe 3 durch die Leitung ist unerwünscht. Dieser Schatten beeinflußt insbesondere die Steuerung in einer automatischen Steuereinrichtung für die Bestrahlungsintensität nachteilig; diese Steuereinrichtung weist einen auf Licht ansprechenden Sensor in der Probenposition auf.5. Even a slight, permanent shadowing of the sample 3 by the line is undesirable. This shadow affects the controls in particular disadvantageous in an automatic control device for the irradiation intensity; this control device has a light responsive sensor in the sample position on.

Diese Nachteile werden mit der erfindungsgemäßen Eühlvorrichtung für die Xenon-Lampe so weit wie möglich vermieden.These disadvantages are with the Eühlvorrichtung invention for avoided the xenon lamp as much as possible.

Bei der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist die Hochspannungselektrode der Xenon-Lampe an deren oberem Ende und eine Niederspannungselektrode an deren unterem Ende angeordnet. Die Lampe ist von einem einwandigen, zylindrischen, UV-durchlässigen Glaskühlrohr für Wasser umgeben. An den der oberen und der unteren Elektrode der Lampe entsprechenden Stellen des Glasrohrs sind Einschnürungen mit vermindertem Durchmesser ausgebildet, so daß das Kühlwasser von unten nach oben in einer Richtung strömen kann. Ferner ist ein Einlaßrohr für das Kühlwasser eines elektrisch leitfähi- gen Kupferrohrs vorgesehen, das eine isolierende Beschichtung aufweist und als Niederspannungsleitung dient. In der Mitte des Versuchsbehälters ist anstelle einer üblichen Welle für den Probenrahmen eine hohlzylindrische Welle senkrecht angeordnet. Das Kupferrohr ragt durch die hohlzylindrische Welle von der Unterseite des Versuchsbehälters und ist mit einem Kupplungsteil eines Wasserrohrs am unteren Ende eines feststehenden Kühlrohre verbunden; ferner ist das Kupferrohr gegenüber der Biederspannungselektrode der Xenon-Lampe elektrisch leitend.In the cooling device according to the invention, the high-voltage electrode is the xenon lamp at its upper end and a low-voltage electrode at its arranged at the bottom. The lamp is of a single-walled, cylindrical, UV-permeable Glass cooling tube for water surrounded. At the top and bottom electrodes of the Points of the glass tube corresponding to the lamp are constrictions with reduced Diameter formed so that the cooling water from bottom to top in one direction can flow. Furthermore, an inlet pipe for the cooling water of an electrically conductive gene Copper pipe provided, which has an insulating coating and as a low-voltage line serves. In the middle of the test container is instead of a normal shaft for the sample frame a hollow cylindrical shaft arranged vertically. The copper pipe protrudes through the hollow cylindrical shaft from the underside of the test container and is with a coupling part of a water pipe at the lower end of a fixed Cooling pipes connected; furthermore, the copper pipe is opposite the low voltage electrode the xenon lamp is electrically conductive.

Erfindungsgemäß ist die Niederspannungselektrode (geerdete Seite der Xenon-Lampe) am unteren Ende der Lampe angeordnet, um einen Leistungsverlust zu verhindern, der bei Anordnung an dem oberen Ende auftreten würde, da die Spannung an der Hochspannungselektrode außerordentlich hoch ist und Entladungen gegenüber Bauteilen in der Nähe der Elektrode verursacht, beispielsweise an der Innenseite der hohlzylindrischen Welle.According to the invention, the low-voltage electrode (earthed side of the Xenon lamp) placed at the lower end of the lamp in order to reduce power loss prevent that would occur if placed at the top, as the tension at the high-voltage electrode is extremely high and compared to discharges Components in the vicinity of the electrode, for example on the inside the hollow cylindrical shaft.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für eine Xenon-Lampe in einer Wetterfestigkeits-Prüfeinrichtung dargestellt.In Fig. 2 is an embodiment of the cooling device according to the invention for a xenon lamp in a weatherability tester.

