-
SICHERHEITSLEUCHTE
-
Die Erfindung betrifft eine Leuchte zur elektrischen Beleuchtung von
Räumen, die mit einem Medium erfüllt sind das eine höhere Dichte als die normale
Atmos -phäre aufweist, wobei das Medium auch noch zusätzlich unter einem höheren
Druck als dem normalen Atmosphärendruck stehen kann.
-
Elektrische Leuchten mit hoher Lichtausbeute und entsprechend hoher
Intensität, wie z.B. die bekannten Halogen-Metallfaden-Lampen, erreichen im Betrieb
an der äußeren Oberfläche des Lampenkolbens hohe Temperaturen, die mehrere hundert
Grad Celsius erreichen können. Wenn das diese Lampe unmittelbar umgebende Medium
unter höherem Druck steht, und als Gas damit eine höhere Dichte als bei Atmosphärendruck
hat, oder gar eine Flüssigkeit ist, wird die Wärmeableitung an der ungeschützten
Oberfläche entsprechend höher und die Betriebstemperatur des Lampenkolbens durch
diese Abkühlung entsprechend geringer als beim Betrieb unter atmosphärischen Bedingungen.
Diese tiefere Temperatur des Lampenkolbns kann zu einer Störung des normalen Leuchtvorgangs
führen, indem sich jetzt das in dem Lampenkolben vorhandene Medium an der Innenseite
des Lampenkolbens niederschlägt. dem Leuchtprozeß damit verloren geht und die Lichttransparenz
des Kolbens mindert und somit die Lichtairsbeute der Lampe verringert. Diese Minderung
der Lichtausbeiite ist ein bekannter und typischer Alterungsprozeß auch von normalen
Metallfadenlampen.
-
Um die höhere Wärmeableitung durch die höhere Dichte des die Lampe
umgebenden Mediums zu vermindern bzw. zu verhindern, wird die Lampe mit einem Hüllkolben
aus einem transparenten Material dicht umschlossen, wobei vorzugweise Glas oder
Quarz als Material verwendet wird. Diese zusätzlichen Hüllkolben werden bei einigen
Lampenarten aus anderen als den vorgenannten Gründen verwendet.
-
Wird eine solche Lampe mit Hüllkolben in einem =ie Lampe umgebenden
Medium betrieben, das leichte Gase, vorzugsweise Wasserstoff oder Heliiim enthält,
oder in dem diese Gase durch physikalische oderchemig! H:-zesse freiwerden können,
und in dem Medium auch noch ein höherer Druck
herrscht, so werden
diese leichten Gase durch den Hüllkolben diffundieren und in seinem Inneren einen
erhöhten Gasdruck aufbauen. Die hieraus resultierendehöhere Gasdichte in dem Hüllkolben
kann durch die erhöhte Wärmeableitung am Kolben der sich in ihrem Inneren befindlichen
Lampe den Leuchtvorgang dieser Lampe wie oben geschildert,negativ beeinflussen.
Die Diffusion der leichten Gase durch Glas, Quarz und ähnliche transparente Stoffe
ist von der Temperatur dieser Materialien abhängig.
-
( siehe hierzu : ESPE Werner, Werkstoffe der Hochvakuumtechnik Bd.II
VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1962, Seite 466 bis 468.
-
In dem vorliegenden Falle dient der Hüllkolben als Schutz der in seinem
Inneren untergebrachten Lampe gegen das Eindringen der leichten Gase in diese Lampe,
deren Kolben naturgemäß eine sehr viel höhere Temperatur als der Hüllkolben besitzt
und in den diese leichten Gase ganz erheblich schneller eindiffundieren würden,
was aus dem Temperatur-Koeffizient der oben angegebenen Literaturstelle für die
Gasdurchlässigkeit durch Quarz und Gläser ablesbar ist. In das Innere der Lampe
eindiffundierende Gase würden den Leuchtvorgang in jedem- Falle und bei fast allen
Lampenarten stören.
-
Ein typisches Beispiel für den Einsatz dieser der Erfindung zugrundeliegenden
Sicherheitsleuchte mit Hüllkolben ist elektrische Beleuchtung in Oberdruckkammern,
wie sie in der Sättigungstauchtechnik verwendet werden. Die Taucher werden in diesen
Kammern komprimiert, leben u. U.
