Світильник шахтний вибухобезпечний

Реферат: Світильник шахтний вибухобезпечний містить циліндричний корпус з теплопровідного матеріалу з двома кабельними вводами, торцеву кришку у вигляді фланця з круглим вікном для розміщення світлопропускного елемента та його фіксатор, розміщені в корпусі джерело світла, джерело живлення, клемну колодку та монтажну панель для джерела світла. Світлопропускний елемент виконаний у вигляді півсферичного ковпака з горизонтальними полями (краями), корпус - з глухим днищем наверху, в корпусі розміщені три джерела світла із груп однотипних світлодіодів у формі трьох модулів з підкладкою, два з яких розміщують на бокових, а третій на горизонтальній площині монтажної панелі з високотеплопровідного матеріалу, виконаної у формі трапеції з елементами кріплення до корпусу, джерелом живлення є вибухозахищений стабілізатор струму, вихід якого з'єднаний з електричним колом послідовно з'єднаних всіх світлодіодів світильника. UA 72241 U (12) UA 72241 U UA 72241 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі енергетики і може бути використана для освітлення підземних виробок шахт, небезпечних по газу та пилу, а також у вибухонебезпечних газових середовищах інших галузей промисловості. Відомий світильник шахтний вибухобезпечний [Патент України на корисну модель № 18597 від 15.02.2006 р., МПК F 21S 2/00, опубл. 15.11.2006 р. - бюл. № 11]. Світильник містить корпус з світлопропускним елементом, розміщені в корпусі патрон з люмінесцентною лампою, світловідбивач, фіксатор лампи, електронну плату. Недоліком аналога є низька надійність роботи люмінесцентної лампи, а також те, що він вирішує приватну локальну задачу по збільшенню освітленості призабійного простору за рахунок раціонального розсіювання світлового потоку світловідбивачем U-подібної форми і раціонального його розміщення до джерела світла. Відомі також вибухобезпечні головні акумуляторні світильники серії СВГ, які випускаються серійно ВАТ "Харківський машинобудівний завод "Світло шахтаря" [www.shaht.kharkov.ua/files/svg6.html, 2012]. Світильники містять джерело світла з над'яскравих світлодіодів, акумуляторну батарею, захисне скло, корпус, кришку корпусу, блок іскрозахисту, перемикач, рознімання для зарядки акумуляторів. Однак ці світильники є індивідуальними переносними з використанням джерела живлення у вигляді акумуляторів, використовуються для місцевого освітлення робочої зони гірника та не призначені для стаціонарного освітлення виробок шахт. Найбільш близьким за технічною суттю і кількістю загальних істотних ознак до заявленої корисної моделі є світильник шахтний стаціонарний СШЛ.1.01, серійне виробництво якого освоєно Акціонерним товариством "Прокоп'євський завод шахтної автоматики", Росія [www.ellibr.ru, 2012], що містить циліндричний корпус з теплопровідного матеріалу з двома кабельними вводами, дві бокові торцеві кришки, одна з яких у вигляді фланця з круглим вікном для розміщення світлопропускного ковпака у вигляді зрізаного конуса та його фіксатор, друга - з різьбовим кріпленням до корпусу, та джерела світла у вигляді люмінесцентної лампи, розміщені в корпусі монтажну панель у вигляді патрона для джерела світла, камеру вводів, клемну колодку та джерело живлення. Відомий світильник має ряд суттєвих недоліків, в першу чергу низьку надійність роботи (напрацювання на відмову складає 2500 годин) та низький коефіцієнт корисної дії, що зв'язано з використанням джерела світла у вигляді люмінесцентної лампи, запуск якої в роботу (вмикання) потребує спеціального пускорегулюючого пристрою по схемі швидкого вмикання з постійним підігрівом електродів. Все це ускладнює джерело живлення, а також суттєво збільшує експлуатаційні витрати на часту заміну лампи та ремонт світильника. Привабливим джерелом світла для стаціонарних світильників є світлодіоди, ефективне використання яких у вибухобезпечних оболонках зв'язано з необхідністю вирішення ряду складних протиріч (проблем), що гальмує освоєння їх серійного виробництва. Основним з таких протиріч є: забезпечення високої надійності роботи світлодіодів і стабільності їх світлових характеристик в обмеженому об'ємі вибухобезпечної оболонки при коливаннях напруги шахтної живильної мережі та одночасному виконанні вимог Правил безпеки у вугільних шахтах (ПБ) до освітленості, струму спливу між електропроводовими виводами світлодіодів, збереженні раціональних масогабаритних параметрів, а також технологічності його виготовлення при серійному виробництві. В основу корисної моделі поставлена задача комплексного вдосконалення світильника, в якому за рахунок нового виконання або нової форми сукупних істотних ознак та нових зв'язків між ними забезпечується суттєве збільшення показників надійності роботи світильника, а також суттєве зниження експлуатаційних витрат при одночасній оптимізації масогабаритних параметрів і показників світлової характеристики світильника, тобто вирішується задача підвищення надійності шахтних світильників зі збереженням високої світлової ефективності при одночасному покращенні їх масогабаритних параметрів та спрощенні технології виготовлення при серійному виробництві. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у світильнику шахтному вибухобезпечному, що містить циліндричний корпус з теплопровідного матеріалу з двома кабельними вводами, торцеву кришку у вигляді фланця з круглим вікном для розміщення світлопропускного елемента та його фіксатор, розміщені в корпусі джерело світла, джерело живлення, клемну колодку та монтажну панель для джерела світла, відповідно до корисної моделі, світлопропускний елемент виконаний у вигляді півсферичного ковпака з горизонтальними полями (краями), корпус - з глухим днищем наверху, в корпусі розміщені три джерела світла із груп однотипних світлодіодів у формі трьох модулів з підкладкою, два з яких розміщені на бокових, а третій - на горизонтальній площині монтажної панелі з 1 UA 72241 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 високотеплопровідного матеріалу, виконаної у формі трапеції з елементами кріплення до корпусу, джерелом живлення є вибухозахищений стабілізатор струму, вихід якого з'єднаний з електричним колом послідовно з'єднаних всіх світлодіодів світильника, крім того кут установки бокових модулів по відношенню до оптичної осі світильника складає 45±5°, а кількість світлодіодів модуля, розміщеного на горизонтальній площині монтажної панелі вдвічі менше, ніж в інших (бокових) модулях. Вибір світлодіодів великої потужності типу XM-L, які при струмовому навантаженні 350 мА забезпечують найбільшу серед відомих світлодіодів ефективність (160 лм/Вт) та мають спрямоване випромінювання, виключає необхідність застосовування вторинної арматури: відбивачів, розсіювачів та коліматорів, що дозволяє уникнути зайвих втрат, які мають місце в лампових світильниках. Виконання джерела світла із трьох груп однотипних світлодіодів у формі трьох модулів (кожний зі своєю підкладкою) і їх розосереджене розміщення на монтажній панелі з високотеплопровідного матеріалу, наприклад міді, яка має якісний тепловий контакт з металевим корпусом, забезпечує ефективне тепловідведення від світлодіодів на корпус при раціонально мінімальних параметрах корпуса, а так, і збереження працездатності світлодіодних модулів (світильника) на довгий термін служби. Так як термін працездатності світлодіодів значно перевищує термін служби вибухобезпечних шахтних оболонок, то запропонований світильник не потребує регламентного обслуговування протягом всього періоду його експлуатації, крім періодичного очищення світлопропускного ковпака. Використання конструкції триступеневого радіатора: кераміка з алюмінієвою підкладкою кожного із трьох розосереджених світлодіодних модулів - мідна монтажна панель - металевий корпус світильника, забезпечили ефективний тепловий режим світильника при мінімальному перепаді температури на виводах світлодіодів та температури зовнішнього середовища. Виконання монтажної панелі у формі трапеції з запропонованим геометричним розташуванням груп із світлодіодів (модулів) забезпечує просторову орієнтацію бокових модулів під кутом  до основної оптичної осі світильника, яка співпадає з оптичною віссю модуля на горизонтальній площині монтажної панелі, що суттєво розширює криву сили світла впродовж головної площини симетрії світильника. Зменшення вдвічі кількості світлодіодів в модулі на горизонтальній площині монтажної панелі, в порівнянні з боковими модулями, дозволяє підтримувати силу світла впродовж ширини зони освітлення приблизно на однаковому рівні. Послідовне з'єднання всіх світлодіодів світильника і їх підключення до джерела живлення у вигляді стабілізатора струму забезпечує стабільність і незалежність світлових характеристик світильника від коливань напруги живлення шахтної мережі, а також забезпечення виконання вимог правил ПБ до струму спливу між близько розташованими електропроводовими доріжками виводів кожного із світлодіодів, так як напруга живлення кожного із світлодіодів знаходиться в межах трьох вольт. Висока технологічність реалізації істотних ознак світильника забезпечується за рахунок: - виготовлення необхідних модулів із груп світлодіодів з послідовним з'єднанням їх електропроводових виводів