Das Einlaßrohr 21 tritt in den Versuchsbehälter 1 horizontal am unteren Ende der Prüfeinrichtung ein und ist über ein elastisches Verbindungsrohr 22 mit dem elektrisch leitfähigen Kupferrohr 23 verbunden; dieses Kupferrohr 23 weist mit Ausnahme seiner'beiden Endabschnitte auf seinem äußeren Umfang eine isolierende Beschichtung 23' auf. Das Kupferrohr 23 erstreckt sich horizontal bis zur Mitte des Versuchsbehälters 1 und vertikal nach oben durch die Hohlwelle 24 zum Drehen des Probenrahmens 4, wobei das obere Ende der Hohlwelle 24 am Mittelteil des Bodens des Probenrahmens 4 befestigt, das untere Ende mit einem Untersetzungsmotor 8 zum Antrieb über ein Kegelrad 7' verbunden und der Mittel- abschnitt durch obere und untere Lager gehaltert ist. Das Kupferrohr ist ferner mit einem Kupplungsteil 25 am Sockel 36 verbunden, der am unteren Ende der Xenon-Lampe 2' befestigt ist. Daher behindert die Kupferplatte 23 die Drehbewegung der Welle 24 nicht. Die aus der Beleuchtungssteuereinrichtung 12 herausgeführt Wie derspannungsleitung 27 hängt nach unten durch den Raum außerhalb des Probenrahmens 4, ohne dabei der Bestrahlung durch das Licht der Xenon-Lampe ausgesetzt zu sein; die Niederspannungsleitung 27 ist mit dem Anschluß 28 verbunden, der am freien Ende des Kupferrohrs 23 in der Nähe des elastischen Verbindungsrohrs 22 angeordnet ist.The inlet pipe 21 enters the test tank 1 horizontally at the lower End of the test device and is via an elastic connecting tube 22 with connected to the electrically conductive copper pipe 23; this copper tube 23 has with With the exception of its two end sections, an insulating one on its outer circumference Coating 23 'on. The copper pipe 23 extends horizontally to the center of the test container 1 and vertically upwards through the hollow shaft 24 for rotation of the sample frame 4, the upper end of the hollow shaft 24 at the central part of the bottom of the sample frame 4 attached, the lower end with a reduction motor 8 for Drive connected via a bevel gear 7 'and the central section is supported by upper and lower bearings. The copper pipe is also provided with a Coupling part 25 connected to the base 36, which is at the lower end of the xenon lamp 2 ' is attached. Therefore, the copper plate 23 hinders the rotation of the shaft 24 not. The led out of the lighting control device 12 How derspannungsleitung 27 hangs down through the space outside the sample frame 4, without the Exposure to radiation from the light of the xenon lamp; the low voltage line 27 is connected to the terminal 28 at the free end of the copper tube 23 in the Near the elastic connecting pipe 22 is arranged.

Durch diese Rohranordnung und Verdrahtung können die oben erwähnten Nachteile 4 und 5 der bekannten Anordnung ausgeschaltet werden.With this pipe arrangement and wiring, the above-mentioned Disadvantages 4 and 5 of the known arrangement are eliminated.

Die aus der Steuereinrichtung 12 herausgeführte Hochspannungsleitung 30 ist mit dem Hochspannungsanschluß 29 am oberen Ende der Xenon-Lampe 2' verbunden.The high-voltage line led out of the control device 12 30 is connected to the high-voltage terminal 29 at the upper end of the xenon lamp 2 '.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung und deren Anschluß wird im folgenden mit Bezug auf die Fig. 4 bis 7 näher erläutert.The structure of the cooling device according to the invention and its connection is explained in more detail below with reference to FIGS.

Aus Fig. 7 ergibt sich, daß die exotherme Demperaturverteilung in iIängsrichtung s aufgrund der Lichtemission der Xenon-Lampe an den beiden Enden mit den Elektroden 33, 33' außerordenlich hoch wird.From Fig. 7 it follows that the exothermic temperature distribution in in the longitudinal direction s due to the light emission of the xenon lamp at the two ends with the electrodes 33, 33 'becomes extraordinarily high.

