DE9203345U1

DE9203345U1 - Explosionsschutzvorrichtung für explosionsgefährdete oder mit giftigen Substanzen gefüllte Gasdrucklampen

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Publication number: DE9203345U1
Application number: DE9203345U
Authority: DE
Original assignee: Elos Electronic 2085 Quickborn De GmbH
Current assignee: Elos Electronic 2085 Quickborn De GmbH
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1992-05-27
Anticipated expiration: 2002-03-13

Description

gefüllte Gasdrucklampen

Die Erfindung betrifft eine Explosionsschutzvorrichtung für explosionsgefährdete oder mit giftigen Substanzen gefüllte Gasdrucklampen mit einem Hohlspiegel hinter einem Lampenkolben und an dem Hohlspiegel befestigten hinteren Lampenfassungselementen, insbesondere eine Explosionsschutzvorrichtung für Gasentlandungslampen, die unter hohem Innendruck stehen.

Bei derartigen Gasdrucklampen tritt vermehrt das Problem auf, daß sie aufgrund entweder ihrer Explosionsgefährdetheit durch hohen Innendruck oder auch, weil sie mit giftigen Substanzen gefüllt sind, eine Explosion der

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Lampen möglich ist. Dies muß vermieden werden, oder wenn dies nicht möglich ist, müssen zumindest die Folgen unbedingt vermindert werden.

Zur Zeit wird deswegen von den Herstellern dieser Lampen vorgeschrieben, daß zum Auswechseln der Lampen in einem Gerät die Bedienpersonen Schutzbrille, Schutzhandschuhe mit gesonderten Pulsaderschutz und dgl. anlegen muß. Auch darf nur eingewiesenes Fachpersonal mit diesen Lampen hantieren, was eine deutliche Einschränkung in den Benutzungsmöglichkeiten zur Folge hat.

Da diese Lampen (zum Beispiel die OSRAM XBO 100 W/R) in zunehmendem Maße auch in der medizinischen Endoskopie eingesetzt werden, ist ein einfacher Lampenwechsel im Operationssaal wie bisher bei Verwendung einfacher Halogenlampen, die nicht so explosionsgefährdet waren, nicht mehr zulässig. Dies findet seinen Grund insbesondere darin, daß in einer Vielzahl dieser Lampen giftige Substanzen im Lampenkolben sind, die bei einem Bersten des Lampenkolbens austreten können, und das Gerät und den Boden des Operationssaales verunreinigen können. Eine solche Verunreinigung ist bei einem Operationssaal nicht hinnehmbar. Allein schon Quecksilber, das nicht aufgefangen wird, führt zu einer Vergiftung der Umgebung.

Hochdruckgasentladungslampen haben dabei bereits im Ruhezustand häufig einen Innendruck von bis zum 10 bar. Im Betrieb erhöht sich dieser Innendruck zum Teil auf ein Vielfaches. Je nach Innenvolumen des Lampenkörpers können also gewaltige Energien gespeichert werden, die beim Bersten des Lampenkolbens freigesetzt werden. Von den mit so hoher Energie wegfliegenden Lampenteilen geht folglich eine erhebliche Verletzungsgefahr aus.

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Eine bekannte Lösung zur Verwirklichung eines Berührungsschutzes beim "handling" ist der Einbau der Hochdruckgasentladungslampe in einen Reflektor z. B. aus verspiegeltem Blech oder Hartglas. Damit ist ein seitlicher und rückwärtiger Berührungsschutz gegeben. Nach vorne wird dann üblicherweise durch den Einbau einer Hartglasscheibe in der Lampenhalterung bzw. eines Filters in den Strahlengang ein Berührungsschutz des Lampenkolbens bei eingebauter Lampe realisiert.

