LU87151A1 - Beleuchtungsvorrichtung fuer geschlossene raeume - Google Patents

Description

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W305 LU

Eeleuchtungsvorrichtung für geschlossene Räume

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es gibt geschlossene Räume, die regelmäßig inspiziert werden müssen, aber schädlichen Einflüssen ausgesetzt sind oder In-. halte oder Strukturen aufweisen, die den direkten Zugriff des Menschen nicht erlauben, sondern nur eine ferngesteuerte Inspektion, z.B. mit Fernsehkameras.

Gute Beispiele sind heiße Zellen in Kernenergieanlagen wegen der darin behandelten radioaktiven und giftigen Stoffe, wegen der hohen Temperaturen und wegen der oftmals komplizierten Peripheriestrukturen. Besonders delikat sind jene Fälle, in denen der Einbau von ferngesteuerten Inspektions- und damit Beleuchtungsvorrichtungen in der Räumlichkeit verboten oder äußerst unerwünscht ist. Einen solchen Fall stellt zum Beispiel das Vakuumplasmagefäß einer Kernfusionsanlage dar, z.B. das ringförmige Gefäß eines TOKAMAK, dessen innere Geometrie, nicht durch irgendwelche stationäre Strukturen verändert werden darf. Die Konstruktion von Inspektions- und Beleuchtungsvorrichtungen für diesen Anwendungstyp muß den beiden folgenden spezifischen Bedingungen entsprechen: - die Inspektionen sollten so wenig wie möglich Störungen der normalen Betriebsvorgänge in dem betreffenden Raum verursachen , und - die Wartung der Vorrichtung und ihrer Komponenten sollte sehr einfach und zeitsparend sein und keine Eingriffe in den Raum erfordern.

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Komplizierte Bewegungsabläufe des Systems und seiner Komponenten sollten aus Gründen der Betriebssicherheit ebenso vermieden werden wie die Verwendung komplizierter Komponenten und Techniken. Diese Beschränkungen dürfen jedoch nicht die Wirksamkeit und Flexibilität der Beleuchtungsaufgaben, zu denen auch eine Spotbeleuchtung gehören kann, beeinträchtigen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung zur Verwendung in gefährlichen, geschlossenen Räumen, das eine zuverlässige Lösung der genannten Probleme bietet.

Die BeleuchtungsVorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und mindestens ein Glasstab eine bewegliche Einheit bilden, daß mindestens ein gasdichtes Fenster zwischen die Lichtquelle und den Glasstab eingefügt ist, daß ein Zugangsrohr geradlinig durch die Wandung verläuft und in den Raum einmündet sowie die bewegliche Einheit aufnimmt und führt, welche darin verschiebbar gelagert ist, daß mindestens ein zylindrischer Dehnungsbalg gasdicht mit dem Zugangsrohr sowie mit dem Rand eines der Fenster verbunden ist, und. daß der Balg so bemessen ist, daß er das Eindringen des Diffusors in den Raum sowie seine Zurückziehung aus demselben gestattet.

Demgemäß ist die BeleuchtungsVorrichtung gänzlich außerhalb des zu inspizierenden Raumes angebracht, und die einzige Bewegung, die mit dem System ausgeführt wird, ist eine longitudinale Verschiebung durch das Zugangsrohr über eine verhältnismäßig kurze Strecke. Die der Wartung unterworfenen und die defektgefährdeten Komponenten sind von außerhalb des Raumes zugänglich.

Die Erfindung sei nunmehr anhand der Zeichnungen beschrieben.

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Fig. 1 stellt einen vereinfachter Seitenlängsschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit eingezogenem Lichtdiffusor dar.

Fig. 2 stellt den Seitenlängsschnitt gemäß Fig. 1 mit ausgefahrenem Lichtdiffusor dar.

Fig. 3 stellt einen vergrößerten Teillängsschnitt der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 2 dar, wobei die Lichtquelle und der Glasstab entkuppelt sind.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Glasstäben.

Fig. 5 ist eine vereinfachte Darstellung einer Alternative zur Ausführunsgform nach Fig. 4.