-
wochenlang in diesen Kammern ( während der Ruhepausen zwischen den
Tieftaucharbeiten ) und werden in diesen Kammern auch wieder dekomprimiert. Z.Zt.
sind SSttigungstalachversuche bis über 60 bar gefahren worden, bei denen Dekompressionzeiten
von mehreren Wochen erforderlich sind,um die Taucher wieder auf Atmosphärendruck
zu bringen. Wenn nun in einer solchen Sättigungstauchkammer,die der Erfindung zugrundeliegende
Sicherheitsleuchte mit Hüllkolben eingesetzt wird, so übernimmt der Hüllkolben im
Sinne der Erfindung hier den Schutz der in ihm untergebrachten Lampe u.A. vor übermäßiger
Kühlung und vor dem schnellen Eindringen von Gasen, für die der Lampenkolben in
Folge seiner höheren Temperatur in erhöhtem Maße durchlässig ist.
-
Ferner schützt der Hüllkolben die Lampe vor dem in diesen Überdruckkammern
zeitweilig erzeugten hohen Drücken, in dem der Hüllkolben durch seine Form, das
verwendete Material und seine Wandstärke so gestaltet ist, daß er diesem Druck widerstehen
kann. Er schützt die Lampe in seinem Inneren auch vor allen mechanischen Einflüssen,
der Berührung und der durch Kontakt mit brennbarem Material an derheißen Lampenoberfläche
bestehenden Brandgefahr, die in Räumen mit einer sauerstoffhaltigen Überdruckatmosphäre
in erhöhtem Maße besteht. Es kann aber bei längerem Betrieb der Sicherheitsleuchte
in einer solchen Überdruckatmosphäre doch leichtes Gas in das Innere des Hüllkolbens
durch Diffusion eindringen und in dem Hüllkolben einen erhöhten Druck aufbauen.
Erfindungsgemäß ist der Hüllkolben so gestaltet und sein Material so gewählt, daß
er den üblichen und am häufigsten vorkommenden Drücken in der Sätiigungstauchtechnik
mit einem hinreichenden Sicherheitsabstand vom Berstdruck widersteht. Um auch bei
noch höheren Drücken und noch längerenEinwirkzeitendieser Drücke eine Sicherheit
gegen das Bersten des Hüllkolbens bei dem Absenken des äußeren Drucks zu erzielen,ist
der Hüllkolben gemäß der Erfindung mit einem Sicherheitsventil versehen, das dann,
wenn der innere Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck ein noch zulässiges Maß überschreitet,
automatisch öffnet und somit für eine Druckentlastung im Innern des Hüllkolbens
sorgt.
-
In Fällen,wo dieses Sicherheitventil aus technischen Gründen nicht
erwünscht ist,wird erfindungsgemäß ein auf äußeren Druck reagierendes mechanisches
Element, wie die bekannten Bourdonrohre oder Barometerdosen,auch Faltenbälge oder
ähnliches,in dem Hüllkolben oder einem mit dem Hülikolben in Verbindung stehenden
Nebenraum untergebracht, so daß bei einem erhöhten Druck in dem Hüllkolben dieser
entweder zur Anzeige durch Formveränderung des Elementes kommt, oder diese Formveränderung
durch mechaniche übertragung,z.B. wie bei einem Zeigerinstrument,verdeutlicht wird,
oder einen elektrischen Kontakt schließt oder öffnet und so ein Signal abgibt, oder
dieses Element die Stromzuführung zur Lampe im Inneren des Hüllkolben kurzschließt
und durch Verlöschen der Lampe durch Ansprechen eines äußeren Überstromschtzes den
erhöhten Druck in dem Hüllkolben anzeigt.
-
Erfindungsgemäß kann ein solches Druckelement, das in diesem Falle
auf inneren Überdruck reagiert, außen an dem Hüllkolben so angebracht werden, daß
es über eine Rohrleitung mit dem Inneren des Hüllkolben so verbunden
ist,
daß bei einem erhöhten Druck im Hüllkolben dieses druckanzeigende Element reagiert,
eine Anzeige auf mechanischem Wege bewirkt, oder elektrischen Kontakt schließt und
in gleieher oder ähnlicher Weise wie im vorgenannten Falle ein Signal erzeugt.
-
Dem bisherigen Stand der Technik gemäß wurden diese Kammern durch
Fenster in der Kammerwand von Außen beleuchtet, druckdichte Beleuchtungskörper in
der Kammer verwendet, in deren Innerem Atmosphärendruck herrscht,oder die vorgenannten
Gefahren in Kauf genommen und normale Lampen verwendet, die dann nur minimale Leistung
aufwiesen und nur als Notbeleuchtung fungierten. Ein Literaturhinweis in COMMERCIÄL
DIVING JOURNAL, WINTER 1980 auf Seite 22 zeigt eine 20 Watt Lampe,diemit einem Hüllkolben
versehen ist und nur zum Schutz der Lampe gegen das den Hüllkolben umgebende Wasser.