Weiter ist bereits bekannt, an dem Hohlspiegel Lampenfassungselemente vorzusehen, die zur Ausrichtung der Lampe beim Einsetzen dienen. Dies ist insbesondere zur richtigen Ausrichtung der elektrischen Kontakte an der Lampe wichtig. So muß der Kontakt, der sich vom hinteren Lampenfassungselement zur Seite erstreckt, in der Lampenhalterung in eine ganz bestimmte Richtung weisen, sonst ist eine elektrische Kurzschlußsicherheit nicht mehr in jedem Fall gewährleistet. Bei den bekannten Lampen stellt sich hierbei das Problem, daß zwar mit einer gewissen Rillenformgebung des hinteren Lampenfassungselementes eine Ausrichtung ermöglicht wird, daß diese Rillenform jedoch im wesentlichen symmetrisch ist, so daß die Lampe unter Umständen auch um 180° um ihre Längsachse verdreht eingebaut werden kann. Dies ist aus Gründen der Kurzschlußsicherheit höchst unerwünscht. Auch wird man dadurch den evtl. nicht völlig rotationssymmetrisch eingebauten Lampenkolben nicht richtig ausrichten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Explosionsschutzvorrichtung für die obengenannten Gasdrucklampen zu schaffen und dabei andere Sicherheitsaspekte wie Kurzschlußsicherheit und Sicherheit vor Berühren des Lampenkolbens ebenfalls zu beachten.

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Gelöst wird diese Aufgabe durch wenigstens eine vor dem Lampenkolben an der Lichtabstrahlseite des Hohlspiegels an vorderen Fassungselementen, die auf dem Hohlspiegel aufsitzen, gehalterte Linse und/oder Infrarotfilter.

Die Verbindung des Hohlspiegels mit vorderen Fassungselementen zur Befestigung einer Linse und somit die Schaffung eines im wesentlichen geschlossenen Lampenaußenkolbens schafft eine Sicherheit vor Berühren des inneren Lampenkolbens und kann auch im Fall eines dennoch auftretenden Berstens des Lampenkolbens die fliegenden Splitter auffangen und vor einem unkontrollierten Entweichen giftiger Substanzen schützen.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die Linse mit der vorderen Lampenfassung durch feste Klebverbindung verbunden ist. Eine feste Klebverbindung hat gegenüber anderen, abnehmbaren Verbindungen wie z. B. einer Befestigung mit Schrauben oder Klemmelementen, den Vorteil, daß auch eine mutwillige Entfernung der Linse vor dem Hohlspiegel nicht möglich ist. Dies schützt den Benutzer.

Als Material wenigstens der vorderen Lampenfassungseleraente wird temperaturfestes, niederviskoses Epoxidharz vorgeschlagen. Bisher werden Lampenfassungselemente meist aus Keramik geformt. Keramik kann jedoch nicht in jedem Fall die auftretenden Kräfte aufnehmen und würde selber splittern. Durch die Verwendung eines Epoxidharzes ist auch eine größtmögliche Sicherheit beim Herabfallen einer Lampe gegeben. Das Epoxidharz wird beim Herabfallen nicht splittern, sondern als kompletter, jedoch leicht elastischer Ring standhalten und weiterhin die Linse bzw. den Infrarotfilter vor dem Hohlspiegel halten.

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Im Zusammenhang insbesondere mit dem Material Epoxidharz bietet es sich an, die Lampenfassungselemente wenigstens zum Teil mit körnigem Quarzmaterial zu verfüllen. Eine derartige "Strecksubstanz" verändert die Materialeigenschaften der Lampenfassungselemente erheblich. Ein körniges Quarzmaterial z. B. würde die Temperaturfestigkeit erheblich erhöhen. Andererseits wird es ermöglicht, die benötigte Menge an Epoxidharz zu verringern. Dies ist bei den hohen Anforderungen, die sowohl in der Temperaturfestigkeit wie auch in der strukturellen Festigkeit (Steifigkeit) an das Material gestellt werden, wichtig, da Epoxidharz bei diesen Qualitätsanforderungen extrem teuer ist.

Alternativ oder auch kumulativ zu körnigem Quarzmaterial kann eine Füllung aus kleinen Glaskügelchen zusätzlich eingebracht werden. Kleine Glaskügelchen haben im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie körniges Quarzmaterial, ermöglichen jedoch durch ihre runde Form eine noch größere Festigkeit des Epoxidharzes, da sie keine scharfkantigen Ecken haben, an denen sich im Epoxidharz evtl. dann Risse bilden könnten.