Gemäß den Figuren 1 und 2 besteht die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung aus einer Lichtquelle 1, z.B. einer handelsüblichen Metalldampflichtbogenlampe mit Reflektor von einigen hundert Watt, und einem vertikalen Glasstab 2, der von einem metallenen Hüllrohr 2a umgeben ist. Das freie Ende des Stabes besitzt eine gerauhte Oberfläche, .die als Diffusor · 3 zur Ausstrahlung des Lichtes in den Raum 7 dient. Die Lichtquelle und der Glasstab (Lichtleiter) sind durch die Hülse 4 starr miteinander gekoppelt. Die Lichtquelle projiziert fokussiertes Licht direkt auf den Glasstab, wobei der Winkel des Lichtkegels so gewählt ist, daß ein Maximum an Licht auf den Stab fällt. Die hohe Wirksamkeit dieser Kopplung wird auch durch die große Transparenz der verwendeten Materialien gewährleistet (Saphirglasfenster und hochreines geschmolzenes Silikaglas) sowie den engen Brennpunkt des Lampenlichtes.

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Zwei Fenster 10, 11 sind zwischen die Lichtquelle 1 und den Glasstab 2 eingefügt und bewirken eine gasdichte Trennung der Atmosphäre des zu beleuchtenden Raumes 7 von der Umgebungsatmosphäre. Die Fenster werden von einem doppelrohrförmigen Verbindungskörper 13 getragen, der an die Hülse 4 angekuppelt und am unteren Rand dicht mit dem Hüllrohr 2a verbunden ist. Lampe 1, Stab 2 mit seinem Hüllrohr 2a und seinen Fenstern 10 und 11 bilden, zusammen mit dem Verbindungskörper 13 und der Kupplungshülse 4, eine starre bewegliche Einheit, die von einem Zugangsrohr 5 aufgenommen und darin geführt ist, welches geradlinig die Wandung 6 durchquert und in den zu beleuchtenden Raum mündet. Der untere Teil der beweglichen Einheit einschließlich des Glasstabes mit seinem Hüllrohr ist in dem Zugangsrohr 5 gleitend gelagert. Das Hüllrohr 2a des Glasstabes berührt eine Schulter 2b des Stabes und ist mit Klemmfingern 2c ausgestattet, welche den Glasstab unterhalb der Schulter fassen. Bei ausgerasteten Fingern kann der Glasstab aus dem Hüllrohr (und damit aus dem Beleuchtungssystem) herausgezogen werden, insbesondere zu Zwecken der Wartung oder der Reparatur.

Der Weg, den das von der Lampe 1 emittierte Licht im Lichtleiter 2 nimmt, ist durch die gestrichelten Linien 8 in Fig.

2 markiert. Das im Lichtleiter eingefangene Licht wird an der Wandung des Glasstabes reflektiert und verläßt den Stab durch den Diffusor 3. Die gesamte Oberfläche des Stabendes ist aufgerauht, so daß das Licht über 360° ausgestrahlt wird.

Die Verschiebung der Beleuchtungsvorrichtung im Zugangsrohr 5, die nur longitudinal in beiden Richtungen erfolgt, wird durch die Antriebsvorrichtung 9 bewirkt. Sie umfaßt eine ortsfeste Stützarmatur 9a, welche an der Wandung 6 (oberer Teil) angeschraubt ist, ferner eine durch Motor (nicht dargestellt) angetriebene Spindelwelle 9b, und eine mit der Spindel in - 5 -

Eingriff stehende Mutter 9c, welche mit einer Gabel 9d der Antriebsvorrichtung verbunden ist. Die Gabel ist mit der Kupplungshülse 4 gelenkig verbunden. Die Spindelwelle 9b verläuft parallel zur Achse der BeleuchtungsVorrichtung.

Um die Dichtheit des Raumes 7 zwischen Zugangsrohr 5 und Glasstab 2 sicherzustellen, sind die Fenster 10 und 11 über ihren doppelrohrförmigen Verbindungskörper 13 durch Dehnungsbälge 14 und 15 mit dem Zugangsrohr 5 verbunden. Die Ausstattung mit zwei Fenstern und zwei Bälgen ist eine Sicherheitsmaßnahme, um die Dichtheit auch bei Bruch eines derselben zu gewährleis ten.