Beim Wärmeaustausch beeinflußt die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums dessen Wärmeaufnahme von der Oberfläche der Wärmequelle sehr stark. Je größer die Strömungsgeschwindigkeit ist, umso besser ist die Kühlwirkung. Der Wärmeaustausch von Wasser erfolgt beispielsweise mit folgenden Parametern: Wärmeübergangskoeffizient durch natürliche Konvektion: etwa 1680 - 8400 kJ/m2.h.°C Wärmeübergangskoeffizient durch erzwungene Konvektion: 8400 - 42 000 kJ/m2.h.°C.The flow rate of the cooling medium affects the heat exchange its heat absorption from the surface of the heat source is very strong. The bigger the The flow velocity, the better the cooling effect. The heat exchange of water is carried out with the following parameters, for example: Heat transfer coefficient by natural convection: approx. 1680 - 8400 kJ / m2.h. ° C heat transfer coefficient by forced convection: 8400-42000 kJ / m2.h. ° C.

Für kontinuierlich strömendes Wasser ergibt sich bei konstanter Strömungsmenge der folgende Ausdruck: Q = A2V2 =A2V2 = ...,. = K = konstant, wobei Q = Strömungsmenge A1 und A2 = Strömungsquerschnitte V1 und V2 = Strömungsgeschwindigkeiten.For continuously flowing water, this results in a constant flow rate the following expression: Q = A2V2 = A2V2 = ...,. = K = constant, where Q = flow rate A1 and A2 = flow cross-sections V1 and V2 = flow velocities.

Durch Anwendung dieser Formel werden die Einschnürungen 35, 35' mit vermindertem Durchmesser und verminderter Querb schnittsfläche gemäß Fig. 4 an den Stellen des zylindrischen, aus Glas bestehenden Kühlrohrs 34 ausgebildet, di'e den Elektroden 33, 33' gegenüberliegen; das Rohr 34 besteht aus einem UV-durchlässigen Glas und umgibt die Xenon-Lampe 2'. Die Einschnürungen erhöhen . die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers im Bereich der beiden Elektroden 33, 33' und verstärken die Aufnahme der erheblichen Wärmemenge, die im Bereich der Elektroden erzeugt wird. Bei Verwendung eines einwandigen Glasrohrs ist somit die Kühlung der Xenon-Lampe effizienter als bei den bekannten Doppelrohren aus Glas, so daß der oben erwähnte Nachteil 1 beseitigt wird.By using this formula, the constrictions 35, 35 'with reduced diameter and reduced cross-sectional area according to FIG. 4 to the Place the cylindrical, made of glass cooling tube 34 formed, di'e the Electrodes 33, 33 'are opposed; the tube 34 consists of a UV-permeable Glass and surrounds the xenon lamp 2 '. Increase the constrictions. the flow velocity of the cooling water in the area of the two electrodes 33, 33 'and increase the absorption the considerable amount of heat that is generated in the area of the electrodes. Using The cooling of the xenon lamp is therefore more efficient than a single-walled glass tube in the known double tubes made of glass, so that the disadvantage 1 mentioned above is eliminated will.

Da durch dieses einzige Rohr eine Strömung des Kühlwassers von unten nach oben in einer Richtung erfölgt, strömt das Wasser unter Erhöhung der Temperatur nach oben und Luftblasen werden erzeugt. Folglich wird das Kühlwasser rationeller gefördert, so daß die Wasserzufuhr nur einem geringen Druckverlust unterliegt und der erwähnte Nachteil 2 ausgeschaltet oder zumindest vermindert wird. Dies führt ferner zu einer Einsparung an Wasser, wobei die übliche Kühlwirkung bereits durch ein Drittel der Wassermenge gegenüber den bekannten Anordnungen erreicht wird. Beispielsweise sind bisher Strömungsmengen von 8 1/min zur Kühlung einer Xenon-Lampe von 6 kW bei einer Kühlwassertemperatur von etwa 2000 erforderlich. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann dies bereits durch ein Drittel der Strömungsmenge erzielt werden, d.h.There is a flow of cooling water from below through this single pipe upwards in one direction, the water flows with an increase in temperature upwards and air bubbles are created. As a result, the cooling water becomes more efficient promoted so that the water supply is subject to only a slight loss of pressure and the aforementioned disadvantage 2 is eliminated or at least reduced. this leads to also to a saving of water, whereby the usual cooling effect already through a third of the amount of water compared to the known arrangements is achieved. For example are so far flow rates of 8 1 / min for cooling a xenon lamp of 6 kW at a cooling water temperature of around 2000 is required. With the invention Arrangement, this can be achieved by a third of the flow rate, i.e.

bereits durch etwa 3 1/min, und folglich kann die notwendige Strömungsmenge bei einem niedrigen Wasserdruck von beispielsweise etwa 50 kPa erhalten werden.already through about 3 1 / min, and consequently the necessary flow rate can can be obtained at a low water pressure of, for example, about 50 kPa.