Um einen besonders festen Epoxidharzverband zu schaffen, können auch die bereits aus anderen Gebieten der Technik bekannten Glasfasern in das Epoxidharz eingemischt werden.

Denkbar ist auch zum besseren thermischen Ableiten der in der Lampe entstehenden Wärmeenergie die Eingabe von gut leitendem Metallfolienmaterial in Form von dünnen schmalen Streifen in das Epoxidharz.

Insgesamt sei hier jedoch darauf verwiesen, daß diese Beigaben sich keinesfalls nur auf Beigaben in Epoxidharz

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beschränken. Beigaben in andere Materialien sind auch denkbar.

Zur Formgebung wird vorgeschlagen, daß in die vorderen Lampenfassungselemente in nicht rotationssymmetrischer Weise wenigstens zwei Ausnehmungen zur Aufnahme von stiftartigen Vorsprüngen einer Lampenhalterung vorgesehen sind. Die Aufnahme von stiftartigen Vorsprüngen einer Lampenhalterung an den vorderen Lampenfassungselementen, stellt eine völlig "narrensichere" Methode dar, mit der die Ausrichtung der Gasdrucklampe in der entsprechenden Halterung gewährleistet werden kann.

Insbesondere wird vorgeschlagen, zwei verschieden große Bohrungen zur Aufnahme von zwei Stiften mit unterschiedlichem Durchmesser vorzusehen.

Dieses Merkmal der Bohrungen zur Aufnahme von stiftartigen Vorsprüngen ergänzt sich mit der Wahl von Epoxidharz für die vorderen Lampenfassungselemente in kombinatorischer Weise. Würde man die Lampenfassungselemente wie bisher aus Keramik fertigen, würden mit großer Wahrscheinlichkeit zu hohe Kräfte in diesen Aufnahmen für die stiftartigen Vorsprünge auftreten, so daß dort Teile herausbrechen könnten. Dies würde die gesamte Sicherheitsvorrichtung der Lampe in ihrer Struktur gefährden. Die Wahl von Epoxidharz stellt jedoch sicher, daß die Stifte in den vorderen Lampenfassungselementen sicher gehalten werden können, ohne daß Brüche auftreten.

Als einfachste konstruktive Verwirklichung wird vorgeschlagen, in die vorderen Lampenfassungselemente zwei runde Sacklöcher zur Aufnahme von Bolzen der Lampenhalterung vorzusehen.

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Es wird hinsichtlich der Verwendung von Harzmaterial vorgeschlagen, daß die Linse oder ein Infrarotfilter in die vorderen Lampenfassungselemente eingegossen ist.

Abschließend wird vorgeschlagen, daß die vorderen Lampenf assungselemente über den Rand des Hohlspiegels vorstehen und Lüftungsschlitze zur Belüftung des Lampenkolbens aufweisen.

Derartige Lüftungsschlitze können an ein Gebläse zur Kühlung des Lampenkolbens z. B. über Schlauchverbindungen angeschlossen werden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer Gasdrucklampe mit der erfindungsgemäßen Explosionsschutzvorrichtung und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorderseite einer Gasdrucklampe, wobei die Explosionsschutzvorrichtung in Draufsicht zu erkennen ist.

Die Gasdrucklampe, die in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt an ihrem rückwärtigen Ende ein hinteres Lampenfassungselement 14 aus Keramik, daß bereits serienmäßig vorgesehen ist. Aus ihm ragt nach oben ein elektrischer Anschluß 22 hervor. Den Körper der Gasdrucklampe bildet außen ein Hohlspiegel 10. In diesem Hohlspiegel 10 ist der Lampenkolben 12 mittig befestigt. Um die vordere Kante des Hohlspiegels herum ist ein vorderes Fassungselement 16 vorgesehen, das in der Fig. 1 eine Linse, die mit dem Bezugszeichen 26 versehen ist, trägt. In dem vorderen Lampenfassungselement ist weiter der zweite Stromkontakt für den Lampenkolben 24 integriert, der

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über Leitungen 28 mit dem zweiten Ende, dem vorderen Ende des Lampenkolbens in Verbindung steht. An die beiden Anschlüsse 24 und 22 wird die Betriebsspannung angelegt werden.