Wenn sich die Beleuchtungsvorrichtung außer Betrieb befindet (Fig. 1) sind die Bälge gestreckt, und sie sind zusammengezogen, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist (Fig. 2). Die Länge der Bälge im gestreckten Zustand, die Eindringtiefe des Glasstabes in den zu beleuchtenden Raum 7 und die Wanderstrecke der Mutter 9c auf der Spindelwelle 9b sind aufeinander abgestimmt und legen den Hub der Beleuchtungsvorrichtung fest.

Das Zugangsrohr 5 ist durch einen Experimentierkanal 17 verlegt und an seinem unteren Ende gasdicht mit der Wandung 6 verbunden. Da das Zuagngsrohr im Durchmesser kleiner als der Experimentierkanal ist, ist ein Anpassungsstutzen 18 vorgesehen worden, der den Zwischenraum überbrückt. Der Stutzen ist mit seinem einen Ende mit dem Experimentierkanal 17, und mit dem anderen Ende mit einem Dehnungsbalg 19 verbunden, der seinerseits mit dem Zugangsrohr 5 gasdicht verbunden ist. Der Balg hat nur den Zweck, kleine Bewegungen des Zugangsrohrs infolge z.B. thermischer Dehnungen oder Herstellungstoleranzen auszugleichen. Der freie Raum innerhalb Anpassungsstutzens kann zur Anbringung eines Klappventils (nicht dargestellt) benutzt werden, das mit einem Gewicht zum Schließen der Öff- - 6 - nung des Zugangsrohrs versehen ist, wenn der Diffusor 3 ganz zurückgezogen ist.

In Fig. 3, in welcher die Kupplungszone 16 deutlicher dargestellt ist, sind zwei (der vier) Aussparungen 20 im Gehäuse 21 der Lichtquelle zu sehen, welche mit Einrastfingern 4a Zusammenwirken, die an der Kupplungshülse 4 befestigt sind. Weiter befindet sich an der Außenseite des Verbindungskörpers 13 der Fenster eine Ringnut 22, welche mit Zapfen 4b zusammenwirkt, die an der Kupplungshülse gehaltert sind. In der Kupplungsposition greifen die Zapfen 4b in die Ringnut 22 und die Klemmfinger 4a in die Aussparungen 20 ein. Das Ausrasten der Klemmfinger kann von Hand oder durch ein angepaßtes Werkzeug geschehen, z.B. durch eine verschiebbar über das Gehäuse 21 gestülpte Gleitbuchse (nicht dargestellt), und zwar derart, daß beim Abwärts- oder Aufwärtsbewegen derselben die elastischen Finger 4a in die Aussparungen hineingedrückt werden oder aus ihnen heraustreten. Auf diese Weise kann die Lampe 1 leicht zugänglich gemacht und ihr Gehäuse weggezogen werden, ohne daß davon der Glasstab oder der zu beleuchtende Raum 7 berührt werden.

Wie aus der bisherigen Beschreibung hervorgeht, sind alle störanfälligen Teile der BeleuchtungsVorrichtung nach außerhalb des Raumes 7 verlegt; sie befinden sich sogar jenseits der Wandung 6. Wartung, Auswechslung und Reparatur können somit durchgeführt werden, ohne die innerhalb des Raumes 7 ggfs, laufenden Betriebsvorgänge zu stören.

Wie bereits gesagt, strahlt der Diffusor gemäß Fig. 1 und 2 Licht über 360° aus. Wenn Spotlicht gewünscht wird, ist nur ein Teil des Glasstabendes, nämlich entsprechend der gewünschten Richtung des Lichtstrahls, aufgerauht. Im Prinzip wäre auch ein Rotieren des Spotlichtes durch Rotieren z.B. der

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Glasstabeinheit möglich. Dies würde aber implizieren, daß die Einheit so zu konzipieren wäre, daß sie nicht nur longitudinal gleiten, sondern auch um ihre Achse rotieren könnte. Das würde die Führung der Einheit im Zugangsrohr verkomplizieren und die Gefahr von Bewegungsstörungen vergrößern.

Eine andere Lösung des Problems zur Richtungsänderung des Lichtstrahls ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 getroffen, die auf die Darstellung der Lampe und des Glasstabs beschränkt ist. Hier ist der einzige Glasstab gemäß Fig. 1 durch ein Bündel 23 von Teilstäben 24 ersetzt, die einzeln Licht von der Lampe empfangen.