-
Von dem Hersteller wird vorgeschiagen,diese Lampe in einem besonderen
Gehäuse von Wasser umgeben in solchen Überdruckkammern der Sättigungstauchtechnik
einzusetzen. Beim Kollabieren der Lampe soll das umgebende Wasser den Hohlraum des
Hüllkolbens ausfüllen und somit eine Brandgefahr durch heiße Lampenteile vermeiden.
Das Eindringen von leichten Gasen in den Hüllkolben und die Gefahr eines explosionsartigen
Berstens des Hüllkolbens ist mit dieser Anordnung nicht verhindert, da diese Gase
auch durch die relativ dünne Wasserschicht ohne weiteres hindurch diffundieren.
-
Mit der der Erfindung zugrundeliegenden Leuchte können, im Gegensatz
zu den bisherigen schwachen Lampen, nun Leuchtelemente von 100 Watt und auch einem
Mehrfachen dieser Leistung eingesetzt werden, was bisher nur mit den aufwendigen,druckdicht
gekapselten Lampen mit schweren Gehäusen möglich war. Beim Einsatz der Leuchte in
den am häufigsten vorkommenden Druckbereichen der Sättigungstauchtechnik unterhalb
10 bar, könntedas dieLeuchte umgebende leichte Gas in den Hüllkolben eindiffundie
ren, ohne daß die Gefahr eines Berstens des Hüllkolbens bei Absenken des äußeren
Druckes besteht, da der aus hochfestem Quarz hergestellte Hüllkolben mit entsprechender
Wandstärke diesem Innendruck mit Sicherheit widersteht. Wenn die Leuchte bei erheblich
höheren Umgebungsdrucken eingesetzt wird, z.B 100 bar, so bewirkt der hochfeste
Quarzkolben erstens Schutz gegen das Kollabieren der Leuchte, da er erheblich höheren
Außendrucken widersteht. Im Versuch konnte er Drucken von über 200 bar widerstehen.
-
Ferner wird dieser hochfeste Quarz-Hüllkolben oder ein Hüllkolben
aus hochfestem Spezialglas, bei einem Bruch der Lampe in seinem Inneren, die dabei
freiwerdenden Gase der Lampenfüllung auffangen und auch die heißen Splitter der
Lampe, womit ein Schutz der Umgebung vor diesen heißen Materialien gegeben ist.
-
Beschreibung der Ausführung anhand der Bilder: Bild 1 zeigt die Sicherheitsleuchte
mit dem Hüllkolben zu und der in seinem Inneren untergebrachten Lampe zu , deren
elektrischen Anschlüsse in bekannter Weise durch den Hüllkolben nach außen durchgeführt
sind.
-
Bild 2 zeigt die Sicherheitsleuchte mit dem Hüllkolben zu , der Lampe
O und dem angebauten Sicherheitsventil, das hier nur schematisch dargestellt ist,
Q.
-
Bild 3 zeigt die Sicherheitsleuchte mit Hüllkolben zu , mit der in
seinem Inneren untergebrachten Lampe 2 , einem im Inneren untergebrachten mechanischen
Element, das auf äußeren Druck reagiert zu , das bei einem inneren Überdruck den
Kontakt Zu schließt und damit die Lampe über die elektrische Verbindung 6 kurzschließt,
oder in einer anderen, hier alternativ dargestellten Anordnung, über die elektrische
Verbindung Q nach außen, ein Signal oder Schaltvorgang auslösen kann.
-
Auf Bild 3 ist auch noch der Anwendungsfall dargestellt, bei dem ein
anderes mechanisches Element, das auf Druck in seinem Inneren reagiert, außerhalb
des Hüllkolbens so angebracht und mit seinem Inneren so verbunden ist, daß bei einem
Überdruck in dem Hüllkolben das mechanische auf Innendruck reagierende Element zu
einen Kontakt betätigt und so ein Signal oder Schaltvorgang auslöst Das Kurzschließen
der Lampe setzt diese außer Betrieb und gibt damit das Signal, daß Gase in den Hüllkolben
eindiffundiert sind. Desgleichen werden auch die hier als Alternative erwähnten
Schaltvorgänge oder Signale zur Anzeige genutzt, daß Gase in den Hüllkolben eingedrungen
sind.