Bei dem bekannten doppelten Glaskühlrohr können sich Verschmutzungen im Wasser im Laufe der Zeit und in Abhängigkeit von der Güte des Wassers auf den drei Oberflächen niederschlagen. Bei dem einzelnen erfindungsgemäßen Kühlrohr können sich die Verschmutzungen nur auf einer Oberfläche niederschlagen (der Niederschlag von Verschmutzungen auf der Außenseite der Xenon-Lampe ist in beiden Fällen gleich und wurde daher außer Betracht gelassen). Die Dicke des lichtdurchlässigen Wassers wird ebenfalls auf etwa die Hälfte in dem erfindungsgemäßen Rohr reduziert. Wenn beispielsweise die Lichttransmission auf der verschmutzten Wasserfläche 80%o beträgt, so ist die Transmission des bekannten Kühlrohrs 0,8 x 0,8 x 0,8 = 0,512, während die Transmission bei dem einzelnen Rohr gemäß der Erfindung 0,8 beträgt. Daher beträgt der Transmissionsunterschied 0,8 --.0,512 = 0,288 = 30%.In the case of the known double glass cooling tube, contamination can occur in the water over time and depending on the quality of the water on the knock down three surfaces. In the individual cooling tube according to the invention can the pollution is only deposited on one surface (the precipitation dirt on the outside of the xenon lamp is the same in both cases and has therefore been disregarded). The thickness of the translucent water is also reduced to about half in the pipe according to the invention. if For example, the light transmission on the polluted water surface is 80% o, so the transmission of the known cooling pipe is 0.8 x 0.8 x 0.8 = 0.512, while the transmission for the single tube according to the invention is 0.8. Therefore amounts to the transmission difference 0.8 -. 0.512 = 0.288 = 30%.

Dies bedeutet, daß der Verlust an Lichttransmission um etwa 30% vermindert werden kann. Aufgrund des von der Lampe abgestrahlten UV-Lichts werden ferner die Transmissionseigenschaften des UV-durchlässigen Glases des zylindrischen Rohrs verschlechtert, d.h. die Transmission für das UV-Licht wird vermindert. In der Prüfeinrichtung halbiert das einzelne Rohr gemäß der Erfindung den Verlust an UV-Intensität im Vergleich zu dem bekannten Doppelrohr aus Glas. Dadurch wird der oben erwähnte Nachteil 3 vermieden.This means that the loss of light transmission is reduced by about 30% can be. Due to the UV light emitted by the lamp, the Transmission properties of the UV-permeable glass of the cylindrical tube deteriorated, i.e. the transmission for the UV light is reduced. Halved in the test facility the single tube according to the invention compared the loss of UV intensity to the well-known double tube made of glass. This eliminates the above-mentioned disadvantage 3 avoided.

Da es insbesondere bei Lichtfestigeitsuntersuchungen unerläßlich ist, daß das UV-Licht außerordentlich kurzwellig ist, wird dieses durch verschiedene Hinternisse leicht absorbiert. Der Transmissionsunterschied lediglich für UV-Licht übersteigt ersichtlich 30%. Auch aus diesem Grund ist die Verbesserung der Transmission für UV-Licht noch größer und ist außerordentlich vorteilhaft für die Prüfeinrichtung.Since it is essential, especially for light resistance tests, that the UV light is extremely short-wave, this is due to different Obstacles easily absorbed. The transmission difference only for UV light clearly exceeds 30%. Also for this reason is the improvement in transmission for UV light even larger and is extremely beneficial for the test facility.