In Fig. 2 ist schließlich eine Draufsicht auf das vordere Lampenfassungselement dargestellt. Deutlich sind die verschiedenen Bohrungen 18 und 2 0 zu erkennen, die sich mit unterschiedlichen Durchmessern an gegenüberliegenden Enden des vorderen Lampenfassungselementes befinden. Dadurch, daß sie verschiedene Durchmesser haben, ist eine unerwünschte Rotationssymmetrie nicht gegeben. Natürlich ist auch denkbar, zwei gleich große Bohrungen in einem Winkel von z. B. 90° anzuordnen.

Als Material für die vorderen Lampenfassungselemente, das natürlich auch für die hinteren Lampenfassungselemente verwandt werden kann, wird bevorzugt temperaturfestes, niederviskoses Epoxidharz vorgeschlagen. Niederviskoses Epoxidharz ist sehr bruchfest. Dies ermöglicht also die Vorsehung von zwei Bohrungen im vorderen Lampenfassungselement, in die die Bolzen greifen. Auch ist es leicht und einfach zu formen. Als geeignet hat sich insbesondere ein bei 50⁰C bis 100⁰C härtendes Epoxidharz, das bis 45O⁰C temperaturfest ist, bewährt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, die Linse direkt an die Lampenfassungselemente anzusetzen. Es besteht nämlich in der medizinischen Endoskopie Bedarf daran, derartige Lampen für die Beleuchtung von Lichtleitern zu verwenden. Aus der Geometrie des Reflektors einer Lampe ergibt sich dabei der Einstrahlwinkel in den Lichtleiter. Die in den Lichtleiter eingebrachte Lichtmenge ist dabei wiederum vom Einstrahlwinkel abhängig, d. h. die eingebrachte Lichtmenge hat ihr Maximum, wenn das Licht parallel zur Achse des Lichtleiters gebracht

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wird und nimmt kontinuierlich ab, wenn der Einstrahlwinkel größer wird.

Bei den überlicherweise in der Medizin verwendeten Glaslichtleitern liegt der maximal möglich Einstrahlwinkel bei ca. 30°. Falls man Licht unter einem größeren Winkel in den Lichtleiter einbringt, so wird es nicht mehr an den Wänden totalreflektiert, sondern tritt durch diese hindurch aus. Es wird also nicht mehr an den Ort der Anwendung gebracht. Auf der Lichtaustrittsseite des Lichtleiters sind die Verhältnisse analog zur Lichteintrittsseite, d. h. der Ausstrahlwinkel ist grob gesagt genau der gleiche wie der Einstrahlwinkel des Lichtes. Das bedeutet : bei paralleler Einstrahlung von Licht bekommt man einen relativ kleinen Ausstrahlwinkel; bei einem großen Einstrahlwinkel jedoch auch einen großen Ausstrahlwinkel, der wie oben gesagt, bei maximal 30° zwischen Lichtkegelrand und Achse d. h. bei einem totalen Ausstrahlwinkel von 60° Öffnungswinkel liegt.

Je nach endoskopischer Aufgabe haben Endoskope verschiedene Objektive, die zwischen 10° (Tele-Objektiv) bis hin zu 100° (Weitwinkel-Objektiv) Blickwinkel erfassen. Damit nun aber der zu betrachtende Bildausschnitt gut ausgeleuchtet ist, muß der Abstrahlwinkel des Beleuchtungslichtes möglichst gleich dem Betrachtungswinkel des Endoskopes sein, der Einstrahlwinkel in dem Lichtleiter muß also jeweils variiert werden.