Das Bündel besteht aus sechs Teilstäben, von denen jeder ein eigenes Diffusionsfenster 25 besitzt. Die Lichtquelle 26 wirft ihren Lichtkegel 27 exzentrisch auf den gewünschten Teilstab, wobei das Licht entweder durch DrehVerschiebung der Lichtquelle entlang einer Kreisbahn, oder durch Taumelbewegung der in Schräglage um einen Angelpunkt in der Achse des Bündels geführten Lampe, oder durch Verwendung einer asymmetrischen Ablenkungsoptik, auf jeden ausgewählten Teilstab geleitet werden kann.

Fig. 4 zeigt das allgemeine Prinzip eines solchen zusammengesetzten Lichtleiters. Seine praktische Verwirklichung sei nun gemäß Fig. 5 beschrieben. Die Glasstäbe 29 sind prismatisch im Schnitt und bilden zusammen das Muster einer Margeritenblume. Ringe 30 haltern die Stäbe in ihrer Lage zur Hauptachse und zur äußeren Umhüllung (nicht gezeigt). Die Ringe 30 werden von einem Metallgerüst gehalten, das einen Schaft 31, Rippen 32 und radiale Abstandshalter 33 besitzt, die mit den Ringen verbunden sind. Ein Abschlußdeckel 34 sichert die Stäbe gegen axiale Verschiebung.

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Die beschriebene BeleuchtungsVorrichtung ist strahlenfest bis 10exp.8rad, hochtemperaturbeständig bis 450°C, und vakuumdicht.

Würde der Glasstab durch einfallende Strahlung aus dem Raum 7 getrübt, würde das zu einer Aufheizung des Stabes durch das dann absorbierte Licht führen, was wiederum ein Aufhellen des Stabes bewirken würde, sodaß im Endeffekt keine Verringerung der Wirksamkeit der Beleuchtungsvorrichtung einträte.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Beleuchtungsvorrichtung kann, wenn nötig, auch in horizontaler oder schräger Lage angeordnet werden. Anstelle von zwei Fenstern und zwei Bälgen können auch nur jeweils ein Fenster und ein Balg vorgesehen werden.

Claims (5)

1. Beleuchtungseinrichtung für einen geschlossenen Raum (7), mit einer Lichtquelle (1) und mindestens einem Glasstab (2), der optisch und mechanisch daran gekoppelt ist und sich durch eine Wandung (6) erstreckt, und der mit einem Lichtdiffusor (3) an seinem freien Ende ausgestattet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lichtquelle (1) und mindestens ein Glasstab (2) eine bewegliche Einheit bilden, daß mindestens ein gasdichtes Fenster (10, 11) zwischen die Lichtquelle (1) und den Glasstab (2) eingefügt ist, daß ein Zugangsrohr (5) geradlinig durch die Wandung (6) verläuft und in den Raum (7) einmündet, sowie die bewegliche Einheit (1, 2) aufnimmt und führt, welche darin verschiebbar gelagert ist, daß mindestens ein zylindrischer Dehnungsbalg (14, 15) gasdicht mit dem Zugangsrohr (5) sowie mit dem Rand eines der Fenster (10, 11) verbunden ist, und daß der Balg (14, 15) so bemessen ist, daß er das Hineinschieben des Diffusors (3) in den Raum (7) gestattet.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß in der beweglichen Einheit (1, 2) ein Bündel paralleler Glasstäbe (24, 29), die einen "aufgespaltenen" Lichtleiter bilden (Fig. 4 und 5), vorhanden ist, und daß Mittel zwischen der Lichtquelle (1) und dem zumindest einen Fenster (1) zur Fokussierung des Lichtkegels (27) auf einem beliebig gewählten Stab vorgesehen sind.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasstäbne (24, 29) in einem Metallgerüst gehalten sind, das aus einem zentralen Schaft (3) mit daran durch radiale Abstandshalter (33) fixierten Ringen (30) besteht, welche die Stäbe umgeben. ψ - 10 -

4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadaurch gekennzeichnet, daß zwei Fenster (10, 11) vorgesehen sind, durch welche das Licht nacheinander fällt.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fenster (10, 11) individuell mit je einem Dehnungsbalg (124, 15) verbunden ist, sodaß Dichtheit auch dann gewährleistet ist, wenn eine Leckage durch einen Balg oder ein Fenster eintreten sollte.