Der Aufbau des Anschlusses der Kühlvorrichtung für die Rohre und die Verdrahtung wird im folgenden mit Bezug auf die Fig. 4 bis 6 erläutert.The structure of the connection of the cooling device for the pipes and the Wiring is explained below with reference to Figs.

Der äußere Umfang der Öffnung am unteren Ende des Kühlrohrs 34 ist hermetisch (gas- und/oder flüssigkeitsdicht) mit der Innenseite der Hülse des Ringsockels 36 am Niederspannungsende mittels wasser- und wärmefestem Klebstoff verbunden.The outer periphery of the opening at the lower end of the cooling tube 34 is hermetically (gas- and / or liquid-tight) with the inside of the sleeve of the ring base 36 connected at the low voltage end by means of water- and heat-resistant adhesive.

In die Innenfläche dieses Sockels 36 ist von unten ein Anschluß 37 eingeschraubt, der eine Gewindebohrung 26' für den Niederspannungsanschluß 26 am unteren Ende der Xenon-Lampe 2' aufweist. Außerhalb dieser Bohrung 26' (vergl.Fig.5) ist ein Kühlwasserdurchlaß 37' ausgebildet. Auf den Außenumfang des Sockels 36 ist von unten hermetisch dicht ein Sockelanschluß 25 aufgeschraubt, von dem ein kurzes, metallisches Einlaßrohr 25' für das Kühlwasser nach unten ragt.A connection 37 is inserted into the inner surface of this base 36 from below screwed in, which has a threaded hole 26 'for the low-voltage connection 26 on has the lower end of the xenon lamp 2 '. Outside this hole 26 '(see Fig. 5) a cooling water passage 37 'is formed. On the outer circumference of the base 36 is a base connection 25 screwed on from below, hermetically sealed, of which a short, metallic inlet pipe 25 'for the cooling water protrudes downwards.

Am unteren Ende des kurzen Rohrs 25' ist eine sogenannte Parker-Kupplung 25" befestigt, die gemäß Fig. 6 sowohl für elektrischen Strom als auch für das Kühlmittel mit dem Kupferrohr 2) in Verbindung steht.At the lower end of the short tube 25 'there is a so-called Parker coupling 25 ″ attached, according to FIG. 6, both for electrical power and for the coolant is in communication with the copper pipe 2).

Der äußere Umfang der oberen Öffnung des gläsernen Kühlrohrs 34 ist mit Hilfe von wasser- und wärmefestem Klebstoff hermetisch dicht mit der inneren Hülsenmantelfläche eines Ringsockels 32 am Hochspannungsende verbunden. Von diesem Ringsockel 32 erstreckt sich in Querrichtung ein kurzes Auslaßrohr 31 für das gläserne Kühlrohr. Eine Überwurfmutter 29' ist hermetisch dicht auf die obere Umfangsebene des Sockels 32 aufgeschraubt, und zwar von oberhalb des Flansches des Hochspannungsanschlusses 29 der Xenon-Lampe 2'.The outer periphery of the upper opening of the glass cooling tube 34 is with the help of waterproof and heat-resistant adhesive hermetically sealed with the inner Sleeve jacket surface of a ring base 32 connected at the high voltage end. Of this Ring base 32 extends in the transverse direction a short outlet pipe 31 for the glass Cooling pipe. A union nut 29 ' is hermetically sealed on the screwed on the upper circumferential plane of the base 32, from above the flange of the high-voltage connection 29 of the xenon lamp 2 '.

Das kurze Auslaßrohr 31 ist mit Hilfe eines Verbindungsrohrs 22' ähnlich dem elastischen Verbindungsrohr 22 aus elektrisch isolierendem Material mit den äußren Rohrleitungen verbunden.The short outlet pipe 31 is similar by means of a connecting pipe 22 ' the elastic connecting tube 22 made of electrically insulating material with the external pipelines connected.

Eine plattenförmige Lichtabschirmung 38 ist unterhalb der Hochspannungsleitung 30 angeordnet, so daß diese dem Licht der Xenon-Lampe nicht ausgesetzt ist.A plate-shaped light shield 38 is below the high voltage line 30 arranged so that it is not exposed to the light of the xenon lamp.