Doch legt, wie erwähnt, die Geometrie des Spiegels den Einstrahlwinkel fest. Spiegel mit unterschiedlichen Geometrien jeweils zu verwenden, ist viel zu kompliziert, auch die Produktion von verschiedenen Spiegeln für verschiedene Aufgaben ist sehr teuer, denn die Werkzeuge für die Herstellung von Spiegel sind kostenintensiv. Die Vorsehung einer Linse als Abdeckung des Reflektors er-

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füllt daher auch zusätzlich die Aufgabe, den Beleuchtungswinkel von einem größtmöglichen Einstrahlwinkel (ca. zweimal 30°) oder einem kleinstmöglichen Einstrahlwinkel (ca. zweimal 5°) durch geeignete Wahl variierbar zu machen. Die Anpassung der geforderten Einstrahlwinkel kann jetzt in einfacher Weise durch entsprechende Wahl einer Linse erfolgen. Die Herstellung von Lampen mit unterschiedlichen Linsen ist wesentlich einfacher als die Herstellung von Lampen mit unterschiedlichen Spiegeln.

Nicht in der Zeichnung darstellbar ist die mögliche Beimengung von "Füllstoffen", die bei geschickter Wahl die Temperaturfestigkeit des Grundmaterials und seine Festigkeit günstig beeinflussen. Denkbar sind Quarzmaterial in verschiedenen Körnungen, kleine Glaskügelchen,G-lasfasern oder auch dünnen schmale Metallstreifen.

Auch kann, was ebenfalls nicht dargestellt ist, eine zusätzliche Belüftung durch Schlitze in den vorderen Lampenfassungselementen 16 gewährleistet werden, wenn diese weit genug über den Hohlspiegel 10 überstehen. Gegen einen Austritt von giftigen Materialien, die durch ein Bersten des Lampenkolbens 12 frei werden könnten, wäre in einfacher Weise durch Luftschläuche und Sperren in diesen vorzubeugen.

Claims

JAN,G..TÖNNJE&. S 5166 Ansprüche

1. Explosionsschutzvorrichtung für explosionsgefährdete oder mit giftigen Substanzen gefüllte Gasdrucklampen mit einem Hohlspiegel (10) hinter einem Lampenkolben (12) und an dem Hohlspiegel (10) befestigten hinteren Lampenfassungselementen (14), insbesondere eine Explosionsschutzvorrichtung für Gasentladungslampen, die unter hohem Innendruck stehen,

gekennzeichnet durch

wenigstens eine vor dem Lampenkolben (12) an der Lichtabstrahlseite des Hohlspiegels (10) an vorderen Fassungselementen (16) , die auf dem Hohlspiegel (10) aufsitzen, gehalterte Linse und/oder Infrarotfilter.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse mit den vorderen Lampenfassungselementen (16) durch feste Klebverbindung verbunden ist.

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3. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der vorderen Lampenfassungselemente temperaturfestes, niederviskoses Epoxidharz ist.

4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Material eines der Lampenfassungselemente (14; 16) wenigstens zum Teil eine Füllung aus körnigem Quarzmaterial eingebracht ist.

5. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Material eines der Lampenfassungselemente (14; 16) wenigstens zum Teil eine Füllung aus Glasmaterial in Form von kleinen Kügelchen eingebracht ist.

6. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Material eines der Lampenfassungselemente (14; 16) wenigstens zum Teil eine Füllung aus Glasmaterial in Form von Glasfasern eingebracht ist.

7. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Material eines der Lampenfassungselemente (14; 16) wenigstens zum Teil eine Füllung aus thermisch gut leitendem Metallfolienmaterial in Form von dünnen, schmalen Streifen eingebracht ist.

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8. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die vorderen Lampenfassungselemente (16) in nicht rotationssymmetrischer Weise wenigstens zwei Ausnehmungen zur Aufnahme von stiftartigen Vorsprüngen einer Lampenhalterung vorgesehen sind.

9. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die vorderen Lampenfassungselemente (16) zwei runde Sacklöcher zur Aufnahme von Bolzen der Lampenhalterung vorgesehen sind.

10. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse oder ein Infrarot-Filter in die vorderen Lampenfassungselementen eingegossen ist.

11. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Lampenfassungselementen (16) über den Rand des Hohlspiegels (10) vorstehen, und Lüftungsschlitze zur Belüftung des Lampenkolbens (12) besitzen.