DE3600635A1 - Beleuchtungsvorrichtung zur homogenen ausleuchtung eines mediums in einem behaelter, insbesondere in einem reaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung zur homogenen Ausleuchtung eines Mediums in einem Behälter, insbesondere in einem Reaktor.

Zur Ausleuchtung eines Mediums in einem Behälterinneren ist es bekannt, mit der Lichtquelle direkt in das Behäl­ terinnere hinein zu tauchen. Für diese Art der Beleuchtung hat sich die Bezeichnung "Tauchbeleuchtung" eingebürgert.

Es ist jedoch ein Nachteil dieser bekannten Beleuchtungs­ art, daß das durchstrahlte Medium-Volumen, in dem z.B. Photoreaktionen ablaufen können, mit zunehmender Trübung der Phase immer geringer wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Licht von dem sich z.B. in einer Flüssig­ keitsphase oder in einer Dampfphase befindlichen Medium absorbiert wird und den größten Teil des Mediums gar nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuch­ tungsvorrichtung anzugeben, mittels welcher die Strah­ lungsleistung über das gesamte Medium-Volumen in dem Behälter, z.B. in dem Reaktor, derart erhöht und homogen gestaltet wird, daß das Reaktionsvolumen des Mediums gegenüber den nach dem Stand der Technik ausleuchtbaren Volumina drastisch erhöht wird.

Diese Aufgabe ist durch eine Beleuchtungsvorrichtung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere Ausgestaltungen der Beleuchtungs­ vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das Licht mittels eines in den Behälter tauchenden Lichtleitfaser­ bündels einzubringen, dessen einzelne Lichtleitfasern innerhalb des Behälters aufgefächert sind, so daß ein großes Volumen von diesen Fasern durchzogen wird, und dabei die einzelnen Lichtleitfasern derart zu präparieren, daß dieselben Licht über die gesamte Länge radial abstrahlen.

Durch die erfundene Beleuchtungsvorrichtung ist es möglich, Licht im Tauchverfahren in ein praktisch beliebig großes Medium-Volumen einzubringen. Da die einzelnen Lichtleit­ fasern auch im aufgefächerten Zustand relativ eng beiein­ ander liegen, ist auf alle Fälle gewährleistet, daß trotz hoher Absorption durch das Medium jedes Volumenteil annähernd gleich durchstrahlt wird.

Die radiale Lichtabstrahlung der einzelnen Lichtleit­ faser kann dadurch erreicht werden, daß der in bekannter Weise jede Faser umkleidende Mantel an einer Vielzahl von Stellen geöffnet wird. Dies kann entweder durch mechanische Beschädigungen geschehen, z.B. durch Einritzen des Mantels, was dadurch erreicht werden kann, daß die Faser über ein Rändelrad gezogen wird, das im Mantel Einkerbungen hinterläßt. Der Mantel kann aber auch chemisch geöffnet werden, z.B. dadurch, daß die Faser mit einer Ätzflüssigkeit besprüht oder in eine solche einge­ taucht wird. Es können aber auch sonstige Bearbeitungsver­ fahren der einzelnen Faser angewendet werden, wie z.B. Sandstrahlen. Schließlich wäre es auch denkbar, den Mantel auf der Lichtleitfaser von vornherein derart dünn auszu­ ziehen, daß der Mantel Licht über die gesamte Oberfläche emittiert.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausfüh­ rungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Behälter mit einem Medium mit der erfundenen Beleuchtungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 schematisch einen Behälter mit einem Medium und mit der erfundenen Beleuchtungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 schematisch eine einzelne Lichtleitfaser mit nach dem Ende hin zunehmender Anzahl von Öffnungen im Mantel der Faser.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils mit (1) ein Behälter bezeichnet, in dem ein Medium (2) in wässriger Lösung enthalten ist. Im Beispiel nach Fig. 1 wird der Behälter von einem Lichtleitfaserbündel (3) durchzogen, das im Behälterinneren in seine einzelnen Lichtleitfasern (3 a) aufgefächert ist. Die einzelnen Lichtleitfasern sind in dem aufgefächerten Bereich in der vorstehend angegebenen Weise derart behandelt, daß sie durch den Lichtleitfaser­ mantel hindurch radial Licht in das Medium abstrahlen.