Zum Betrieb der Xenon-Lampe 2' ist ein elektrischer Schaltkreis mit der erwähnten Beleuchtungssteuereinrichtung 12, der Hochspannungsleitung 30, dem Hochspannungsanschluß9., dem Ringsockel 32 am Hochspannungsende, den Elektroden 33', 33, dem Niederspannungsanschluß 26, der Verbindung 37, dem Ring sockel 36 am Niederspannungsende mit der Sockelkupplung 25, dem Kupferrohr 23, dem Anschluß 28, der Niederspannungsleitung 27 und mit der Beleuchtungssteuereinrichtung 12 vorgesehen. Gleichzeitig wird die Xenon-Lampe 2' durch das Kühlwasser gekühlt, das durch das Kupferrohr 23, die Sockelkupplung 25, den Durchlaß 37', den Ringsockel 36 am Niederspannungsende, das Kühlrohr 34, den Ringsockel 32 am Hochspannungsende und durch das kurze Auslaßrohr 31 strömt.An electrical circuit is provided for operating the xenon lamp 2 ' the mentioned lighting control device 12, the high-voltage line 30, the High-voltage connection 9., The ring base 32 at the high-voltage end, the electrodes 33 ', 33, the low voltage terminal 26, the connection 37, the ring base 36 on Low voltage end with the socket coupling 25, the copper pipe 23, the connection 28, the low voltage line 27 and provided with the lighting control device 12. At the same time, the xenon lamp 2 'is cooled by the cooling water that is supplied by the Copper pipe 23, the base coupling 25, the passage 37 ', the ring base 36 at the low voltage end, the cooling pipe 34, the ring base 32 at the high voltage end and through the short outlet pipe 31 flows.

Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet zuverlässig und erfordert aufgrund der Verlängerung der Lebensdauer der Leitungen geringe Wartungskosten für das Material, und außerdem werden die Herstellungskosten des Kühlrohre sowie der Verbrauch an Kühlwasser und elektrischer Energie verringert.The arrangement according to the invention works reliably and requires low maintenance costs due to the extension of the service life of the cables the material, and also the manufacturing cost of the cooling tubes as well as the Reduced consumption of cooling water and electrical energy.

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Claims

"Cooling device for a xenon lamp" Priority: February 27, 1978, Japan, No. 02458G / 78 claim cooling device for a vertical center a container, in particular a weather resistance testing device, arranged Xenon lamp, indicated by a) a cylindrical lamp (2 ') concentrically surrounding cooling tube made of glass that is permeable to UV light and openings at the top and bottom and in the area of the interior of the lamp (2,2 ') arranged two electrodes (33,33') has constrictions (35 and 35 ') and is so long that the high-voltage electrode (33 ') and the low-voltage electrode (33) at the top resp.

covered at the lower end of the lamp (2 '), b) one at the high-voltage end arranged, first annular base (32), the circumference of which at the upper end with the high-voltage connection (29) is hermetically sealed and its inner sleeve surface hermetically at the lower end to the outer circumference of the opening at the upper end of the cooling tube is connected, with a short outlet pipe (31) extending from the wall of the base (32) extends laterally, c) a connecting part (37) in which Middle section a low-voltage connection (46) is screwed and one Forms a flow passage, d) a second annular base (36) at the low-voltage end, the connecting part (37) is screwed to the inner surface of the lower section is and its inner surface hermetically with the outer peripheral surface of the lower Opening of the cooling tube (34) is connected, e) a base connection (25), of which In the middle of the bottom a short inlet pipe (25 ') protrudes downwards and its upper one Inner circumferential surface screwed into the outer circumferential surface of the second ring base (36) is, f) a cylindrical hollow shaft (24) by boring out the rotary shaft for a sample frame (4) and through g) an insulating, preferably made of copper Tube (23) with insulating coating (23 '), the upper end of which with the short, is electrically connected by a medium flowing through the inlet pipe (25 ') and the through the hole in the hollow shaft (24) in the lower section of the container (1) protrudes, with a low voltage connection near the lower end of the tube (23) is attached to the outer periphery, both as an electrical conductor as well serves as an inlet pipe for the cooling medium.