для заявленої корисної моделі здійснюється в умовах заводувиробника світлодіодів; - використання в ролі джерел живлення серійного вибухозахищеного стабілізатора струму перетворювача AC/DC типу ELP9XICS. Невеликі масогабаритні параметри цього джерела живлення та ступінь захисту ІР65 (всі елементи залиті термореактивним компаундом) забезпечили зменшення об'єму і маси корпуса світильника, в тому числі і за рахунок можливості використання в цьому випадку прямих кабельних вводів (спеціальна камера вводів не потрібна). Розміщення клемної колодки і кабельних вводів у головній площі симетрії світильника забезпечує простоту реалізації транзитного електропідключення декількох світильників в лінію від одного зовнішнього джерела шахтної освітлювальної мережі 127В. На Фіг. 1 схематично зображено конструкцію світильника шахтного вибухобезпечного, на Фіг. 2 - крива сили світла. Світильник шахтний вибухобезпечний складається з корпуса 1, кабельних вводів 2, клемної колодки 3, джерела живлення 4, фланця 5, монтажної панелі 6, горизонтального модуля 7 із світлодіодів на підкладці, бокових модулів 8 із світлодіодів на підкладці, півсферичного ковпака 9, фіксатора 10, елемента кріплення до корпусу 11. Світильник є вибухобезпечним з вибухозахисною оболонкою з рівнем вибухозахисту РВ, видом вибухозахисту "Вибухонепроникна оболонка" за ГОСТ 22782.6. 2 UA 72241 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Світильник має два кабельні вводи і клемну колодку для транзитного підключення кабелю діаметром 14,5 мм, кабель чотирижильний: три жили силові, одна для заземлення. Доступ в світильник здійснюється через знімну кришку фланця 5 з вмонтованим в ньому світлопропускним ковпаком 9 із полікарбонату. У корпусі 1 світильника вмонтовано джерело живлення 4 типу ELP9XICS (AC/DC перетворювач: Uвх=100…240 В; Рвих=9 Вт; Uвих=3….31 В; Івих=0,35 А). Джерелом світла є три модулі, наприклад, типу GAL-4XML-CW-yyy, два з яких 8 з чотирма світлодіодами кожний змонтовані на загальній монтажній панелі 6 під кутом 45°±5° до світлової осі головної площини світильника, та модуль 7 з двома світлодіодами - в горизонтальній площині монтажної панелі. Невеликі розміри та маса світлодіодів, вибухозахищеного джерела живлення та інших складових, розміщених в корпусі світильника, визначають мінімальні габарити корпусу, при яких з іншого боку повинен забезпечуватися нормальний тепловий режим світильника. Вибрані таким чином масогабаритні параметри корпусу запропонованого світильника є кращими, ніж у аналога, а нагрів світлодіодів за експериментальними даними при зовнішній температурі 35 °C не перевищує 45 °C навіть при сталевому корпусі, що гарантує термін безперервної служби світильника 90-110 тисяч годин. При цьому коефіцієнт корисної дії ККД світильника сягає 80 %. Таким чином, конструктивні виконання по реалізації істотних ознак та зв'язків між ними, забезпечили суттєве підвищення надійності роботи, ефективності світлових характеристик та ККД, при одночасній мінімізації масогабаритних параметрів заявленого світильника при його використанні в шахтах небезпечних по газу та пилу. Висока технологічність виробу підтверджує його придатність для серійного виробництва. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Світильник шахтний вибухобезпечний, що містить циліндричний корпус з теплопровідного матеріалу з двома кабельними вводами, торцеву кришку у вигляді фланця з круглим вікном для розміщення світлопропускного елемента та його фіксатор, розміщені в корпусі джерело світла, джерело живлення, клемну колодку та монтажну панель для джерела світла, який відрізняється тим, що світлопропускний елемент виконаний у вигляді півсферичного ковпака з горизонтальними полями (краями), корпус - з глухим днищем наверху, в корпусі розміщені три джерела світла із груп однотипних світлодіодів у формі трьох модулів з підкладкою, два з яких розміщують на бокових, а третій - на горизонтальній площині монтажної панелі з високотеплопровідного матеріалу, виконаної у формі трапеції з елементами кріплення до корпусу, джерелом живлення є вибухозахищений стабілізатор струму, вихід якого з'єднаний з електричним колом послідовно з'єднаних всіх світлодіодів світильника. 2. Світильник за п. 1, який відрізняється тим, що кут установки бокових модулів по відношенню до основної осі освітлення складає 45°±5°. 3. Світильник за п. 1, який відрізняється тим, що кількість світлодіодів модуля, розміщеного на горизонтальній площині монтажної панелі, вдвічі менше, ніж в бокових модулях. 3 UA 72241 U Комп’ютерна верстка M. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4