Dieses Licht wird dem Lichtleitfaserbündel (3) von seinen beiden Enden her zugeführt, und zwar ausgehend von einer Lichtquelle (4), deren Strahlen durch eine Beleuchtungsoptik (5) in die jeweiligen Stirnflächen des Lichtleitfaserbün­ dels (3) eingestrahlt werden.

Eine ähnliche Anordnung ist in Fig. 2 gezeigt. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 1 handelt es sich hier jedoch nicht um ein durchgehendes Lichtleitfaserbündel, sondern es sind vielmehr zwei Lichtleitfaserbündel (6) und (7) vorgesehen, deren aufgefächerten Enden von entgegengesetzten Seiten her in den Behälter (1) hineinragen und dort etwa parallel zueinander verlaufen. Jedes Licht­ leitfaserbündel wird dabei nur von einer Seite her beleuch­ tet; jedoch hat die Auftrennung des Lichtleitfaserbündels (im Gegensatz zum Beispiel der Fig. 1) den Vorteil, daß die Anzahl der einzelnen Fasern innerhalb des Behälters (1) verdoppelt ist, und daß die Enden der einzelnen aufge­ fächerten Lichtleitfasern jeweils bis in die Ecken der gegenüberliegenden Behälterwand vorgeschoben werden können.

Um bei dieser Ausführungsform eine gleichmäßige Intensität der radialen Lichtabstrahlung über die gesamte Länge (L) des Behälters (1) zu erzielen, wird vorgeschlagen, die Anzahl der Öffnungen im Lichtleitfasermantel in Licht­ richtung etwa kontinuierlich zu erhöhen. "In Lichtrichtung" heißt im vorliegenden Falle: mit zunehmender Entfernung von der Stirnfläche des Lichtleitfaserbündels in die das Licht eingestrahlt wird. Eine solche Ausführungsform einer Lichtleitfaser ist schematisch in Fig. 3 gezeigt. Es ist aus der Darstellung deutlich erkennbar, daß die Zahl der Öffnungen (8) im Mantel der Lichtleitfaser zu dem Ende hin zunimmt. Damit wird erreicht, daß im Bereich der Faser, in dem noch eine höhere Lichtintensität herrscht, diese höhere Intensität durch nur wenige Öffnungen nach außen abgestrahlt wird, während zum Ende der Faser hin, in einem Bereich also, in dem die Lichtintensität innerhalb der Faser durch Lichtauskopplung geringer geworden ist, diese geringere Intensität durch eine höhere Anzahl von Mantellöchern abgegeben wird, so daß über die Länge gesehen die Umgebung der Faser mit etwa gleicher Lichtintensität bestrahlt wird.

Claims (8)

1. Beleuchtungsvorrichtung zur homogenen Ausleuchtung eines Mediums in einem Behälter, insbesondere in einem Reaktor, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsvor­ richtung in dem Behälter (1) aus einzelnen radial abstrah­ lenden Lichtleitfasern (3 a; 6 a; 7 a;) mindestens eines aufgefächerten Lichtleitfaserbündels (3; 6; 7) besteht.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleitfaserbündel (3) sich durch den Behälter (1) hindurch erstreckt, wobei das Bündel im Behälterinneren aufgefächert ist, und daß das Lichtleitfaserbündel von seinen beiden Enden her mit Licht beaufschlagt wird.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behälter (1) von zwei entgegen­ gesetzten Seiten her je ein Lichtleitfaserbündel (6; 7) mit seinem einen Ende hineinragt und an diesem Ende aufge­ fächert ist, wobei die einzelnen Fasern (6 a; 7 a) der beiden Bündel etwa parallel zueinanderverlaufend ineinanderge­ schoben sind.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer radialen Licht­ abstrahlung der Mantel der einzelnen Lichtleitfasern optisch geöffnet, z.B. mechanisch angeritzt ist.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer radialen Licht­ abstrahlung der Mantel der einzelnen Lichtleitfasern chemisch geöffnet, z.B. angeätzt ist.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitfasermantel in seiner Stärke derart gewählt ist, daß er speziell Licht der zur Reaktion im Medium notwendigen Wellenlängen durchläßt.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch­ lässigkeit des Lichtleitfasermantels in Richtung des geleiteten Lichtes zunimmt.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Auswahl bzw. Behand­ lung des Kernglases im Kernglas oder an der Grenze zwischen Kernglas und Mantel Streuzentren erzeugt werden, die eine erhöhte Lichtauskopplung bewirken.